硬質(zhì)合金閥籠在油氣惡劣工況下沖蝕磨損分析

2021-01-20

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我們都知道，石油和天然氣的開采，環(huán)境異常惡劣，往往需要能高度抗壓的零部件作為支撐。硬質(zhì)合金材料具有優(yōu)異的物理化學(xué)性能，因此在石油天然氣開采等惡劣工況下，被廣泛應(yīng)用。今天西迪小編就給大家分享下在油氣開采中能承受巨大沖蝕磨損的硬質(zhì)合金閥籠的相關(guān)性能。

在天然氣的開采過程中，閥籠所處的工作環(huán)境極其惡劣，長期收到高速天然氣的沖刷和氣體攜帶的固體雜質(zhì)顆粒沖擊，造成籠套的表面沖蝕磨損，導(dǎo)致閥門開度調(diào)節(jié)失靈，并引發(fā)籠套過早的失效，進而影響氣田的正常生產(chǎn)。硬質(zhì)合金的高硬度、高耐磨性、高彈性模量和耐腐蝕性，被廣泛應(yīng)用于金屬切削、采礦、石油和天然氣開采，耐磨零件制造等領(lǐng)域。因此，閥籠的首選制造材料是硬質(zhì)合金。硬質(zhì)合金閥籠因其獨特性能，能抵抗油氣鉆采中的強腐蝕，是油氣鉆采非常關(guān)鍵的零部件。

硬質(zhì)合金的微觀結(jié)構(gòu)決定了材料的綜合性能。一般來說，合金的硬度和強度會隨著硬質(zhì)相晶粒度的粘結(jié)相含量的減小而增加，韌性則相反，隨著晶粒度和粘結(jié)相含量的增加而增加。硬質(zhì)合金閥籠的主要磨損形式呈現(xiàn)出材料受到天然氣氣流的沖擊后，閥籠材料被嚴(yán)重的沖刷，出現(xiàn)表面剝落，溝槽等特征。受損嚴(yán)重者可出現(xiàn)圓孔周邊急劇磨損，數(shù)排節(jié)流孔之間的柱表面甚至已經(jīng)脫落，導(dǎo)致閥籠完全失去調(diào)節(jié)流量的能力。

專家通過對硬質(zhì)合金閥籠未被沖刷部位切割試樣，進行基本機械性能、微觀組織和化學(xué)成分以及相結(jié)構(gòu)的分析，了解到硬質(zhì)合金閥籠所用硬質(zhì)合金的基本特性。得出的結(jié)論是，硬質(zhì)合金閥籠晶粒分布更加均勻，致密度良好，無孔隙和其他缺陷的話更能抵抗沖刷腐蝕，而如果硬質(zhì)合金閥籠組織的緊密度較差，閥籠組織中存在角度的孔洞，則易產(chǎn)生應(yīng)力集中，從而降低材料的強度和耐磨性。

受到天然氣沖蝕的硬質(zhì)合金閥籠耐磨損性能是由材料的硬度、金相組織、組成成分、微觀結(jié)構(gòu)等因素共同決定的，不能僅僅用硬度指標(biāo)來衡量。

通過以上的分析，相信大家對硬質(zhì)合金閥籠是怎樣應(yīng)對油氣惡劣工況的沖刷腐蝕的，從而選擇晶粒分布均勻、致密度更好的硬質(zhì)合金材料進行硬質(zhì)合金閥籠的生產(chǎn)加工，延長硬質(zhì)合金閥籠的使用壽命，提高油氣鉆采的效率。

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