一种用于新能源石油井口气的抗硫压缩机活塞的制作方法
【专利摘要】本实用新型记载了一种用于新能源石油井口气的抗硫压缩机活塞，包括活塞体、设置在活塞体中的活塞杆，活塞杆的前端通过活塞螺栓与活塞体紧固在一起；活塞体的外表面上开设有环形槽，环形槽内设置有支承环；所述活塞杆的材质为2Cr13，活塞杆与填料环所接触的表面上设置有碳化钨涂层。在本实用新型中，支承环的设置能够保证活塞体与气缸不接触，防止活塞体与气缸发生摩擦而引起拉伤或烧研事故，同时起导向作用。活塞杆材质为2Cr13且活塞杆与填料环所接触的表面上设置有碳化钨涂层，使其在内部硬度达到抗硫压缩机标准所要求的硬度低于HRC22的同时，又能使其与填料环所接触的表面耐磨和耐硫化氢腐蚀的能力显著提高，有效地延长了活塞杆的使用寿命。
【专利说明】
一种用于新能源石油井口气的抗硫压缩机活塞
技术领域
[0001]本实用新型涉及一种活塞，尤其涉及一种用于新能源石油井口气的抗硫压缩机活塞。
【背景技术】
[0002]在石油井口气开采过程中，硫化氢是最严重的腐蚀剂，其对钢材腐蚀的形式有全面腐蚀和硫化物应力腐蚀开裂。硫化氢所造成的全面腐蚀，其特征是腐蚀产物具有成片、分层、易碎、气孔及附着力差，呈层状剥落，导致设备壁厚减薄。硫化物应力腐蚀开裂是当硫化氢腐蚀钢材时，钢材表面将聚集大量的氢原子，在一般情况下，氢原子结合成氢分子的速度很快，只有少量的氢原子向钢材内部扩散，但由于硫化氢的存在，氢原子结合成氢分子的速度显著减慢，大量的氢原子向钢材内部扩散，而被金属内部缺陷处或空隙处所形成的隐阱捕集，继而结合成氢分子，在钢材内部产生巨大的内应力，使钢材脆化或开裂。
[0003]为防止硫化氢对钢材设备的腐蚀，现基本采用抗硫压缩机对石油井口气进行压缩处理。现有的抗硫压缩机如申请号为201120324915.X的【背景技术】所记载的一样，常为活塞式压缩机，活塞式压缩机通过驱动机带动飞轮、曲轴做旋转运动，曲轴再带动连杆，使得十字头部件和气缸中的活塞做往复移动，与进气气源连通的进气阀进气，经过活塞压缩后，排气阀排气，并输送至另一侧的气缸进行压缩，最后抗硫压缩机排气。
[0004]由于材料的极限强度越高，材料对硫化氢应力腐蚀开裂的敏感性越大，因此，在抗硫压缩机设计和制造中，与天然气直接接触的零件强度极限要求不超过6200Kg/cm2，或硬度不超过HRC20?22。同时在设计上还要满足APIllP《油气生产用配套往复式压缩机规范》的规定，在材料的选用上要符合MR0175-2000《石油设备用抗硫化物应力开裂的金属材料》的规定。
【实用新型内容】
[0005]现有的抗硫压缩机活塞，活塞杆材质内部及外部硬度均相同，无法保证在内部硬度达到抗硫压缩机标准所要求的低于HRC22的同时，又能满足与填料环所接触的表面的高耐磨性和抗硫化氢腐蚀的性能要求。
[0006]为解决以上缺陷，本实用新型采用的技术方案如下:
[0007]—种用于新能源石油井口气的抗硫压缩机活塞，包括活塞体、设置在活塞体中的活塞杆，活塞杆的前端通过活塞螺栓与活塞体紧固在一起;活塞体的外表面上开设有环形槽，环形槽内设置有支承环;所述活塞杆的材质为2Crl3，活塞杆与填料环所接触的表面上设置有碳化钨涂层。
[0008]在本方案中，支承环主要承受活塞体和活塞杆的重量，在活塞体运动过程中能够保证活塞体与气缸不接触，防止活塞体与气缸发生摩擦而引起拉伤或烧研事故，同时起导向作用。所述活塞杆材质为2Crl3，且活塞杆与填料环所接触的表面处经过超音速喷涂处理，该喷涂技术采用喷枪形成高温和火焰流的高速火焰，在高温下(2700°C)将碳钨合金粉末加热，利用火焰流将熔化状态下的粉末和未熔化粉以超音速喷向活塞杆基材表面，形成少孔隙、低氧化、高粘合力、低残余应力的高质量涂层。该碳化钨涂层具有较高的硬度和优异的耐磨粒磨损性能，其硬度仅次于金刚石，使活塞杆在内部硬度达到抗硫压缩机标准所要求的硬度低于HRC22的同时，又能使活塞杆与填料环所接触的表面耐磨和耐硫化氢腐蚀的能力显著提高，有效地延长了活塞杆的使用寿命。
