本發(fā)明涉及激光熔覆領(lǐng)域，具體是一種防腐防硫耐磨油管絲扣激光熔覆涂層制備工藝。
背景技術(shù)：
在油氣田開(kāi)發(fā)的過(guò)程中，由于使用的各種油扣處于含氧、硫化氫、二氧化碳中。金屬管材在動(dòng)態(tài)環(huán)境下，受機(jī)械力和水力的相互作用易發(fā)生電化學(xué)腐蝕或多種類型的腐蝕。在油井腐蝕中，油管的內(nèi)腐蝕尤為嚴(yán)重，特別是國(guó)內(nèi)大部分油田進(jìn)入原油開(kāi)采中、后期，油井、油氣混合井、注水井中都含有C02、H2S等多種成份腐蝕介質(zhì)、氣體，高溫、高礦化度，井況環(huán)境比較惡劣，腐蝕程度不斷加劇產(chǎn)生。
我國(guó)油管過(guò)去采用美國(guó)技術(shù)，腐蝕問(wèn)題一直沒(méi)能很好解決?，F(xiàn)在油田中的腐蝕現(xiàn)象不僅非常普遍，而且作為油田三大公害之一，業(yè)界研究人士針對(duì)該問(wèn)題，進(jìn)行了不斷的研究并取得一些成果，根據(jù)井深、油氣壓力等條件選擇不同強(qiáng)度級(jí)別的管具材料：如內(nèi)襯復(fù)合管、Pc300內(nèi)涂層管、鎳磷鍍管、真空氮化防腐蝕油管等，同時(shí)依據(jù)井下地質(zhì)資料選擇表面防腐處理：如投放緩蝕劑等。這些技術(shù)不同程度上減少了油管的內(nèi)壁腐蝕。
但總的來(lái)說(shuō)，還不能從根本上解決油管的腐蝕問(wèn)題，尤其是管子端部螺紋的腐蝕。在國(guó)內(nèi)，對(duì)井下油管的防腐主要是針對(duì)產(chǎn)液的酸堿度控制以及管子本體的防護(hù)，而對(duì)連接管的油管的研究?jī)H限于新材料、工藝(磷化、鍍銅)方面。因管子的端部螺紋在連接后依然能夠和管柱內(nèi)的液體接觸，鍍層由于結(jié)合力不強(qiáng)，在油管絲扣旋擰過(guò)程中被破壞，長(zhǎng)期生產(chǎn)必然會(huì)造成螺紋腐蝕失效，所以防治效果欠佳、防治成功率也不高。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于提供一種防腐防硫耐磨油管絲扣激光熔覆涂層制備工藝，使用激光熔覆方法在油管絲扣上進(jìn)行制備防腐防硫耐磨激光熔覆涂層，其獲得的油管絲扣與工件結(jié)合良好、使用高強(qiáng)度耐腐耐磨損合金粉末體系，其所獲熔覆層顯微組織細(xì)密，這種顯微組織形態(tài)使得油管絲扣具有更加優(yōu)異的防腐防硫耐磨性能。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：
一種防腐防硫耐磨油管絲扣激光熔覆涂層制備工藝，包括以下工藝步驟：
（1）室溫下用清洗劑對(duì)油管絲扣進(jìn)行除油、除銹處理，并用酒精清洗干凈；用著色探傷法對(duì)待加工部位進(jìn)行檢驗(yàn)，要求加工部位無(wú)裂紋、氣孔、夾雜缺陷；
（2）使用強(qiáng)度高、耐腐蝕且與基體冶金相容性良好的鎳基合金粉末，所述鎳基合金粉末按照重量百分比的組分為：C：0.02-0.04%、Cr：20-23%、Fe：1.2-1.6 %、Mo：8-10%、Si：0.2-0.4%、Nb：3.6-4.0%，余量為Ni；
（3）選用Φ3mm直徑的窄帶圓光斑或10mm×1mm的寬帶矩形光斑進(jìn)行掃描；
（4）使用5000W橫流CO2激光器，工作平臺(tái)為數(shù)控激光加工機(jī)；采用同軸或旁軸送粉裝置將步驟（2）中的鎳基合金粉末自動(dòng)送入激光熔池，在加工面形成均勻致密的防腐防硫耐磨的激光熔覆涂層，厚度在3-6mm；其工藝參數(shù)如下：
聚焦鏡F=300-400mm
