RU55901U1

RU55901U1 - STEP OF A SUBMERSIBLE MULTI-STAGE CENTRIFUGAL PUMP AND THE GUIDING DEVICE OF THE STEP OF A SUBMERSIBLE MULTISTAGE CENTRIFUGAL PUMP

Info

Publication number: RU55901U1
Application number: RU2006102712/22U
Authority: RU
Inventors: Яков Абрамович Глускин; Владимир Витальевич Герасимов; Рамиль Гайнутдинович ямлиханов
Original assignee: "Центр Разработки Нефтедобывающего Оборудования (Црно)"
Priority date: 2006-01-31
Filing date: 2006-01-31
Publication date: 2006-08-27

Abstract

Техническое решение относится к гидромашиностроению и может быть использовано при изготовлении погружных центробежных насосов для добычи нефти, содержащих детали, выполненные методами порошковой металлургии, и к способам газовой низкотемпературной химико-термической обработки металлов, а именно, серого чугуна и пористых спеченных изделий на основе железа. Ступень погружного многоступенчатого центробежного насоса включает в себя рабочее колесо, выполненное из порошкового материала, и направляющий аппарат, выполненный из серого чугуна. Поверхностный слой материала направляющего аппарата насыщен диффундирующим веществом или сочетанием диффундирующих веществ, обеспечивающим повышение коррозионной стойкости и износостойкости поверхностного слоя. Достигаемый технический результат заключается в обеспечении повышенной коррозионной и износостойкости ступени, а также в обеспечении возможности повышения напора ступени, при одновременном снижении требований к материалу, используемому для изготовления направляющего аппарата, с обеспечением возможности выравнивания коррозионной и износостойкости рабочих органов ступени. Направляющий аппарат ступени погружного многоступенчатого центробежного насоса включает в себя стакан, наружную крышку и профилированные лопатки, выполненные из серого чугуна, а также втулку, закрепленную в центральном отверстии наружной крышки направляющего аппарата, выполненную из пористого порошкового материала, имеющего более высокую способность к адсорбции диффундирующего вещества чем серый чугун и/или более высокое значение коэффициента диффузии упомянутого диффундирующего вещества в порошковом материале, чем в сером чугуне и/или большее сродство к диффундирующиму веществу чем серый чугун. Наружный поверхностный слой указанных элементов направляющего аппарата насыщен диффундирующим веществом или сочетанием диффундирующих веществ, обеспечивающим повышение коррозионной стойкости и износостойкости поверхностного слоя, а также увеличение объема соответствующих элементов направляющего аппарата. Достигаемый технический результат заключается в повышении надежности, долговечности и ремонтопригодности направляющего аппарата без существенного повышения требований к материалу, используемому для изготовления направляющего аппарата, и повышения сложности его изготовления.The technical solution relates to hydraulic engineering and can be used in the manufacture of submersible centrifugal pumps for oil production, containing parts made by powder metallurgy methods, and to methods for gas low-temperature chemical-thermal treatment of metals, namely gray cast iron and porous sintered products based on iron. The step of a submersible multistage centrifugal pump includes an impeller made of powder material and a guiding apparatus made of gray cast iron. The surface layer of the material of the guide vane is saturated with a diffusing substance or a combination of diffusing substances, which provides increased corrosion resistance and wear resistance of the surface layer. The technical result achieved is to provide increased corrosion and wear resistance of the stage, as well as to provide the possibility of increasing the pressure of the stage, while reducing the requirements for the material used for the manufacture of the guide apparatus, with the possibility of equalizing the corrosion and wear resistance of the working elements of the stage. The guide vane of the submersible multistage centrifugal pump stage includes a cup, an outer cover and profiled blades made of gray cast iron, as well as a sleeve fixed in the central hole of the outer cover of the guide vane made of a porous powder material having a higher ability to adsorb diffusing substance than gray cast iron and / or a higher diffusion coefficient of said diffusing substance in the powder material than in gray cast iron and / or a greater affinity for diffusing substance than gray cast iron. The outer surface layer of these elements of the guide apparatus is saturated with a diffusing substance or a combination of diffusing substances, which provides an increase in corrosion resistance and wear resistance of the surface layer, as well as an increase in the volume of the corresponding elements of the guide apparatus. The technical result achieved is to increase the reliability, durability and maintainability of the guide apparatus without significantly increasing the requirements for the material used to make the guide apparatus and increase the complexity of its manufacture.

