一种输油管线泵用减磨梯度密封环及其成形方法与流程

1.本技术涉及密封环制备技术领域，具体而言，涉及一种输油管线泵用减磨梯度密封环及其成形方法。


背景技术：

2.离心泵用密封环(叶轮口环和泵体口环)属于摩擦副，为了提升密封环的使用寿命，通常密封环采用表面强化处理提升硬度及耐磨性能，目前主要强化方式包括氮化、手工氩弧堆焊、等离子堆焊、激光熔覆等工艺，其中采用最多的强化方式是等离子堆焊。通过等离子堆焊技术在其表面直接堆焊一层硬质合金。
3.密封环又称口环，用于减少叶轮与泵壳之间的磨损，延长叶轮与泵壳的寿命。当密封环的间隙减小时，叶轮密封环与泵体密封环的刮擦频率就会增多，因此要求密封环的配合面不单要有一定的耐磨性还要有自润滑性，以减小其机械功率损失。现有技术中通过在输油管线泵密封环的表面堆焊硬质合金，堆焊硬质合金后提高输油管线泵密封环的硬度，从而实现减少输油管线泵密封环的使用损耗的目的。
4.由于叶轮在输油管线泵的运行过程中会发生上下或者左右的偏移，偏移使得叶轮与泵壳之间的间距发生变化，间距发生变化后会使得叶轮与泵壳之间发生摩擦的概率增加，缩短密封环的使用寿命。


