NO339771B1 - Belegg for dynamisk berøring med lastbærende flater - Google Patents

Belegg for dynamisk berøring med lastbærende flater Download PDF

Info

Publication number
NO339771B1
NO339771B1 NO20070880A NO20070880A NO339771B1 NO 339771 B1 NO339771 B1 NO 339771B1 NO 20070880 A NO20070880 A NO 20070880A NO 20070880 A NO20070880 A NO 20070880A NO 339771 B1 NO339771 B1 NO 339771B1
Authority
NO
Norway
Prior art keywords
coating
polymer
microns
valve
fibers
Prior art date
Application number
NO20070880A
Other languages
English (en)
Other versions
NO20070880L (no
Inventor
Rick C Hunter
Original Assignee
Vetco Gray Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Vetco Gray Inc filed Critical Vetco Gray Inc
Publication of NO20070880L publication Critical patent/NO20070880L/no
Publication of NO339771B1 publication Critical patent/NO339771B1/no

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16KVALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K3/00Gate valves or sliding valves, i.e. cut-off apparatus with closing members having a sliding movement along the seat for opening and closing
    • F16K3/30Details
    • F16K3/36Features relating to lubrication
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16KVALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K25/00Details relating to contact between valve members and seats
    • F16K25/005Particular materials for seats or closure elements
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16KVALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K25/00Details relating to contact between valve members and seats
    • F16K25/04Arrangements for preventing erosion, not otherwise provided for
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16KVALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K3/00Gate valves or sliding valves, i.e. cut-off apparatus with closing members having a sliding movement along the seat for opening and closing
    • F16K3/02Gate valves or sliding valves, i.e. cut-off apparatus with closing members having a sliding movement along the seat for opening and closing with flat sealing faces; Packings therefor
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16KVALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K3/00Gate valves or sliding valves, i.e. cut-off apparatus with closing members having a sliding movement along the seat for opening and closing
    • F16K3/02Gate valves or sliding valves, i.e. cut-off apparatus with closing members having a sliding movement along the seat for opening and closing with flat sealing faces; Packings therefor
    • F16K3/0263Gate valves or sliding valves, i.e. cut-off apparatus with closing members having a sliding movement along the seat for opening and closing with flat sealing faces; Packings therefor using particular material or covering means
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10STECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S977/00Nanotechnology
    • Y10S977/963Miscellaneous
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T137/00Fluid handling
    • Y10T137/6851With casing, support, protector or static constructional installations
    • Y10T137/7036Jacketed

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Sliding Valves (AREA)
  • Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)
  • Lubricants (AREA)

