一种激光熔覆Ni60保护层注水泵柱塞的制作方法

本技术涉及柱塞领域，具体涉及一种激光熔覆ni60保护层注水泵柱塞。

背景技术：

1、往复式注水泵是目前油田开采中使用的重要设备，对油田的经济效益具有重要的影响。当往复式注水泵在复杂工况下工作时，如压裂泵所注水质含有泥沙颗粒物和腐蚀性物质，由于磨损、腐蚀和压力并存，柱塞容易出现沟槽、点腐蚀与保护层脱落等损坏，使其密封性变差而造成压裂泵柱塞失效，导致设备停机更换，压裂泵柱塞零件频繁更换，造成设备利用率降低，石油开采成本增大。由于常常会发生比较严重的磨损和腐蚀情况，导致柱塞服役寿命短，更换频繁。因此，通常在柱塞与盘根接触的圆柱面覆上保护层，以对柱塞基体进行保护。

2、对于上述通过设置保护层对柱塞基体进行保护的常规手段简要列举如下：

3、例一，使用耐冲刷涂料刷涂在柱塞表面。采用这种方案后，涂层不能长时间经受流体冲刷，且在高温环境下不能被使用并容易出现脱层的问题；若冲刷露出金属层后，会因为防腐涂料与金属之间存在电位差而加速对柱塞的腐蚀。

4、例二，常规熔覆的保护层，如公开号为cn108581369a的发明专利中公开的基于激光熔覆的油田注水泵柱塞再制造方法，其将柱塞表面磨损的部分通过车削去除，再对沟槽等凹陷处进行电焊修补，修补后打磨抛光，然后通过激光熔覆技术在柱塞表面覆上保护层，存在以下缺陷：柱塞表面光滑平整，导致柱塞表面与保护层之间的抗剪强度差，保护层容易脱落，使泵体内密封性变差而造成压裂泵柱塞失效，导致设备停机更换柱塞，或因失去保护层的保护而直接与盘根接触导致柱塞受到严重的磨损和腐蚀，导致柱塞服役寿命短，更换频繁，而柱塞的频繁更换，也会导致设备利用率降低，石油开采成本增加。

技术实现思路

1、为克服现有技术的缺陷，本实用新型提供一种激光熔覆ni60保护层注水泵柱塞。

2、其技术方案是：一种激光熔覆ni60保护层注水泵柱塞，所述柱塞包括柱塞基体及ni60合金保护层；所述柱塞基体包括头颈段及圆柱段；所述ni60合金保护层通过激光熔覆方式布设于经加热机构预热后的柱塞基体的圆柱段外周面；所述加热机构包括感应加热线圈；所述感应加热线圈套设于柱塞基体的圆柱段外围且可沿柱塞基体的圆柱段轴向做往复直线运动；所述柱塞基体的圆柱段周向外壁均匀设有若干凹槽，每个凹槽内均布设ni60合金保护层且与凹槽外的圆柱段外周面ni60合金保护层融为一体。

