本发明涉及一种旋塞阀阀芯以及旋塞阀的修复方法，属于钻井用旋塞阀修复技术领域。
背景技术：
压裂用高压由壬旋塞阀内部核心密封部件为阀芯1、密封瓦2及密封圈3。如图1和图2所示，阀芯1与密封瓦2之间采用硬密封结构，密封瓦2与旋塞阀阀体（未图示）之间采用橡胶密封圈3密封。
在页岩气开发过程中需要采用高压加砂压裂工艺，在高压夹砂压裂液通过旋塞阀的过程中会将高硬度砂粒挤入阀芯与密封瓦配合面之间、并高速冲刷阀芯和密封瓦的密封面（阀芯与密封瓦的配合面）。造成当前国内外旋塞阀在高压加砂压裂后关闭一次或几次后，出现阀芯耐磨层脱落或阀芯及密封瓦密封面被拉伤现象，即阀芯与密封瓦被磨损，导致旋塞阀密封失效。
经过工程现场使用表明，目前国内外旋塞阀阀芯、密封瓦最多只能使用一口井。使用后只能通过更换新阀芯、新密封瓦的方式来修复旋塞阀。当前对于被磨损失效的阀芯、密封瓦尚无修复方法。在页岩气开采过程中每井次约需30多只旋塞阀，每年需要更换大量的阀芯、密封瓦，极大的提高了工程企业的生产成本、并造成严重的资源浪费。
技术实现要素：
本发明的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种旋塞阀阀芯以及旋塞阀的修复方法；采用本发明的旋塞阀阀芯的修复方法，实现对旋塞阀阀芯的修复；采用本发明的旋塞阀的修复方法，通过对阀芯的修复以及密封瓦的修复/更换，实现对旋塞阀的修复。
本发明采用的技术方案如下：
一种旋塞阀阀芯的修复方法，对待修复阀芯进行修复，包括以下步骤：
步骤1、去除待修复阀芯的原耐磨层，露出阀芯本体；
步骤2、在阀芯本体表面喷焊底层，采用激光喷焊镍基合金粉末；
步骤3、在底层表面喷焊面层，采用超音速喷焊碳化钨合金粉末，以形成阀芯的新耐磨层。
采用本发明的旋塞阀阀芯的修复方法时，能够实现对旋塞阀阀芯的修复；简而言之，去除原耐磨层后，使阀芯本体表面首先过渡喷焊镍基合金，然后再喷焊碳化钨，形成新耐磨层。如果不采用步骤2，而是直接在阀芯本体表面喷焊碳化钨合金，比如阀芯为高强度的合金钢，其与碳化钨的硬度相差较大（碳化钨的硬度相对更大），碳化钨直接与阀芯本体的结合不够牢固，在高压加砂压裂工艺过程中，容易出现耐磨层脱落的现象。经测试，国内外制造厂家，对于阀芯的制造，通常对阀芯本体表面采用直接喷焊钨钢粉的方法来形成耐磨层，以提高阀芯的耐磨能力，其表面硬度为hrc58-60；而密封瓦通常采取整体淬火的工艺，其表面硬度为hrc50-53；采用本发明的旋塞阀阀芯的修复方法后，阀芯的表面（新耐磨层）的硬度可达hrc70。修复后的阀芯与待修复阀芯同材质的新阀芯相比，修复后的阀芯能够媲美甚至超越新阀芯的使用效果、使用时间；并且，修复后的阀芯，在承受高压夹砂压裂液冲刷后、开关阀门过程中新耐磨层不脱落，有效的提高了旋塞阀阀芯的使用寿命；本发明对磨损后的待修复阀芯进行修复再利用，能够节约资源，有效的降低了工程企业的生产成本。
进一步的，底层和面层的总厚度为0.2mm-0.25mm。
进一步的，底层的厚度≤0.1mm。
进一步的，步骤1后还包括以下步骤：对阀芯本体表面进行喷砂处理。经过喷砂处理的阀芯本体表面变得粗糙，形成“麻点”状的表面，能够增强镍基合金在阀芯本体表面的附着力，使得修复后的阀芯更加耐用。
进一步的，步骤2前还包括以下步骤：采用清洗剂对阀芯本体表面进行清洗。可供选择的，采用专用的清洗剂对阀芯本体表面进行清洗，比如丙酮，主要用以清洗掉阀芯本体表面的油脂，使阀芯本体表面的污物被清洗干净，能够避免焊接缺陷的发生，使得喷焊后的底层更加可靠。