Description

Oppfinnelsen angår et apparat ved en brønn og framgangsmåte for belegging av en metallisk lastbærende overflate, slik det framgår av henholdsvis patentkrav 1 og 14.
Bakgrunn
Sluseventiler benyttes når en rettlinjet strøm av fluid med minst en restriksjon er påkrevet. Når ventilen er helt åpen, trekkes slusen inn i motsatt side av ventilrommet. Slusen har en strømningsåpning gjennom ventilen av samme størrelse som røret i hvilket ventilen er installert. Ventilen danner en uforstyrret passasje for fluidet når den er helt vid-åpen. Dette passer best for hovedtilførselslinjer og for pumpelinjer og benyttes ofte ved olje- og gass- produksjon hvor trykket kan strekke seg fra 35 Mpa [5 OOOpsi] til 207 Mpa [30 OOOpsi].
Tidligere versjoner av sluseventiler oppviser et belegg ved den ytre overflate av ventilslusen og ventilsetene for å redusere friksjonen, samt for å redusere korrosjon og bedre slitasjebestandigheten. Enkelte tidligere versjoner har benyttet lag med hard overflate, slik som av overflate av wolframkarbid på overflaten av ventilslusen og -setene. Ytterligere andre versjoner har brukt en dampdeponeringsprosess eller en kjemisk dampavsetning for å belegge den ytre overflate av ventilslusen og -setene.
Tidligere kjente sluseventiler baserer seg på væskesmøring for å minske de adhesive krefter mellom materialene. Flytende smøremidler, slik som hydrokarboner og silikonbaserte fettstoffer, reduserer både sin viskositet og overflatespenning når temperaturenøker, og minimerer dermed overflatespenningen de oppviser på de sterkt belastede overflater. Dessuten er det bare svært kostbare fett-typer som er stabile ved temperaturer over 125 C, og kan tape noe av sin masse og sine smøringsegenskaper. Tapet av smøringsevne ved høye temperaturer fører til en betydeligøkning av ventiltorsjonen og kan medføre prelling av de samvirkende overflater.
Polymere belegg er blitt benyttet på glidende og belastede overflater rent generelt, innbefattet kuleventiler. Enkelte polymere beleggtyper er også blitt brukt på sluseventiler, men lider av utilstrekkelig lastbærende evne og smibarhet (duktilitet), særlig ved forhøyede temperaturer. Et termop/ost/s/r polymerbelegg har en tendens til å krype og flyte under høye kontaktpåkjenninger og høye temperaturer. En termoherdende belegg av polymertype mykner ikke med temperaturen, slik som termoplastiske belegg, men lider av lav duktilitet og en tilbøyelighet til høyere adhesjon, særlig ved høye temperaturer. Disse egenskapene vil generelt føre til sprekkdannelser i belegget, og belegget kan løsne fra overflaten det er påført.
Fra US 3 749 114 A er det kjent en sluseventil med et sluseblad innkapslet i et lag med elastisk materiale som under stenging av ventilen presses til et lekkasjetett inngrep med ventilsetene. Det elastiske materialet beskrives å være en elastomer, slik som gummi, neopren, polytetrafluioretylen eller høymolekylær polypropylen.
Oppfinnelsen
Ulempene med den kjente teknikk imøtegås med et apparat ved en brønn og framgangsmåte for belegging av en metallisk lastbærende overflate, slik det framgår av henholdsvis patentkrav 1 og 14. Ytterligere fordelaktige trekk fremgår av de respektive uselvstendige patentkravene.
I denne oppfinnelsen består et brønnapparat av første og andre komponenter som hver har samvirkende metalloverflater som berører hverandre under glidende kontakt. Et polymerbelegg tildannes på minst den ene av disse overflater. Polymerbelegget kan fortrinnsvis omfatte en mengde av avstivende pulver med partikler med midlere diametere under 0,5 mikron, slik som nanorør.
Polymerbelegget er fortrinnsvis et termoplastisk materiale. I en utførelse har overflaten som omfatter belegget, et herdet sjikt under belegget. Det herdede laget kan være dannet ved nitriddannelse, nikkel aluminisering, boronisering, eller karbonisering. Belegget blir fortrinnsvis påført ved spraying ved romtemperatur. Fig. 1 viser et lengdesnitt gjennom en sluseventil med et polymert belegg på minst en av grenseflatene mellom slusen og setene ifølge oppfinnelsen. Fig. 2 viser skjematisk et forstørret snitt gjennom slusen til ventilen i fig. 1, hvilket snitt viser et herdet lag og et polymert belegg påført slusen, før oppvarming. Fig. 3 viser et forstørret snitt av slusen vist i fig. 2, men her etter varmebehandlingen av det polymere belegg. Fig. 4 viser et skjematisk forstørret tverrsnitt av slusen som vist i fig. 3, men med en alternativ utførelse av det polymere belegg.
I figur 1 omfatter sluseventilen 11 et ventillegeme 13 og en strømningspassasje 15 som strekker seg tvers gjennom legemet 13. Ventilen 11 har en sluse 17 med et gjennomgående hull 19. Slusen 17 er på figuren vist i sin åpne stilling. Sluseventilen 11 som er vist i fig. 1, er en ventiltype med ikke-hevendespindel, men ventilen kan alternativt være utført som en ventiltype med hevende spindel. I fig. 1 vises også de ringformede ventilsetene 21, med hull 23 som passer sammen med strømningspassasjen 15 i ventilen. Sluseventilen 11 er vist som en sluse-type med to atskilte plater, men kan alternativt være av en type med bare en enkelt plate.
