RU2333270C2 - Цементированный карбид с показателем ударной вязкости для применения в нефтяной и газовой промышленности - Google Patents

Цементированный карбид с показателем ударной вязкости для применения в нефтяной и газовой промышленности Download PDF

Info

Publication number
RU2333270C2
RU2333270C2 RU2003131346/02A RU2003131346A RU2333270C2 RU 2333270 C2 RU2333270 C2 RU 2333270C2 RU 2003131346/02 A RU2003131346/02 A RU 2003131346/02A RU 2003131346 A RU2003131346 A RU 2003131346A RU 2333270 C2 RU2333270 C2 RU 2333270C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
cemented carbide
oil
erosion
alloy according
impact strength
Prior art date
Application number
RU2003131346/02A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2003131346A (ru
Inventor
Майкл Джон КАРПЕНТЕР
Original Assignee
Сандвик Интеллекчуал Проперти Аб
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 Сандвик Интеллекчуал Проперти Аб filed Critical Сандвик Интеллекчуал Проперти Аб
Publication of RU2003131346A publication Critical patent/RU2003131346A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2333270C2 publication Critical patent/RU2333270C2/ru

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C29/00Alloys based on carbides, oxides, nitrides, borides, or silicides, e.g. cermets, or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides
    • C22C29/02Alloys based on carbides, oxides, nitrides, borides, or silicides, e.g. cermets, or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides based on carbides or carbonitrides
    • C22C29/06Alloys based on carbides, oxides, nitrides, borides, or silicides, e.g. cermets, or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides based on carbides or carbonitrides based on carbides, but not containing other metal compounds
    • C22C29/067Alloys based on carbides, oxides, nitrides, borides, or silicides, e.g. cermets, or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides based on carbides or carbonitrides based on carbides, but not containing other metal compounds comprising a particular metallic binder
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C29/00Alloys based on carbides, oxides, nitrides, borides, or silicides, e.g. cermets, or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides
    • C22C29/02Alloys based on carbides, oxides, nitrides, borides, or silicides, e.g. cermets, or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides based on carbides or carbonitrides
    • C22C29/06Alloys based on carbides, oxides, nitrides, borides, or silicides, e.g. cermets, or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides based on carbides or carbonitrides based on carbides, but not containing other metal compounds
    • C22C29/08Alloys based on carbides, oxides, nitrides, borides, or silicides, e.g. cermets, or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides based on carbides or carbonitrides based on carbides, but not containing other metal compounds based on tungsten carbide

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)
  • Ceramic Products (AREA)
  • Hard Magnetic Materials (AREA)
  • Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)
  • Earth Drilling (AREA)
  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)

Abstract

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к спеченным твердым сплавам на основе карбида вольфрама, обладающим сопротивлением к синергическим действиям эрозии и коррозии при температуре между -50°С и 300°С, предпочтительно при 0-100°С. Может использоваться для изготовления деталей для регулирования давления и потока продуктов, добываемых из скважин. Твердый сплав содержит, мас.%: (Co+Ni) 8-12; Cr 1-2; Mo 0,1-0,3; WC - остальное, при весовом соотношении Co/Ni - 0,25-4,0. По существу все зерна WC имеют размер менее 1 мкм, а содержание магнитного кобальта составляет 80-90% от химически обусловленного содержания. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 3 табл.