进一步的，步骤3后还包括以下步骤：将喷焊新耐磨层的阀芯转移至保温炉中保温，保温温度为300℃-350℃，保温时间为5h-6h。该步骤对喷焊新耐磨层的阀芯作消氢处理，还能释放喷焊过程中产生的应力。优选的，保温结束后，使阀芯在保温炉中自然冷却到室温后取出保温炉。当然，保温温度亦可稍作提高。
进一步的，步骤3后还包括下述步骤：精磨阀芯的新耐磨层。通过精磨新耐磨层，使得修复后的阀芯的达到所需的标准尺寸，便于修复后的阀芯与适配的密封瓦的相配对。
对于旋塞阀的修复，现有技术中采用的方法通常是，更换新阀芯与新密封瓦，这就极大的提高了工程企业的生产成本、并造成严重的资源浪费。本发明为旋塞阀的修复提出了两种修复方案。第一种旋塞阀修复的技术方案是：对被磨损的阀芯与密封瓦都进行修复，然后将两者配对研磨后、组装入旋塞阀阀体内，实现对旋塞阀的修复。第二种旋塞阀修复的技术方案是：仅对被磨损阀芯的进行修复，采用新密封瓦替换被磨损的密封瓦，然后将两者配对研磨后、组装入旋塞阀阀体内，实现对旋塞阀的修复。需要指出的是：采用本发明的旋塞阀阀芯的修复方法后，被磨损的阀芯被修复后能够继续使用，并且能够按照本发明的旋塞阀阀芯的修复方法修复多次，直至阀芯本体出现疲劳损坏，不能使用为止。采用旋塞阀的修复的第一种技术方案时，被磨损的密封瓦能够被修复1-2次，修复次数过多时，密封瓦的强度则不能满足需求；故提出了第二种旋塞阀修复的技术方案。
第一种旋塞阀修复的技术方案如下所述：
一种旋塞阀的修复方法，包括以下步骤：
包括通过上述旋塞阀阀芯的修复方法修复后的阀芯；
还包括对待修复密封瓦进行修复，对待修复密封瓦内表面进行磨削，以清除其被拉伤的痕迹，形成修复后的密封瓦，且修复后的密封瓦的内表面与外表面同轴心；
将修复后的阀芯与修复后的密封瓦进行配对研磨，以实现两者正常密封配对，以确保两者组装入旋塞阀阀体内正常密封。
采用上述技术方案时，通过对待修复阀芯与待修复密封瓦进行修复，将修复后的阀芯与修复后的密封瓦配对研磨后，两者装配于旋塞阀阀体内实现对旋塞阀的修复。本发明的密封瓦修复采用的是磨削密封瓦内表面的方式进行的，需要补充说明的是，密封瓦未采用类似修复阀芯的修复方法进行修复，是由于密封瓦呈瓦状，且壁厚一般较薄，若采用喷焊修复工艺的方法，密封瓦将极易产生变形，致使密封瓦难以修复使用。
进一步的，待修复密封瓦内表面的磨削厚度不大于0.1mm。当磨削厚度过大时，密封瓦的强度难以满足使用需求。故，待修复密封瓦内表面的磨削厚度不大于0.1mm时最佳。
对于旋塞阀的修复，最主要的是对阀芯进行修复，当密封瓦不宜进行修复时，则需要更换新密封瓦。因此，本发明提出了下述技术方案。
第二种旋塞阀修复的技术方案如下所述：
一种旋塞阀的修复方法，包括以下步骤：
包括通过上述旋塞阀阀芯的修复方法修复后的阀芯；
还包括新密封瓦；
将修复后的阀芯与新密封瓦进行配对研磨，且仅研磨修复后的阀芯，以实现两者正常密封配对，以确保两者组装入旋塞阀阀体内正常密封。
采用上述技术方案时，通过对待修复阀芯进行修复，以及采用新密封瓦替换被磨损的密封瓦，将修复后的阀芯与新密封瓦配对研磨后（仅需研磨修复后的阀芯），两者装配于旋塞阀阀体内实现对旋塞阀的修复。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
本发明的旋塞阀阀芯的修复方法，修复后的阀芯与新阀芯相比，修复后的阀芯能够媲美甚至超越新阀芯的使用效果、使用时间；并且，修复后的阀芯，在承受高压夹砂压裂液冲刷后、开关阀门过程中新耐磨层不脱落，有效的提高了旋塞阀阀芯的使用寿命；本发明对替换后的待修复阀芯进行修复再利用，能够节约资源，有效的降低了工程企业的生产成本。