Når slusen 17 befinner seg i sin åpne stilling, passer hullet 19 i slusen 17 sammen med strømningspassasjen 15 i ventilen, og derved tillates at strøm flyter uhindret gjennom ventilen. Når slusen er lukket, vil ikke hullet 19 lenger sammenfalle med med strømningspassasjen 15. Slusen 17 har en inngrepsflate 25 på hver side, og disse flater er innrettet til å samvirke med ventilsetene 21.
Når slusen 17 er lukket, vil typisk trykket i strømningspassasjen 15 skape en betydelig belastning på en av overflatene 25 mot ett av ventilsetene 21. Bevegelse av slusen 17 til eller fra den lukkede stilling, forårsaker at en av ventilflatene 25 glir mot ett av ventilsetene 21 mens kontaktkrefter utøves hvis en av strømningspassasjene 14 befinner seg under høyt trykk. Sluseventilen 11 som er vist i fig. 1, er en forovervirkende sluseventil, hvilket betyr at slusen 17 beveger seg nedover for å lukke ventilen. Alternativt kan ventilen være en bakovervirkende ventil som beveger seg motsatt ved slusens åpning.
Sluseventilplaten eller slusen 17 er fortrinnsvis framstilt av en korrosjonsbestandig stållegering, slik som en av de følgende: Inconel; stållegeringer av høy kvalitet og med liten legeringsgrad; rustfritt stål; legeringer av nikkel-kobolt; eller en annen egnet metallegering. Inconel 625 har typisk et Rockwell hårdhetstall (HRN-verdi) på C-skalaen mellom 35 og 40. Materialegenskapene kan endres ved varmebehandlingsprosesser. Ventilsetene 21 kan begge være framstilt av samme type materiale.
Det vises nå til fig. 2, hvor hver sluseoverflate 25 i en utførelse har gjennomgått en valgfri herdeprosess for å gi en herdet overflate. Herdeprosessen kan omfatte ulike overflateherdende teknikker som diffusjonsprosesser med nitridutfelling, aluminisering eller nikkelaluminisering, boronisering eller karburering.
Nitridisering er en prosess hvorunder nitrogen introduseres i overflaten i en kompakt metallegering ved å holde metallet ved en egnet temperatur i kontakt med en nitrogenholdig substans slik som et amoniakk- eller nitrogenrikt salt. Nitridisering omfatter også å plassere slusen 17 inne i et kammer eller kar mens slusen 17 varmes opp. Nitridiseringstemperaturen for stål ved hjelp av væsker eller gasser, ligger mellom 495 C og 565 C (925 hhv 1050 F). Ved høye temperaturer vil nitrogen migrere inn i metallet og reagere med stoffene i metallegeringen for å danne en keramisk nitridmasse. Nitrogenet reagerer mest effektivt med titan, krom eller andre egnede grunnstoffer, lonenitridering eller plasmaassistert CVD nitridering, kan utføres ved lavere temperaturer.
Aluminisering eller boronisering følger en lignende prosedyre hvorunder aluminium, henholdsvis bor, introduseres til maskindelen ved forhøyet temperatur. I prosedyrer med aluminisering under dampfase, introduseres aluminiumet som skal fordampes i kammeret mest effektivt sammen med nikkel. Under boroniseringsprosedyrer introduseres grunnstoffet "Bor" i reaksjonskammeret mest effektivt sammen med jern. Etter at nitrideringen, aluminiseringen, boroniseringen eller andre herdeprosesser er utført på flatene 25 til slusen 17, vil det herdede laget 27 vanligvis strekke seg inn i overflatene 25 til slusen 17 i en dybde fra 0,0013mm [,0005"]til 0,07mm [,003"]. Belegget 29 har fortrinnsvis en tykkelse på ca. 0,025mm [0,001"] eller mer.
Før belegget med lav friksjon 29 blir påført, blir overflaten fortrinnsvis lettere teksturen for å gi bedre feste for belegget 29. Denne overflatebehandling kan foretas før eller etter at herdebelegget 27 dannes. Overflatebehandlingen (eller teksturen) kan utføres på flere måter, og gjennomføres i én variant ved en kombinasjon av sandblåsing og sandpåføring eller polering. Flaten 25 kan for eksempel bli perlebehandlet med 60 graders perler og deretter pusset med 400 graders sandpapir. Hensikten med denne behandlingen eller poleringen er å redusere toppene som dannes under perleblåsingen. Ideellt sett kan midlere dybde fra dypeste grop til høyeste punkt etter behandlingen være mindre enn tykkelsen av det etterfølgende belegget 29 med lav friksjon, slik at toppene vil bli overdekket av belegget 29. Eventuelt kan trinnet med perlebehandling eller polering etterfølges av et ytterligere trinn med perleblåsing, men da med bruk av perler(korn) med en mindre størrelse enn kornene ved det første behandlingstrinnet.
Som et alternativ til kornblåsing eller sandbehandling eventuelt polering, kan overflaten til sluseoverflatene 25 teksturbehandles under dannelse av en porøs overflate. Dette kan gjøres ved direkte påvirkning av en laser på metallegeringen til sluseoverflaten 25 for å danne små hulrom. Dessuten kan mikrostråler av vann benyttes for overflatebehandling samt flere ulike etseteknikker eller slipeteknikker. Alternativt kan et porøst nikkelbelegg av et termisk spraybelegg, slik som et WC (et volfram/kull) -system, påføres.