Description

Настоящее изобретение относится к новому использованию сорта цементированного карбида со специальными свойствами в нефтяной и газовой промышленности. Кроме того, изобретение относится к применению коррозионно-эрозионностойкого сорта карбида, имеющего повышенную ударную вязкость, в дроссельных клапанах, предназначенных для регулирования потока множества текучих сред (газа, жидкости и частиц песка).
Цементированный карбид, используемый для коррозионной стойкости в требующемся применении деталей для регулирования потока в секторе нефти и газа, подвергается действию сложной системы, включающей комбинации обслуживания и окружающей среды. Кроме того, цены повреждений «большого пространства» или непредсказуемости срока службы являются крайне высокими.
Благоприятная возможность сохранения или замены такого оборудования в большом пространстве, в особенности на глубоководных участках в открытом море, ограничивается погодными условиями. Поэтому важно, чтобы часть подводной системы образовывали надежные и управляемые детали.
В патенте США № 6086650 раскрыто использование эрозионностойкого сорта карбида с субмикронным размером зерна WC, предназначенного для суровых условий среды со множеством потоков, в которой указанные компоненты испытывают большие потери массы за счет подвержения эрозии твердыми частицами, кислотной коррозии, эрозионно-коррозионного синергизма и кавитации. Однако сорта карбидов в соответствии с указанным патентом оказались не в состоянии удовлетворить противоречивым требованиям к твердости (износу) и ударной вязкости, в особенности, когда отличительные особенности формы детали требуют повышенных уровней ударной вязкости.
Соответственно задача настоящего изобретения предусматривает цементированный карбид с высоким сопротивлением эрозии частицами в коррозионной среде и более высокой ударной вязкостью по сравнению с материалами предшествующего уровня.
Указанная задача достигается использованием специального оптимизированного многосплавного связующего, спеченного с карбидом вольфрама WC, имеющим субмикронный размер зерна и низкое содержание углерода.
Цементированный карбид с превосходными свойствами для нефтяной и газовой промышленности, обладающий сопротивлением к синергическим действиям эрозии и коррозии при температурах между - 50 и 100°С, предпочтительно 0-100°С, и ударной вязкостью в соответствии с изобретением, имеет следующий состав в мас.%: 8-12 Co+Ni при массовом отношении Co/Ni 0,25-4, 1-2 Cr и 0,1-0,3 Мо. По существу все зерна WC имеют размер <1 мкм.
Твердость цементированного карбида в соответствии с изобретением должна быть >1500 HV30 (ISO 3878), ударная вязкость (Kic)>11 МН/м1,5 и прочность на поперечное растяжение (TRS) в соответствии с ISO 3327>3200 Н/мм2.
В одном предпочтительном варианте цементированный карбид имеет состав в мас.%: 3-4, предпочтительно 3-5 Со, 6-8, предпочтительно 7 Ni, 1-1,5, предпочтительно 1,3 Cr и 0,2 Мо, остальное WC со средним размером зерна 0,8 мкм.
В другом предпочтительном варианте состав является следующим в мас.%: 6-7, предпочтительно 6,6 Со, 2-3, предпочтительно 2,2 Ni, 1,0 Cr и 0,2 Мо. Остальное представляет WC со средним размером зерна 0,8 мкм.
Содержание углерода в спеченном цементированном карбиде должно поддерживаться в узком диапазоне для удержания высокого сопротивления коррозии и износу, а также высокой вязкости. Содержание углерода в спеченной структуре поддерживают в небольшом участке диапазона между свободным углеродом в микроструктуре (верхний предел) и зарождением эта-фазы (нижний предел). Значения магнитного насыщения магнитной фазы связующего в спеченном цементированном карбиде выражено в виде % от максимально ожидаемого для магнитной фазы связующего с содержанием в карбиде чистого кобальта. Для спеченного материала в соответствии с изобретением указанное значение должно лежать в диапазоне между 80 и 90% от химически определенного содержания. В спеченной структуре эта-фазы быть не должно.
В данном изобретении для производства цементированного карбида используются традиционные методы порошковой металлургии, включающие измельчение, прессование, формование и спекание. Настоящее изобретение относится также к применению цементированного карбида, в особенности к указанному выше применению в деталях дроссельных клапанов, используемых в нефтяной и газовой промышленности, где детали подвергаются высоким давлениям множества коррозионных текучих сред, в особенности в деталях, основная функция которых состоит в регулировании давления и потока продуктов, добываемых из скважин.
Пример 1
Сорта цементированного карбида со следующими составами в мас.% получали в соответствии с известными способами и с использованием порошка WC с размером зерна 0,8 мкм.
А. WC, 3,5 Со, 7,0 Ni, 1,3 Cr, 0,2 Mo
В. WC, 6,6 Со, 2,2 Ni, 1,0 Cr и 0,2 Mo
С. WC и 6 Со
D. WC и 6 Ni
E. WC и 12 Co
F. WC и 12 Ni
G. US 6086650
Пример 1
Материалы имели следующие свойства.
Сорт Содержание магнитного кобальта, мас.% Средний размер зерна, мкм Твердость HV30 Ударная вязкость KicMH/мм1,5 TRS Н/мм2
А, изобретение 2,7 0,8 1550 12 3300
В, изобретение 5,7 0,8 1650 11,2 4600
С 5,1 0,8 1700 10 2600
D 0 0,8 1700 9 2500
Е 10,8 0,8 1400 12 3100
F 0 1,5 1400 11,5 3000
G 3,0 0,8 1900 9,1 2300
Пример 2
Сорта A-G испытывали при следующих моделированных условиях испытаний:
Искусственная морская вода
Песок 18 м/с
CO2 1 бар
Температура 54°С
Были получены следующие результаты.
Сорт Коррозия (потери материала в мм/год) Эрозия (потери материала в мм/год) Синергическое действие (потери материала в мм/год) В целом (потери материала в мм/год)
А, изобретение 0,01 0,05 0,05 0,11
В, изобретение 0,02 0,07 0,06 0,15
С 0,02 0,09 0,35 0,46
D 0,015 0,265 0,17 0,45
Е 0,02 0,32 0,18 0,5
F 0,015 0,25 0,10 0,4
G 0,015 0,06 0,025 0,10
Пример 3
Сорта цементированного карбида испытывали также при условиях испытаний с контуром потока, содержащего морскую воду и песок, и имеющего скорость 90 м/с, и при двух углах соударения 30 и 90 градусов по отношению к поверхности испытуемого образца.
Были получены следующие результаты.
Сорт Скорость эрозии (мм3/кг песка) Скорость эрозии (мм3/кг песка)
Угол 30 градусов 90 градусов
А, изобретение 0,47 0,32
В, изобретение 0,56 0,38
С 1,8 1,4
D 2,0 1,5
Е 1,4 1,2
F 1,5 0,3
G 0,025 0,15

