[發(fā)明專利]熱等靜壓處理的鑄造閥瓣

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200580020650.1
• 申請日: 2005-06-24
• 公開（公告）號: CN101061289A
• 公開（公告）日: 2007-10-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: S·斯特拉坦;T·邁爾勒;J·亞當斯;W·貝利;B·威爾法爾特
• 申請（專利權(quán)）人: 貝克休斯公司
• 主分類號: E21B10/00
• 分類號: E21B10/00;E21B34/00;B22F3/15
• 代理公司: 中國國際貿(mào)易促進委員會專利商標事務(wù)所
• 代理人: 任宗華

優(yōu)先權(quán)信息

[0001]本申請要求2004年6月24日提出的美國臨時申請No.60/582,614的優(yōu)先權(quán)。

技術(shù)領(lǐng)域

[0002]本發(fā)明的領(lǐng)域是可以被鑄造而不是用機械加工棒材來得到的井下工具的組件，特別是被鑄造并經(jīng)過熱等靜壓(HIP)處理的井下安全閥組件。

[0003]HIP工藝是公知的。熱等靜壓(HIP)，即加熱和高壓的同時實施，在許多工業(yè)已成為標準的生產(chǎn)工藝。在HIP單元里，高溫爐被裝入壓力容器中。工件被加熱，并由惰性氣體，通常是氬氣，對其施加均勻的壓力。為了獲得最優(yōu)的材料性質(zhì)，對溫度、壓力和處理時間進行控制。

HIP的經(jīng)濟性

[0004]作為制造工藝中不可分割的部分而并入的HIP工藝減少了碎屑。

[0005]HIP通常允許用鑄件來代替鍛造組件。由于鑄件接近最終形狀，這減少了用于每個部件的昂貴的鎳合金的數(shù)量。

[0006]相比于從棒料開始加工，HIP鑄件減少了機械加工時間。

[0007]通過提高材料性質(zhì)并減少性能的耗散，HIP可以減少保證質(zhì)量的必要條件。有時，射線照相費用的節(jié)約將大于HIP的費用。

鑄件

[0008]HIP被廣泛用于鑄造工業(yè)，以消除澆鑄過程中產(chǎn)生的內(nèi)部氣孔。這將導致鑄件強度、延展性和疲勞壽命的改善。廢品率減少，并且各部件的機械性能更一致。通常經(jīng)過HIP處理的鑄造合金包括鎳、鈷、鋁和鈦。

粉末冶金

[0009]HIP將細粉固結(jié)為理論密度接近100％的組件。預燒結(jié)組件被完全壓實或粉末在一密封容器內(nèi)被壓縮，然后直接被HIP處理成接近最終形狀。該工藝有助于工具鋼、燒結(jié)碳化鎢、銅、鎳和鈷合金的處理。陶器的和復合材料也可以用這種方法成形。

其他應用

[0010]HIP用于不同材料的粘結(jié)、等離子噴鍍層的固結(jié)、焊接的改善、軟磁和硬磁材料的處理和各種陶瓷的應用。在例如渦輪發(fā)動機改造的應用中，HIP消除了組件的疲勞效應，這些組件已接近它們使用壽命的終點。這些組件可以通過進一步的保養(yǎng)來復原。

[0011]在石油和天然氣工業(yè)，美國專利6138779、5758733和5560440已經(jīng)闡述了對鉆頭組件進行HIP處理來形成硬化面。HIP工藝已被用于需要高強度和高耐溫性的鑄造鎳合金，例如如美國專利6632299中所述的用于航空燃氣輪機工業(yè)。美國專利6705385已經(jīng)指出，HIP工藝能夠降低鈦鑄件的多孔性。美國專利6733726已經(jīng)指出，HIP能夠提高鋁合金的耐腐蝕性。在石油和天然氣工業(yè)，現(xiàn)在屬于Schlumberger一部分的Camco為一些井下工具制造S-蒙乃爾鎳合金的鑄件，但由于得到的工具不符合硫化氫條件下使用的行業(yè)標準而停止實施。MR0175標準是由全國防腐工程師協(xié)會(NACE)出版的，而且已經(jīng)被許多國家管理機構(gòu)和許多油氣井操作人員采用。

[0012]盡管鑄件需要一些精加工，但是鑄件通常會比鍛造部件節(jié)約大量成本。制造好的部件的成本節(jié)約有可能達到大約70％。在井下安全閥領(lǐng)域里，閥瓣(flapper)和與之嚙合的閥座(seat)包括復雜的加工，而且提供了利用HIP處理節(jié)約成本的機會。盡管HIP工藝已經(jīng)存在了30多年，并且在此期間井下安全閥也一直在使用，但沒有制造商象本發(fā)明一樣試圖將HIP技術(shù)結(jié)合到井下安全閥部件的處理中。事實上，本領(lǐng)域技術(shù)人員嘗試過鑄造以前鍛造的部件以節(jié)約成本，但是面對鑄進部件時必需的損失，特別是在強度、多孔性、斷裂韌度和耐腐蝕性降低方面，這種嘗試被放棄了。本發(fā)明意識到通過井下工具鑄造組件獲得的節(jié)約可以通過利用HIP來實現(xiàn)。特別是，采用鑄造鎳合金可以獲得節(jié)約，更具體地是當該組件是井下安全閥的閥瓣和與其相連的部件時。通過對優(yōu)選實施例和所附權(quán)利要求描述的回顧，本發(fā)明的該方面及其他方面對于本領(lǐng)域技術(shù)人員將變得更加清楚。

發(fā)明內(nèi)容

[0013]為大量節(jié)約成本，井下安全閥的組件是鑄造的而不是機械加工的。特別是，閥瓣是用718鎳合金鑄造的，并用HIP工藝處理以增大強度和耐腐蝕性并減少氣孔。其他井下閥組件也試圖通過同樣的技術(shù)來制造，并可以采用不同的材料。取決于特定的合金，與它們相應的鍛造組件相比，所得的HIP組件或者在性能(例如強度、耐腐蝕性)上更加優(yōu)良，或者在生產(chǎn)上便宜很多。

附圖簡要說明

[0014]圖1是井下安全閥處于閉合狀態(tài)的剖視圖。

優(yōu)選實施方案的詳細說明