Fortrinnsvis omfatter lavfriksjonsbelegget 29 en høytemperaturpolymer slik som en av de følgende: PEEK (polyetereterketon); PEK (polyeterketon); PFA (perfluoralkoxy); PTFE (polytetrafluoretylen); FEP (fluorisert etylenpropylen); FEP (fluorinert etylenpropylen); CTFE (polyklorotrifluoretylen); TPU (termoplastisk elastomer); PPS (polyfenylsulfid); PC (polykarbonat); PPA (polftalatamid); PEKK (polyeterketonketon); TPI (Termoplastisk polyimid); PAI (polyamidimid); Pl (polyimid) eller andre. Polymeren er fortrinnsvis en termoplast, men en herdeplast kan også anvendes. En termoplast er her definert som en polymer som gjentagne ganger kan oppvarmes til sitt smeltepunkt. PEEK er derfor eksempelvis en termoplast mens en PAI ikke er det. De foretrukne polymerer kan tåle temperaturer opp til 230 C [450 °F], uten påfølgende degradering.
De foretrukne polymerene har dessuten en høy styrke under trykkbelastning. For eksempel må noen sluser være i stand til å tåle opptil 413 MPa [60 OOOpsi] lagerbelastning mellom lagersete og sluse. Dersom belegget 29 har en lavere trykkstyrke, vil den tendere mot å "krype", og det overflatebehandlede underlaget til belegget 29 vil gjennomtrenge toppbelegget, noe som fører til oppskrapning av den motstående overflaten, som igjen medfører økt friksjon, økt slitasje på belegget og økt risiko for mulige lekkasjer i ventilen. Friksjonskoeffisienten til belegget 29 skal fortrinnsvis ligge under 0,03, uten at ekstra smøring benyttes opp til minst 200 omdreininger opp til ekstreme temperaturer på 232 C [450 grader Fahrenheit], eller høyere. Trykkbestandigheten skal fortrinnsvis være 172 MPa [25 OOOpsi] ved romtemperaturer målt i henhold til ASTM D695, ved 10 % ned bøyning.
En metode for å øke stivhet og krypemotstand for polymeren til belegget 29, er å blande en mengde avstivningsmiddel inn i polymeren 33, slik som enkle eller flerveggede nanorør 31 av karbon eller bornitrid. Andre avstivningsmidler omfattende nanodimensjonerte fibre og mikrodimensjonerte fibre, slik som karbonfibre, kan også inbefattes.
Uttrykket "nano-dimensjonert" brukes her for å spesifisere fibre eller partikler, hva enten de er rørformede eller kompakte, med en diameter på ca. 0,5 mikron eller mindre. Nanodimensjonerte korn har så små partikler at de kan samvirke med molekylene til polymeren, og herunder gi egenskaper som ikke kan oppnås med andre tilsetninger. Forbedringer av egenskaper kan omfatte økning i krypemotstanden, trykkbestandigheten, strekkstyrken, slitasjestyrken, abrasjonsmotstand, rivemotstand, bestandighet mot eksplosjoner, bruddforlengelse, samt enøkning av beleggets glassovergangstemperatur. Tilsetningenes små dimensjoner tillater dessuten at de sprayes på med konvensjonelle dispersjonspåføringssystemer. På grunn av de små dimensjonene vil nanopulveret ikke på merkbar måte påvirke overflatefinishen til belegget 29.
Nanorør av karbon, med enkeltvegg, eller flerveggede, har diametre betydelig mindre enn 0,5 mikron, slik som 0,15 mikron. Andre nanofibre er også tilgjengelige med dimensjoner som rangerer opp til ca. 10 ganger diametrene til nanorør av karbon. Nanokeramiske partikler er vanligvis sfæriske og kan ha diametre på ca. 0,05 mikron.
Uttrykket "mikro-dimensjonert" brukes her om pulvere hva enten det er fibre eller korn, med diametre på over 0.5 mikron. En karbonfiber kan eksempelvis ha en diameter på 8 mikron. Belegget 29 i utførelsene vist i fig. 2 og 3, inneholder en mengde av karbonnanorør 31 samt noen karbonfibre 35, mens belegget 29' i fig. 4 ikke inneholder karbonfibre 35 av mikrostørrelse. Karbonfibre 35 har større lengder enn lengdene av nanorørene, f.eks. 150 mikron mot ca. 20 mikron for karbon nanorør 31.
Det er også fordelaktig å tilføye smørende tilsetninger til beleggblandingen før påføring, for å redusere friksjonen. De negative følger av tilsetning av smøremidler er å redusere krypmotstanden for beleggsystemet. Dette gir en ytterligereøkning av behovet for tilsetning av krypforsterkende midler i forbindelse med oppfinnelsen. Foretrukne smøremidler kan omfatte partikler av polytetrafluoretylen, molybden disulfid, grafitt, wolfram disulfid, borsyre, bornitrid, fluorinert etylenpropylen og perfluoralkoksy.
Belegget 29 påføres fortrinnsvis ved en dispersjonsteknikk med en konvensjonell spraydyse for maling. En mengde nanorør 31, eller nanodimensjonerte partikler, blir blandet med polymeren 33. Det blandede materialet blir redusert til korn 37 (Fig. 2) av tilstrekkelig liten størrelse til at materialet kan påføres som et belegg ved elektrostatisk dispersjon eller ved en termisk spraypåføring. Kornene 37 har midlere diametre under ca. 200 mikron. Ved en utførelse har kornene 37 diametre på ca. 12 mikron. Nanorørene 37 kan fortrinnsvis utgjøre opp til ca seks volumprosent av hvert korn eller granulat 37 for å gi denønskede stivhet i belegget 29. Et foretrukket område strekker seg fra 6 til 30 volumprosent.
