油井开采到中后期，原油的含砂量急骤上升，含砂原油以高速高压冲刷硬质合金阀球表面会造成阀球磨损。根据自由磨粒水动力学磨损机制，具有一定动能的坚硬砂粒冲击硬质合金阀球的过流表面，可能引起两种形式磨损。其一为弹-塑性变形而发生的材料微体积磨损。在此过程中，粒的动能转变为硬质合金阀球的弹一塑性变形，可引起接触点处的塑性变形，形成冲击凹坑，挤出材料堆积在坑的边缘，并在后续砂粒的不断冲击下，受挤压和移动或剪切，最终脱落。此外，塑性变形的冷作硬化表面具有较高的硬度和脆性，易于产生脆断或疲劳开裂，导致材料的剥落。另一种形式为砂粒尖角与硬质合金阀球接触后横向移动，切出一定数量的微体积材料，无数砂粒长期的微切削作用，造成明显的硬质合金阀球体积磨损。

因此，油井开采应选择高硬度，高耐磨性，抗冲击，抗冲蚀疲劳的硬质合金阀球。




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在理想情况下，硬质合金阀球与阀座在闭合时应形成线接触带，但在闭合时的冲击、井下压力、高速油流作用下，阀球与阀座的接触部位会产生一定弹性变形，由线接触变成面接触，成为一条接触环带。弹性力学空间体受力分析理论指出：在上述接触环带上将产生压应力、剪应力及拉应力。由于硬质合金阀球每次与阀座接触后又悬浮在油流中且可任意转动，每次与阀座接触的部位都可能改变，因而球表面各点的受力状态就是随机变化的。在这种复杂交变应力状态下，以表面蚀坑为应力集中源开始萌生疲劳裂纹。值得注意的是，硬质合金阀球与座相互接触的频率是每分钟10~15次，这恰是最有利于腐蚀疲劳裂纹扩展的频率。当这些裂纹穿过晶粒而扩展时，腐蚀介质渗入裂纹前沿，由于交变应力破坏保护膜的形成，使新暴露出来的表面不断受到腐蚀。

这样，硬质合金阀球在腐蚀与疲劳的交互作用下破坏。针对这种不利工作条件，应该提高硬质合金阀球的抗压抗拉和抗腐蚀疲劳性能。




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阀球、阀座的作用是单向地控制油流的流动，其工作介质为气、水、油、砂、蜡、胶质沥青等多种成份，是一种随机变化的、非均匀的三相介质，工作条件十分恶劣。硬质合金阀球作为球阀的重要组成部分，具有如下性能：

1.抗腐蚀。阀门密封面腐蚀是指密封面在介质长期作用下发生氧化还原反应产生麻点、穿孔等的一种破坏形式，如果阀球被腐蚀，就不能保证密封性。而硬质合金阀球具有优越的抗腐蚀性能，且化学性质稳定，具有较长的使用寿命。

2.抗擦伤。阀球球面擦伤是指阀球在相对阀座运动过程中，密封面因摩擦而引起损伤的一种破坏形式，这种擦伤必然引起密封面的泄漏，因此，阀球必须具有良好的抗擦伤性能。硬质合金阀球具有高耐磨性、高硬度，在相对运动过程中，硬质合金阀球不易磨损，从而具有较好的密封性能。

3.抗冲蚀和气蚀。阀球表面冲蚀是指阀门密封面不断受介质的冲击而损坏的一种破坏形式，含固体磨粒的流体介质以及高压差高流速流体介质对阀球的冲蚀尤其严重。阀球面气蚀是指流动液体中气泡破裂形成的振动波造成阀门密封面损坏的一种破坏形式。冲蚀和气蚀严重破坏阀球密封面的密封性，因此，阀门密封面必须具有抗冲蚀和气蚀的性能。而硬质合金阀球恰恰能满足这些要求。

4.较高的硬度。流体介质中往往有一些固体异物，阀球应有一定硬度，以避免启闭件关闭时被划伤或垫伤。硬质合金阀球硬度高达HRA87以上，是钢球洛式硬度的两倍以上，具有较高的优越性。




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球阀是一种以球体作为关闭件，可借助手柄或其它驱动装置驱动球体旋转90°，使硬质合金阀球球体通孔阀体通道中心线重合或垂直，实现全开或全关动作的阀门，常用的球阀从结构上可分为浮动球球阀与固定球球阀。浮动球球阀主要由阀体、球体、阀座、阀杆、手柄(或其它驱动装置)组成。硬质合金浮动球球阀球体无支撑轴支撑，仅依靠两个阀座予以支撑，同时阀杆与硬质合金阀球活动连接，所以硬质合金阀球呈“浮动”状态。借助于手柄(或其它驱动装置)驱动阀杆，球体可以自由地在两阀座之间旋转。当硬质合金阀球通孔与阀体通道孔对准时，球阀呈开启状态，流体流通；当球体转动90°，球体通孔与阀体通道孔相垂直时球阀呈关闭状态，此时，硬质合金阀球在流体压力的作用下被推向阀门出口侧阀座，阀门密封。

球体擦伤是指阀门启闭件在相对阀座运动过程中，球体因摩擦而引起损伤的一种破坏形式，这种擦伤必然引起密封面的泄漏，因此，阀球球体必须具有良好的耐腐蚀性能。而硬质合金具有高硬度、高耐磨性和耐腐蚀性，使其成为阀球的首选材料。