Claims (6)

1. Спеченный твердый сплав на основе карбида вольфрама, содержащий кобальт, никель, хром, молибден и обладающий сопротивлением к синергическим действия эрозии и коррозии при температуре между -50 и 300°С, предпочтительно при 0-100°С, отличающийся тем, что он содержит следующие компоненты, мас.%:
(Co+Ni) 8-12 Cr 1-2 Мо 0,1-0,3 WC остальное
при массовом соотношении Co/Ni, равном 0,25-4,0, при этом, по существу, все зерна WC имеют размер менее 1 мкм, а содержание магнитного кобальта составляет 80-90% от химически определенного содержания.
2. Спеченный твердый сплав по п.1, отличающийся тем, что он содержит следующие компоненты, мас.%:
Со 3-4 Ni 6-8 Cr 1-1,5 Мо 0,1 WC остальное
3. Спеченный твердый сплав по п.2, отличающийся тем, что он содержит 3,5 мас.% Со, 7 мас.% Ni и 1,3 мас.% Cr.
4. Спеченный твердый сплав по п.1, отличающийся тем, что он содержит 6-7 мас.% Со и 2-3 мас.% Ni.
5. Спеченный твердый сплав по п.4, отличающийся тем, что он содержит 6,6 мас.% Со и 2,2 мас.% Ni.
6. Применение спеченного твердого сплава по любому из пп.1-5 в нефтяной и газовой промышленности, в частности, для изготовления деталей для регулирования давления и потока продуктов, добываемых из скважин.
RU2003131346/02A 2002-10-25 2003-10-24 Цементированный карбид с показателем ударной вязкости для применения в нефтяной и газовой промышленности RU2333270C2 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE0203157A SE523821C2 (sv) 2002-10-25 2002-10-25 Hårdmetall för olje- och gastillämpningar
SE0203157-3 2002-10-25

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2003131346A RU2003131346A (ru) 2005-04-10
RU2333270C2 true RU2333270C2 (ru) 2008-09-10

Family

ID=20289370

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2003131346/02A RU2333270C2 (ru) 2002-10-25 2003-10-24 Цементированный карбид с показателем ударной вязкости для применения в нефтяной и газовой промышленности

Country Status (9)

Country Link
US (1) US6878181B2 (ru)
EP (1) EP1413637B1 (ru)
AT (1) ATE312952T1 (ru)
DE (1) DE60302751T2 (ru)
ES (1) ES2249671T3 (ru)
MX (1) MXPA03009672A (ru)
NO (1) NO337605B1 (ru)
RU (1) RU2333270C2 (ru)
SE (1) SE523821C2 (ru)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2531332C2 (ru) * 2012-07-04 2014-10-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Донской государственный технический университет" Твердый сплав на основе карбида вольфрама (варианты)
RU2559116C2 (ru) * 2010-10-08 2015-08-10 Сандвик Интеллекчуал Проперти Аб Цементированный карбид
RU2689456C2 (ru) * 2014-12-30 2019-05-28 Сандвик Хиперион АБ Коррозионно-стойкий цементированный карбид для работы с текучими средами

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2199418B1 (en) * 2008-12-18 2017-07-26 Sandvik Intellectual Property AB Rotary cutter knife
US20120177453A1 (en) 2009-02-27 2012-07-12 Igor Yuri Konyashin Hard-metal body
US8505654B2 (en) * 2009-10-09 2013-08-13 Element Six Limited Polycrystalline diamond
GB0919857D0 (en) 2009-11-13 2009-12-30 Element Six Holding Gmbh Near-nano cemented carbides and process for production thereof
US9725794B2 (en) * 2014-12-17 2017-08-08 Kennametal Inc. Cemented carbide articles and applications thereof
WO2020090280A1 (ja) * 2018-11-01 2020-05-07 住友電気工業株式会社 超硬合金、切削工具および超硬合金の製造方法
GB201820628D0 (en) 2018-12-18 2019-01-30 Sandvik Hyperion AB Cemented carbide for high demand applications

