方钻具旋塞阀是一种钻探设备外防喷的设备，在钻孔操作过程中，方钻具旋塞阀平常处在打开情况，遭受髙压液体的冲洗、浸蚀损坏，而当产生溢出井涌等特殊情况时关上闸阀。旋塞阀关掉时的密闭功能和重新启动便捷性是普遍存在的大难点，密封性无效，油路板“咬死”是长时间困惑油气田生产制造的首要问题[1-4]。
危害旋塞阀密封性功能的原因较多，而构成密封性管理体系的阀球和高压闸阀材料的有效选用是避免密封性管理体系太早无效，增加使用期限的核心之一。文中致力于从密封性阀球和高压闸阀具体应用标准所需求的物理化学物理性能下手，研究设计一种TiC基硬质合金刀具（下称“TiC铝合金”）材料以更换现阶段常见的钢材原材料。
1 设计理念与试验
依据运用状况剖析，圆球与高压闸阀间的密封性，是金属材料与金属中间的密封性，现阶段圆球与阀块的材料通常采用碳素钢、不锈钢板、司太立等，可是此类材料的旋塞阀在运用中很容易发生：⑴圆球及高压闸阀浸蚀过快或塑性形变造成封口不紧，液态泄露[1，3-5]，⑵圆球和高压闸阀在超高压下因粘着磨损和“喷焊”效用造成“咬死”，闸阀无法打开[2]。依照闸阀的制定规定[6]，方杆旋塞阀圆球与阀块的材质需要具有较好的耐蚀性、抗磨损性和充足的强延展性。鉴于此，大家觉得阀球和高压闸阀的材质应当有尽可能高的强度和弯曲刚度，与此同时具备出色的耐蚀性和达到应用的强延展性。因此，大家觉得TiC合金制品可能是一种理想化的挑选。由于，以（Ti，W）C-Ni Co Cr为主导有效成分的TiC铝合金具备很好的耐腐蚀性和耐蚀性，与此同时具备比不锈钢板材高得多的抗拉强度和更好的有机化学可靠性，能合理有效的避免粘着磨损和“喷焊”效用，此外，Ti原素还具备自润滑实际效果，能减少表层摩擦阻力，减少旋塞阀在关掉和打开全过程中摩擦阻力，便捷实际操作。
1.1 试件制取
文中采用的TiC，WC，Ni，Co，Cr及TaC原材料粉末状均为市面上商品。将以上原材料按住表1成份配制，选用湿磨法（湿磨物质为己烷）球磨机混和，料浆过虑，干躁，筛粉，制得混和料，再经抑制成形，工作压力煅烧制取6×7×20（mm）规格型号和9×13×36（mm）规格试件各自开展物理力学性能指标及浸蚀试验。挑选常见的各种阀门原材料司太立和YG8硬质合金刀具做为比照。见表1。
表1 试验材料成份配制世 wt.%
1.2 性能指标
1.2.1 物理力学性能测试
文中全部性能指标均按国家标准开展。选用AEL-200密度测试仪用排水法检测试件相对密度，选用HRS-150型数显式洛氏硬度计检测试件强度，选用HS-100KN哥白尼液压机全能试验机检测抗拉强度，选用LEICADMI5000M金相显微镜观查检验机构孔隙度及选用FORSTER-KOERZIMAT重力仪检验试件的矫顽磁性，检测效果如表2：
表2 试验材料及比照材料的物理化学物理性能
1.2.2 浸蚀试验
用以浸蚀试验的试件生产加工成8.4±0.02×12±0.02×35.4±0.02（mm）方形体样块，试件全部表层光滑度做到Ra0.2。 每一组3根试件，各自用HCl（浓度值20%），H2SO4（浓度15%），HNO3（浓度值15%），NaOH（浓度50%）水溶液在50℃环境温度下泡浸浸蚀24钟头，用纯净水清洗洗净后较为各试件的净重耗损状况，比照试件挑选常见的阀门用原材料司太立铝合金[7]（StelliteAlloy）及常见密封圈原材料YG8硬质合金刀具[8]。除在NaOH水溶液中的全部试件都未产生明显反映，泡浸一天时长后，试件品质无显著转变外，其他液体中的研究结论列于下表3-5：