本发明的旋塞阀的修复方法，通过对阀芯的修复以及密封瓦的修复，或者通过对阀芯的修复以及采用新密封瓦，实现对旋塞阀的修复。
附图说明
本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：
图1是阀芯与密封瓦配对示意图；
图2是图1中a-a向剖视图；
图3是待修复阀芯的局部示意图；
图4是修复后的阀芯的局部示意图；
图5是待修复密封瓦的局部示意图；
图6是修复后的密封瓦的局部示意图（虚线表示待修复密封瓦内表面被磨削掉的部位）；
图7是新密封瓦的局部示意图；
图8是本发明的流程图。
图中标记：1-阀芯、1a-待修复阀芯、1b-修复后的阀芯、10-阀芯本体、11-原耐磨层、12-新耐磨层、121-底层、122-面层、2-密封瓦、2a-待修复密封瓦、2b-修复后的阀芯、2c-新密封瓦、3-密封圈。
具体实施方式
本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
本说明书中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
实施例一
如图3、4和8所示，本实施例的一种旋塞阀阀芯的修复方法，对待修复阀芯1a进行修复，包括以下步骤：
步骤1、去除待修复阀芯1a的原耐磨层11，露出阀芯本体10；
步骤2、在阀芯本体10表面喷焊底层121，采用激光喷焊镍基合金粉末；
步骤3、在底层121表面喷焊面层122，采用超音速喷焊碳化钨合金粉末，以形成阀芯的新耐磨层12。
采用本发明的旋塞阀阀芯的修复方法时，能够实现对旋塞阀阀芯的修复；简而言之，去除原耐磨层11后，使阀芯本体10表面首先过渡喷焊镍基合金，然后再喷焊碳化钨，形成新耐磨层12。如果不采用步骤2，而是直接在阀芯本体10表面喷焊碳化钨合金，比如阀芯为高强度的合金钢，其与碳化钨的硬度相差较大（碳化钨的硬度相对更大），碳化钨直接与阀芯本体10的结合不够牢固，在高压加砂压裂工艺过程中，容易出现耐磨层脱落的现象。经测试，国内外制造厂家，对于阀芯的制造，通常对阀芯本体10表面采用直接喷焊钨钢粉的方法来形成耐磨层，以提高阀芯的耐磨能力，其表面硬度为hrc58-60；而密封瓦通常采取整体淬火的工艺，其表面硬度为hrc50-53；采用本发明的旋塞阀阀芯的修复方法后，阀芯的表面（新耐磨层12）的硬度可达hrc70。修复后的阀芯与待修复阀芯同材质的新阀芯相比，修复后的阀芯能够媲美甚至超越新阀芯的使用效果、使用时间；并且，修复后的阀芯，在承受高压夹砂压裂液冲刷后开关、阀门过程中新耐磨层12不脱落，有效的提高了旋塞阀阀芯的使用寿命；本发明对磨损后的待修复阀芯进行修复再利用，能够节约资源，有效的降低了工程企业的生产成本。优选的，焊镍基合为耐磨镍基合金。明显的，步骤2中，采用的是激光喷焊设备；步骤3中，采用的是超音速喷焊设备。可供选择的，步骤1中，对于去除待修复阀芯1a的原耐磨层11，可以采用打磨或/和机加工的方法进行。可供选择的，步骤1中，对于去除待修复阀芯1a的原耐磨层11，可以是仅去除被磨损部位的原耐磨层11、也可以是去除待修复阀芯1a的圆柱侧面的原耐磨层11，当然、还可以是去除待修复阀芯1a的全部原耐磨层11。优选的，步骤2前还包括以下步骤：对阀芯本体10进行预热；优选的，预热温度不低于150℃。预热步骤进行后，即进行步骤2。
