×
10.08.2015
216.013.6ba6

Результат интеллектуальной деятельности: ЦЕМЕНТИРОВАННЫЙ КАРБИД

Вид РИД

Изобретение

№ охранного документа
0002559116
Дата охранного документа
10.08.2015
Аннотация: Изобретение относится к области металлургии, в частности к цементированному карбиду для нефте- и газодобывающего оборудования. Цементированный карбид включает твердую фазу, содержащую WC, и связующую фазу, при этом включает WC и связующую фазу, содержащую в % по весу: 3-11 Ni, 0,5-7 Cr, 0,3-1,5 Мо, более 0 и менее 0,5 Nb и 0-0,2 Со. Применяют цементированный карбид в качестве материала, используемого для изготовления компонента регулятора расхода потока нефте- и газодобывающего оборудования. Цементированный карбид характеризуется высокими характеристиками коррозионной стойкости и может быть использован при работе в агрессивной, абразивной и эрозионной среде. 5 н. и 12 з.п. ф-лы, 2 табл.

Изобретение относится к цементированному карбиду, используемому, в частности, в вариантах применения в нефте- и газодобывающей отрасли.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Штуцерные задвижки представляют собой элементы с ограниченным ресурсом в системах добычи нефти и газа вследствие относительно короткого срока их службы. Кроме того, исключительно важным является прогнозирование эксплуатационных характеристик и надежности в условиях доступности для обслуживания, например, при подводной добыче и ввиду дорогостоящего вынужденного перерыва в добыче.

Штуцерные задвижки могут подвергаться воздействию высокоскоростных (>200 м/сек) потоков, которые могут представлять собой смеси песка/нефти/газа/воды с переменным значением рН и также могут характеризоваться «кислотными» условиями, включающими H2S.

В настоящее время в качестве материалов, используемых для штуцерных задвижек, преобладает карбид вольфрама вместе с металлическим кобальтовым связующим материалом благодаря его уникальному сочетанию твердости, прочности и коррозионной стойкости. Однако при определенных обстоятельствах в регулировании потоков нефти и газа проявляются неблагоприятные свойства твердосплавного связующего материала, главным образом, вследствие его низкой коррозионной стойкости в кислотной среде.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Одна цель настоящего изобретения состоит в создании цементированного карбида с улучшенными свойствами для вариантов применения в нефте- и газодобывающей отрасли, связанных с воздействием экстремальных условий износа и коррозии, в частности в случаях электрохимической коррозии.

Дополнительной целью настоящего изобретения является создание регулятора потока для вариантов применения в нефте- и газодобывающей отрасли с улучшенным эксплуатационным ресурсом.

Было найдено, что вышеуказанная цель может быть достигнута с помощью композиции цементированного карбида, включающей карбид вольфрама (WC) и, в % по весу, 3-11 Ni, 0,5-7 Cr, 0,3-1,5 Mo, 0-1 Nb и 0-0,2 Со.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

При определенных обстоятельствах регулирования расхода потоков нефти и газа проявляются неблагоприятные свойства общеупотребительного твердосплавного связующего материала, в частности, в условиях, где является распространенным электрохимический потенциал.

Процесс коррозии твердого сплава до некоторой степени контролируется многими факторами, и было обнаружено, что сюда входит гальваническая связь, то есть, когда различные металлы погружены в коррозионно-агрессивный раствор, каждый из них будет создавать коррозионный потенциал. Эта ситуация может иметь место между задвижкой из твердого сплава и стальным корпусом, который поддерживает ее в системе регулирования потока.

Согласно изобретению, устойчивость к износу и коррозии при таких условиях значительно повышается для цементированного карбида, включающего твердую фазу, содержащую WC, и связующую фазу, причем композиция цементированного карбида включает WC и, в % по весу, 3-11 Ni, 0,5-7 Cr, 0,3-1,5 Mo, 0-1 Nb и 0-0,2 Со.

В одном варианте исполнения композиция цементированного карбида включает WC и, в % по весу, 5-7 Ni, 1,5-2,5 Cr, 0,5-1,5 Mo, 0-0,5 Nb и 0-0,2 Со.

В одном варианте исполнения композиция цементированного карбида включает WC и, в % по весу, 5-7 Ni, 1,5-2,5 Cr, 0,5-1,5 Mo, более 0 и менее 0,5 Nb и 0-0,2 Со.

В одном варианте исполнения композиция цементированного карбида включает WC и, в % по весу, 5-7 Ni, 1,5-2,5 Cr, 0,5-1,5 Mo, 0-0,5 Nb и более 0 и менее 0,2 Со.

