CN204572437U

CN204572437U - 新型泥浆泵缸套

Info

Publication number: CN204572437U
Application number: CN201520269429.0U
Authority: CN
Inventors: 吴恒; 姚栋嘉; 孙国栋; 牛利伟; 刘喜宗
Original assignee: HENAN FANRUI COMPOSITE MATERIALS RESEARCH INSTITUTE Co Ltd
Current assignee: HENAN FANRUI COMPOSITE MATERIALS RESEARCH INSTITUTE Co Ltd
Priority date: 2015-04-30
Filing date: 2015-04-30
Publication date: 2015-08-19
Anticipated expiration: 2025-04-30

Abstract

本实用新型公开了一种新型泥浆泵缸套，包括缸套基体和双层涂层内衬，缸套基体为中低碳钢，双层涂层内衬由金属过渡层和陶瓷面层组成，金属过渡层的厚度为50～150μm，陶瓷面层的厚度为250～350μm；在缸套基体上设置有两个装配槽，缸套基体一侧端设置有装配凸台。本实用新型通过在缸套基体内表面直接喷涂金属过渡层和陶瓷面层，避免了内外套装配过程中出现的不良问题，使用过程中不会出现抽桶现象，整体性价比较高，金属过渡层缓解了缸套基体与陶瓷面层的热失配，提高了基体与陶瓷面层的结合力；陶瓷面层具有高硬度、良好的耐磨损与耐腐蚀性能，提高了缸套的使用寿命，保证了钻探工作效率，降低了使用成本，具有很好的实用价值和市场推广前景。

Description

新型泥浆泵缸套

技术领域：

实用新型涉及钻探技术领域，尤其涉及一种新型泥浆泵缸套。

背景技术：

在石油工业的生产中，泥浆泵是油田钻井工作台的“心脏”，负责将钻机的血液——“泥浆’输送到井下，完成物质和能量的传递，而缸套是泥浆泵的核心配件，用来储存泥浆，承受泥浆压力，使往复式活塞在缸套内做往复运动来完成吸、排泥浆的功能。缸套一般要承受6～18MPa的压力，还要受到介质中酸碱度腐蚀和介质中磨料在高压高速下的机械磨损。近年来在深井、硬岩层、海洋钻探等复杂地质条件下钻井，大力推广的高泵压和大排量条件下的喷射钻井技术对钻进泵缸套的耐磨性、耐蚀性提出了更高的要求。同时，随着人类对全球油气资源的开采范围的不断扩大，油气钻探技术的发展，逐渐朝沙漠、荒原、深海延伸，深井、超深井不断出现，大量的缸套被频繁的更换以保证钻机高压和强磨损的要求，繁重的体力劳动、高昂的运输和存储费用等成为现实难题，对钻探设备的长使用寿命提出了更高的要求。

为了解决泥浆泵缸套的腐蚀、磨损问题，目前主要采用的途径有五种：第一，普通碳钢渗碳-淬火处理，这种缸套虽然制备工艺简单，成本较低，但表面硬度较低（HRC55左右），耐磨损、抗腐蚀性能差都比较差，其使用寿命只有200～300小时；第二，在碳素钢内部整体浇注高铬铸铁内套，或内外套以锥度配合形成双金属缸套，内衬高铬合金铸铁具较好的耐磨、耐腐蚀，硬度在HRC60 以上，与单金属缸套相比，其寿命达到300～500小时，但仍满足不了现代钻井的需要，同时，这种缸套的制备工艺程序多而繁杂；第三，在45钢缸套内表面电镀铬或铁-镍-钨合金，镀层耐腐蚀较好，且表面精度较高，基本不需要二次抛磨处理，但该方法镀层厚度有限，耐磨性能一般，且结合强度不高，在使用过程中容易脱落，其使用寿命有限；第四，在缸套内部镶嵌钨钴、钨铬合金,这种缸套的性能指标基本满足要求，使用寿命较长；第五，在碳素钢内部直接镶装耐磨陶瓷内套，因为陶瓷硬度高，耐磨耐腐蚀性能优异，缸套寿命超过1000小时；但第四和第五这两类缸套整体价格较高，且存在内孔加工困难，很难达到规定尺寸，在装配过程中，容易出现配合过紧，内衬破碎问题；另外，采用镶装工艺的缸套，在使用过程中容易出现抽桶现象。

实用新型内容：

本实用新型所要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种防腐蚀、耐磨损、使用寿命长的新型泥浆泵缸套。