进一步的，底层121和面层122的总厚度为0.2mm-0.25mm。即，新耐磨层12的厚度为0.2mm-0.25mm（为了便于理解，本发明将底层121与面层122统称为新耐磨层12。当然，明显的，面层122才是与密封瓦相配合的密封面，故，也可以仅将面层122称为新耐磨层，而底层121称为过渡层，其实质是没有改变的）。在其中一实施例中，底层121和面层122的总厚度为0.2mm、0.21mm、0.22mm、0.23mm、0.24mm或0.25mm。当然底层121和面层122的总厚度还可以大于0.25mm。通常，原耐磨层11的厚度为0.1mm-0.2mm，故新耐磨层12的厚度为0.2mm-0.25mm，足矣；当然，新耐磨层的厚度还可以＞0.25mm，但是厚度过大首先浪费了原材料，其次，在后续与密封瓦配对时，也就增加了配对研磨难度，故新耐磨层12的厚度为0.2mm-0.25mm为最佳。
进一步的，底层121的厚度≤0.1mm。在其中一实施例中，底层121的厚度为0.05mm、0.06mm、0.07mm、0.08mm、0.09mm或0.1mm。
进一步的，步骤1后还包括以下步骤：对阀芯本体10表面进行喷砂处理。经过喷砂处理的阀芯本体10表面变得粗糙，形成“麻点”状的表面，能够增强镍基合金在阀芯本体10表面的附着力，使得修复后的阀芯1b更加耐用。
进一步的，步骤2前还包括以下步骤：采用清洗剂对阀芯本体10表面进行清洗。可供选择的，采用专用的清洗剂对阀芯本体10表面进行清洗，比如丙酮，主要用以清洗掉阀芯本体10表面的油脂，使阀芯本体10表面的污物被清洗干净，能够避免焊接缺陷的发生，使得喷焊后的底层121更加可靠。该步骤与喷砂处理步骤相结合时，先进行喷砂处理的步骤，在进行清洗的步骤。
进一步的，步骤3后还包括以下步骤：将喷焊新耐磨层12的阀芯转移至保温炉中保温，保温温度为300℃-350℃，保温时间为5h-6h。该步骤对喷焊新耐磨层12的阀芯作消氢处理，还能释放喷焊过程中产生的应力。优选的，步骤3后立即执行该步骤。优选的，保温结束后，使阀芯在保温炉中自然冷却到室温后取出保温炉。当然，保温温度亦可稍作提高。
进一步的，步骤3后还包括下述步骤：精磨阀芯的新耐磨层12。通过精磨新耐磨层12，使得修复后的阀芯1b的达到所需的标准尺寸，便于修复后的阀芯1b与适配的密封瓦的相配对。采用该精磨步骤时，用以保证阀芯的椭圆度与粗糙度满足要求。优选的，该精磨步骤采用高精度磨床及专用砂轮打磨进行。明显的，该精磨步骤与保温炉中保温步骤相结合时，先进行保温炉中保温步骤，再进行精磨步骤。
对于旋塞阀的修复，现有技术中采用的方法通常是，更换新阀芯与新密封瓦，这就极大的提高了工程企业的生产成本、并造成严重的资源浪费。本发明为旋塞阀的修复提出了两种修复方案。第一种旋塞阀修复的技术方案是：对被磨损的阀芯以及密封瓦都进行修复，然后将两者配对研磨后、组装入旋塞阀阀体内，实现对旋塞阀的修复，详见实施例二。第二种旋塞阀修复的技术方案是：仅对被磨损的阀芯进行修复，以及采用新密封瓦替换被磨损的密封瓦，然后将两者配对研磨后、组装入旋塞阀阀体内，实现对旋塞阀的修复，详见实施例三。需要指出的是：采用本发明的旋塞阀阀芯的修复方法后，被磨损的阀芯被修复后能够继续使用，并且能够按照本发明的旋塞阀阀芯的修复方法修复多次，直至阀芯本体10出现疲劳损坏，不能使用为止。采用旋塞阀的修复的第一种技术方案时，密封瓦能够被修复1-2次，修复次数过多时，密封瓦的强度则不能满足需求；故提出了第二种旋塞阀修复的技术方案，即采用修复后的阀芯与新密封瓦。
实施例二
如图3至6和图8所示，本实施例的一种旋塞阀的修复方法，包括以下步骤：