Et tensid og vann blandes med korn 37 for å danne en dispersjon. Tilsetninger for bedring av smøreegenskapene, kan tilsettes dispersjonen. Fibre med mikrostørrelse, slik som karbonfibre, kan omønskes tilsettes dispersjonen. Dersom detteønskes, kan volumforholdet mellom fibre 35 med mikrostørrelse og karbonfibre 31, være omkring 1 til 10. Dispersjonen sprayes på flaten 25 ved romtemperatur. Slusen 17 anbringes deretter i en ovn og oppvarmes til en temperatur på ca. 385 C [725 F]. Denne temperaturen er tilstrekkelig til å smelte polymeren 31, men ligger under den første omformingstemperatur for slusen 17 av stållegering, og vil dermed ikke påvirke hardheten uansett om et herdet lag 27 benyttes eller ei. Så snart belegget 29 er avkjølt, danner det et solid, slitesterkt belegg som er godt forbundet med sluseoverflaten 25. De lengste fibre 35 av mikrostørrelse vil, dersom de er benyttet, virke som armeringsstrenger som sammenbinder de termoplastiske kornene 37, som i seg selv er fylt med nanodimensjonerte fibre 37.
En annen fremgangsmåte for påføring av belegget på en maskindel, er anvendelse av en termisk sprayprosess. Ved denne prosessen blir de termoplastiske kornene 37, om de er fylt eller ei, blandet med andre faste partikler slik som smøremidler og større fibre, som eksempelvis karbonfibre 35. Denne pulverblandingen blir deretter sprayet gjennom et munnstykke som smelter blandingen før eller mens den sprayes på maskindelen. Delen kan derfor, etter behov, bli termisk behandlet etter at belegget er påført.
Enda en annen metode består i å lade en tørr pulverblanding og deretter påføre belegget på maskindelen under en elektrostatisk prosess. Delen blir deretter oppvarmet slik at pulveret smelter og binder seg til delens overflate. Denne prosessen benyttes vanligvis for tykke polymere belegg.
Flere lag med belegg kan påføres delen for å gi ulike unike egenskaper. For eksempel kan et første lag med mikrostørrelse fibre så vel som ytterligere nanodimensjonerte partikler påføres, for å øke krypemotstanden og trykkbestandigheten. Et toppbelegg uten fibre og korn kan tilslutt påføres for å gi lave friksjonsegenskaper.
Mens bruk av en termoplast er diskutert ganske detaljert, kan mange av metodene som er beskrevet også brukes for termoherdende materialer. Særlig nevnes polyamidimid (PAI) som er en polymer som kan behandles i en løsning av vann eller et annet løsemiddel. Tilsetningsstoffer kan tilsettes for å gi en stor mengde egenskaper. Nanorør eller nanofibre kan tilføyes løsningen for å bedre beleggets egenskaper. Hvis det tørkes ved lav temperatur, kan PAI bindemiddelet bevirke et godt lavtemperaturbelegg. Når det varmes til ca. 260 °C (500 grader F), reagerer PAI så det dannes et polymermateriale som dermed i sterk grad forbedrer de termiske egenskaper til polymeren i belegget.
Belegget 29 kan også påføres sideflatene til vetilsetene 21 på tilsvarende måte som beskrevet i forbindelse med sluse-overflaten 25. Belegget 29 kan utelates fra sluseoverflaten 25, eller både ventilsetet 21 og sluseflaten 25 kan få et belegg 29. Intet hydrokarbonbasert flytende smøremiddel eller fett kreves i samband med sluseflaten 25 og ventilsetet 21. Tilførsel av et flytende smøremiddel kan imidlertid redusere utgangsfriksjonen i ventilsystemet.
Når slusen 17 beveges over ventilsetets overflate 21, sørger belegget 29 som har lav friksjon for redusert friksjonskoeffisient, minsket slitasje og forhindring av avsliting.
Friksjonskoeffisienten i tørr tilstand vil ligge omtrent i området 0,01 til 0,03, selv etter at ventilen er betjent flere ganger. Denne lave friksjonskoeffisient reduserer kravene til torsjon for å betjene ventilen. Slitasjegraden vil bli vesentlig redusert når ventilen betjenes på grunn av belegget ifølge oppfinnelsen.
Reduksjonen av arbeidet og torsjonen som må anvendes for å betjene ventilen, vil på en effektiv måte utvide designspennet til større dimensjoner og høyere trykkverdier uten å ty til kompliserte girventiler og ventiler med rullende elementer. Oppfinnelsen gjør at ventilene bedre tåler kontaktpåkjenninger og gir redusert ventilslitasje. Oppfinnelsen utvider også ventilens driftstemperaturområde. Det forhold at flytende smøremidler ikke kreves, gjør at ventilene kan benyttes ved høyere temperaturverdier, slik som 230 C [450 °F]. Slike forhold medfører betydelige kost- og ytelsesforbedringer når det sammenlignes med tidligere kjente ventiltyper innen dette fagområde.
I tillegg til å benyttes ved påføring av belegg til komponenter i en sluseventil, finnes flere andre anvendelser, særlig i forbindelse med overflater i olje- og gassbrønner og tilhørende utstyr. For eksempel kan gjengene til mutre, hylser og koblinger omfatte et slikt belegg. Festeorganer eller koblinger av denne kategori omfatter bolter som benyttes til å feste seksjoner av offshore boreutstyr sammen. Belegg av den beskrevne type kan også brukes på kuleventiler og spenninnretninger for spenning av offshore stigerørspenn.

