CN104761262A - 一种钻井泥浆泵用碳化硅陶瓷缸套及其制备方法 - Google Patents

一种钻井泥浆泵用碳化硅陶瓷缸套及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN104761262A
CN104761262A CN201510126720.7A CN201510126720A CN104761262A CN 104761262 A CN104761262 A CN 104761262A CN 201510126720 A CN201510126720 A CN 201510126720A CN 104761262 A CN104761262 A CN 104761262A
Authority
CN
China
Prior art keywords
silicon carbide
cylinder sleeve
drilling mud
ceramic cylinder
mud pump
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201510126720.7A
Other languages
English (en)
Inventor
保玉芝
李虎
赵文林
姜伟
梁红军
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NINGXIA MACHINERY RESEARCH INSTITUTE Co Ltd
Original Assignee
NINGXIA MACHINERY RESEARCH INSTITUTE Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NINGXIA MACHINERY RESEARCH INSTITUTE Co Ltd filed Critical NINGXIA MACHINERY RESEARCH INSTITUTE Co Ltd
Priority to CN201510126720.7A priority Critical patent/CN104761262A/zh
Publication of CN104761262A publication Critical patent/CN104761262A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Ceramic Products (AREA)

Abstract

本发明涉及一种钻井泥浆泵用碳化硅陶瓷缸套，该碳化硅陶瓷缸套是由微米级碳化硅、亚微米级碳化硼粉、纳米碳黑和有机物粘结剂组成，其用量比为：每一百克亚微米级碳化硅干粉中添加有亚微米级碳化硼粉末0.2-4.8%、纳米碳黑12-25%、有机物粘结剂6-25%。本发明以碳化硅为材料，采用冷等静压成型和常压烧结获得碳化硅陶瓷缸套，所得碳化硅缸套硬度达到26GPa以上，耐磨性好，耐化学腐蚀性能优良，内部组织结构均匀致密，经过精加工内表面光洁度达Ra0.2，其使用寿命可达到4500小时。本发明的碳化硅陶瓷缸套能满足在钻井泥浆或其他腐蚀性强的液体等介质中工作。

