水下平板闸阀阀座密封技术探讨

水下平板闸阀阀座密封的可靠性和稳定性直接影响水下生产系统的正常运行。通过对水下闸阀密封试验测试、几种典型阀座密封结构及密封机理、闸阀关键部件材料选择和热喷涂技术等进行阐述,得出水下闸阀阀座密封结构设计要求点,即首先根据油气介质的工作压力、气质条件来确定密封方式;其次是设计的阀板与阀座金属密封面在低压状态下必须具有自密封性;再者是设计的阀板与阀座需始终保持浮动状态;最后是应选择合适的阀座与阀板密封面喷涂材料及喷涂工艺。建议我国应加大水下闸阀阀板与阀座金属密封面涂层材料的自主研发,深入研究热喷涂后的腐蚀行为测试方法,确定不同工况下涂层材料的选择方案及依据。研究内容可为我国的平板闸阀国产化研制提供参考。     

高压闸阀阀板与阀座摩擦因数的试验研究

在打开完全关闭状态的闸阀时,由于闸板与阀座密封面充分接触,使闸板与阀座密封面滑动摩擦力达到最大值,导致阀板驱动机构所受力也达到最大值.为确保设计的阀板驱动机构能在阀门全关状态下顺利打开阀门,必须较准确地计算出阀门与阀座之间的摩擦力,而阀门与阀座的摩擦因数难以确定.通过试验的方法测出了油气田现用闸阀的阀门与阀座的摩擦因数,为设计提供了重要基础数据.     

高压平板闸阀的镍磷化学镀处理

镍磷合金镀层具有耐酸、碱、盐、耐擦伤、镀层均匀等优异性能。用镍磷化学镀处理高压平板闸阀的闸板、阀座,镀层厚80～100μm,工作面粗糙度R_α0.2μm,可满足油田高压井口装置对平板闸阀的要求,且有很好的经济效益,可以替代自熔合金喷焊处理工艺。     

热采井口双阀杆闸阀研制与应用

针对热采井口应用的单阀杆明杆闸阀存在的不足,设计了热采井口双阀杆闸阀。该阀主要由阀体、盘根、下阀杆、连接装置、弹性挡圈、推力轴承、上阀杆和支架等组成,具有减小闸阀开关扭矩、减小闸板与阀座之间的摩擦、减小腐蚀性介质对阀杆的影响等特点。在整个启闭过程中上阀杆既旋转又升降,下阀杆只有升降动作,从而保证下阀杆对闸板不产生扭矩作用,减小了闸板与阀座之间的摩擦和磨损。现场应用中该阀效果良好,得到了用户好评。     

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对井口装置的失效形式及失效模式进行了深入的分析，发现失效形式有：电化学腐蚀分布面积较大；冲蚀产生蚀槽；分布不均匀的坑蚀；腐蚀产物使闸板卡死；阀杆与闸板或阀针连接处硫化物应力腐蚀，使阀杆断裂；磨损或腐蚀造成表面损伤，材料流失，影响密封性；密封盘根老化、鼓泡，永久变形；失效模式为：腐蚀、磨损及密封件老化；易损件有：针阀的阀针与阀座；闸阀的阀板与阀座；针阀、闸阀的阀杆、密封盘根及轴承。为此，文章提出了改善井口装置系统可靠性的措施。     

水下采油树用闸阀和驱动器试验技术研究

介绍了水下采油树用闸阀和驱动器试验所遵循的主要标准要求。分析了工厂验收试验、外压试验、PR2F试验和耐久性试验的方法及相关试验设备,并就试验过程中阀杆密封、闸板阀座密封、复位弹簧等关键部件可能出现的问题进行分析。可为水下闸阀及驱动器的试验提供参考。     

闸板表面激光熔覆应力场数值模拟

闸板作为平板闸阀的关键件,闸板的擦伤和腐蚀严重妨碍了平板闸阀在石油行业中的应用。鉴于此,利用SYSWELD有限元分析软件,以热弹塑性理论为基础,采用修正高斯热源模型,对平板闸阀易损件闸板表面激光熔覆Ni基合金过程进行了数值模拟,对激光熔覆温度场和应力场进行了分析,得到了闸板表面激光熔覆残余应力的分布规律。模拟结果表明,激光熔覆过程中升温速率要明显高于冷却速率;闸板熔覆层中,残余应力随着z轴负方向呈增大趋势,越靠近闸板中圆孔处拉应力越大,越易产生裂纹;在熔覆层厚度方向上,残余应力峰值出现在距表层0.53 mm处。研究结果可为平板闸阀的设计和现场使用提供参考。     