Claims (16)

1. Apparat for en brønn,karakterisert vedat det omfatter: første og andre komponenter, hver med en metallisk inngrepsflate (25) som griper inn med den andre under en lastbærende glidende kontakt, hvori i det minste en av inngrepsflatene (25) er teksturen og derved definerer en teksturen inngrepsflate (25); og et polymerbelegg (29) på i det minste én av de teksturene inngrepsflatene (25), hvilket polymerbelegg (29) innbefatter en mengde avstivende partikler (31, 35, 37) med en midlere diameter mindre enn 0,5 mikron (u.m).
2. Apparat ifølge krav 1,karakterisert vedatpolymerbelegget (29) er et termoplastisk materiale.
3. Apparat ifølge krav 1,karakterisert vedat mengden av avstivende partikler (31, 35, 37) i polymermaterialet omfatter minst 6 vektprosent.
4. Apparat ifølge krav 1,karakterisert vedat de avstivende partiklene (31, 35, 37) omfatter nanorør (31).
5. Apparat ifølge krav 1,karakterisert vedat de avstivende partiklene dessuten omfatter en mengde av fibre (35) med midlere diametre større enn 0,5 mikron (u.m).
6. Apparat ifølge krav 1,karakterisert vedatde avstivende partiklene omfatter karbonnanorør (31) med midlere diametre mindre enn 0,5 mikron (u.m) samt karbonfibre (35) med midlere diametre over 0,5 mikron (u.m) og lengder som overstiger lengden av nanorørene (31).
7. Apparat ifølge krav 6,karakterisert vedat volummengden av karbonnanorør (31) overstiger volummengden av karbonfibre (35).
8. Apparat ifølge krav 1,karakterisert vedat den teksturene inngrepsflaten (25) som inneholder belegget (29), har et herdet lag under belegget.
9. Apparat ifølge krav 1,karakterisert vedat det herdede belegget omfatter ett av følgende: et nitridlag, et nikkel/aluminium-lag, et borholdig lag eller et karburisert lag.
10. Apparat ifølge krav 1,karakterisert vedat den første og andre komponenten omfatter en sluse (17) og en setering for en sluseventil (11).
11. Apparat ifølge krav 1,karakterisert vedat belegget (29) har en tykkelse som er minst en tusendels tomme (25,4 u.m).
12. Apparat ifølge krav 1,karakterisert vedat belegget inneholder en mengde fibre (35) med diametere mindre enn 0,5 mikron (u.m) samt en mengde fibre (35) med midlere diametre over 0,5 mikron (nm).
13. Apparat ifølge krav 1,karakterisert vedat polymerbelegget (29) har en trykkbestandighet på minst 172 MPa (25 000 psi) ved romtemperatur.
14. Framgangsmåte for forming av et belegg på en metallisk lastbærende overflate: a) teksturere den lastbærende overflaten for å danne en teksturen overflatefinish, b) blande en mengde avstivende partikler med en polymer, hvilke avstivende partikler har en midlere diameter under 0,5 mikron (nm), og deretter c) påføre polymeren på overflatens finish for å danne et belegg.
15. Framgangsmåte ifølge krav 14, hvori trinn b) omfatter: blande de avstivende partiklene med polymeren for å danne granulat, blande en væske med granulatet og spraye blandingen på den teksturene overflaten for å danne et belegg, og deretter varme belegget for å smelte polymeren, og deretter avkjøle belegget slik at polymeren størkner inne i belegget.
16. Framgangsmåte ifølge krav 14, hvori den belastningsbærende overflaten herdes før trinn b) gjennomføres.
NO20070880A 2004-08-27 2007-02-16 Belegg for dynamisk berøring med lastbærende flater NO339771B1 (no)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US60517604P 2004-08-27 2004-08-27
PCT/US2005/030705 WO2006026564A2 (en) 2004-08-27 2005-08-29 Low friction coatings for load bearing surfaces

