[发明专利]一种提高压裂泵抗应力腐蚀性的方法

说明书

本发明涉及泵的性能研究技术领域，公开了一种提高压裂泵抗应力腐蚀性的方法，在压裂泵的泵头体喷涂一层厚度为0.3‑0.4毫米的陶瓷涂层，该涂层选用的材料按照质量百分比计含有以下成分：Ni60占30‑35%、Al₂O₃占25‑30%、SiO₂占10‑15%、WC‑Co占6‑8%、Si₃N₄占5‑7%、剩余为Na₂O,本发明使用了最佳的涂层配方和制备工艺，能够降低磨损产生的残余应力，也能阻止腐蚀进程，解决了现有压裂泵易出现的腐蚀断裂问题，提高材料的应力腐蚀寿命。

技术领域

本发明属于泵的性能研究技术领域，具体涉及一种提高压裂泵抗应力腐蚀性的方法。

背景技术

泵是输送流体或使流体增压的机械，它将原动机的机械能或其他外部能量传送给液体，使液体能量增加。泵主要用来输送水、油、酸碱液、乳化液、悬乳液和液态金属等液体，也可输送液、气混合物及含悬浮固体物的液体。泵通常可按工作原理分为容积式泵、动力式泵和其他类型泵三类。除按工作原理分类外，还可按其他方法分类和命名。如，按驱动方法可分为电动泵和水轮泵等；按结构可分为单级泵和多级泵；按用途可分为锅炉给水泵和计量泵等；按输送液体的性质可分为水泵、油泵和泥浆泵等。按照有无轴结构，可分直线泵，和传统泵。水泵只能输送以流体为介质的物流，不能输送固体。

石油工业是一个国家能源的支柱，随着经济的发展，国内对石油的需求量也越来越大。因此，加大对国内各大油田深层石油的开采变得日益迫切。压裂泵是石油开采过程中的关键设备，目前在国内各大油气田深层采油作业中广泛使用。但是，在实际使用过程中这种压裂泵经常发生突发性破坏，严重影响了生产的正常进行，造成了巨大的经济损失。所以，弄清楚压裂泵失效的过程和原因已经势在必行。在研究过程中我们发现压裂泵泵头体作为核心部件，它的失效主要是由于应力腐蚀和腐蚀疲劳造成的。

发明内容

本发明的目的是针对现有的问题，提供了一种提高压裂泵抗应力腐蚀性的方法。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种提高压裂泵抗应力腐蚀性的方法，在压裂泵的泵头体喷涂一层厚度为0.3-0.4毫米的陶瓷涂层，该涂层选用的材料按照质量百分比计含有以下成分：Ni60占30-35%、Al₂O₃占25-30%、SiO₂占10-15%、WC-Co占6-8%、Si₃N₄占5-7%、剩余为Na₂O,其工艺包括以下步骤：

（1）将泵头体表面经过喷砂打磨，在粗化面上依次喷涂粘结底层和表面陶瓷涂层，使用氩气作为等离子喷涂主气，氢气为等离子喷涂辅气，调试好喷涂系统，设定电压为60-65V、电流为450-500A；

（2）调整等离子喷涂主气和辅气的流量，直到主气流量为35-38L/min，次气流量为9.0-9.5L/min，开始进行喷涂，送粉气流量为4.0-4.2L/min，喷涂距离为80-90mm，喷枪移动速度为6-8m/min。

作为对上述方案的进一步改进，所述泵头体使用的合金钢各成分元素所占质量百分比为：碳占0.22-0.26%、磷占0.005-0.008%、硫占0.003-0.005%、铬占1.7-1.9%、镍占3.5-3.8%、钼占0.3-0.5%、钒占0.08-0.10%、硅占0.5-0.8%、锰占0.2-0.3%、剩余为铁和不可避免的杂质。

作为对上述方案的进一步改进，所述Ni60粉末成分按照质量百分比计含有：铬占15-16%、硼占3.5-4.0%、硅占4.5-5.0%、铁占15-18%、碳占0.5-0.8%、剩余为镍和不可避免的杂质。

作为对上述方案的进一步改进，所述WC-Co粉末中WC占60-62%，剩余为Co。