本发明涉及一种金属构件表面强化处理的方法,尤其是关系到高耐蚀、高耐磨抽油泵表面强化处理的方法。 目前,我国在油田中使用的抽油泵,主要由泵筒、柱塞、凡尔球和凡尔座组成。为适应在含有硫化氢、二氧化碳、酸、碱、盐、细菌等许多腐蚀性介质中长期工作,耐蚀和耐磨措施多采用价格昂贵的高镍合金钢材料制泵;或对其表面镀铬、渗硼、渗碳、氮化或氮硼共渗等方法进行解决。但因强蚀、强磨的作用,其效果短用几十天,多用几个月便需更换。这样,影响出油量,增加生产费用,特别是一些被蚀被磨的泵弃之难复,实为不太理想。
本发明的目的在于提供一种能使抽油泵达到高耐蚀、高耐磨的表面强化处理方法。
本发明的目的是这样实现的:即对主要由泵筒、柱塞、凡尔球、凡尔座及其辅件组成的抽油泵,借助激光淬火、喷焊重熔及化学镀的工作原理,施以表面强化处理。其中:
对泵筒(9)内表面先施激光表面淬火处理,再采用化学镀方法将镍基合金离子铬合在内外表面上;
对柱塞(6)表面利用喷焊重熔方法,将镍铬硼硅自熔合金粉末熔焊其上,再在此基础上采用化学镀方法,将镍基合金离子铬合在未喷焊的部位上;
对凡尔座(4.12)的工作面,利用等离子喷焊方法,将经过氧化钇处理的二氧化锆粉末熔焊其上,再经激光重熔和整体化学镀覆盖;
对其它辅件表面,采用化学镀方法将镍基合金离子铬合其上。
化学镀方法是溶液中主要溶有镍和磷离子,并两者质量比为87-91∶13-9,工作温度为85℃~91℃,被镀件在其内可单向迴转或非单向迴转循环,依浸镀时间长短调整镀层厚度。
喷焊、重熔方法是借助一种专用焊具,将质量比为15-16的铬、2.9-3.1的硼、1.9-2.1的硅、余量的镍自熔合金粉末熔焊在工件表面上。
从而实现了在普通泵结构的基础上,整体性能达到了内外表面强化和防腐处理的目的。
附图图面说明:
图1是高耐蚀、高耐磨抽油泵结构示意图。
图中1为接箍,2为上部开口罩,3为凡尔球,4为凡尔座,5为凡尔座接头,6为柱塞,7为下凡尔罩,8为下凡尔座接头,9为泵筒,10为固定凡尔罩,11为球,12为固定凡尔座,13为固定凡尔座接头。
图2是泵筒内外表面强化处理流程方框图。
图中14为机加,15为除油除锈,16为激光淬火,17为珩磨,18为化学镀,19为中温处理。
图3是柱塞表面强化处理流程方框图。
图中20为机加,21为吹砂,22为予热,23为喷焊重熔,24为外磨,25为化学镀。
图4是凡尔座工作表面强化处理流程方框图。
图中26为机加,27为除油除锈,28为喷焊,29为激光重熔,30为精车与外磨,31为化学镀。
下面将结合附图进一步解释说明:
泵筒与柱塞为一对高耐蚀、高耐磨摩擦付,为使它们达到高耐蚀、高耐磨的目的,对经过机加和除油除锈地泵筒内表面先施以激光淬火处理,接之进行珩磨,再对它的内外表面利用化学镀方法,将镍磷、镍硼、镍铬、镍钨或镍钛等不同的金属离子铬合在工件表面上。其中,镍磷质量比为87-91∶13-9,最佳值为89∶11,镀液工作温度为85℃~91℃。最佳值为88℃,镀速为10-15um/h,通常控制在5-7小时,最后施以中温处理,如图2。
对经过机加、喷砂和予热处理后的柱塞表面,采用喷焊和重熔之二步方法,将镍铬硼硅自熔合金粉末,借助高速火焰喷枪,在940℃至1170℃条件下使用质量比为15-16的铬、2.9-3.1的硼、1.9-2.1的硅、余量的镍自熔合金粉末熔焊上,表面磨后,于进行化学镀覆盖处理,如图3。
对经过机加和除油除锈后的凡尔座,其工作面借助高效能等离子喷枪,将经氧化钇处理的二氧化锆粉末喷焊上,再施以激光重熔,旨在形成一种耐磨工作面,为进一步提高它的抗蚀抗磨性,精车与外磨后再进行化学镀覆盖处理,如图4。
本发明相比现有技术具有如下优点:
1、由于泵筒内表面经过一次激光淬火处理,再在内外表面进行一次化学镀覆盖处理,使泵筒的抗腐能力高出1Cr18Ni9Ti的几倍到几十倍;硬度提高到HV550至750以上;最高达HV1100;镀层与基体结合强度良好,如与中碳钢结合强度在30Kgf/cm2以上;摩擦系数小,可低至钢的二分之一以下。
2、由于柱塞和凡尔座工作面,先进行喷焊处理,再施以化学镀覆盖,使它们工作表面熔焊层与镀层组织致密、结合强度高、具有高耐蚀、高耐磨性能,特别是凡尔座可用45#钢代替传统的GCr15轴承钢或高碳铬不锈钢制造,使其成本降低,并具抗冲击、密封好的特点,从而防腐、耐磨、使用寿命延长。
3、由于对于泵的其它辅件表面均作了化学镀覆盖处理,故使泵的总体抗磨、耐蚀性、耐腐性能得到极大提高,克服了目前防腐、抗磨表面处理方法的一些弊病。