Description

Техническое решение относится к гидромашиностроению и может быть использовано при изготовлении погружных центробежных насосов для добычи нефти, содержащих детали, выполненные методами порошковой металлургии, и к способам газовой низкотемпературной химико-термической обработки металлов, а именно, серого чугуна и пористых спеченных изделий на основе железа.The technical solution relates to hydraulic engineering and can be used in the manufacture of submersible centrifugal pumps for oil production, containing parts made by powder metallurgy methods, and to methods for gas low-temperature chemical-thermal treatment of metals, namely gray cast iron and porous sintered products based on iron.

В патентах RU 2220327 С2, 27.12.2003 и RU 24517 U1, 10.08.2002 описана ступень погружного многоступенчатого центробежного насоса включающая в себя рабочее колесо, выполненное из литейного аустенитного модифицированного чугуна типа "Нирезист" (ТУ 26-06-1305-95) и направляющий аппарат, выполненный из металлического порошкового материала, что обеспечивает высокие антифрикционные свойства пары трения, образуемой поверхностями втулок рабочего колеса и направляющего аппарата, а также повышение коррозионной стойкости и износостойкости ступени.Patents RU 2220327 C2, 12.27.2003 and RU 24517 U1, 08/10/2002 describe a step of a submersible multistage centrifugal pump including an impeller made of austenitic modified cast iron of the Nirezist type (TU 26-06-1305-95) and a guiding apparatus made of metal powder material, which provides high antifriction properties of the friction pair formed by the surfaces of the impeller bushings and the guiding apparatus, as well as increasing the corrosion resistance and wear resistance of the step.

Наиболее близким аналогом (прототипом) первого технического решения заявленной группы полезных моделей является ступень погружного многоступенчатого центробежного насоса, описанная в патенте RU 24518 U1, 10.08.2002 и включающая в себя рабочее колесо, выполненное The closest analogue (prototype) of the first technical solution of the claimed group of utility models is the step of a submersible multistage centrifugal pump described in patent RU 24518 U1, 08/10/2002 and including an impeller made

из порошкового материала и направляющий аппарат, выполненный из "нирезиста".made of powder material and a guiding apparatus made of "niresist".

Недостатком описанных аналогов и прототипа является высокая себестоимость деталей из "нирезиста".The disadvantage of the described analogues and prototype is the high cost of parts from the "niresist".

Наиболее близким аналогом (прототипом) второго технического решения заявленной группы полезных моделей является направляющий аппарат двухопорной ступени погружного многоступенчатого центробежного насоса (см., частности, патенты US 4781531 А, 01.11.1988 US 6979174 В2, 21.12.2005), включающий в себя стакан с центральным отверстием в нижней стенке, наружную крышку с центральным отверстием и размещенные между нижней стенкой и крышкой направляющего аппарата профилированные лопатки. Стакан, крышка и лопатки направляющего аппарата выполнены из серого чугуна. Направляющий аппарат также включает в себя втулку, выполненную из твердого сплава, которая размещена в центральном отверстии нижней стенки и закреплена в центральном отверстии наружной крышки направляющего аппарата.The closest analogue (prototype) of the second technical solution of the claimed group of utility models is the guiding apparatus of the two-stage stage submersible multistage centrifugal pump (see, in particular, patents US 4781531 A, 11/01/1988 US 6979174 B2, 12/21/2005), which includes a glass with with a central hole in the bottom wall, an outer cover with a central hole and profiled blades placed between the bottom wall and the cover of the guide apparatus. The glass, cover and vanes of the guide vane are made of gray cast iron. The guiding apparatus also includes a sleeve made of hard alloy, which is located in the central hole of the lower wall and fixed in the central hole of the outer cover of the guiding device.

Недостатком прототипа является усложнение процесса изготовления направляющего аппарата, связанное с необходимостью создания надежного соединения между втулкой и нижней крышкой направляющего аппарата.The disadvantage of the prototype is the complexity of the manufacturing process of the guide apparatus associated with the need to create a reliable connection between the sleeve and the bottom cover of the guide apparatus.

Таким образом, задача, на решение которой направлена заявленная группа полезных моделей, состоит в создании ступени погружного многоступенчатого центробежного насоса для добычи нефти с рабочим колесом выполненным методами порошковой металлургии и направляющим аппаратом, Thus, the task to which the claimed group of utility models is directed is to create a submersible multistage centrifugal pump stage for oil production with an impeller made by powder metallurgy methods and a guiding device,

выполненным из серого чугуна.made of gray cast iron.