为解决上述问题，本实用新型所采用的技术方案是：

一种新型泥浆泵缸套，包括缸套基体和双层涂层内衬，所述缸套基体为中低碳钢，所述双层涂层内衬由金属过渡层和陶瓷面层组成。

所述双层涂层内衬的厚度为300～500μm，其中，所述金属过渡层的厚度为50～150μm，所述陶瓷面层的厚度为250～350μm。

所述金属过渡层采用喷焊或普通火焰喷涂或超音速火焰喷涂工艺或普通等离子喷涂工艺加工而成；所述陶瓷面层采用普通等离子或超音速等离子喷涂工艺加工而成。

所述缸套基体上设置有两个装配槽，在装配槽内设置有密封圈，实现缸套转配过程中的紧密配合，从而确保缸套的成垂直精度。

所述缸套基体一侧端设置有装配凸台，装配凸台是为了给缸套装配深度定位，再配合两个装配槽，进一步保证缸套与泥浆泵结合的稳定性。

所述金属过渡层：喷涂粉末选用MCrAlY（M=Ni、Co、Fe的一种或多种），喷涂工艺选用超音速火焰喷涂。

所述陶瓷面层：喷涂粉末选用Al₂O₃- ZrO₂复合粉末，喷涂工艺选用普通等离子内孔喷涂。

本实用新型中，缸套基体材料为中低碳钢，中低碳钢不仅具有较好的力学性能和可加工性能，而且成本较低，具有较高的性价比。

使用时，为了确保缸套与活塞总成的配合，降低活塞总成的磨损，必须对陶瓷面层进行抛磨处理，同时为了保证缸套内壁的平行度，选用抛磨处理设备为桁磨机。

与现有技术相比，本实用新型通过在缸套基体内表面喷涂金属过渡层和陶瓷面层，金属过渡层缓解了缸套基体与陶瓷面层的热失配，提高了基体与陶瓷面层的结合力，避免了使用过程中涂层脱落的现象，陶瓷面层具有高硬度、良好的耐磨损与耐腐蚀性能，缸套的使用寿命超过2000小时，进而减少了缸套的更换次数，保证了钻探工作效率，降低了使用成本。另外，直接在缸套内表面喷涂内衬，相对于现有技术来说，不需要二次装配，避免了内外套装配过程中出现的一系列不良问题，也不会在使用过程中出现抽桶现象，同时，喷涂材料便宜，制备工艺简单，整体性价比高，具有很好的实用价值和市场推广前景。

附图说明：

图1为本实用新型的结构示意图。

具体实施方式：

下面结合附图对本实用新型作进一步的解释和说明：

参见图1（为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式与现有技术所区别的技术方案，下面将对具体实施方式需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图），图中：1-第一装配槽；2-缸套基体；3-金属过渡层；4-陶瓷面层；5-第二装配槽；6-装配凸台。

实施例：一种新型泥浆泵缸套，如图1所示，包括缸套基体2和双层涂层内衬，其中双层涂层内衬由金属过渡层3和陶瓷面层4组成，双层涂层内衬的厚度为300～500μm，金属过渡层2的厚度为50～150μm，陶瓷面层3的厚度为250～350μm。

在缸套基体3上设置有第一装配槽1和第二装配槽5，通过在两个槽内设置密封圈，实现缸套转配过程中的紧密配合，从而确保缸套的成垂直精度。

在缸套基体3的一侧端设置有装配凸台6，装配凸台6是为了给缸套装配深度定位，再配合第一装配槽1和第二装配槽5，进一步保证了缸套与泥浆泵结合的稳定性。

在本实施例中，缸套基体材料为中低碳钢，中低碳钢不仅具有较好的力学性能和可加工性能，而且成本较低，具有较高的性价比。

在本实施例中，金属过渡层2的喷涂粉末选用MCrAlY（M=Ni、Co、Fe的一种或多种），喷涂工艺选用超音速火焰喷涂.

在本实施例中，陶瓷面层3的喷涂粉末选用Al₂O₃- ZrO₂复合粉末，喷涂工艺选用普通等离子内孔喷涂。

以上实施方式及实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施方式及实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施方式或实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型实施方式或实施例技术方案的精神和范围。

Claims

1.一种新型泥浆泵缸套，其特征在于：所述新型泥浆泵缸套包括缸套基体和双层涂层内衬，所述缸套基体为中低碳钢，所述双层涂层内衬由金属过渡层和陶瓷面层组成。

2.根据权利要求1所述的新型泥浆泵缸套，其特征在于：所述双层涂层内衬的厚度为300～500μm，其中，所述金属过渡层的厚度为50～150μm，所述陶瓷面层的厚度为250～350μm。

3.根据权利要求2所述的新型泥浆泵缸套，其特征在于：所述金属过渡层采用喷焊或普通火焰喷涂或超音速火焰喷涂工艺或普通等离子喷涂工艺加工而成；所述陶瓷面层采用普通等离子或超音速等离子喷涂工艺加工而成。

4.根据权利要求2所述的新型泥浆泵缸套，其特征在于：所述缸套基体上设置有两个装配槽；所述两个装配槽内设置有密封圈。

5.根据权利要求4所述的新型泥浆泵缸套，其特征在于：所述缸套基体一侧端设置有装配凸台。