技术实现要素：

5.为了解决输油管线泵运行过程中叶轮存在偏移使密封环的使用寿命缩短的问题，本技术提供了一种输油管线泵用减磨梯度密封环及其成形方法。
6.本技术的实施例是这样实现的：
7.第一方面，本技术实施例提供一种输油管线泵用减磨梯度密封环，所述密封环包括：
8.基层，呈环形，且材质为1cr13mos；
9.耐磨层，固定连接于所述基层的外侧，所述耐磨层材质为硬质合金，所述耐磨层的厚度实施为2mm-3mm；
10.中间层，固定连接于所述基层与所述耐磨层之间，所述中间层材质为022cr17ni12mo2塑性合金，所述中间层的厚度实施为1.5mm-2mm。
11.在一些实施例中，所述耐磨层包括95％-100％的ni60和0％-5％的nb。
12.第二方面，本技术实施例提供一种输油管线泵用减磨梯度密封环的成形方法，所述成形方法包括：
13.加热密封环基层，并对加热后的密封环基层进行保温；
14.制备中间层合金粉末以及耐磨层合金粉末，分别将中间层合金粉末以及耐磨层合金粉末放置在150℃的烘干炉下烘干至少2h；
15.在密封环基层的外壁通过等离子堆焊的方式堆焊中间层合金粉末，中间层合金粉
末的厚度为1.5mm-2mm；
16.在中间层合金粉末堆焊层的外侧通过等离子堆焊的方式堆焊耐磨层合金粉末，耐磨层合金粉末的厚度为2mm-3mm；
17.堆焊后的密封环放置在蛭石粉中缓冷消应力。
18.在一些实施例中，在加热密封环基层，并对加热后的密封环基层进行保温的步骤中，所述成形方法包括：
19.将密封环基层加热至200℃，并将200℃的密封环基层保温2h。
20.在一些实施例中，在密封环基层的外壁通过等离子堆焊的方式堆焊中间层合金粉末的过程中，等离子堆焊的焊接参数为：转移弧电流为140a，转移弧电压为30v，摆动幅度为20mm，焊接速度为50mm/min，送粉速度为28g/min，保护气流速度为10l/min。
21.在一些实施例中，在中间层合金粉末堆焊层的外侧通过等离子堆焊的方式堆焊耐磨层合金粉末的过程中，等离子堆焊的焊接参数为：转移弧电流为140a，转移弧电压为30v，摆动幅度为20mm，焊接速度为50mm/min，送粉速度为28g/min，保护气流速度为10l/min。
22.在一些实施例中，在堆焊后的密封环放置在蛭石粉中缓冷消应力的步骤后，所述成形方法还包括：
23.根据密封环预设尺寸将冷却后的密封环通过切削加工的方式加工密封环的外壁尺寸。
24.本技术的有益效果，通过在密封环的基层和耐磨层之间设置由022cr17ni12mo2塑性合金组成的中间层，022cr17ni12mo2塑性合金用于提高密封环的弹塑性，能够方便密封环的厚度在输油管线泵运行叶轮偏移的过程中发生变化，可实现减少密封环与泵体持续摩擦的目的；同时通过设置耐磨层对中间层以及基层进行保护，减少中间层和基层发生损耗的概率，进而实现提高密封环使用寿命的目的。
25.通过在基层的外侧通过等离子堆焊的方式堆焊中间层，同时通过等离子堆焊的方式将耐磨层堆焊在中间层的外侧，由于中间层设置为塑性合金，耐磨层设置为硬质合金，通过硬质合金提高密封环外壁的耐磨效果，而通过中间层使得密封环具备弹塑性，从而使得密封环具备耐磨性，同时还具备弹塑性，可实现提高密封环的使用寿命的目的。
附图说明
26.图1为本技术一实施例的输油管线泵用减磨梯度密封环的结构示意图；
27.图2为本技术一实施例的输油管线泵用减磨梯度密封环的成型方法的流程图。
具体实施方式
28.为便于对申请的技术方案进行，以下首先在对本技术所涉及到的一些概念进行说明。本技术中对于术语的简要说明，仅是为了方便理解接下来描述的实施方式，而不是意图限定本技术的实施方式。除非另有说明，这些术语应当按照其普通和通常的含义理解。
29.本技术中说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”等是用于区别类似或同类的对象或实体，而不必然意味着限定特定的顺序或先后次序，除非另外注明。应该理解这样使用的用语在适当情况下可以互换。
30.术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖但不排他的包含，例如，
包含了一系列组件的产品或设备不必限于清楚地列出的所有组件，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些产品或设备固有的其它组件。
31.参照图1，图1为本技术一实施例的输油管线泵用减磨梯度密封环的结构示意图。
32.本技术提供一种输油管线泵用减磨梯度密封环，其包括基层、中间层和耐磨层。基层的材质设置为1cr13mos，基层呈环形，用于形成密封环；中间层的材质实施为022cr17ni12mo2塑性合金，中间层通过等离子堆焊的方式与基层融为一体，中间层的厚度实施为1.5mm-2mm；耐摩层的材质为硬质合金，耐磨层位于中间层的外侧，耐磨层与中间层通过等离子堆焊的方式连为一体。