Технический результат, достигаемый при реализации первого технического решения из заявленной группы полезных моделей, заключается в обеспечении повышенной коррозионной стойкости и износостойкости ступени, а также в обеспечении возможности повышения напора ступени, при одновременном снижении требований к материалу, используемому для изготовления направляющего аппарата, с обеспечением возможности выравнивания коррозионной и износостойкости рабочих органов ступени.The technical result achieved during the implementation of the first technical solution from the claimed group of utility models is to provide increased corrosion resistance and wear resistance of the stage, as well as to provide the possibility of increasing the pressure of the stage, while reducing the requirements for the material used for the manufacture of the guide apparatus, making it possible alignment of corrosion and wear resistance of the working bodies of the stage.

Технический результат, достигаемый при реализации второго технического решения из заявленной группы полезных моделей, заключается в повышении надежности, долговечности и ремонтопригодности направляющего аппарата без существенного повышения требований к материалу, используемому для изготовления направляющего аппарата, и сложности его изготовления.The technical result achieved by the implementation of the second technical solution from the claimed group of utility models is to increase the reliability, durability and maintainability of the guide apparatus without significantly increasing the requirements for the material used to make the guide apparatus and the complexity of its manufacture.

Ступень погружного многоступенчатого центробежного насоса включает в себя рабочее колесо, выполненное из порошкового материала, и направляющий аппарат, по меньшей мере, большая часть которого выполнена литьем из чугуна. При этом в отличии от прототипа чугун представляет собой серый чугун, при этом поверхностный слой материала направляющего аппарата насыщен диффундирующим веществом или сочетанием диффундирующих веществ, обеспечивающим повышение коррозионной стойкости и/или износостойкости поверхностного слоя.The step of a submersible multistage centrifugal pump includes an impeller made of powder material, and a guide apparatus, at least most of which is made of cast iron. In this case, unlike the prototype, cast iron is gray cast iron, while the surface layer of the material of the guide apparatus is saturated with a diffusing substance or a combination of diffusing substances, which increases the corrosion resistance and / or wear resistance of the surface layer.

Кроме того, в частном случае реализации первой полезной модели заявленной In addition, in the particular case of the implementation of the first utility model of the claimed

группы направляющий аппарат ступени может быть подвергнут химико-термической обработке.The group guide vanes of the stage can be subjected to chemical-thermal treatment.

Кроме того, в частном случае реализации первой полезной модели заявленной группы рабочее колесо может быть подвергнуто химико-термической обработке, обеспечивающей повышение коррозионной стойкости и/или износостойкости поверхностного слоя материала рабочего колеса.In addition, in the particular case of the implementation of the first utility model of the claimed group, the impeller can be subjected to chemical-thermal treatment, which provides increased corrosion resistance and / or wear resistance of the surface layer of the material of the impeller.

Кроме того, в частном случае реализации первой полезной модели заявленной группы химико-термическая обработка может включать в себя газовое азотирование.In addition, in the particular case of the implementation of the first utility model of the claimed group, the chemical-thermal treatment may include gas nitriding.

Кроме того, в частном случае реализации первой полезной модели заявленной группы на верхней поверхности ведущего диска рабочего колеса могут быть выполнены отделенные друг от друга ориентированные в радиальном направлении выступы, боковые поверхности которых расположены под ненулевым углом к радиусу ведущего диска рабочего колеса, проходящему через этот выступ, при этом выступы расположены по окружности ведущего диска на приближенно одинаковом угловом расстоянии относительно друг от друга и выполнены с возможностью выполнения функции дополнительных лопастей рабочего колеса.In addition, in the particular case of the implementation of the first utility model of the claimed group on the upper surface of the driving disk of the impeller can be made separated from each other radially oriented protrusions, the side surfaces of which are at a non-zero angle to the radius of the driving disk of the impeller passing through this protrusion , the protrusions are located around the circumference of the drive disk at approximately the same angular distance relative to each other and are configured to perform functions uu additional impeller blades.

Направляющий аппарат ступени погружного многоступенчатого центробежного насоса включает в себя стакан с центральным отверстием в нижней стенке, наружную крышку с центральным отверстием и размещенные между нижней стенкой и крышкой профилированные лопатки, при этом стакан, крышка и лопатки направляющего аппарата выполнены из серого чугуна. The guide apparatus of the submersible multistage centrifugal pump stage includes a cup with a central hole in the bottom wall, an outer cover with a central hole and profiled blades placed between the bottom wall and the cover, and the cup, cover and blades of the guide apparatus are made of gray cast iron.