Содержание WC в композиции цементированного карбида преимущественно составляет 80-95% по весу, предпочтительно 85-95% по весу.

Дополнительно является преимущественным, если содержание связующего материала в цементированном карбиде составляет 5-20% по весу, предпочтительно 5-15% по весу.

В одном варианте исполнения композиция цементированного карбида в дополнение включает, в % по весу, 0-0,2 Si, 0-1 Fe и 0-0,08 Mn.

В одном варианте исполнения композиция цементированного карбида в дополнение включает, в % по весу, более 0 и менее 0,2 Si, 0-1 Fe и 0-0,08 Mn.

В одном варианте исполнения композиция цементированного карбида в дополнение включает, в % по весу, 0-0,2 Si, более 0 и менее 1 Fe и 0-0,08 Mn.

В одном варианте исполнения композиция цементированного карбида в дополнение включает, в % по весу, 0-0,2 Si, 0-1 Fe и более 0 и менее 0,08 Mn.

В одном варианте исполнения весовое соотношение «Cr/Ni» в связующей фазе составляет 0,1-0,5.

В одном варианте исполнения по существу все зерна WC твердой фазы в спеченном цементированном карбиде имеют размер менее 1 мкм, по измерению с использованием метода секущих (линейной интерполяции).

В одном варианте исполнения композиция цементированного карбида включает WC и, в % по весу, 3-11 Ni, 0,5-7 Cr, 0,3-1,5 Mo, 0-1 Nb, 0-0,2 Со, 0-0,2 Si, 0-1 Fe, 0-0,08 Mn, и причем любые другие компоненты составляют менее 2% по весу, преимущественно ниже 1% по весу.

В одном варианте исполнения композиция цементированного карбида включает WC и, в % по весу, 3-11 Ni, 0,5-7 Cr, 0,3-1,5 Mo, более 0 и менее 1 Nb, 0-0,2 Со, 0-0,2 Si, 0-1 Fe, 0-0,08 Mn, и причем любые другие компоненты составляют менее 2% по весу, преимущественно ниже 1% по весу.

В одном варианте исполнения композиция цементированного карбида включает WC и, в % по весу, 3-11 Ni, 0,5-7 Cr, 0,3-1,5 Mo, 0-1 Nb, более 0 и менее 0,2 Со, 0-0,2 Si, 0-1 Fe, 0-0,08 Mn, и причем любые другие компоненты составляют менее 2% по весу, преимущественно ниже 1% по весу.

В одном варианте исполнения композиция цементированного карбида включает WC и, в % по весу, 3-11 Ni, 0,5-7 Cr, 0,3-1,5 Mo, 0-1 Nb, 0-0,2 Со, более 0 и менее 0,2 Si, 0-1 Fe, 0-0,08 Mn, и причем любые другие компоненты составляют менее 2% по весу, преимущественно ниже 1% по весу.

В одном варианте исполнения композиция цементированного карбида включает WC и, в % по весу, 3-11 Ni, 0,5-7 Cr, 0,3-1,5 Mo, 0-1 Nb, 0-0,2 Со, 0-0,2 Si, более 0 и менее 1 Fe, 0-0,08 Mn, и причем любые другие компоненты составляют менее 2% по весу, преимущественно ниже 1% по весу.

В одном варианте исполнения композиция цементированного карбида включает WC и, в % по весу, 3-11 Ni, 0,5-7 Cr, 0,3-1,5 Mo, 0-1 Nb, 0-0,2 Со, 0-0,2 Si, 0-1 Fe, более 0 и менее 0,08 Mn, и причем любые другие компоненты составляют менее 2% по весу, преимущественно ниже 1% по весу.

В еще одном варианте исполнения композиция цементированного карбида включает, в % по весу, 86-93 WC, 5,8-6,6 Ni, 2,0-2,5 Cr, 0,7-1,2 Mo, 0,2-0,6 Nb, 0,02-0,07 Si, 0,05-0,15 Fe и 0,02-0,07 Mn.

В еще одном варианте исполнения композиция цементированного карбида включает, в % по весу, 91-95 WC, 3,3-4,3 Ni, 1,0-1,5 Cr, 0,3-0,7 Mo, 0,1-0,4 Nb, 0,02-0,06 Si, 0,04-0,09 Fe и 0,01-0,04 Mn.

В еще одном дополнительном варианте исполнения композиция цементированного карбида включает, в % по весу, 86-93 WC, 9,0-10,0 Ni, 0,6-1,0 Cr и 0,8-1,0 Mo.