Publications (2)

Publication Number Publication Date
NO20070880L NO20070880L (no) 2007-03-28
NO339771B1 true NO339771B1 (no) 2017-01-30

Family

ID=36000665

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NO20070880A NO339771B1 (no) 2004-08-27 2007-02-16 Belegg for dynamisk berøring med lastbærende flater

Country Status (4)

Country Link
US (1) US7255328B2 (no)
GB (1) GB2431709B (no)
NO (1) NO339771B1 (no)
WO (1) WO2006026564A2 (no)

Families Citing this family (33)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005093256A1 (en) * 2004-03-05 2005-10-06 Waters Investments Limited A device having seal coatings for receiving and discharging fluid
US8146889B2 (en) 2004-08-27 2012-04-03 Vetco Gray Inc. Low friction coatings for dynamically engaging load bearing surfaces
US7866629B2 (en) * 2006-10-04 2011-01-11 Itt Manufacturing Enterprises, Inc. Gate valve with streamlined flow
FR2912343B1 (fr) * 2007-02-13 2011-10-28 Equip Aero Tech Paroi en materiau composite et application.
JP5324827B2 (ja) * 2007-06-08 2013-10-23 ヴィ・エイ・ティー ホールディング アクチェンゲゼルシャフト 脚部要素を有する真空ゲートバルブ
EP2156075B1 (en) * 2007-06-11 2013-07-10 Cameron International Corporation Gate-coating process
US8252225B2 (en) 2009-03-04 2012-08-28 Baker Hughes Incorporated Methods of forming erosion-resistant composites, methods of using the same, and earth-boring tools utilizing the same in internal passageways
FR2928937B1 (fr) * 2008-03-18 2010-11-26 Altatech Semiconductor Dispositif d'introduction d'un fluide dans une chambre de traitement par depot chimique en phase vapeur,chambre de traitement correspondante et utilisation de la chambre.
US20090278069A1 (en) * 2008-05-06 2009-11-12 Blanco Ivan L Multiple piece frac valve insert
CN103038551B (zh) * 2009-08-12 2014-10-08 通用电气石油和天然气压力控制有限公司 闸阀底座
US8690124B2 (en) * 2009-12-11 2014-04-08 Ge Oil & Gas Pressure Control Lp Gate valve
CN102109044B (zh) * 2009-12-24 2015-06-17 泰科龙(上海)管道有限公司 暗杆闸阀
CN104315174A (zh) * 2009-12-24 2015-01-28 滨特尔(上海)管道有限公司 暗杆闸阀
EP2526324B1 (en) * 2010-01-22 2021-03-03 Master Flo Valve Inc. Cage valve with flow trim for reduced fracturing
CN102094987A (zh) * 2010-12-21 2011-06-15 上海神开石油化工装备股份有限公司 一种超高压平板闸阀
US9222583B2 (en) 2011-04-08 2015-12-29 Cameron International Corporation Split gate valve
US9206910B2 (en) * 2011-04-12 2015-12-08 Vetco Gray Inc. Gate valve having low-friction coating over substrate and method for making same
US8689886B2 (en) 2011-06-20 2014-04-08 Vetco Gray Inc. Gate valve seat and seat ring
US9163739B2 (en) 2011-07-22 2015-10-20 Vetco Gray Inc. High temperature coating resistant to damage from decompression
US9121237B2 (en) 2011-07-28 2015-09-01 Baker Hughes Incorporated Methods of coating wellbore tools and components having such coatings
US8574667B2 (en) 2011-08-05 2013-11-05 Baker Hughes Incorporated Methods of forming coatings upon wellbore tools
US20130126773A1 (en) * 2011-11-17 2013-05-23 General Electric Company Coating methods and coated articles
GB2497725A (en) * 2011-12-08 2013-06-26 Mahle Int Gmbh A sliding bearing having a composite layer
US9022058B2 (en) * 2012-03-13 2015-05-05 Halliburton Energy Services, Inc Particulate-tolerant valve comprising one or more recesses capable of containing the particulate
ITGE20120112A1 (it) * 2012-11-21 2014-05-22 Dott Ing Mario Cozzani Srl "materiale per la fabbricazione di otturatori di valvole per i cilindri dei compressori alternativi, e valvole così ottenute"
US9897215B2 (en) 2012-12-31 2018-02-20 Vetco Gray Inc. Multi-valve seat seal assembly for a gate valve
DE102014225983A1 (de) * 2014-12-16 2016-06-16 Robert Bosch Gmbh Druckbegrenzungsventil
BR112018009389A8 (pt) * 2015-11-09 2019-02-26 Vetco Gray Inc revestimento de camada dupla, artigos, método de fabricação de um revestimento de camada dupla, composição em pó e camada de revestimento
US10107413B2 (en) * 2016-05-19 2018-10-23 Ge Oil & Gas Pressure Control Lp Self-contained gate valve column loading prevention mechanism
CN106369179A (zh) * 2016-12-05 2017-02-01 成都乘风阀门有限责任公司 内堆闸阀结构
US10371265B2 (en) * 2017-11-01 2019-08-06 Fisher Controls International Llc Process control valve and plug
US11174958B2 (en) 2019-01-24 2021-11-16 Jet Oilfield Services, LLC Gate valve and method of repairing same
JP6793866B1 (ja) * 2020-06-17 2020-12-02 株式会社クボタ ガス弁及びプロパンガスの流量制御方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3749114A (en) * 1971-11-26 1973-07-31 R Johnstone Two way pulp stock valve
US6375157B1 (en) * 1998-03-20 2002-04-23 Van De Lande En Zonen B.V. Slide valve
US20040118455A1 (en) * 2002-12-18 2004-06-24 Masco Corporation Of Indiana Valve component with multiple surface layers
US20050109502A1 (en) * 2003-11-20 2005-05-26 Jeremy Buc Slay Downhole seal element formed from a nanocomposite material