Направляющий аппарат также включает в себя втулку, размещенную в центральном отверстии нижней стенки и закрепленную в центральном отверстии наружной крышки направляющего аппарата. При этом в отличии от прототипа наружный поверхностный слой указанных элементов направляющего аппарата насыщен диффундирующим веществом или сочетанием диффундирующих веществ, обеспечивающим повышение коррозионной стойкости и/или износостойкости поверхностного слоя, а также увеличение объема соответствующих элементов направляющего аппарата. Втулка выполнена из пористого порошкового материала, имеющего более высокую способность к адсорбции диффундирующего вещества чем серый чугун и/или более высокое значение коэффициента диффузии упомянутого диффундирующего вещества в порошковом материале, чем в сером чугуне и/или большее сродство к диффундирующиму веществу чем серый чугун.The guide apparatus also includes a sleeve located in the center hole of the bottom wall and fixed in the center hole of the outer cover of the guide apparatus. In this case, in contrast to the prototype, the outer surface layer of these elements of the guide apparatus is saturated with a diffusing substance or a combination of diffusing substances, providing increased corrosion resistance and / or wear resistance of the surface layer, as well as an increase in the volume of the corresponding elements of the guide apparatus. The sleeve is made of a porous powder material having a higher adsorption capacity of diffusing material than gray cast iron and / or a higher diffusion coefficient of said diffusing substance in powder material than gray iron and / or a greater affinity for diffusing material than gray cast iron.

Кроме того, в частном случае реализации второй полезной модели заявленной группы направляющий аппарат может быть подвергнут химико-термической обработке.In addition, in the particular case of the implementation of the second utility model of the claimed group, the guiding apparatus can be subjected to chemical-thermal treatment.

Кроме того, в частном случае реализации второй полезной модели заявленной группы химико-термическая обработка может включать в себя газовое азотирование.In addition, in the particular case of the implementation of the second utility model of the claimed group, the chemical-thermal treatment may include gas nitriding.

Кроме того, в частном случае реализации второй полезной модели заявленной группы порошковый материал может представлять собой порошок хромсодержащей и/или молибденсодержащей стали.In addition, in the particular case of the second utility model of the claimed group, the powder material may be a powder of chromium-containing and / or molybdenum-containing steel.

Изготовление рабочего колеса ступени методами порошковой металлургии Production of the impeller of the stage by powder metallurgy methods

позволяет обеспечить повышенную коррозионную стойкость и износостойкость, а также изготавливать рабочие колеса нетрадиционной конструкции, например, появляется возможность выполнить дополнительные лопасти на ведущем диске рабочего колеса (при изготовлении такого рабочего колеса литьем потребуется применения специальных дорогостоящих технологий), что обеспечивает существенное повышение напора ступени, особенно при малых подачах (см. патент RU 2218482 С1, 10.12.2003).allows to provide increased corrosion resistance and wear resistance, as well as to produce impellers of an unconventional design, for example, it becomes possible to perform additional blades on the driving wheel of the impeller (in the manufacture of such an impeller by casting, special expensive technologies will be required), which provides a significant increase in the head pressure, especially at low feeds (see patent RU 2218482 C1, 12/10/2003).

Выполнение направляющего аппарата из азотированного серого чугуна, (возможны и другие варианты химико-термической обработки (ХТО)), обеспечивает снижение требований к материалу, используемому для изготовления направляющего аппарата ступени, и обеспечивает возможность выравнивания коррозионной стойкости и износостойкости рабочих органов ступени за счет подбора соответствующих типов и режимов ХТО для направляющего аппарата (с учетом типа и режима ХТО рабочего колеса, если осуществляется обработка обоих рабочих органов).The design of the guiding apparatus from nitrided gray cast iron, (other variants of chemical-thermal treatment are also possible), reduces the requirements for the material used for the manufacture of the guiding apparatus of the stage and makes it possible to equalize the corrosion resistance and wear resistance of the working elements of the stage by selecting the appropriate types and modes of XTO for the guiding apparatus (taking into account the type and mode of XTO of the impeller, if both working bodies are processed)