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3746519A (en) * 1970-02-18 1973-07-17 Sumitomo Electric Industries High strength metal bonded tungsten carbide base composites
JPS5075511A (ru) * 1973-11-09 1975-06-20
SE420844B (sv) 1979-05-17 1981-11-02 Sandvik Ab Sintrad hardmetall av nickelbaserad bindemetall och volframkarbid
DE3264742D1 (en) * 1981-04-06 1985-08-22 Mitsubishi Metal Corp Tungsten carbide-base hard alloy for hot-working apparatus members
US4733715A (en) * 1986-03-20 1988-03-29 Hitachi Carbide Tools, Ltd. Cemented carbide sleeve for casting apparatus
SE9100227D0 (sv) 1991-01-25 1991-01-25 Sandvik Ab Corrosion resistant cemented carbide
US5305840A (en) * 1992-09-14 1994-04-26 Smith International, Inc. Rock bit with cobalt alloy cemented tungsten carbide inserts
SE517473C2 (sv) * 1996-07-19 2002-06-11 Sandvik Ab Vals för varmvalsning med beständighet mot termiska sprickor och förslitning
JPH10138027A (ja) * 1996-11-11 1998-05-26 Shinko Kobelco Tool Kk ドリル用超硬合金および該合金を用いたプリント基板穿孔用ドリル
SE512668C2 (sv) * 1997-09-05 2000-04-17 Sandvik Ab Sätt att tillverka en korrosionsresistent hårdmetall
SE512161C2 (sv) * 1998-06-30 2000-02-07 Sandvik Ab Hårdmetall och användning av denna vid olje- och gasutvinning
SE518890C2 (sv) * 2000-09-27 2002-12-03 Sandvik Ab Hårdmetallverktyg för kallbearbetningsoperationer

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2559116C2 (ru) * 2010-10-08 2015-08-10 Сандвик Интеллекчуал Проперти Аб Цементированный карбид
RU2531332C2 (ru) * 2012-07-04 2014-10-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Донской государственный технический университет" Твердый сплав на основе карбида вольфрама (варианты)
RU2689456C2 (ru) * 2014-12-30 2019-05-28 Сандвик Хиперион АБ Коррозионно-стойкий цементированный карбид для работы с текучими средами

Also Published As

Publication number Publication date
SE0203157L (sv) 2004-04-26
NO20034694D0 (no) 2003-10-20
NO20034694L (no) 2004-04-26
ES2249671T3 (es) 2006-04-01
DE60302751D1 (de) 2006-01-19
ATE312952T1 (de) 2005-12-15
NO337605B1 (no) 2016-05-09
SE0203157D0 (sv) 2002-10-25
MXPA03009672A (es) 2004-10-15
US6878181B2 (en) 2005-04-12
DE60302751T2 (de) 2006-06-29
US20050039574A1 (en) 2005-02-24
EP1413637B1 (en) 2005-12-14
SE523821C2 (sv) 2004-05-18
RU2003131346A (ru) 2005-04-10
EP1413637A1 (en) 2004-04-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2559116C2 (ru) Цементированный карбид
RU2333270C2 (ru) Цементированный карбид с показателем ударной вязкости для применения в нефтяной и газовой промышленности
CN108441735A (zh) 一种稀土改性的超细WC-Co硬质合金及其制备方法
JP7490075B2 (ja) コバルトを含有しない炭化タングステン系超硬合金材料
US6086650A (en) Cemented carbide for oil and gas applications
CN113166860B (zh) 用于高要求应用的硬质合金
RU2675432C1 (ru) Облегченный цементированный карбид для находящихся в контакте с потоком компонентов
US11655525B2 (en) Cemented carbide for high demand applications
US11111563B2 (en) High strength and erosion resistant powder blends
CN105970062B (zh) 耐磨蚀硬质合金及其制备方法
MXPA00012832A (en) Cemented carbide for oil and gas applications
CN116083834A (zh) 一种WC-Co-Cu-稀土耐磨耐蚀涂层材料及其制备方法和使用方法
Juhani et al. Slurry erosion wear of TiC-NiMo and WC-Co cermets

Legal Events

Date Code Title Description
PC41 Official registration of the transfer of exclusive right

Effective date: 20181228

PD4A Correction of name of patent owner
PD4A Correction of name of patent owner