Evaluación de la resistencia al desgaste en pistones de fractura hidraúlica recubiertos con PVD

Abstract

En la industria petrolera, las bombas de fractura hidráulica tienen la tarea de bombear cíclicamente el fluido de fractura, el cual debe llegar a la formación rocosa con un gran caudal ya alta presión. Este fluido presenta en su composición agentes abrasivos tales como arena o cerámico. La compresión del fluido es realizada por los pistones de dichas bombas mediante el movimiento alternativo delos mismos, en el cual produce el ingreso de finos de arena a la superficie intermedia al pistón y sellos, provocando el desgaste localizado de este. La tecnología tradicional con que se fabrican los pistones consiste en un recubrimiento de Thermal Spray sobre un sustrato de Acero SAE 1020 La nueva tecnología desarrollada por Y-TEC y IONAR S.A., consiste en aplicar un recubrimiento dúplex a un acero de Nitruración DIN 34 CrAINi7. Este recubrimiento dúplex consta de un primer proceso de nitruración por plasma, y se complementa con un segundo tratamiento basado en la tecnología PVD, que consiste en la deposición de una monocapa de AI-Cr-N. El objetivo del presente trabajo consiste en evaluar el desempeño de esta nueva tecnología respecto a la actual. Se evaluó la adhesión del recubrimiento a través de Sratch Test con diferentes cargas y su resistencia a la abrasión mediante desgaste abrasivo, según norma ASTM G-65. Los resultados arrojaron que en el ensayo de abrasión, la muestra tratada con dúplex perdió el 2% de la masa perdida por la tratada con Thermal Spray. Para el ensayo de Scratch Test se identifico la carga crítica en 130 N, respecto a los 85N soportados por la técnica reemplazada, es decir, una mejora del 50 %.