33.通过在密封环的基层和耐磨层之间设置由022cr17ni12mo2塑性合金组成的中间层，022cr17ni12mo2塑性合金用于提高密封环的弹塑性，能够方便密封环在输油管线泵运行过程中叶轮偏移的过程中进行变化，可实现减少密封环与泵体持续摩擦的目的；同时通过设置耐磨层对中间层以及基层进行保护，减少中间层和基层发生损耗的概率，进而实现提高密封环外壁的耐磨性的目的。
34.在一些实施例中，为了方便耐磨层对密封环的中间层以及基层进行保护，耐磨层包括质量分数为95％-100％的ni60和质量分数为0％-5％的nb，在本实施例中，ni60的质量分数实施为95％，nb的质量分数实施为5％。
35.通过采用ni60或ni60与nb的混合合金，从而实现提高密封环外壁的硬度，进而实现对密封环的基层以及中间层进行防护，方便中间层持续作用用于从而提高密封环的弹塑性，通过耐磨层实现对中间层进行防护，而中间层通过自身的塑性特性能够对密封环的壁厚进行调节，从而实现对耐磨层进行防护，以便于提高整体密封环的使用寿命。
36.本部分实施例的有益效果在于，通过在密封环的基层和耐磨层之间设置由022cr17ni12mo2塑性合金组成的中间层，022cr17ni12mo2塑性合金用于提高密封环的弹塑性，能够方便密封环在输油管线泵运行过程中叶轮偏移的过程中进行变化，可实现减少密封环与泵体持续摩擦的目的；同时通过设置耐磨层对中间层以及基层进行保护，减少中间层和基层发生损耗的概率，进而实现提高密封环外壁的耐磨性的目的。
37.参照图2，图2为本技术一实施例的输油管线泵用减磨梯度密封环的成型方法的流程图。
38.与前述公开的密封环的实施例相对应，本技术还提供了输油管线泵用减磨梯度密封环的成形方法。成型方法包括：
39.加热密封环基层，并对加热后的密封环基层进行保温；
40.制备中间层合金粉末以及耐磨层合金粉末，分别将中间层合金粉末以及耐磨层合金粉末放置在150℃的烘干炉下烘干至少2h；
41.在密封环基层的外壁通过等离子堆焊的方式堆焊中间层合金粉末，中间层合金粉末的厚度为1.5mm-2mm；
42.在中间层合金粉末堆焊层的外侧通过等离子堆焊的方式堆焊耐磨层合金粉末，耐磨层合金粉末的厚度为2mm-3mm；
43.堆焊后的密封环放置在蛭石粉中缓冷消应力。
44.通过在基层的外侧通过等离子堆焊的方式堆焊中间层，同时通过等离子堆焊的方式将耐磨层堆焊在中间层的外侧，由于中间层设置为塑性合金，耐磨层设置为硬质合金，通
过硬质合金提高密封环外壁的耐磨效果，而通过中间层使得密封环具备弹塑性，从而使得密封环具备耐磨性，同时还具备弹塑性，可实现提高密封环的使用寿命的目的。
45.在一些实施例中，在加热密封环基层，并对加热后的密封环基层进行保温的步骤中，本技术提供的成型方法包括：将密封环基层预热200℃，并将200℃的密封环基层保温2h。
46.通过将密封环的基层加热至200℃，并进行2h的保温，能够方便在后续的加工过程中将密封环的中间层粉末与基层通过等离子堆焊的方式连为一体，以便于提高密封环的中间层与基层连接的效率，从而提高中间层与基层连接进而实现提高密封环的弹塑性。
47.在一些实施例中，本技术公开的成型方法包括：
48.加热密封环基层，并对加热后的密封环基层进行保温；
49.制备中间层合金粉末以及耐磨层合金粉末，分别将中间层合金粉末以及耐磨层合金粉末放置在150℃的烘干炉下烘干至少2h；
50.在密封环基层的外壁通过等离子堆焊的方式堆焊中间层合金粉末，中间层合金粉末的厚度为1.5mm-2mm；焊接中间层合金粉末的等离子堆焊的焊接参数为：转移弧电流为140a，转移弧电压为30v，摆动幅度为20mm，焊接速度为50mm/min，送粉速度为28g/min，保护气流速度为10l/min；
51.在中间层合金粉末堆焊层的外侧通过等离子堆焊的方式堆焊耐磨层合金粉末，耐磨层合金粉末的厚度为2mm-3mm；等离子堆焊的焊接参数为：转移弧电流为140a，转移弧电压为30v，摆动幅度为20mm，焊接速度为50mm/min，送粉速度为28g/min，保护气流速度为10l/min。
52.堆焊后的密封环放置在蛭石粉中缓冷消应力。
53.通过采用等离子焊接的方式依次将密封环的中间层焊接在基层的外侧，同时将耐磨层堆焊在中间层的外侧，从而获取得到既具有弹塑性，又具有耐磨性的密封环，以便于实现密封环根据输油管线泵的叶轮的偏移发生厚度的调整，进而提高密封环的使用寿命。
54.在一些实施例中，在堆焊后的密封环放置在蛭石粉中缓冷消应力的步骤后，由于密封环堆焊耐磨层后外壁的尺寸会发生变化，为了方便密封环适应输油管线泵的泵体尺寸，通过采用切削加工的方式根据泵体尺寸对密封环的外壁进行加工，从而实现密封环防护泵体与叶轮之间的接触面，提高密封环的使用寿命。
55.本部分实施例的有益效果在于，通过在基层的外侧通过等离子堆焊的方式堆焊中间层，同时通过等离子堆焊的方式将耐磨层堆焊在中间层的外侧，由于中间层设置为塑性合金，耐磨层设置为硬质合金，通过硬质合金提高密封环外壁的耐磨效果，而通过中间层使得密封环具备弹塑性，从而使得密封环具备耐磨性，同时还具备弹塑性，可实现提高密封环的使用寿命的目的。