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铆接是一种常用的装配的方法。铆钉顶棒的作用是导引铆钉。顶棒放在插入铆钉的头上，同时用锤子击打另一端，这种方法也叫做铆钉顶棒法。铆钉顶棒的作用是为了降低后坐力的影响以及提供支撑和减轻冲击力。

铆钉顶棒被用在金属铆钉背面来抵住锤击力量,可用来吸收铆钉枪力量，减少屈曲振动。铆钉顶棒的边角都被磨平，工作面都被抛光，以方便使用。这样有助于放置出现变形的降压尾巴。注意事项：不能用老虎钳夹铆钉顶棒，除非老虎钳的夹嘴装有保护性的套子以防止损坏铆钉顶棒。

铆钉顶棒可用钨合金材料制作。钨合金铆钉顶棒可提供最大可用的密度。这些棒比相同形状但用铁做的还要重2倍。尺寸小，重量大，使得这些棒有多种用途，可以在小范围内操作。

钨合金铆钉顶棒一直是在铆钉枪上形成降压尾巴，并有许多不同的形状和大小特定的形状取决于位置和铆钉方便性来决定。尺寸和大小取决于铆钉枪的大小和材料。在一定情况下，为了特定的铆钉的安装，要使用当地特制的铆钉顶棒。




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在一些工况中球阀可代替闸阀或截止阀(<280℃)。T形三通球阀由于其在管路中通过旋转三通球体，可以改变介质流向，一阀多用，减少了生产成本，因而被广泛的采用。T形三通球阀可根据阀门在管路中介质的流向确定球体的安装位置。由于球体的安装位置不同，T形三通球阀分为直通式、角式和中端式球体的通道为T形，球面的光洁度、尺寸公差和圆度公差要求比较严格。球体的尺寸设计要合理。尺寸过小，球体表面积小，密封带相对位置不易保证。尺寸过大，球体不易装入体腔内球体与槽阀杆配合部位的间隙应合理，以保证球体开关相对位置正确。阀杆与手柄配合部位的相对位置应准确，否则，手柄开关位置与球面密封带相对位置不能保证。

T形三通球阀是四面座定位密封，合理选择阀球的尺寸、表面光滑度、硬度等，才能保证密封可靠。硬质合金阀球属于钨钴类合金，其主要成分是碳化钨和钴。碳化钨是合金的“骨架”，主要起坚硬耐磨作用；钴是粘结金属，是合金韧性的来源。因此，硬质合金阀球与普通合金阀球相比具有以下特性：耐磨性高、抛光性好、粘附性小、摩擦系数小、能量消耗低、抗蚀性能高。硬质合金阀球具有极高的硬度和稳定的化学性质，其耐磨性极高，是一种理想的选择。




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泵阀关闭滞后时间是指柱塞从下冲程开始到阀球完全关闭所用的时间，进泵流体对阀球的黏滞阻力是导致泵阀关闭滞后的主要原因。在保持冲程一定的情况下，泵阀关闭滞后时间随着进泵流体翻度的增大而增大，冲次越大，泵阀关闭滞后时间越长；在流体黏度较小时，泵阀关闭滞后时间变化不大，而在流体私度较大时，泵阀滞后时间上升趋势明显，对泵阀的正常关闭影响较大。因为原油黏度的增加，流体对阀球的黏滞阻力增大，从而减慢了阀球的下落速度，同时增大冲次，柱塞在相同位置时的速度变大，进泵流体流速变大，阀球下落时间也增长。因此对高黏度、低溶解气油井，应选择密度大的阀球及阀座，适当降低冲次，从而达到缩短泵阀关闭滞后时间的目的。

硬质合金密度大，其比重可高达14甚至还高，较钢的比重提高70%以上。同时硬质合金阀球硬度高、耐磨、抗腐蚀、抗弯曲、可以在恶劣的环境中长期使用。由于硬质合金阀球的高密度，使得硬质合金阀球冲次降低，从而得以改善泵阀关闭滞后的问题。




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在泵阀开启初期，与低黏度原油相比，高黏度原油对应的硬质合金阀球上升速度要快，开启后硬质合金阀球波动的衰减速度比低黏度原油时也要快，而在泵阀关闭阶段，原油黏度高时泵阀关闭时间比原油黏度低时长。在硬质合金阀球上升阶段，流体绕球作用力为阀球上升的动力，而在下降阶段，流体绕球作用力变为阀球下落的阻力，因此在泵阀开启时，原油黏度增大，原油对硬质合金阀球向上的作用力增大，硬质合金阀球上升加速度增大，阀球到达最大升程所需的时间缩短，同样由于原油黏度增大，流体对硬质合金阀球的黏滞阻力增大，阀球的下落加速度变小，阀球波动的衰减速度变快，加剧了关闭滞后的程度。

硬质合金阀球的造价较高，但是由于硬质合金阀球的寿命比钢阀球高出几倍，在井下能较好地适应恶劣的工作条件，减少漏失，提高泵效，延长检泵周期，由此所增产的原油价值，节约的作业费用远远抵偿了硬质合金阀球的成本增加数，因此，综观经济效益，还是十分可观的。




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