3、进一步的，所述凹槽为环形槽、条形槽或由环形与条形相互垂直且均匀分布所形成的结合槽。

4、进一步的，所述环形槽沿柱塞基体的圆柱段轴向间隔排列。

5、进一步的，所述条形槽沿柱塞基体的圆柱段周向间隔排列。

6、进一步的，所述环形槽的槽口宽度与柱塞基体的圆柱段轴向长度的比值为1/25至1/10。

7、进一步的，所述条形槽的槽口宽度与柱塞基体的圆柱段周长的比值为1/15至1/5。

8、进一步的，所述ni60合金保护层厚度为0.15mm至0.2mm。

9、进一步的，所述柱塞基体的圆柱段周向外壁表面粗糙，ni60合金保护层熔覆在粗糙的柱塞基体的圆柱段周向外壁表面。

10、进一步的，所述感应加热线圈与柱塞基体的圆柱段外壁表面的距离为4mm至6mm。

11、进一步的，所述柱塞基体的材质采用中碳钢或不锈钢。

12、与现有技术相比，本实用新型主要具有以下有益技术效果：

13、1.本实用新型将ni60合金保护层通过激光熔覆方式布设于预热后的柱塞基体，能够降低柱塞在工作过程中受到的磨损和腐蚀，延长柱塞的使用寿命。

14、2.通过凹槽的设置，进一步增强ni60保护层与柱塞基体结合的整体连接强度，有效防止保护层脱落。

15、3.柱塞基体表面粗糙，可以提高柱塞基体与保护层之间的连接强度，使其结合效果更好。

技术特征：

1.一种激光熔覆ni60保护层注水泵柱塞，其特征在于：所述柱塞包括柱塞基体及ni60合金保护层；所述柱塞基体包括头颈段及圆柱段；所述ni60合金保护层通过激光熔覆方式布设于经加热机构预热后的柱塞基体的圆柱段外周面；所述加热机构包括感应加热线圈；所述感应加热线圈套设于柱塞基体的圆柱段外围且可沿柱塞基体的圆柱段轴向做往复直线运动；所述柱塞基体的圆柱段周向外壁均匀设有若干凹槽，每个凹槽内均布设ni60合金保护层且与凹槽外的圆柱段外周面ni60合金保护层融为一体。

2.根据权利要求1所述的一种激光熔覆ni60保护层注水泵柱塞，其特征在于：所述凹槽为环形槽、条形槽或由环形与条形相互垂直且均匀分布所形成的结合槽。

3.根据权利要求2所述的一种激光熔覆ni60保护层注水泵柱塞，其特征在于：所述环形槽沿柱塞基体的圆柱段轴向间隔排列。

4.根据权利要求2所述的一种激光熔覆ni60保护层注水泵柱塞，其特征在于：所述条形槽沿柱塞基体的圆柱段周向间隔排列。

5.根据权利要求2所述的一种激光熔覆ni60保护层注水泵柱塞，其特征在于：所述环形槽的槽口宽度与柱塞基体的圆柱段轴向长度的比值为1/25至1/10。

6.根据权利要求2所述的一种激光熔覆ni60保护层注水泵柱塞，其特征在于：所述条形槽的槽口宽度与柱塞基体的圆柱段周长的比值为1/15至1/5。

7.根据权利要求1所述的一种激光熔覆ni60保护层注水泵柱塞，其特征在于：所述ni60合金保护层厚度为0.15mm至0.2mm。

8.根据权利要求1所述的一种激光熔覆ni60保护层注水泵柱塞，其特征在于：所述柱塞基体的圆柱段周向外壁表面粗糙，ni60合金保护层熔覆在粗糙的柱塞基体的圆柱段周向外壁表面。

9.根据权利要求1所述的一种激光熔覆ni60保护层注水泵柱塞，其特征在于：所述感应加热线圈与柱塞基体的圆柱段外壁表面的距离为4mm至6mm。

10.根据权利要求1所述的一种激光熔覆ni60保护层注水泵柱塞，其特征在于：所述柱塞基体的材质采用中碳钢或不锈钢。

技术总结
本技术涉及柱塞领域，公开了一种激光熔覆Ni60保护层注水泵柱塞，其包括柱塞基体及Ni60合金保护层；Ni60合金保护层通过激光熔覆方式布设于经感应加热线圈预热后的柱塞基体的圆柱段外周面；感应加热线圈套设于柱塞基体的圆柱段外围且可沿柱塞基体的圆柱段轴向做往复直线运动；柱塞基体的圆柱段周向外壁设有凹槽，每个凹槽内均布设Ni60合金保护层且与凹槽外的圆柱段外周面Ni60合金保护层融为一体。本技术的Ni60合金保护层能够降低柱塞在工作过程中受到的磨损和腐蚀，延长柱塞的使用寿命；凹槽的设置进一步增强Ni60保护层与柱塞基体结合的整体连接强度，有效防止保护层脱落。

技术研发人员：邵长彬,路辉,王贵生,李锐,周航,范雪麟,颜廷江,韩盼盼,王毅,张艳秋
受保护的技术使用者：中国石油化工股份有限公司
技术研发日：20230804
技术公布日：2024/1/5