超高压采气井口平板闸阀密封结构技术研究

通过对平板闸阀几种主要的密封结构进行分析,认为密封副工艺尺寸链及位置公差、密封副之间的加工精度和阀座端面O形圈、非金属密封压缩量或波形弹簧的预紧力是影响平板闸阀密封可靠性的主要因素。为此,提出了实现平板闸阀气密封可靠性的有效措施:密封副之间的位置公差必须在规定范围内,并要保证其加工精度和研磨精度,合理计算阀座端面O形圈、非金属密封压缩量或波形弹簧的预紧力。2种通径和结构的平板闸阀水压密封及气压密封试验表明,无论在高压或低压情况下,平板闸阀都能实现可靠密封。     

采油井口闸阀开关度对其内部流动的影响分析

针对井口闸阀在实际应用中存在开关频繁的安全性问题,以某公司52.4 mm采油井口闸阀为例,用数值模拟计算方法对不同开度时井口闸阀内部的流动情况进行模拟分析。分析结果表明,开关度对采油井口闸阀内部流场影响较大,受影响最大部位在左阀座的下端、闸板内和右阀座的下端;小开度时,采油井口闸阀进出口的压力损失较大,也会使闸板遭受介质冲蚀;全开时流体压力损失最小;不完全开度下,采油井口闸阀因受高速流体冲击会引起振动,闸板和阀座的密封面可能受损伤。因此,采油井口闸阀适合常开或常闭状态,不适用于调节或节流。     

抗硫剪切闸板的研制

针对陆地含硫化氢油气田以及海洋高压高含硫油气勘探开发的要求,研制了适应于硫化氢环境下作业的剪切闸板。该闸板外形为长圆形,在有限的空间内实现了分体结构设计,集剪切与密封为一体,结构紧凑合理,能够满足S135级外径139.7mm钻杆剪切的要求。刀体表面采用抗硫化氢涂层技术,具有较高的耐磨性和耐硫化氢腐蚀性能。试验结果表明:该抗硫剪切闸板能够在较低的液控压力下完成对钻杆的剪切,并且能密封空井,密封井压可达到105 MPa,试验结果符合API Spec 16A标准的要求。     

35MPa高压平板阀的金属刷镀修复

３５ＭＰａ高压平板阀在使用中常因阀板、阀座出现拉伤、磨损、四坑、沟槽等缺陷而报废。采用金属刷镀新技术，对７只报废的阀板、阀座进行了刷镀修复试验。修复后的阀板、阀座组装成平板阀，经４２ＭＰａ水压试验，稳压２０分钟无泄漏压降；送井队现场使用７００多小时未发现有冲刷、磨损和刺裂现象。     

热处理对UMCo50耐热合金抗热腐蚀性能的影响

文章主要介绍热处理制度对热锻状态下的UMCo50耐热合金抗热腐蚀性能的影响.实验通过真空冶炼铸锭、热锻成形和热处理制备实验样品;热腐蚀实验使用Na2SO4涂敷法,计量在950℃大气条件下样品重量损失与时间的关系;用金相法分析热处理组织相变和热腐蚀界面特征.结果表明,热处理对UMCo50合金抗热腐蚀性能的影响非常明显.不同热处理对合金组织的影响主要是碳化物的析出与分解,从而导致合金基体Cr含量的变化.碳化物析出行为是弱化合金抗热腐蚀性能的主要因素,合金只有在完全固溶状态下才具有最佳的抗热腐蚀性能.     