Выполнение из порошкового материала втулки направляющего аппарата, внутренняя цилиндрическая поверхность которой образует пару трения с соответствующей внешней цилиндрической поверхностью рабочего колеса (или отдельной втулки для некоторых ступеней одноопорной конструкции) и, соответственно, наиболее подвержена механическому износу, позволяет обеспечить повышение износостойкости ступени, при этом надежное соединение между втулкой и нижней крышкой направляющего аппарата осуществляется в процессе химико-термической обработке без дополнительных технологических The execution of the sleeve of the guide apparatus from the powder material, the inner cylindrical surface of which forms a friction pair with the corresponding outer cylindrical surface of the impeller (or a separate sleeve for some stages of a single-bearing structure) and, accordingly, is most susceptible to mechanical wear, allows to increase the wear resistance of the stage, while reliable the connection between the sleeve and the bottom cover of the guide vane is carried out during chemical-thermal treatment without additional technological

операций.operations.

Заявленный способ соединения втулки стакана направляющего аппарат позволяет при ремонте насоса отделить втулку без разрушения остальных элементов направляющего аппарата и заменить ее аналогичной втулкой большего диаметра.The claimed method of connecting the sleeve of the cup of the guide apparatus allows for repair of the pump to separate the sleeve without destroying the remaining elements of the guide apparatus and replace it with a similar sleeve of a larger diameter.

Возможность осуществления каждой из полезных моделей заявленной группы подтверждается описанием конструкции и технологии изготовления рабочих органов двухопорной ступени погружного многоступенчатого центробежного насоса, выполненной в соответствии с настоящей полезной моделью.The possibility of implementing each of the useful models of the claimed group is confirmed by the description of the design and manufacturing technology of the working bodies of the two-stage support submersible multistage centrifugal pump, made in accordance with this utility model.

Описание сопровождается графическими материалами, на которых изображено следующее.The description is accompanied by graphic materials, which depict the following.

На Фиг.1 изображены элементы заготовки рабочего колеса ступени погружного многоступенчатого центробежного насосаFigure 1 shows the elements of the workpiece of the impeller stage of a submersible multistage centrifugal pump

На Фиг.2 изображено рабочее колесо в сборе.Figure 2 shows the impeller assembly.

На Фиг.3 изображены элементы заготовки направляющего аппарата ступени погружного многоступенчатого центробежного насоса.Figure 3 shows the elements of the workpiece guide device stage submersible multistage centrifugal pump.

На Фиг.4 изображен направляющий аппарат в сборе.Figure 4 shows the guide apparatus assembly.

На Фиг.5 изображена ступень погружного многоступенчатого центробежного насоса в сборе.Figure 5 shows the stage of a submersible multistage centrifugal pump assembly.

Предварительно двухсторонним прессованием формируют из порошковой стали части заготовки рабочего колеса 1 ступени погружного центробежного насоса: верхний (ведущий) диск 2 рабочего колеса, нижний (ведомый) By preliminary double-sided pressing, parts of the impeller billet 1 of the submersible centrifugal pump stage 1 are formed from powder steel: upper (drive) disk 2 of the impeller, lower (driven)

диск 3 с лопастями 4 и втулку 5. На верхнем диске 2 формуют отделенные друг от друга ориентированные в радиальном направлении выступы 6, расположенные по окружности ведущего диска и представляющие собой дополнительные лопасти рабочего колеса, которые обеспечивают повышенный напор при малых подачах и стабильные характеристики при работе в двух- или трехфазных газожидкостных средах.a disk 3 with blades 4 and a sleeve 5. On the upper disk 2, projections 6 are arranged that are radially oriented and arranged around each other and are located on the circumference of the drive disk and are additional impeller blades that provide increased pressure at low feeds and stable performance during operation in two- or three-phase gas-liquid media.

Затем собирают заготовку совместно с пропиточным брикетом из порошка на основе сплава меди. Помещают собранную заготовку в печь и нагревают печь до температуры спекания порошка (около 1100°С), которая превышает температуру плавления пропиточного брикета, в результате происходит диффузионная сварка частей заготовки и инфильтрация легкоплавкого компонента - расплава меди через поры по всему объему заготовки. В результате получают деталь с остаточной пористостью от 5 до 25%. Нежелательно снижать остаточную пористость менее 5%, так как это снижает эффективность химико-термической обработки, а в случае увеличения пористости выше 25% начинает снижаться механическая прочность спеченного пористого изделия и его коррозионная стойкость.Then collect the workpiece together with an impregnating briquette of powder based on a copper alloy. The assembled preform is placed in the furnace and the furnace is heated to a powder sintering temperature (about 1100 ° C), which exceeds the melting temperature of the impregnating briquette, as a result, diffusion welding of the parts of the preform and infiltration of the low-melting component - copper melt through the pores throughout the entire volume of the preform take place. The result is a part with a residual porosity of 5 to 25%. It is undesirable to reduce the residual porosity of less than 5%, since this reduces the efficiency of chemical-thermal treatment, and in the case of an increase in porosity above 25%, the mechanical strength of the sintered porous product and its corrosion resistance begin to decrease.