技术特征：
1.一种输油管线泵用减磨梯度密封环，其特征在于，所述密封环包括：基层，呈环形，且材质为1cr13mos；耐磨层，固定连接于所述基层的外侧，所述耐磨层材质为硬质合金，所述耐磨层的厚度实施为2mm-3mm；中间层，固定连接于所述基层与所述耐磨层之间，所述中间层材质为022cr17ni12mo2塑性合金，所述中间层的厚度实施为1.5mm-2mm。2.根据权利要求1所述的一种输油管线泵用减磨梯度密封环，其特征在于，所述耐磨层包括95％-100％的ni60和0％-5％的nb。3.一种输油管线泵用减磨梯度密封环的成形方法，其特征在于，所述成形方法包括：加热密封环基层，并对加热后的密封环基层进行保温；制备中间层合金粉末以及耐磨层合金粉末，分别将中间层合金粉末以及耐磨层合金粉末放置在150℃的烘干炉下烘干至少2h；在密封环基层的外壁通过等离子堆焊的方式堆焊中间层合金粉末，中间层合金粉末的厚度为1.5mm-2mm；在中间层合金粉末堆焊层的外侧通过等离子堆焊的方式堆焊耐磨层合金粉末，耐磨层合金粉末的厚度为2mm-3mm；堆焊后的密封环放置在蛭石粉中缓冷消应力。4.根据权利要求3所述的一种输油管线泵用减磨梯度密封环的成形方法，其特征在于，在加热密封环基层，并对加热后的密封环基层进行保温的步骤中，所述成形方法包括：将密封环基层加热至200℃，并将200℃的密封环基层保温2h。5.根据权利要求3所述的一种输油管线泵用减磨梯度密封环的成形方法，其特征在于，在密封环基层的外壁通过等离子堆焊的方式堆焊中间层合金粉末的过程中，等离子堆焊的焊接参数为：转移弧电流为140a，转移弧电压为30v，摆动幅度为20mm，焊接速度为50mm/min，送粉速度为28g/min，保护气流速度为10l/min。6.根据权利要求3所述的一种输油管线泵用减磨梯度密封环的成形方法，其特征在于，在中间层合金粉末堆焊层的外侧通过等离子堆焊的方式堆焊耐磨层合金粉末的过程中，等离子堆焊的焊接参数为：转移弧电流为140a，转移弧电压为30v，摆动幅度为20mm，焊接速度为50mm/min，送粉速度为28g/min，保护气流速度为10l/min。7.根据权利要求3所述的一种输油管线泵用减磨梯度密封环的成形方法，其特征在于，在堆焊后的密封环放置在蛭石粉中缓冷消应力的步骤后，所述成形方法还包括：根据密封环预设尺寸将冷却后的密封环通过切削加工的方式加工密封环的外壁尺寸。

技术总结
本申请涉及密封环制备技术领域，具体而言，涉及一种输油管线泵用减磨梯度密封环及其成形方法，一定程度上可以解决输油管线泵运行过程中叶轮存在偏移使密封环的使用寿命缩短的问题。所述密封环包括：基层，呈环形，且材质为1Cr13MoS；耐磨层，固定连接于所述基层的外侧，所述耐磨层材质为硬质合金，所述耐磨层的厚度实施为2mm-3mm；中间层，固定连接于所述基层与所述耐磨层之间，所述中间层材质为022Cr17Ni12Mo2塑性合金，所述中间层的厚度实施为1.5mm-2mm。2mm。2mm。


技术研发人员：孙奇 邓德伟 吴天健 孙贲 安仁鹏 耿延朝 关晓 包翠敏
受保护的技术使用者：大连透平机械技术发展有限公司
技术研发日：2023.05.17
技术公布日：2023/8/16