一种提高压裂泵抗应力腐蚀性的方法技术

本发明专利技术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,本发明专利技术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。

A method to improve the resistance to stress corrosion of fracturing pump

The invention relates to the technical field of the performance of the pump, discloses a method for improving stress corrosion resistance in the ceramic coating should be fracturing pump, pump head fracturing pump spraying a layer thickness of 0.3 0.4 mm, the coating materials according to weight percentage contains the following components: Ni60 accounted for 30, 35% Al2O3 accounted for 25, SiO2 accounted for 10 of the 30% 15%, WC Co 8%, accounted for 6 Si3N4 accounted for 5, the remaining 7% for Na2O, the invention uses the best coating formula and preparation process, can reduce the residual stress caused by wear, also can prevent the corrosion process, solves the problems of easy corrosion fracture the existing fracturing pump, improve the material life of stress corrosion cracking.

【技术实现步骤摘要】
一种提高压裂泵抗应力腐蚀性的方法
本专利技术属于泵的性能研究
，具体涉及一种提高压裂泵抗应力腐蚀性的方法。
技术介绍
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。
技术实现思路
本专利技术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。本专利技术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。本专利技术相比现有技术具有以下优点：为了解决压裂泵经常发生突发性破坏的问题，本专利技术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。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术作进一步说明。实施例1一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%、Al2O3占25%、SiO2占10%、WC-Co占6%、Si3N4占5%、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60V、电流为450A；（2）调整等离子喷涂主气和辅气的流量，直到主气流量为35L/min，次气流量为9.0L/min，开始进行喷涂，送粉气流量为4.0L/min，喷涂距离为80mm，喷枪移动速度为6m/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%、磷占0.005-%、硫占0.003%、铬占1.7%、镍占3.5%、钼占0.3%、钒占0.08%、硅占0.5%、锰占0.2%、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%、硼占3.5%、硅占4.5%、铁占15%、碳占0.5%、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%，剩余为Co。实施例2一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0.35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33%、Al2O3占28%、SiO2占13%、WC-Co占7%、Si3N4占6%、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62V、电流为480A；（2）调整等离子喷涂主气和辅气的流量，直到主气流量为36L/min，次气流量为9.2L/min，开始进行喷涂，送粉气流量为4.1L/min，喷涂距离为85mm，喷枪移动速度为7m/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0.23%、磷占0.006%、硫占0.004%、铬占1.8%、镍占3.6%、钼占0.4%、钒占0.09%、硅占0.6%、锰占0.25%、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15.5%、硼占3.8%、硅占4.8%、铁占16%、碳占0.6%、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61%，剩余为Co。实施例3一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0.4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35%、Al2O3占30%、SiO2占15%、WC-Co占8%、Si3N4占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65V、电流为500A；（2）调整等离子喷涂主气和辅气的流量，直到主气流量为38L/min，次气流量为9.5L/min，开始进行喷涂，送粉气流量为4.2L/min，喷涂距离为90mm，喷枪移动速度为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0.26%、磷占0.008%、硫占0.005%、铬占1.9%、镍占3.8%、钼占0.5%、钒占0.10%、硅占0.8%、锰占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16%、硼占4.0%、硅占5.0%、铁占18%本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种提高压裂泵抗应力腐蚀性的方法，其特征在于，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。

【技术特征摘要】
1.一种提高压裂泵抗应力腐蚀性的方法，其特征在于，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。...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴同茂，吴敏，吴瑞斌，戴高岩，
申请(专利权)人：安徽江南泵阀有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽,34