В еще одном варианте исполнения композиция цементированного карбида включает, в % по весу, 91-95 WC, 3,3-4,3 Ni, 4,5-6,5 Cr, 0,4-0,9 Mo и 0,09-1,2 Si.

Согласно изобретению, также представлен способ изготовления цементированного карбида, как описанный выше, включающего твердую фазу, содержащую WC, и связующую фазу, с использованием в качестве сырьевого материала порошкообразного WC и одного или более дополнительных порошков, причем общий состав одного или более дополнительных порошков, в % по весу, представляет собой 55-65 Ni, 15-25 Cr, 5-12 Mo, 0-6 Nb и 0-1 Со.

В одном варианте исполнения общий состав одного или более дополнительных порошков, в % по весу, представляет собой 55-65 Ni, 15-25 Cr, 5-12 Mo, более 0 и менее 6 Nb и 0-1 Со.

В одном варианте исполнения общий состав одного или более дополнительных порошков, в % по весу, представляет собой 55-65 Ni, 15-25 Cr, 5-12 Mo, 0-6 Nb и более 0 и менее 1 Со.

В одном варианте исполнения по меньшей мере один из дополнительных порошков представляет собой порошок на основе предварительно приготовленного металлического сплава. В одном примерном варианте исполнения такого порошка из предварительно приготовленного металлического сплава состав включает, в % по весу, 55-65 Ni, 15-25 Cr, 5-12 Mo, 0-6 Nb и 0-1 Со.

В еще одном варианте исполнения по меньшей мере один из дополнительных порошков находится в элементарной форме или представляет собой элемент главным образом в составе его углеродного соединения, то есть порошок состоит исключительно из одного элемента или в основном из углеродного соединения, например Ni, Cr(Cr3C2), Mo, Nb(NbC) или Со. В одном примерном варианте исполнения все из дополнительных порошков находятся в элементарной форме или в основном в виде углеродного соединения. В элементарных порошках также могут присутствовать незначительные обычные примеси.

Дополнительные порошки также могут включать дополнительные элементы, такие как Si, Fe, Mn и С. Надлежащие количества в дополнительном порошке, когда добавлены один или более из этих дополнительных элементов, составляют Si 0-0,6% по весу; Fe 0-5% по весу; Mn 0-0,6% по весу; С 0-0,15% по весу.

В одном варианте исполнения количества в дополнительном порошке, когда добавлены один или более из этих дополнительных элементов, составляют более 0 и менее 0,6% по весу Si; 0-5% по весу Fe; 0-0,6% по весу Mn; 0-0,15% по весу С.

В одном варианте исполнения количества в дополнительном порошке, когда добавлены один или более из этих дополнительных элементов, составляют 0-0,6% по весу Si; более 0 и менее 0,5% по весу Fe; 0-0,6% по весу Mn; 0-0,15% по весу С.

В одном варианте исполнения количества в дополнительном порошке, когда добавлены один или более из этих дополнительных элементов, составляют 0-0,6% по весу Si; 0-5% по весу Fe; более 0 и менее 0,6% по весу Mn; 0-0,15% по весу С.

В одном варианте исполнения количества в дополнительном порошке, когда добавлены один или более из этих дополнительных элементов, составляют 0-0,6% по весу Si; 0-5% по весу Fe; 0-0,6% по весу Mn; более 0 и менее 15% по весу С.

Цементированный карбид, используемый в настоящем изобретении, преимущественно получают смешением порошков, образующих твердые компоненты, и порошков, составляющих связующий материал. Порошки преимущественно подвергают совместному мокрому размалыванию, высушиванию, прессованию в компакты с желательной формой и спеканию. Спекание преимущественно выполняют при температурах между 1350 до 1500°С, предпочтительно с использованием вакуумного спекания. Необязательно, спекание может быть частично или полностью выполнено под давлением, например, в качестве конечной стадии спекания, например, при 40-120 бар (4-12 МПа) в атмосфере, например, аргона для получения плотного цементированного карбида.

В одном варианте исполнения добавление связующего материала по существу выполняют с использованием предварительно приготовленного сплава в качестве материала, где зерна порошка имеют размер около 5 мкм, что значит, что преимущественно диапазон размеров зерен на 95% имеет гранулометрический состав между 1 и 10 мкм, по измерению способом дифракции лазерного излучения.

В одном варианте исполнения средний размер зерен порошкообразного WC согласно FSSS (ситовому классификатору Фишера) составляет между 0,6 и 1,5 мкм, преимущественно около 0,8 мкм.