熔覆功率P=2000-5000W
光斑尺寸D=3-10mm
掃描速度V=200-1000mm/min
搭接率40%-60%；
（5）對(duì)步驟（4）中制備的激光熔覆涂層進(jìn)行裂紋探傷檢測(cè)并判斷有無(wú)裂紋缺陷產(chǎn)生。
作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：步驟（2）中所述鎳基合金粉末按照重量百分比的組分為：C：0.03%、Cr：21.5%、Fe：1.4 %、Mo：9%、Si：0.4%、Nb：3.8%，余量為Ni。
作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：步驟（4）中的工藝參數(shù)如下：
聚焦鏡F=350mm
熔覆功率P=3500W
光斑尺寸D=6.5mm
掃描速度V=600mm/min
搭接率50%。
本發(fā)明采用激光表面熔覆工藝，熔覆過(guò)程中，熱影響區(qū)小，對(duì)油管絲扣強(qiáng)度無(wú)影響，采用耐腐蝕性好強(qiáng)度高的鎳基合金，在保證油管絲扣強(qiáng)度同時(shí)，油管絲扣獲得優(yōu)異的耐腐蝕磨損性能。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：
本發(fā)明強(qiáng)化了油管絲扣的防腐防硫耐磨性能，提高其使用壽命，解決了我國(guó)在石油開(kāi)采，油、氣、水井生產(chǎn)作業(yè)施工、維修中油管絲扣與油管絲扣防腐蝕應(yīng)用領(lǐng)域一個(gè)長(zhǎng)期未能解決的難題。延長(zhǎng)了油管絲扣使用壽命，降低了生產(chǎn)成本，大幅度提高了油、氣井的采收率，并且有生產(chǎn)工藝符合現(xiàn)場(chǎng)的要求、日常維護(hù)方便和推廣價(jià)值較高等特點(diǎn)。節(jié)約了更換調(diào)試時(shí)間和維護(hù)時(shí)間，提高了油管絲扣的使用效率，大大降低了石油開(kāi)采的過(guò)程成本。
具體實(shí)施方式
下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
實(shí)施例1
一種防腐防硫耐磨油管絲扣激光熔覆涂層制備工藝，包括以下工藝步驟：
（1）室溫下用清洗劑對(duì)油管絲扣進(jìn)行除油、除銹處理，并用酒精清洗干凈；用著色探傷法對(duì)待加工部位進(jìn)行檢驗(yàn)，要求加工部位無(wú)裂紋、氣孔、夾雜缺陷；
（2）使用強(qiáng)度高、耐腐蝕且與基體冶金相容性良好的鎳基合金粉末，所述鎳基合金粉末按照重量百分比的組分為：C：0.02%、Cr：20%、Fe：1.2 %、Mo：8%、Si：0.2%、Nb：3.6%，余量為Ni；
（3）選用Φ3mm直徑的窄帶圓光斑或10mm×1mm的寬帶矩形光斑進(jìn)行掃描；
（4）使用5000W橫流CO2激光器，工作平臺(tái)為SIMENS數(shù)控激光加工機(jī)；采用同軸或旁軸送粉裝置將步驟（2）中的鎳基合金粉末自動(dòng)送入激光熔池，在加工面形成均勻致密的防腐防硫耐磨的激光熔覆涂層，厚度在3mm；其工藝參數(shù)如下：
聚焦鏡F=300mm
熔覆功率P=2000W
光斑尺寸D=3mm
掃描速度V=200mm/min
搭接率40%；
（5）對(duì)步驟（4）中制備的激光熔覆涂層進(jìn)行裂紋探傷檢測(cè)并判斷有無(wú)裂紋缺陷產(chǎn)生。
實(shí)施例2
一種防腐防硫耐磨油管絲扣激光熔覆涂層制備工藝，包括以下工藝步驟：
（1）室溫下用清洗劑對(duì)油管絲扣進(jìn)行除油、除銹處理，并用酒精清洗干凈；用著色探傷法對(duì)待加工部位進(jìn)行檢驗(yàn)，要求加工部位無(wú)裂紋、氣孔、夾雜缺陷；