铝钼共渗钢的耐蚀性能研究

介绍了铝钼共渗钢及常用材料在加工进口含硫原油的中国石化镇海炼油化工股份有限公司,常减压蒸馏装置现场挂片腐蚀试验和工业应用情况。试验结果表明,高温部位常压塔的腐蚀情况比减压塔严重;在高温部位铝钼共渗钢耐蚀性能优于316L钢,渗铝钢耐蚀性能优于1Cr18Ni9Ti钢而与316L钢相当。低温部位不锈钢材料要慎用。工业应用证明铝钼共渗钢耐蚀性能优良,这对加工进口高硫原油的炼油厂选材有一定的指导意义。     

22Cr双相不锈钢耐均匀腐蚀性能的研究

通过在高温高压釜装置中进行不同材料的均匀腐蚀试验，采用失重法计算研究了22Cr双相不锈钢耐均匀腐蚀性能。结果表明，22Cr双相不锈钢具有很好的耐均匀腐蚀性能且其耐均匀腐蚀的性能优于常规的1Cr18Ni9Ti，304，316和Cr13不锈钢。     

新型耐蚀空冷器的研制与应用

介绍了一种用于石油化工和电力行业的新型耐蚀空气冷却器。通过使用耐腐蚀的钛合金复合板制造空冷器管箱和以普通低碳钢为基管、管内为钛合金的复合管制造管束,以提高空冷式换热器的抗腐蚀性能。与碳钢空冷器相比,大大提高了空冷器的使用寿命,延长了设备检修周期,可节约生产检修费用;与不锈钢空冷器相比,大大降低了设备的投资。可广泛应用于石油、化工、电力等行业的空气冷却系统。     

抽油泵阀用新型耐蚀耐磨合金的研制

针对国内油田使用的抽油泵阀耐蚀性和耐磨性能差，严重影响抽油泵效率的问题，对泵阀失效进行分析的结果表明，泵阀失效是由腐蚀冲蚀磨损和氢致开裂所致。在此基础上，对高碳高铬系钢材的组织和性能进行了研究，研制成功ZG8Cr18Si2MoCuRe钢，热处理后的组织是断续状共晶碳化物＋奥氏体＋高度弥散分布的细微二次碳化物。新型合金钢具有耐蚀性和耐磨性好的特点，是抽油泵阀的理想替代材料。     

耐复合介质泵用新型合金腐蚀行为的研究

采用金相显微镜、Ｘ射线衍射和电子探针相结合的方法，观察与分析了合金的金相组织，并采用多种腐蚀试验方法，研究了耐复合介质（４０％Ｈ３ＰＯ４＋２％ＨＦ＋２５ｇ／ＬＣａＳＯ４）的泵用新型合金在８０℃温度条件下的均匀腐蚀、晶间腐蚀与点蚀行为。试验结果表明，新型合金经１２２０℃×２ｈ水冷固溶化处理后，具有良好的耐均匀腐蚀性能、较高的抗晶间腐蚀与抗点蚀能力和良好的铸造性能。     

国内炼油防腐蚀技术的新进展

介绍了国内炼油工业近年来在防腐蚀技术方面的进展情况,主要有Ni-P化学镀、渗铝钢、耐硫酸露点腐蚀ND钢、复合钢板、新型耐蚀合金材料、有机涂层等。     

110ksi级钛合金油管耐蚀性能研究

针对钛合金在油气井环境下面临的腐蚀问题,通过开展模拟油田腐蚀工况下应力腐蚀及不同温度条件下酸化液中失重试验,同时开展与镍基合金管材的缝隙腐蚀和电偶腐蚀等系列试验,采用扫描电子显微镜、XRD等方法观察试样形貌和腐蚀产物,评价钛合金油管的耐腐蚀性能。结果表明,在苛刻腐蚀工况(溶液介质：5 MPa H₂S+11 MPa CO₂+10%Cl^-)及NACE TM 0177标准A溶液下,采用四点弯曲的试验方法,加载应力为758 MPa,经720 h后试样未发生断裂且无应力腐蚀裂纹,表明该钛合金管材应力腐蚀敏感性较低。在两种浓度为0.1 mol/L的酸化液中,随着试验温度从室温升至160℃,钛合金管材腐蚀速率均逐渐增大,且腐蚀速率在胶凝酸中低于在转向酸中;与镍基合金管材对比,钛合金管材具有更优异的抗点蚀和抗缝隙腐蚀;在模拟苛刻腐蚀工况下,钛合金管材分别与625和825镍基合金偶接后均未出现明显的电偶腐蚀效应导致加速腐蚀现象。