Тем самым может быть достигнута износоустойчивость и надлежащая коррозионная стойкость сорта цементированного карбида с использованием связующего материала, составленного «нержавеющим» сплавом, надлежащим образом приспособленным к составу стального корпуса системы регулирования с задвижкой, чтобы свести к минимуму электрохимические эффекты и обеспечить превосходную коррозионную стойкость. Кроме того, сочетанием WC с преимущественно субмикронным, предпочтительно около 0,8 мкм, размером зерен и связующего материала из предварительно приготовленного сплава может быть достигнута неожиданно высокая твердость, 1800-2100 Hv30, сравнительно с цементированным карбидом, имеющим подобное содержание связующего материала из кобальта, с WC, частицы которого имеют субмикронный размер 0,8 мкм (1500-1700 Hv30).

Согласно изобретению, также представлен регулятор расхода потока, включающий цементированный карбид согласно изобретению. Примерные регуляторы расхода потока включают, например, задвижку и детали регулировочного вентиля, такие как иглы, посадочные гнезда, заслонки, штанги, уплотнительные устройства, сменные гильзы и т.д.

Изобретение также относится к применению цементированного карбида согласно изобретению для вариантов применения в нефте- и газодобывающей отрасли, в коррозионно-агрессивной, абразивной и эрозионной среде.

Изобретение также относится к применению цементированного карбида согласно изобретению в регуляторе расхода потока.

ПРИМЕР 1

Испытательные образцы цементированного карбида и корпуса вентилей согласно вариантам исполнения соответствующей изобретению композиции были получены по известным способам и протестированы для сравнения с известным ранее прототипом для стандартного цементированного карбида (обозначения E-G) в регулировании расхода потока соответственно приведенной ниже таблице 1.

Образцы цементированного карбида согласно изобретению были получены из порошков, образующих твердые компоненты, и порошков, составляющих связующий материал. Порошки были подвергнуты совместному мокрому размалыванию со смазочным средством и противофлокулирующим агентом до получения однородной смеси и гранулированию в условиях распылительной сушки. Высушенный порошок спрессовали в компакты с желательной формой методом изостатического прессования «wetbag» и сформовали в сырую заготовку перед спеканием. Спекание выполняют при температуре 1450°С в течение около 1 часа в вакууме, с последующим приложением высокого давления 50 бар (5 МПа) аргона, при температуре спекания в течение около 30 минут, для получения плотной структуры перед охлаждением.

Сорта цементированного карбида с составами в % по весу согласно таблице 1 были получены смешением и размалыванием порошкообразного WC с размером зерен по FSSS 0,8 мкм и порошка, образующего связующий материал.

Спеченная структура соответствующего изобретению цементированного карбида включает WC со средним размером зерен 0,8 мкм, по измерению с использованием метода секущих, и материал имеет твердость в диапазоне 1600-2000 Hv30 в зависимости от выбранного состава.

Испытательные образцы сортов цементированного карбида были протестированы на износоустойчивость и коррозионную стойкость согласно стандартам ASTM B611 и 61 (в том числе в кислотной среде).

Прочие свойства были измерены согласно стандартам, применяемым в области цементированных карбидов, то есть ISO 3369:1975 для плотности, ISO 3878:1983 для твердости и ASTM G65 для устойчивости к абразивному износу.

Коррозионная стойкость была охарактеризована согласно стандарту ASTM 61, в частности, пригодному для измерения коррозии (Со, Ni, Fe) в хлоридном растворе.

Результаты представлены ниже в таблице 2.

Таким образом, по сравнению с прототипом, обозначения Е-G, изобретение представляет улучшения, как показано ниже.

Коррозионная стойкость повышена более чем в пять раз.

Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 141-150 из 200.
27.04.2019
№219.017.3dcc

Динамометрический ключ

Динамометрический ключ содержит стержень, элемент ключа, прикрепленный к стержню, шестерню, имеющую множество зубьев и расположенную соосно со стержнем и без возможности вращения относительно него. Ключ снабжен корпусом, имеющим полость, в которой по меньшей мере частично расположены шестерня и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002686182
Дата охранного документа: 24.04.2019
29.04.2019
№219.017.43fb

Раздвижной фрезерный барабан для бурильной машины

Группа изобретений относится к горной промышленности, в частности к проходческому комбайну и способу обслуживания фрезерного барабана проходческого комбайна. Техническим результатом является создание удлинителя барабана нижней компоновки фрезерного барабана, опирающегося независимо от основного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002422634
Дата охранного документа: 27.06.2011
14.05.2019
№219.017.5190