包括通过实施例一的旋塞阀阀芯的修复方法修复后的阀芯1b；
还包括对待修复密封瓦2a进行修复，对待修复密封瓦2a内表面进行磨削，以清除其被拉伤的痕迹，形成修复后的密封瓦2b，且修复后的密封瓦2b的内表面与外表面同轴心；
将修复后的阀芯1b与修复后的密封瓦2b进行配对研磨，以实现两者正常密封配对，以确保两者组装入旋塞阀阀体内正常密封。
实施例二通过对待修复阀芯1a与待修复密封瓦2a进行修复，将修复后的阀芯1b与修复后的密封瓦2b配对研磨后，两者装配于旋塞阀阀体内实现对旋塞阀的修复。本发明的密封瓦修复采用的是磨削密封瓦内表面的方式进行的，需要补充说明的是，密封瓦未采用类似修复阀芯的修复方法进行修复，是由于密封瓦呈瓦状，且壁厚一般较薄，若采用喷焊修复工艺的方法，密封瓦将极易产生变形，致使密封瓦难以修复使用。明显的，本实施例的配对研磨是指，研磨修复后的阀芯1b与修复后的密封瓦2b的配合面（或者说密封面，即阀芯的外表面以及密封瓦的内表面），以实现修复后的阀芯1b与修复后的密封瓦2b的配合面正常配对密封。
进一步的，待修复密封瓦2a内表面的磨削厚度不大于0.1mm。当磨削厚度过大时，密封瓦的强度难以满足使用需求。故，待修复密封瓦2a内表面的磨削厚度不大于0.1mm时最佳。
对于旋塞阀的修复，最主要的是对阀芯进行修复，当密封瓦不宜进行修复时，则需要更换新密封瓦。如实施例三所述。
实施例三
如图3至5和图7、图8所示，本实施例的一种旋塞阀的修复方法，包括以下步骤：
包括通过实施例一的旋塞阀阀芯的修复方法修复后的阀芯1b；
还包括新密封瓦2c；
将修复后的阀芯1b与新密封瓦2c进行配对研磨，且仅研磨修复后的阀芯1b，以实现两者正常密封配对，以确保两者组装入旋塞阀阀体内正常密封。
实施例三通过对待修复阀芯1a进行修复，以及采用新密封2c瓦替换被磨损的密封瓦，将修复后的阀芯1b与新密封瓦2c配对研磨后（仅需研磨修复后的阀芯1b，当然，在必要时，也允许研磨新密封瓦2c），两者装配于旋塞阀阀体内实现对旋塞阀的修复。明显的，本实施例的配对研磨是指，研磨修复后的阀芯1b配合面（或者说密封面，即阀芯的外表面），以实现修复后的阀芯1b与新密封瓦2c的配合面正常配对密封。
实施例四
本实施例采用实施例一至三的任一实施例来修复待修复的3″140mpa（3英寸140兆帕）超高压旋塞阀的对应部件，并将修复后的部件应用到该3″140mpa超高压旋塞阀中，经过密封试验合格；然后将其投入工程现场使用，在高压加砂压裂工艺中，取得令人满意的使用效果，其密封效果及使用时间能够媲美甚至超越了全新的旋塞阀。
综上所述，采用本发明的一种旋塞阀阀芯以及旋塞阀的修复方法，本发明的旋塞阀阀芯的修复方法，修复后的阀芯与新阀芯相比，修复后的阀芯能够媲美甚至超越新阀芯的使用效果、使用时间；并且，修复后的阀芯，在承受高压夹砂压裂液冲刷后、开关阀门过程中新耐磨层不脱落，有效的提高了旋塞阀阀芯的使用寿命；本发明对替换后的待修复阀芯进行修复再利用，能够节约资源，有效的降低了工程企业的生产成本。
本发明的旋塞阀的修复方法，通过对阀芯的修复以及密封瓦的修复，或者通过对阀芯的修复以及采用新密封瓦，实现对旋塞阀的修复。
对于压裂用高压旋塞阀，在保证其使用性能的前提下，本发明填补了密封瓦、特别是阀芯修复技术的空白，极大的降低了旋塞阀的修复成本，较好的满足了市场需求及工程现场的需求，减少了资源浪费，降低了生产成本，具有极强的实用性，有利于推广应用，具备广泛的市场前景。
本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。