Description

一种钻井泥浆泵用碳化硅陶瓷缸套及其制备方法
技术领域
本发明属于陶瓷制备技术领域，具体的来说是涉及一种钻井泥浆泵用碳化硅陶瓷缸套及其制备方法。
背景技术
缸套是泥浆泵的核心配件，具有储存泥浆，承受压力和完成吸、排泥浆的功能。由于缸套直接和泥浆接触，在工作时易被微小沙粒磨损或者被酸、碱液腐蚀，最终导致缸套报废，严重影响着钻井效率和钻井成本，例如对于海上钻井来说，钻井船的综合日费率在120万-300万RMB/天，如果停机修泵一小时损失大约10万RMB。
泥浆泵最早使用金属缸套，其寿命最长为200小时，改进后金属缸套寿命最长为500小时，但不耐磨、易被腐蚀，氧化锆陶瓷缸套在100-250℃温度下长期使用会出现粉化现象，使耐磨性能降低；氧化铝缸套存在断裂韧性低，产品易开裂的缺点；而氧化锆增韧氧化铝陶瓷缸套维式硬度低至14GPa使其耐磨性也没有明显优势。因此，研究开发一种耐磨且不易被腐蚀的泥浆泵具有非常实际的意义。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种耐磨性能好，不易被腐蚀，有效提供其使用寿命的钻井泥浆泵用碳化硅陶瓷缸套；
本发明的另一目的是提供上述钻井泥浆泵用碳化硅陶瓷缸套的制备方法。
为实现上述发明目的所采取的技术方案为：
一种钻井泥浆泵用碳化硅陶瓷缸套，其特征在于该碳化硅陶瓷缸套是由微米级碳化硅、亚微米级碳化硼粉、纳米碳黑和有机物粘结剂组成，其用量比为：每一百克亚微米级碳化硅干粉中添加有亚微米级碳化硼粉末0.2-4.8%、纳米碳黑12-25%、有机物粘结剂6-25%。
所述碳化硅为具有高温稳定性的α型碳化硅，其粒径为0.5-0.75微米，纯度大于99%。
所述碳化硼的粒径为0.5-2.2微米，纯度大于90%。
所述有机粘结剂为聚乙烯醇、糊精和羧甲基纤维素中的一种或几种。
上述钻井泥浆泵用碳化硅陶瓷缸套的制备方法，其特征在于其工艺步骤为：
1）按比例称取亚微米级碳化硅粉末、亚微米级碳化硼粉末、纳米碳黑和有机物粘结剂，加入水，充分混合后过40-180目筛；
2）对过筛后料浆进行喷雾造粒，然后将造粒粉用60-120目筛进行筛分；
3）装入模具，震实密封后以80-250MPa压力进行冷等静压，之后干燥固化；
4）常压气氛保护烧结，烧结温度为2000-2200℃，保温时间2h，160℃时出炉冷却即可。
所述过程1）中，水料比为1:1。
所述过程2）中，喷雾造粒时，控制造粒塔热风进口温度180-260℃，出口温度60-120℃。
所述过程2）中，控制筛分后的造粒粉松装密度0.75-0.95g/cm3，流动性8-18 s/30g。
所述过程3）中，干燥固化温度为100-180℃。
本发明以碳化硅为材料，采用冷等静压成型和常压烧结获得碳化硅陶瓷缸套。该碳化硅缸套的硬度达到26GPa以上；耐磨性是氧化铝的27倍，是碳化钨的2-3倍；最高工作温度达到1900℃；且耐化学腐蚀等性能优良，可用于150℃以下的加压氢氟酸，120℃的HF+HNO3混酸，在220℃的30%NaOH或者30%KOH溶液中，腐蚀率也非常小，并且可以在700度-800度的氯气中使用；内部组织结构均匀致密，经过精加工内表面光洁度达Ra0.2，其使用寿命可达到4500小时。本发明的碳化硅陶瓷缸套能满足在钻井泥浆或其他腐蚀性强的液体等介质中工作。
具体实施方式
下面通过具体的实施方案叙述本发明中的方案，除非特别说明，本发明中所用的技术手段均为本领域技术人员所公知的方法。另外，实施方案应理解为说明性的，而非限制本发明的范围，本发明的实质和范围仅由权利要求书所限定。对于本领域技术人员而言，在不背离本发明实质和范围的前提下，对这些实施方案中的物料成分和用量进行的各种改变或改动也属于本发明的保护范围。
下述实施例中，所述亚微米级碳化硅为具有高温稳定性的α型碳化硅，其粒径为0.5-0.75微米，纯度大于99%。所述碳化硼的粒径为0.5-2.2微米，纯度大于90%。
实施例1
1）称取亚微米级碳化硅粉末100kg、亚微米级碳化硼粉末0.2kg、纳米碳黑12kg、聚乙烯醇6kg。加入100kg水，充分混合混合15小时后，过100目筛。
2）对过筛后料浆进行喷雾造粒。其中，造粒塔热风进口温度200℃，出口温度110℃。之后将造粒粉用80目筛进行筛分，粉料松装密度0.84g/cm 3 ，流动性12s/30g。
3）将筛分后的造粒粉装入自制模具中震实密封，然后以160MPa压力进行冷等静压；将压制好的生坯，放入烘箱在150℃左右干燥固化；对固化后胚体进行机械加工。
4）常压气氛保护烧结，烧结温度为2200℃，烧结42小时，保温时间2h，160℃时出炉冷却。
所得烧结体密度：3.15g/cm 3 ，同质同炉烧结试样密度为3.15g/cm 3 ，抗弯强度为449MPa，硬度（HRA）95.1。
实施例2
1）称取亚微米级碳化硅粉末100kg、亚微米级碳化硼粉末2.0kg、纳米碳黑17kg、聚乙烯醇7kg，糊精6kg。加入100kg水，充分混合混合18小时后，过100目筛。
2）对过筛后料浆进行喷雾造粒。其中，造粒塔热风进口温度200℃，出口温度110℃。之后将造粒粉用80目筛进行筛分，粉料松装密度0.82g/cm 3 ，流动性12.6s/30g。
3）将筛分后的造粒粉装入自制模具中震实密封，然后以160MPa压力进行冷等静压；将压制好的生坯，放入烘箱在150℃左右干燥固化；对固化后胚体进行机械加工。
4）常压气氛保护烧结，烧结温度为2200℃，烧结42小时，保温时间2h，160℃时出炉冷却。
所得烧结体密度：3.14g/cm 3 ，同质同炉烧结试样密度为3.15g/cm 3 ，抗弯强度为458MPa，硬度（HRA）95.0。
实施例3
1）称取亚微米级碳化硅粉末100kg、亚微米级碳化硼粉末3.5kg、纳米碳黑19kg、羧甲基纤维素7kg，聚乙烯醇11kg。加入100kg水，充分混合25小时后，过100目筛。
2）对过筛后料浆进行喷雾造粒。其中，造粒塔热风进口温度200℃，出口温度110℃。之后将造粒粉用80目筛进行筛分，粉料松装密度0.80g/cm 3 ，流动性12.3 s/30g。
3）将筛分后的造粒粉装入自制模具中震实密封，然后以160MPa压力进行冷等静压；将压制好的生坯，放入烘箱在150℃左右干燥固化；对固化后胚体进行机械加工。
4）常压气氛保护烧结，烧结温度为2200℃，烧结42小时，保温时间2h，160℃时出炉冷却。
所得烧结体密度：3.15g/cm 3 ，同质同炉烧结试样密度为3.16g/cm 3 ，抗弯强度为453MPa，硬度（HRA）95.5。
实施例4
1）称取亚微米级碳化硅粉末100kg、亚微米级碳化硼粉末4.8kg、纳米碳黑25kg、羧甲基纤维素20kg，糊精5kg。加入100kg水，充分混合32小时后，过100目筛。
2）对过筛后料浆进行喷雾造粒。其中，造粒塔热风进口温度200℃，出口温度110℃。之后将造粒粉用80目筛进行筛分，粉料松装密度0.80g/cm 3 ，流动性12.7s/30g。
3）将筛分后的造粒粉装入自制模具中震实密封，然后以160MPa压力进行冷等静压；将压制好的生坯，放入烘箱在150℃左右干燥固化；对固化后胚体进行机械加工。
4）常压气氛保护烧结，烧结温度为2200℃，烧结42小时，保温时间2h，160℃时出炉冷却。
所得烧结体密度：3.14g/cm 3 ，同质同炉烧结试样密度为3.16g/cm 3 ，抗弯强度为448MPa，硬度（HRA）95.2。

