[发明专利]一种防腐防硫耐磨油管丝扣激光熔覆涂层制备工艺

说明书

技术领域

本发明涉及激光熔覆领域，具体是一种防腐防硫耐磨油管丝扣激光熔覆涂层制备工艺。

背景技术

在油气田开发的过程中，由于使用的各种油扣处于含氧、硫化氢、二氧化碳中。金属管材在动态环境下，受机械力和水力的相互作用易发生电化学腐蚀或多种类型的腐蚀。在油井腐蚀中，油管的内腐蚀尤为严重，特别是国内大部分油田进入原油开采中、后期，油井、油气混合井、注水井中都含有C0₂、H₂S等多种成份腐蚀介质、气体，高温、高矿化度，井况环境比较恶劣，腐蚀程度不断加剧产生。

我国油管过去采用美国技术，腐蚀问题一直没能很好解决。现在油田中的腐蚀现象不仅非常普遍，而且作为油田三大公害之一，业界研究人士针对该问题，进行了不断的研究并取得一些成果，根据井深、油气压力等条件选择不同强度级别的管具材料：如内衬复合管、Pc300内涂层管、镍磷镀管、真空氮化防腐蚀油管等，同时依据井下地质资料选择表面防腐处理：如投放缓蚀剂等。这些技术不同程度上减少了油管的内壁腐蚀。

但总的来说，还不能从根本上解决油管的腐蚀问题，尤其是管子端部螺纹的腐蚀。在国内，对井下油管的防腐主要是针对产液的酸碱度控制以及管子本体的防护，而对连接管的油管的研究仅限于新材料、工艺(磷化、镀铜)方面。因管子的端部螺纹在连接后依然能够和管柱内的液体接触，镀层由于结合力不强，在油管丝扣旋拧过程中被破坏，长期生产必然会造成螺纹腐蚀失效，所以防治效果欠佳、防治成功率也不高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种防腐防硫耐磨油管丝扣激光熔覆涂层制备工艺，使用激光熔覆方法在油管丝扣上进行制备防腐防硫耐磨激光熔覆涂层，其获得的油管丝扣与工件结合良好、使用高强度耐腐耐磨损合金粉末体系，其所获熔覆层显微组织细密，这种显微组织形态使得油管丝扣具有更加优异的防腐防硫耐磨性能。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种防腐防硫耐磨油管丝扣激光熔覆涂层制备工艺，包括以下工艺步骤：

（1）室温下用清洗剂对油管丝扣进行除油、除锈处理，并用酒精清洗干净；用着色探伤法对待加工部位进行检验，要求加工部位无裂纹、气孔、夹杂缺陷；

（2）使用强度高、耐腐蚀且与基体冶金相容性良好的镍基合金粉末，所述镍基合金粉末按照重量百分比的组分为：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%，余量为Ni；

（3）选用Φ3mm直径的窄带圆光斑或10mm×1mm的宽带矩形光斑进行扫描；

（4）使用5000W横流CO₂激光器，工作平台为数控激光加工机；采用同轴或旁轴送粉装置将步骤（2）中的镍基合金粉末自动送入激光熔池，在加工面形成均匀致密的防腐防硫耐磨的激光熔覆涂层，厚度在3-6mm；其工艺参数如下：

聚焦镜F=300-400mm

熔覆功率P=2000-5000W

光斑尺寸D=3-10mm

扫描速度V=200-1000mm/min

搭接率40%-60%；

（5）对步骤（4）中制备的激光熔覆涂层进行裂纹探伤检测并判断有无裂纹缺陷产生。

作为本发明进一步的方案：步骤（2）中所述镍基合金粉末按照重量百分比的组分为：C：0.03%、Cr：21.5%、Fe：1.4%、Mo：9%、Si：0.4%、Nb：3.8%，余量为Ni。

作为本发明进一步的方案：步骤（4）中的工艺参数如下：

聚焦镜F=350mm

熔覆功率P=3500W

光斑尺寸D=6.5mm

扫描速度V=600mm/min

搭接率50%。

本发明采用激光表面熔覆工艺，熔覆过程中，热影响区小，对油管丝扣强度无影响，采用耐腐蚀性好强度高的镍基合金，在保证油管丝扣强度同时，油管丝扣获得优异的耐腐蚀磨损性能。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：