[发明专利]一种焊接金属波纹管保护器及其制备工艺

说明书

技术领域

本发明属于电动潜油离心泵用保护装置技术领域，具体涉及一种焊接金属波纹管保护器及其制备工艺。所制备的保护器主要针对原油生产中高温和有腐蚀性工况条件下，通过其波纹管的拉伸和压缩来容纳膨胀的电机油，从而保证电泵的正常运转。

背景技术

现使用的潜油电泵保护装置采用胶囊保护器，胶囊内侧与电机油接触，外侧与井液接触，井液温度为300℃，并且具有腐蚀性（含CO₂、H₂S、CL等）。其工作原理为：潜油电泵机组下入油井工作时，电机油随温度升高膨胀，胶囊径向涨开，容纳膨胀的电机油；待停机时，温度降低，电机油收缩，胶囊随之收缩，如此反复动作。在这种工况下，胶囊极易老化及破损，使用寿命非常短，维修频繁。焊接金属波纹管膨胀器具有合理的结构、优良的材质，在同等条件下，使用寿命是胶囊的5倍以上，维修周期长、节省成本、提高了生产效率。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足之处，提供一种焊接金属波纹管保护器及其制备工艺，所制备的焊接金属波纹管保护器具有合理的结构、优良的材质，在同等条件下，使用寿命是胶囊保护器的5倍以上，且维修周期长、节省成本、提高了生产效率。

本发明技术方案如下：

一种焊接金属波纹管保护器，包括大波纹管组、小波纹管组、护轴管、环形盖板、定位套和护轴管端节；其中：大波纹管组与小波纹管组套装于护轴管上，大波纹管组的一端焊接于护轴管端节上，护轴管端节与护轴管的一端通过螺纹连接；小波纹管组的一端焊接于定位套上，定位套设置于护轴管的另一端，大波纹管组的另一端与小波纹管组的另一端通过环形盖板相连接，从而形成封闭的容器。

所述护轴管端节与护轴管上设置与外界连通的孔。

所述大波纹管组由若干个大波纹管（优选为3个）通过与大波纹板尺寸相适应的支撑板焊接在一起，所述小波纹管组由若干个小波纹管（优选为2个）通过与小波纹管尺寸相适应的支撑板焊接在一起。

所述大波纹管的内径范围为90-100mm，外径范围为110-118mm；所述小波纹管的内径范围为42-50mm，外径范围为60-70mm。

所述焊接金属波纹管膨胀器材质为316L。

通常保护内的电机油和外面的井液保持压力平衡，当电机运转电机油膨胀时，电机油从轴和护轴管的缝隙中向上流动，通过护轴管端节和护轴管上的孔进入波纹管内腔，波纹管向上运动以容纳膨胀的电机油，待停机时，电机油冷却收缩，按原路返回，波纹管向下运动，给电机补充电机油。如此反复动作。上述焊接金属波纹管保护器为封闭的容器，只能通过护轴管端节和护轴管上的孔与外界连通。

所述焊接金属波纹管保护器的制备工艺，步骤如下：

1）膜片冲制：按所需规格冲制大波纹管和小波纹管的上、下膜片，膜片波形必须饱满。

2）焊接：首先把相对应的上、下膜片各一片组成一对，沿内边缘焊接环缝形成一个组元，然后再把若干个组元串在一起，沿外边缘焊接环缝制成焊接波纹管。(焊接前将冲制的膜片内、外边缘去毛刺，要保证膜片的圆度)

3）时效处理：将焊接后的波纹管在真空条件下进行时效处理，其中：时效温度为350～400℃，真空压力值为-0.9~-1MPa，处理时间4小时以上；

4）组装：将多个大波纹管分别通过支撑板焊接起来形成大波纹管组，大波纹管组的一端与护轴管端节焊接；将多个小波纹管分别通过支撑板焊接起来形成小波纹管组，小波纹管组的一端与护轴管定位套焊接，最后将护轴管端节与护轴管配合螺纹旋紧，大、小波纹管组中间用环形盖板焊接起来。保护器是通过定位套和护轴管端节做定位，安装到电动潜油离心泵的电机油腔室中。

所述焊接为微束等离子焊接方式，其工艺参数为：焊接速度为1.4-1.8r/min，电流值为2.5-3A。

本发明具有如下有益效果：

1、本发明中波纹管波形设计成S型，能得到足够的位移量：以大波纹管为基准，拉伸时位移量为105-110mm，压缩时位移量为90-98mm.。

2、本发明中波纹管采用双层焊接，拉伸和压缩时可以满足刚度值要求：大波纹管刚度值为26-30N/mm，小波纹管刚度值为14-16N/mm。

3、本发明由通过支撑板连接的多个大波纹管和小波纹管构成，在工作中可以防止波纹管失稳。

4、本发明中波纹管经过高温真空时效处理，在工作中不失弹。

5、本发明保护器结构紧凑、安装方便，适用于高温、低温及有腐蚀性工况下，使用效果好，寿命长；并可以根据实际情况设计成多种型号。