Claims (9)

1. 一种钻井泥浆泵用碳化硅陶瓷缸套，其特征在于该碳化硅陶瓷缸套是由微米级碳化硅、亚微米级碳化硼粉、纳米碳黑和有机物粘结剂组成，其用量比为：每一百克亚微米级碳化硅干粉中添加有亚微米级碳化硼粉末0.2-4.8%、纳米碳黑12-25%、有机物粘结剂6-25%。
2. 按照权利要求1所述的钻井泥浆泵用碳化硅陶瓷缸套，其特征在于所述碳化硅为具有高温稳定性的α型碳化硅，其粒径为0.5-0.75微米，纯度大于99%。
3. 按照权利要求1所述的钻井泥浆泵用碳化硅陶瓷缸套，其特征在于所述碳化硼的粒径为0.5-2.2微米，纯度大于90%。
4. 按照权利要求1所述的钻井泥浆泵用碳化硅陶瓷缸套，其特征在于所述有机粘结剂为聚乙烯醇、糊精和羧甲基纤维素中的一种或几种。
5. 一种如权利要求1-4所述的任意一种钻井泥浆泵用碳化硅陶瓷缸套的制备方法，其特征在于其工艺步骤为：
1）按比例称取亚微米级碳化硅粉末、亚微米级碳化硼粉末、纳米碳黑和有机物粘结剂，加入水，充分混合后过40-180目筛；
2）对过筛后料浆进行喷雾造粒，然后将造粒粉用60-120目筛进行筛分；
3）装入模具，震实密封后以80-250MPa压力进行冷等静压，之后干燥固化；
4）常压气氛保护烧结，烧结温度为2000-2200℃，保温时间2h，160℃时出炉冷却即可。
6. 按照权利要求5所述的钻井泥浆泵用碳化硅陶瓷缸套的制备方法，其特征在于所述过程1）中，水料比为1:1。
7. 按照权利要求5所述的钻井泥浆泵用碳化硅陶瓷缸套的制备方法，其特征在于所述过程2）中，喷雾造粒时，控制造粒塔热风进口温度180-260℃，出口温度60-120℃。
8. 按照权利要求5所述的钻井泥浆泵用碳化硅陶瓷缸套的制备方法，其特征在于所述过程2）中，控制筛分后的造粒粉松装密度0.75-0.95g/cm3，流动性8-18 s/30g。
9. 按照权利要求5所述的钻井泥浆泵用碳化硅陶瓷缸套的制备方法，其特征在于所述过程3）中，干燥固化温度为100-180℃。
CN201510126720.7A 2015-03-23 2015-03-23 一种钻井泥浆泵用碳化硅陶瓷缸套及其制备方法 Pending CN104761262A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510126720.7A CN104761262A (zh) 2015-03-23 2015-03-23 一种钻井泥浆泵用碳化硅陶瓷缸套及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510126720.7A CN104761262A (zh) 2015-03-23 2015-03-23 一种钻井泥浆泵用碳化硅陶瓷缸套及其制备方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN104761262A true CN104761262A (zh) 2015-07-08