После спекания контактные поверхности детали (внешнюю поверхность втулки 5 и пр.) подвергают механической обработке для удаления поверхностного слоя, сформированного при спекании и пропитке, а также для получения необходимой чистоты поверхности и геометрических размеров.After sintering, the contact surfaces of the part (the outer surface of the sleeve 5, etc.) are machined to remove the surface layer formed during sintering and impregnation, as well as to obtain the necessary surface cleanliness and geometric dimensions.

Методом литья в песчаную форму изготавливают из серого чугуна стакан 6 направляющего аппарата 7 с центральным отверстием 14 в нижней Sand casting is used to make a glass 6 of a guiding apparatus 7 from gray cast iron with a central hole 14 in the bottom

стенке 8, наружную крышку 9 с центральным отверстием 10 и расположенные между нижней стенкой 8 и крышкой 9 профилированные лопатки 11.wall 8, the outer cover 9 with a Central hole 10 and located between the bottom wall 8 and the cover 9 profiled blades 11.

Из порошок хромсодержащей или молибденсодержащей стали формуют заготовку втулки 12 направляющего аппарата, затем осуществляют спекание с инфильтрацией расплавом меди аналогично описанному выше с обеспечением остаточной пористости втулки в пределах 15-20%.From the powder of chromium-containing or molybdenum-containing steel, the billet bushing 12 of the guide apparatus is formed, then sintered with copper melt infiltration is carried out similarly to that described above with a residual porosity of the bushing within 15-20%.

Втулку 12 размещают в отверстии 14 нижней стенки 8 и закрепляют в отверстии 10 наружной крышки 9, обеспечивая посадку с небольшим натягом.The sleeve 12 is placed in the hole 14 of the bottom wall 8 and is fixed in the hole 10 of the outer cover 9, providing a tight fit.

Затем проводят ХТО направляющего аппарата для повышения его коррозионной и износостойкости, а также выравнивания указанных характеристик рабочих органов ступени или проводят ХТО обоих рабочих органов, при этом выравнивание характеристик рабочих органов может быть обеспечено за счет специального подбора соответствующих типов и режимов ХТО направляющего аппарата и рабочего колеса, однако технология ХТО обеих деталей может быть и одинаковой.Then, the XTO of the guide apparatus is carried out to increase its corrosion and wear resistance, as well as the alignment of the specified characteristics of the working bodies of the stage, or the XTO of both work tools is carried out, while the alignment of the characteristics of the working bodies can be ensured by a special selection of the corresponding types and modes of XTO of the guide apparatus and the impeller However, the XTO technology of both parts may be the same.

Ниже описан вариант химико-термической обработки направляющего аппарата, которую проводят следующим образом.The following describes a variant of chemical-thermal treatment of the guide apparatus, which is carried out as follows.

Помещают направляющий аппарат 7 в муфельную печь установки для химико-термической обработки, включающую в себя также каталитическую колонну с нагревательными элементами, емкости для азотсодержащего и кислородсодержащего газов, смеситель и магистрали для подвода газов от емкостей к смесителю, а также для подвода смеси газов к каталитической колонне The guiding apparatus 7 is placed in a muffle furnace of a chemical-thermal treatment plant, which also includes a catalytic column with heating elements, tanks for nitrogen-containing and oxygen-containing gases, a mixer and highways for supplying gases from the tanks to the mixer, as well as for supplying the gas mixture to the catalytic the column

и от колонны к печи. В каталитической колонне смесь газов нагревают и пропускают через каталитическую сетку при температуре около 600°С. При этом каталитическая колонна расположена таким образом, что смесь газов поступает в полость печи сразу после прохода смеси газов через каталитическую сетку.and from the pillar to the furnace. In a catalytic column, the gas mixture is heated and passed through a catalytic grid at a temperature of about 600 ° C. In this case, the catalytic column is positioned so that the gas mixture enters the cavity of the furnace immediately after the gas mixture passes through the catalytic grid.