（2）使用強(qiáng)度高、耐腐蝕且與基體冶金相容性良好的鎳基合金粉末，所述鎳基合金粉末按照重量百分比的組分為：C：0.03%、Cr：21.5%、Fe：1.4 %、Mo：9%、Si：0.4%、Nb：3.8%，余量為Ni；
（3）選用Φ3mm直徑的窄帶圓光斑或10mm×1mm的寬帶矩形光斑進(jìn)行掃描；
（4）使用5000W橫流CO2激光器，工作平臺(tái)為SIMENS數(shù)控激光加工機(jī)；采用同軸或旁軸送粉裝置將步驟（2）中的鎳基合金粉末自動(dòng)送入激光熔池，在加工面形成均勻致密的防腐防硫耐磨的激光熔覆涂層，厚度在4.5mm；其工藝參數(shù)如下：
聚焦鏡F=350mm
熔覆功率P=3500W
光斑尺寸D=6.5mm
掃描速度V=600mm/min
搭接率50%；
（5）對(duì)步驟（4）中制備的激光熔覆涂層進(jìn)行裂紋探傷檢測(cè)并判斷有無(wú)裂紋缺陷產(chǎn)生。
實(shí)施例3
一種防腐防硫耐磨油管絲扣激光熔覆涂層制備工藝，包括以下工藝步驟：
（1）室溫下用清洗劑對(duì)油管絲扣進(jìn)行除油、除銹處理，并用酒精清洗干凈；用著色探傷法對(duì)待加工部位進(jìn)行檢驗(yàn)，要求加工部位無(wú)裂紋、氣孔、夾雜缺陷；
（2）使用強(qiáng)度高、耐腐蝕且與基體冶金相容性良好的鎳基合金粉末，所述鎳基合金粉末按照重量百分比的組分為：C：0.04%、Cr：23%、Fe：1.6 %、Mo：10%、Si：0.4%、Nb：4.0%，余量為Ni；
（3）選用Φ3mm直徑的窄帶圓光斑或10mm×1mm的寬帶矩形光斑進(jìn)行掃描；
（4）使用5000W橫流CO2激光器，工作平臺(tái)為SIMENS數(shù)控激光加工機(jī)；采用同軸或旁軸送粉裝置將步驟（2）中的鎳基合金粉末自動(dòng)送入激光熔池，在加工面形成均勻致密的防腐防硫耐磨的激光熔覆涂層，厚度在6mm；其工藝參數(shù)如下：
聚焦鏡F=400mm
熔覆功率P=5000W
光斑尺寸D=10mm
掃描速度V=1000mm/min
搭接率60%；
（5）對(duì)步驟（4）中制備的激光熔覆涂層進(jìn)行裂紋探傷檢測(cè)并判斷有無(wú)裂紋缺陷產(chǎn)生。
對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，顯然本發(fā)明不限于上述示范性實(shí)施例的細(xì)節(jié)，而且在不背離本發(fā)明的精神或基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。因此，無(wú)論從哪一點(diǎn)來(lái)看，均應(yīng)將實(shí)施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求而不是上述說(shuō)明限定，因此旨在將落在權(quán)利要求的等同要件的含義和范圍內(nèi)的所有變化囊括在本發(fā)明內(nèi)。
此外，應(yīng)當(dāng)理解，雖然本說(shuō)明書(shū)按照實(shí)施方式加以描述，但并非每個(gè)實(shí)施方式僅包含一個(gè)獨(dú)立的技術(shù)方案，說(shuō)明書(shū)的這種敘述方式僅僅是為清楚起見(jiàn)，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)將說(shuō)明書(shū)作為一個(gè)整體，各實(shí)施例中的技術(shù)方案也可以經(jīng)適當(dāng)組合，形成本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的其他實(shí)施方式。