一种用于压裂泵柱塞的涂层及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种用于压裂泵柱塞的涂层及其制备方法，属于表面涂层技术领域；包括底层、中间层和表层；所述底层包括镍‑钨‑钛合金；所述中间层包括镍‑铬‑钨合金；所述表层包括改性金刚石、镍‑铬‑钼‑铌合金、纳米氮化钛，以及稀土元素；所述改性金刚石为沉积有镍‑钽合金层的金刚石。本发明专利技术通过各组分的协同作用，能够有效解决现有涂层在‑15℃至130℃的温差波动下易出现结合力下降、起皮剥落等问题，同时保证涂层具备良好的耐磨和耐腐蚀性能，延长压裂泵柱塞的使用寿命。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及表面涂层，具体是一种用于压裂泵柱塞的涂层及其制备方法。

技术介绍

1、在页岩气开采的水力压裂作业中，压裂泵柱塞是核心动力传输部件，其工作环境极为严苛。压裂液中含有10％-20％的石英砂(粒径0.1-0.8mm)、5％-8％的盐酸/氢氟酸混合酸液及多种化学添加剂。更为关键的是，介质温度波动剧烈，范围达到-15℃(冬季井口)至130℃(深井返排液)，柱塞需在短时间内承受如此大的温差变化。

2、现有压裂泵柱塞涂层在这样的工况下存在明显缺陷。由于涂层材料与柱塞基体(通常为45#钢)的热膨胀系数差异较大，在频繁的温度骤变过程中，涂层内部会产生显著的热应力，导致涂层与基体结合力下降，经过500次以上温度循环后，结合力往往从初始的40mpa以上降至20mpa以下，进而出现起皮、剥落现象。同时，温度变化还会加剧涂层在强酸和石英砂冲蚀下的损伤，使得涂层耐磨和耐腐蚀性能快速衰减，严重影响柱塞的使用寿命，增加了设备维护成本和作业中断风险。

3、因此，研发一种能适应-15℃至130℃温差变化，同时兼具优异耐磨和耐腐蚀性能的压裂泵柱塞涂层具有重本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种用于压裂泵柱塞的涂层，包括底层、中间层和表层；其特征在于，

2.根据权利要求1所述的一种用于压裂泵柱塞的涂层，其特征在于，所述改性金刚石中，镍-钽合金层厚度为5-10nm，金刚石粒径为5-10μm。

3.根据权利要求1所述的一种用于压裂泵柱塞的涂层，其特征在于，所述稀土元素为

4.根据权利要求1所述的一种用于压裂泵柱塞的涂层，其特征在于，所述底层厚度为50-80μm，其中镍、钨、钛三者质量比为(80-90)：(10-12)：(3-5)；

5.根据权利要求1所述的一种用于压裂泵柱塞的涂层，其特征在于，所述纳米氮化钛表面包覆有镍-磷合金...

【技术特征摘要】

1.一种用于压裂泵柱塞的涂层，包括底层、中间层和表层；其特征在于，

2.根据权利要求1所述的一种用于压裂泵柱塞的涂层，其特征在于，所述改性金刚石中，镍-钽合金层厚度为5-10nm，金刚石粒径为5-10μm。

3.根据权利要求1所述的一种用于压裂泵柱塞的涂层，其特征在于，所述稀土元素为

4.根据权利要求1所述的一种用于压裂泵柱塞的涂层，其特征在于，所述底层厚度为50-80μm，其中镍、钨、钛三者质量比为(80-90)：(10-1...

【专利技术属性】
技术研发人员：李继永，李林，
申请(专利权)人：四川固锐德科技有限公司，
类型：发明
国别省市：