В качестве азотосодержащего газа используют аммиак, а в качестве кислородосодержащего - осушенный воздух. В качестве катализатора используют металл платиновой группы, например иридий, сдвигающий реакций окисления водорода в сторону формирования атомарного кислорода и атомарного азота.Ammonia is used as a nitrogen-containing gas, and dried air is used as an oxygen-containing gas. As the catalyst, a platinum group metal is used, for example, iridium, which shifts the hydrogen oxidation reactions towards the formation of atomic oxygen and atomic nitrogen.

Обрабатываемую деталь выдерживают в атмосфере, образованной указанной смесью газов, подвергнутой воздействию катализатора, в течение примерно 5 часов при температуре около 650°С.The workpiece is kept in the atmosphere formed by the specified mixture of gases exposed to the catalyst for about 5 hours at a temperature of about 650 ° C.

В результате азотирования на поверхности направляющего аппарата формируется упрочненный слой толщиной до 0,5 мм твердостью до HV 350-450.As a result of nitriding, a hardened layer up to 0.5 mm thick with a hardness of up to HV 350-450 is formed on the surface of the guide vane.

Поверхностный слой, образующийся за счет диффузионного насыщения поверхности обрабатываемой детали в результате описанной химико-термической обработки, изменяет структурно-энергетическое состояние поверхности, оказывая влияние не только на физико-химические свойства поверхности, но и на объем деталей. Пористый порошковый материал втулки 12 направляющего аппарата, представляющий собой порошок хромсодержащей или молибденсодержащей стали, обладает большим сродством к азоту и The surface layer formed due to the diffusion saturation of the surface of the workpiece as a result of the described chemical-thermal treatment changes the structural-energy state of the surface, influencing not only the physicochemical properties of the surface, but also the volume of the parts. The porous powder material of the sleeve 12 of the guide apparatus, which is a powder of chromium-containing or molybdenum-containing steel, has a high affinity for nitrogen and

более высоким значением коэффициента диффузии азота чем серый чугун, а также большей способностью к адсорбции азота вследствие его пористости, в связи с этим объем порошковой втулки в процессе ХТО увеличивается в большей степени, чем объем чугунной части направляющего аппарата. Втулка 12 размещена в отверстии 10 крышки 9, то есть является охватываемой деталью и в связи с тем, что объем втулки в процессе ХТО увеличивается в большей степени, чем объем крышки 9 обеспечивается надежное соединение втулки с наружной крышкой направляющего аппарата без дополнительных технологических операций.a higher value of the diffusion coefficient of nitrogen than gray cast iron, as well as a greater ability to adsorb nitrogen due to its porosity, in this regard, the volume of the powder sleeve during the XTO process increases to a greater extent than the volume of the cast iron part of the guide apparatus. The sleeve 12 is placed in the hole 10 of the cover 9, that is, it is a covered part and due to the fact that the volume of the sleeve during the XTO process increases to a greater extent than the volume of the cover 9, a reliable connection of the sleeve with the outer cover of the guide apparatus is provided without additional technological operations.

При ремонте насоса втулку 12 можно отделить от чугунной части направляющего аппарата и заменить ее аналогичной втулкой несколько большего диаметра.When repairing the pump, the sleeve 12 can be separated from the cast iron part of the guide apparatus and replaced with a similar sleeve of a slightly larger diameter.

Кроме того, прессование втулки 12 может быть произведено, таким образом, чтобы обеспечить более высокую смачиваемость порошкового материала, определяемую формой и размером пор, создаваемых в процессе прессования, в зоне соединения втулки с крышкой 9 направляющего аппарата по сравнению со свободным концом 13 втулки 12. Таким образом путем изменения смачиваемости порошкового материала указанной части втулки может быть обеспечена требуемая прочность соединения без существенного изменения свойств основной части втулки.In addition, the pressing of the sleeve 12 can be carried out in such a way as to provide a higher wettability of the powder material, determined by the shape and size of the pores created during the pressing process, in the zone of connection of the sleeve with the cover 9 of the guide apparatus as compared with the free end 13 of the sleeve 12. Thus, by changing the wettability of the powder material of the specified part of the sleeve can be achieved the required strength of the connection without significantly changing the properties of the main part of the sleeve.