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3763880A (en) * 1969-11-28 1973-10-09 Mueller Co Gate valve structure
US3633873A (en) * 1969-11-28 1972-01-11 Mueller Co Gate valve structure
DE3832692A1 (de) * 1988-09-27 1990-03-29 Leybold Ag Dichtungselement mit einem absperrkoerper aus einem metallischen oder nichtmetallischen werkstoff und verfahren zum auftragen von hartstoffschichten auf den absperrkoerper
US5762089A (en) * 1994-06-20 1998-06-09 Fmc Corporation Hardface coating for seal surfaces in a gate valve
DE4441134A1 (de) * 1994-11-21 1996-05-23 Grohe Armaturen Friedrich Dichtungselement, insbesondere für Absperr- und Regelorgane und Verfahren zu seiner Herstellung
CA2333933C (en) * 2000-02-04 2004-09-21 Hitachi, Ltd. Valve bonded with corrosion and wear proof alloy and apparatuses using said valve

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3749114A (en) * 1971-11-26 1973-07-31 R Johnstone Two way pulp stock valve
US6375157B1 (en) * 1998-03-20 2002-04-23 Van De Lande En Zonen B.V. Slide valve
US20040118455A1 (en) * 2002-12-18 2004-06-24 Masco Corporation Of Indiana Valve component with multiple surface layers
US20050109502A1 (en) * 2003-11-20 2005-05-26 Jeremy Buc Slay Downhole seal element formed from a nanocomposite material

Also Published As

Publication number Publication date
WO2006026564A2 (en) 2006-03-09
US20060043327A1 (en) 2006-03-02
WO2006026564A3 (en) 2007-03-01
NO20070880L (no) 2007-03-28
US7255328B2 (en) 2007-08-14
GB0703566D0 (en) 2007-04-04
GB2431709A (en) 2007-05-02
GB2431709B (en) 2009-06-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
NO339771B1 (no) Belegg for dynamisk berøring med lastbærende flater
EP2092157B1 (en) Low friction coatings for dynamically engaging load bearing surfaces
Budinski Tribological properties of titanium alloys
Gåhlin et al. ME-C: H coatings in motor vehicles
Psyllaki et al. Surface treatment of tool steels against galling failure
US20170014865A1 (en) Coating compositions, applications thereof, and methods of forming
CA2297018C (en) Thermal spray coating for gates and seats
US11898651B2 (en) Material compositions and sequences of manufacturing
US20130167965A1 (en) Coating compositions, applications thereof, and methods of forming
Oliveira et al. Micro-abrasive wear test of niobium carbide layers produced on AISI H13 and M2 steels
EP3152342B1 (en) Fluid tight low friction coating systems for dynamically engaging load bearing surfaces
Kakulite et al. Rudiment of ‘galling: Tribological phenomenon’for engineering components in aggregate with the advancement in functioning of the anti-galling coatings
US20180298481A1 (en) Fully Dense, Fluid Tight and Low Friction Coating Systems for Dynamically Engaging Load Bearing Surfaces for High Pressure High Temperature Applications
WO2013101544A1 (en) Coating compositions, applications thereof, and methods of forming
Samyn et al. Friction, wear and material transfer of sintered polyimides sliding against various steel and diamond-like carbon coated surfaces
Zhuk Nanostructured CVD tungsten carbide coating on aircraft actuators and gearbox shafts reduces oil leakage and improves durability
Kakulite et al. A review: advancements in fluoro-based polymers for aggrandizing anti-galling and wear resistant characteristics
Bodhale et al. Tribological behaviour of uncoated steel and fluorocarbon coated steel under dry and lubricated sliding conditions
Cellier et al. Diamond-like carbon film deposition on plasma nitrided steel substrates
Straffelini et al. Surface Engineering for Tribology
EP4332205A1 (en) Chemical substance for forming solid lubricant coating film, oil well pipe, and screw-threaded joint for oil well pipes
Kuznetsova et al. The change in the elastic modulus values for the thickness of a multilayer coating based on TiN and CrN layers
Castro et al. Nanotechnology in steel tubular goods: challenges and prospects
Wear somepow
Vongbandit Morphology of surface damage resulting from static and dynamic contacts