Способ создания порошка кермета или цементированного карбида

Изобретение относится к получению порошка из плотных и сферически сформированных гранул кермета. Способ включает формирование сферически сформированных гранул, содержащих металл, твердые составляющие и органическое связующее вещество, смешивание упомянутых гранул с порошком ингибитора спекания,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002687332
Дата охранного документа: 13.05.2019
17.05.2019
№219.017.530e

Способ изготовления режущего инструмента и режущий инструмент

Способ включает этапы, на которых обеспечивают заготовку режущего инструмента, содержащую режущую кромку (5) с углом заострения в поперечном сечении. Удаляют материал с режущей кромки с постоянной интенсивностью удаления материала на единицу длины кромки так, чтобы образовать изменение...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002687623
Дата охранного документа: 15.05.2019
20.05.2019
№219.017.5ce9

Опорная конструкция и способ поддержки закрытого ленточного конвейера

Опорная конструкция (1000) между двумя транспортировочными узлами (100) содержит первый концевой элемент (1100), имеющий основную протяженность в продольном направлении (L11), протяженность по ширине в направлении (W11) ширины, ортогональном продольному направлению, и протяженность по высоте в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002688105
Дата охранного документа: 17.05.2019
24.05.2019
№219.017.5fea

Буровое долото

Настоящее изобретение относится к буровому долоту для ударного бурения, в частности к бурению с верхним ударником. Технический результат - увеличение срока службы бурового долота. Буровое долото для ударного бурения, имеющее продольную центральную ось и содержащее корпус, имеющий буровую...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002377383
Дата охранного документа: 27.12.2009
24.05.2019
№219.017.6044

Режущая пластина для механической обработки заготовок с удалением стружки

Режущая пластина содержит по меньшей мере одну поверхность, предназначенную для отвода стружки, по меньшей мере одну боковую поверхность, предназначенную для выполнения функции задней поверхности, по меньшей мере одну режущую кромку, каждая из которых содержит по меньшей мере один сегмент...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002455125
Дата охранного документа: 10.07.2012
26.05.2019
№219.017.6129

Выдвижное устройство, бурильная головка и способ

Группа изобретений относится к бурильной головке, способу ее эксплуатации и выдвижному устройству для бурильной головки. Выдвижное устройство для бурильной головки содержит основную и приводную секции, выдвижную и рабочую секции. Основная секция и приводная секция выполнены с возможностью...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002689001
Дата охранного документа: 23.05.2019
29.05.2019
№219.017.626a

Поворотная станция для ленты транспортера и способ поворота ленты транспортера

Устанавливаемая конструкция (100) выполнена в виде устройства отклонения ленты (500) для непрерывного перемещения материала и содержит первую несущую раму (1000), расположенную в первом направлении (1), и вторую несущую раму (2000), расположенную во втором направлении (2), при этом несущие рамы...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002688113
Дата охранного документа: 17.05.2019
31.05.2019
№219.017.7141

Транспортировочный узел, переносящая материалы конструкция, переносящий материалы узел, мобильное транспортировочное устройство и способ

Транспортировочный узел (100) содержит две транспортировочные конструкции (110, 120) для перемещения по грунту и опорную раму (130), подходящую для установки под ней ремня закрытого ленточного конвейера (20), причем указанные транспортировочные конструкции содержат устройство регулировки...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002689646
Дата охранного документа: 28.05.2019
Показаны записи 71-73 из 73.
17.02.2018
№218.016.2a7f

Режущий инструмент с износостойким покрытием со структурированной областью поверхности

Изобретение относится к режущему инструменту с износостойким покрытием, которое может быть использовано для точения, фрезерования, сверления или других методов механической обработки с образованием стружки. Режущий инструмент с износостойким покрытием содержит подложку и износостойкое покрытие,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002643096
Дата охранного документа: 30.01.2018
04.04.2018
№218.016.325f

Втулка главного вала конусной дробилки

Группа изобретений относится к устройствам для дробления и измельчения материалов и может быть использована в конусных дробилках. Главный вал конусной дробилки содержит удлиненный главный вал, имеющий обращенную наружу поверхность, продолжающуюся поперечно для сужения внутрь к продольной оси...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002645328
Дата охранного документа: 21.02.2018
04.04.2018
№218.016.35ac

Загребающая головка горнопроходческой машины

Группа изобретений относится к горнопроходческим машинам с загребающей головкой. Технический результат - устранение потребности в дополнительных загребающих лапах, облегчение перемещения извлекаемого материала. Загребающая головка устанавливается на переднем конце горнопроходческой машины....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002646259
Дата охранного документа: 02.03.2018
+ добавить свой РИД