[0009]作为本实用新型的优选结构，所述活塞体由ZL108制成，并经阳极化处理。ZL108在电解质溶液中，通过外施阳极电流使其表面形成氧化膜，大幅度地提高了活塞体的耐蚀性、硬度、耐磨性和耐热性。
[0010]作为本实用新型的进一步优化，所述支承环通过热装的方式设置在活塞体上的环形槽中。在本方案中，支承环的热装方式为:先将支承环加热，在其热胀时将其套设在环形槽内，待冷却支承环因快速收缩将牢固套设在环形槽中，与活塞体成为一体。热装的方式能够避免支承环在活塞体上转动，避免支承环与活塞体间的摩擦，进而增加了支承环及活塞体的使用寿命。
[0011]进一步地，所述活塞体包括活塞上体、活塞下体，活塞上体与活塞下体间设置有定位销。所述活塞体由活塞上体和活塞下体组合连接而成，此结构使得活塞体铸造加工都非常容易，尤其适合大直径的铝活塞。活塞上体和活塞下体通过销连接，这种连接定位方式简单、方便、快捷。
[0012]作为本实用新型的优选结构，所述活塞杆上的定位凸台与活塞上体通过防转销连接。防转销设置能够保证活塞杆与活塞体间连接稳固，防止活塞杆转动。
[0013]综上所述，本实用新型的有益技术效果如下:
[0014]1、支承环的设置能够保证活塞体与气缸不接触，防止活塞体与气缸发生摩擦而引起拉伤或烧研事故，同时起导向作用。
[0015]2、活塞杆材质为2Crl3且活塞杆与填料环所接触的表面上设置有碳化钨涂层，使其在内部硬度达到抗硫压缩机标准所要求的硬度低于HRC22的同时，又能使其与填料环所接触的表面耐磨和耐硫化氢腐蚀的能力显著提高，有效地延长了活塞杆的使用寿命。
[0016]3、活塞体采用ZL108制成，并经阳极化处理，大大地提高了活塞体的耐蚀性、硬度、耐磨性和耐热性。
[0017]4、支承环采用热装的方式设置在活塞体上，能够避免支承环在活塞体上转动，避免支承环与活塞体间的摩擦，进而增加了支承环及活塞体的使用寿命。
[0018]5、活塞体由活塞上体和活塞下体组合连接而成，此结构使得活塞体铸造加工都非常容易，尤其适合大直径的铝活塞。
[0019]6、活塞上体和活塞下体通过销连接，这种连接定位方式简单、方便、快捷。
[0020]7、防转销的设置能够保证活塞杆与活塞体间连接稳固，防止活塞杆转动。
【附图说明】
[0021 ]图1为抗硫压缩机活塞的结构示意图；
[0022]其中附图标记所对应的零部件名称如下:
[0023]1-活塞体，2-活塞杆，3-活塞螺栓，4-支承环，5-活塞上体，6_活塞下体，7_定位销，8-定位凸台，9-防转销，10-碳化妈涂层。
【具体实施方式】
[0024]下面结合附图及具体实施例对本实用新型做进一步详细地说明，但本实用新型的实施方式并不限于此。
[0025]如图1所示，一种用于新能源石油井口气的抗硫压缩机活塞，包括活塞体1、设置在活塞体I中的活塞杆2，活塞杆2的前端通过活塞螺栓3与活塞体I紧固在一起;活塞体I的外表面上开设有环形槽，环形槽内设置有支承环4;所述活塞杆2的材质为2Crl3，活塞杆2与填料环所接触的表面上设置有碳化钨涂层10。
[0026]在本实施例中，支承环4主要承受活塞体I和活塞杆2的重量，在活塞运动过程中能够保证活塞体I与气缸不接触，防止活塞体I与气缸发生摩擦而引起拉伤或烧研事故，同时起导向作用。所述活塞杆2材质为2Crl3，且活塞杆2与填料环所接触的表面处经过超音速喷涂处理，该喷涂技术采用喷枪形成高温和火焰流的高速火焰，在高温下(2700 °C)将碳钨合金粉末加热，利用火焰流将熔化状态下的粉末和未熔化粉以超音速喷向活塞杆2基材表面，形成少孔隙、低氧化、高粘合力、低残余应力的高质量涂层。该碳化钨涂层具有较高的硬度和优异的耐磨粒磨损性能，其硬度仅次于金刚石，使活塞杆2在内部硬度达到抗硫压缩机标准所要求的硬度低于HRC22的同时，又能使活塞杆2与填料环所接触的表面耐磨和耐硫化氢腐蚀的能力显著提高，有效地延长了活塞杆2的使用寿命。