Family

ID=53643424

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201510126720.7A Pending CN104761262A (zh) 2015-03-23 2015-03-23 一种钻井泥浆泵用碳化硅陶瓷缸套及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN104761262A (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105110803A (zh) * 2015-08-27 2015-12-02 苏州莱特复合材料有限公司 一种干式缸套及其粉末冶金制备方法
CN105153725A (zh) * 2015-08-31 2015-12-16 苏州莱特复合材料有限公司 一种缸套用碳纤维复合材料及其制备方法
CN110845231A (zh) * 2019-10-31 2020-02-28 中国船舶重工集团公司第七二五研究所 一种高压注浆成型制备石油钻井用陶瓷缸套的方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1448365A (zh) * 2003-04-28 2003-10-15 青岛大学 一种陶瓷缸套内衬的制备方法
WO2005005340A1 (en) * 2003-07-10 2005-01-20 Grenland Beleggservice A.S Use of ceramics in pump liners
CN101514104A (zh) * 2009-04-07 2009-08-26 广东东方锆业科技股份有限公司 一种氧化锆陶瓷缸套材料及其制备方法
CN103496952A (zh) * 2013-09-25 2014-01-08 安徽巨盛新材料科技有限公司 一种氧化锆增韧氧化铝陶瓷缸套
CN103922743A (zh) * 2013-10-25 2014-07-16 宁夏机械研究院（有限责任公司） 具有球形微孔的碳化硅密封环及其制备方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1448365A (zh) * 2003-04-28 2003-10-15 青岛大学 一种陶瓷缸套内衬的制备方法
WO2005005340A1 (en) * 2003-07-10 2005-01-20 Grenland Beleggservice A.S Use of ceramics in pump liners
CN101514104A (zh) * 2009-04-07 2009-08-26 广东东方锆业科技股份有限公司 一种氧化锆陶瓷缸套材料及其制备方法
CN103496952A (zh) * 2013-09-25 2014-01-08 安徽巨盛新材料科技有限公司 一种氧化锆增韧氧化铝陶瓷缸套
CN103922743A (zh) * 2013-10-25 2014-07-16 宁夏机械研究院（有限责任公司） 具有球形微孔的碳化硅密封环及其制备方法

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105110803A (zh) * 2015-08-27 2015-12-02 苏州莱特复合材料有限公司 一种干式缸套及其粉末冶金制备方法
CN105153725A (zh) * 2015-08-31 2015-12-16 苏州莱特复合材料有限公司 一种缸套用碳纤维复合材料及其制备方法
CN110845231A (zh) * 2019-10-31 2020-02-28 中国船舶重工集团公司第七二五研究所 一种高压注浆成型制备石油钻井用陶瓷缸套的方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103613389B (zh) 碳化硼陶瓷烧结制备方法
CN101508574B (zh) 一种具有非晶/纳米晶结构的陶瓷材料及其制备方法
CN107739950B (zh) 一种WC-Co-cBN复合硬质合金及其制备方法
CN103895285B (zh) 高强度层状Al基金属陶瓷复合材料及其制备方法
CN102600939B (zh) 纳米氧化锆陶瓷强化耐磨钢球的制造方法
CN101590525B (zh) 非晶-纳米晶陶瓷复合粉体的制备方法
CN106986649B (zh) 一种高性能SiC/W金属陶瓷复合喷嘴及其制备方法
CN107399988B (zh) 一种利用铝硅系工业废渣制备氧化铝-碳化硅复合多孔陶瓷的方法
CN104496423A (zh) 石油钻井用99氧化铝陶瓷缸套内衬材料及其制备方法
CN102757215A (zh) 一种复合型高强度耐磨瓷球及其制备方法
CN103556086A (zh) 一种抗高温耐磨损Ti（C,N）金属陶瓷复合材料的制备方法
CN104761262A (zh) 一种钻井泥浆泵用碳化硅陶瓷缸套及其制备方法
CN103588489A (zh) 低压铸造用氮化硅复合陶瓷升液管及其制备方法
CN115057707A (zh) 一种高性能低游离硅含量反应烧结碳化硅陶瓷材料及其制备方法
CN106286274B (zh) 一种泥浆泵用增韧陶瓷缸套及其制备方法
CN113186473B (zh) 一种碳化钨钴硬质合金及其制备方法
CN102050626A (zh) 一种陶瓷喷砂嘴制造方法
CN101551012A (zh) 含碳的碳化硅密封环及其制备方法
CN113336554A (zh) 水刀砂管原料、水刀砂管制备方法和水刀砂管
CN105695784A (zh) 耐腐蚀硬质合金的制备方法
CN102408237A (zh) 含石墨碳化硅陶瓷复合材料及其制备方法
CN104671789A (zh) 一种防护构件用碳化硅陶瓷基复合材料及其制备方法
CN115786756B (zh) 一种致密Mo2NiB2基金属陶瓷的制备方法
CN114752801B (zh) 一种板状晶强化网状结构硬质合金及其制备方法
CN105149566A (zh) 一种铜基陶瓷缸套及其粉末冶金制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
EXSB Decision made by sipo to initiate substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20150708

RJ01 Rejection of invention patent application after publication