表3 试件在20%HCl水溶液中50℃下浸蚀24个小时的研究结论
表4 试件在15%H2SO4水溶液中50℃下浸蚀24个小时的研究结论
表5 试件在15%HNO3水溶液中50℃下浸蚀24个小时的研究结论
表6 各种各样材料试件性能指标结论
2 结果与探讨
将试验结论汇总目录如下所示表6示，并将数据信息转换为形象化的柱形图如下图1所显示。
图1 各种各样材料试件在各种各样水溶液中的腐蚀深度
试验结果显示TiC铝合金除在HNO3中的腐蚀深度稍高于司太立铝合金外，在其他标准下的的腐蚀深度远小于WC硬质合金刀具及司太立原材料。
从研究结论剖析得知：新开发设计的三个型号TiC铝合金有较高的强度，可预料其有极佳的抗磨料损坏特性，抗拉强度在1700Mpa以上，依据参考文献[4]的剖析，文中设计的TiC铝合金抗压强度充足达到应用。从图1能很直接的看得出，TiC铝合金具备很好的耐蚀性，远好于现阶段较常用的橡胶密封件和阀门原材料。
TiC铝合金强度高，属于硬延性原材料，弹性模具大，在超高压下不容易产生塑性形变。挑选强度相对性较低的T20做高压闸阀原材料，而强度相对性较高的T10和T30做圆球，如此，阀门和圆球匹配应用，在超高压下，圆球压进高压闸阀，阀座造成轻度弹性变形，进而可以产生高效的橡胶密封垫。工作压力卸掉后，高压闸阀弹性变形修复，与此同时由于TiC合金制品的主成份系有机化学可靠性很高的渗碳体，因而密切触碰时不容易产生蔓延“喷焊”状况，抗粘着磨损性好，因而，不容易产生钢制油路板常常产生的“咬死”状况。
3 汇总
文中研究设计的TiC合金制品秀的各种阀门原材料，具备下列优势：
（1）强度高，抗磨损性好，能合理地增加油路板的服现役使用寿命；
（2）抗压强度高，彻底可以达到阀门的应用规定，且有非常大的安全性能；
（3）耐蚀性好，几乎不被碱性溶液浸蚀，在酸性溶液中呈现出良好的耐腐蚀特性，腐蚀深度远小于当前较常用的阀门和橡胶密封件；
（4）TiC铝合金主成份有机化学稳定性能高，铝合金弹性模具大，刚度好，髙压下，圆球压进球座不容易产生塑性形变，不产生蔓延“喷焊”，进而能合理解决目前常常产生的油路板“咬死”而没法电源开关的问题。
论文参考文献
[1]朱海燕，刘志刚，彭丹，等.方钻具旋塞阀的故障问题研究和改善[J].机械工程师，2008（1）：107~108.
[2]陈卓，马迁霞，王晓萍，等.方钻具旋塞阀密封性设计方案的讨论[J].化工机械，2007，35（9）：25~27
[3]陈卓，宋周成，王晓萍，等.方钻具旋塞阀的失效分析[J].天然气工业，2007，27（12）：80~82.
[4]肖晓华，戴巍，杨贵康，等.方钻杆旋塞阀的失效分析及改善[J].动力机械，2009，37（1）：45~49.
[5]肖晓华，朱海燕，刘清友，等.方钻具旋塞阀故障树的构建和剖析[J].机械结构设计与生产制造，2009，4）：31~33.
[6]陆培文.好用闸阀设计方案指南[M].北京市；机械工程出版社出版.2004.
[7]API.SpecificationforSubsurfaceSuckerRodPumpsandFittings[M].API.2006.
[8]ASM.PropertiesandSelection：Irons，Steels，andHighPerformanceAlloys[M].ASMInternational，1990.
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