[0027]作为本实用新型的优选结构，所述活塞体I由ZL108制成，并经阳极化处理。ZL108在电解质溶液中，通过外施阳极电流使其表面形成氧化膜，大幅度地提高了活塞体I的耐蚀性、硬度、耐磨性和耐热性。
[0028]作为本实用新型的进一步优化，所述支承环4通过热装的方式设置在活塞体I上的环形槽中。在本实施例中，支承环4的热装方式为:先将支承环4加热，在其热胀时将其套设在环形槽内，待冷却支承环4因快速收缩将牢固套设在环形槽中，与活塞体I成为一体。热装的方式能够避免支承环4在活塞体I上转动，避免支承环4与活塞体I间的摩擦，进而增加了支承环4及活塞体I的使用寿命。
[0029]进一步地，所述活塞体包括活塞上体5、活塞下体6，活塞上体5与活塞下体6间设置有定位销7。所述活塞体I由活塞上体5和活塞下体6组合连接而成，此结构使得活塞体I铸造加工都非常容易，尤其适合大直径的铝活塞。活塞上体5和活塞下体6通过销连接，这种连接定位方式简单、方便、快捷。
[0030]作为本实用新型的优选结构，所述活塞杆2上的定位凸台8与活塞上体5通过防转销9连接。防转销9设置能够保证活塞杆2与活塞体I间连接稳固，防止活塞杆2转动。
[0031]实施例1
[0032]如图1所示，一种用于新能源石油井口气的抗硫压缩机活塞，包括活塞体1、设置在活塞体I中的活塞杆2，活塞杆2的前端通过活塞螺栓3与活塞体I紧固在一起;活塞体I的外表面上开设有环形槽，环形槽内设置有支承环4;所述活塞杆2的材质为2Crl3，活塞杆2与填料环所接触的表面上设置有碳化钨涂层10。
[0033]实施例2
[0034]本实施例在实施例1的基础上，所述活塞体I由ZL108制成，并经阳极化处理。
[0035]实施例3
[0036]本实施例在实施例1或实施例2的基础上，所述支承环4通过热装的方式设置在活塞体I上的环形槽中。
[0037]实施例4
[0038]本实施例在实施例1或是实施例2或实施例3的基础上，所述活塞体I包括活塞上体
5、活塞下体6，活塞上体5与活塞下体6间设置有定位销7。
[0039]实施例5
[0040]本实施例在实施例4的基础上，所述活塞杆2上的定位凸台8与活塞上体5通过防转销9连接。
[0041]如上所述，可较好地实现本实用新型。
【主权项】
1.一种用于新能源石油井口气的抗硫压缩机活塞，包括活塞体(I)、设置在活塞体(I)中的活塞杆(2)，其特征在于: 活塞杆(2)的前端通过活塞螺栓(3)与活塞体(I)紧固在一起;活塞体(I)的外表面上开设有环形槽，环形槽内设置有支承环(4);所述活塞杆(2)的材质为2Crl3，活塞杆(2)与填料环所接触的表面上设置有碳化钨涂层(10)。2.根据权利要求1所述的一种用于新能源石油井口气的抗硫压缩机活塞，其特征在于: 所述活塞体(I)由ZL108制成。3.根据权利要求1所述的一种用于新能源石油井口气的抗硫压缩机活塞，其特征在于: 所述支承环(4)通过热装的方式设置在活塞体(I)上的环形槽中。4.根据权利要求1所述的一种用于新能源石油井口气的抗硫压缩机活塞，其特征在于: 所述活塞体(I)包括活塞上体(5)、活塞下体(6)，活塞上体(5)与活塞下体(6)间设置有定位销(7 )。5.根据权利要求4所述的一种用于新能源石油井口气的抗硫压缩机活塞，其特征在于: 所述活塞杆(2)上的定位凸台(8)与活塞上体(5)通过防转销(9)连接。
【文档编号】F04B39/00GK205478202SQ201620311229
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年4月14日
【发明人】裴茂妍, 李陈, 郑国毅, 刘号
【申请人】成都天晨压缩机制造有限公司