Для обеспечения повышенной коррозионной стойкости и антифрикционных свойств пористого порошкового материала как рабочее колесо 1, так и направляющий аппарат 7 могут быть подвергнуты обработке, отличающейся To ensure increased corrosion resistance and antifriction properties of the porous powder material, both the impeller 1 and the guide apparatus 7 can be subjected to processing, which differs

от описанной выше тем, что в качестве азотосодержащего газа используют закись азота, в качестве кислородосодержащего - углекислый газ, а в качестве катализатора используют окись алюминия. Обработку проводят при температурном интервале 450-600°С в течение 5,5 ч, а затем подвергают деталь окислительному нагреву при температуре 300-570°С до образования поверхностного объемного слоя окислов меди и без специального принудительного охлаждения деталь опускают в ванну с минеральным маслом или со смесью минерального и синтетического масел для охлаждения, закалки и формирования поверхностной пленки из продуктов пиролиза масел.from the above described in that nitric oxide is used as nitrogen-containing gas, carbon dioxide is used as oxygen-containing gas, and aluminum oxide is used as a catalyst. The treatment is carried out at a temperature range of 450-600 ° C for 5.5 hours, and then the part is subjected to oxidative heating at a temperature of 300-570 ° C to form a surface bulk layer of copper oxides and without special forced cooling, the part is lowered into a bath with mineral oil or with a mixture of mineral and synthetic oils for cooling, hardening and forming a surface film from the products of the pyrolysis of oils.

За счет создания на азотированной поверхности объемного слоя продуктов пиролиза значительно уменьшаются показатели остаточной пористости порошкового материала, а в процессе работы центробежного насоса происходит формирование гидрофобной пленки, обеспечивающей повышение КПД ступени и уменьшение износа соответствующего элемента пары трения, образующейся между внутренней цилиндрической поверхностью 15 втулки 12 и внешней цилиндрической поверхностью 16 втулки 5 рабочего колеса.By creating a bulk layer of pyrolysis products on the nitrided surface, the residual porosity of the powder material is significantly reduced, and during the operation of the centrifugal pump, a hydrophobic film is formed, which increases the efficiency of the stage and reduces the wear of the corresponding element of the friction pair formed between the inner cylindrical surface 15 of the sleeve 12 and the outer cylindrical surface 16 of the sleeve 5 of the impeller.

Claims

1. The step of a submersible multistage centrifugal pump, comprising an impeller made of powder material, and a guide apparatus, at least a large part of which is made of cast iron, characterized in that the cast iron is gray cast iron, while the surface layer of material the guide apparatus is saturated with a diffusing substance or a combination of diffusing substances, which provides increased corrosion resistance and / or wear resistance of the surface layer.

2. The stage according to claim 1, characterized in that the guide apparatus of the stage is subjected to chemical-thermal treatment.

3. The stage according to claim 1, characterized in that the impeller is subjected to chemical-heat treatment, which provides increased corrosion resistance and / or wear resistance of the surface layer of the material of the impeller.

4. The stage according to claim 2 or 3, characterized in that the chemical-thermal treatment includes gas nitriding.

5. The step according to claim 1, characterized in that on the upper surface of the driving disk of the impeller there are made radially oriented protrusions, the side surfaces of which are located at a non-zero angle to the radius of the driving disk of the impeller passing through this protrusion, this protrusions are located around the circumference of the drive disk at approximately the same angular distance relative to each other and are configured to perform the function of additional impeller blades.

6. The guide vane of the submersible multistage centrifugal pump stage, which includes a cup with a central hole in the bottom wall, an outer cover with a central hole and profiled blades placed between the bottom wall and the cover, the glass, cover and vanes of the guide apparatus are made of gray cast iron, the guiding apparatus also includes a sleeve located in the central hole of the lower wall and fixed in the central hole of the outer cover of the guiding apparatus, characterized the fact that the outer surface layer of these elements of the guide apparatus is saturated with a diffusing substance or a combination of diffusing substances, providing an increase in corrosion resistance and / or wear resistance of the surface layer, as well as an increase in the volume of the corresponding elements of the guide apparatus, while the sleeve is made of porous powder material having a higher the ability to adsorb diffusing substances than gray cast iron and / or a higher diffusion coefficient of said diffusing substances in the powder material than in gray cast iron and / or a greater affinity for diffusing substances than gray cast iron.

7. The guiding apparatus according to claim 6, characterized in that it is subjected to chemical-thermal treatment.

8. The guiding apparatus according to claim 7, characterized in that the chemical-thermal treatment includes gas nitriding.

9. The guiding apparatus according to claim 6, characterized in that the powder material is a powder of chromium-containing and / or molybdenum-containing steel.