[发明专利]一种管线钢用激光合金化表面强化处理方法

说明书

本发明公开了一种管线钢用激光合金化表面强化处理方法，包括：一、一、将钨粉末、钼粉末和硼粉末混合均匀，得到合金化粉末；二、对管线钢表面进行表面除锈、除氧化皮和除油清洁处理；然后采用等离子体喷涂工艺在处理后的管线钢表面喷涂合金化粉末；三、采用连续激光器对喷涂有合金化粉末的管线钢表面进行扫描强化，然后根据管线钢表面的光洁度要求进行打磨加工处理。本发明将钨、钼、硼作为激光表面合金化组织添加元素，作为碳源的丙烷气体在激光合金化过程中与碳化物陶瓷形成元素发生碳化反应形成尺寸为微米级的高硬度陶瓷颗粒，陶瓷颗粒弥散分布在合金化层中，在磨损过程中起到强化支撑作用，进一步提高合金化层的耐磨损性能。

技术领域

本发明属于激光表面合金化技术领域，具体涉及一种管线钢用激光合金化表面强化处理方法。

背景技术

近年来，我国石油及能源工业得到快速发展，埋地管线的建设得到平稳增长。长输管线由于绝大部分铺设在土壤环境中，常因安装使用过程中机械损伤、土壤应力造成的摩擦磨损等作用对管线钢的安全与使用寿命有一定影响。

激光表面合金化又称激光化学热处理，它是利用高能激光束加热并熔化基体表层与添加元素，使其混合后迅速凝固，从而形成以原基材为基体的新的表面合金层。激光表面合金化具有许多独特优点：(1)能进行非接触式的局部处理，易于实现不规则的零件加工；(2)区域加热，能量利用率高；(3)合金体系范围宽，便于实现多种、多量的合金搭配；(4)能准确控制各工艺参数，实现合金化层深度可控；(4)热影响区小，工件变形小。

随着激光表面合金化技术的不断发展和完善，以及应用领域的扩展，激光表面合金化组织所表现的防腐耐磨优越性在管线钢防护上应用越来越广泛，激光表面合金化组织能够有效的控制管线钢使用过程中的磨损问题，是人们所接收的一项经济，可靠的表面处理方法，有效的解决了管线钢防护问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种管线钢用激光合金化表面强化处理方法。该方法利用激光合金化表面强化处理技术使合金化元素与基体成分在熔池中发生物理化学冶金反应，熔池凝固后在管线钢表面制备出一层成分、组织、性能均不同于基材的表面强化层，该表面强化层具有极优异的耐磨损性能，处于磨损环境中能够很好的防护管线钢的金属外表面，并且能够有效的延长管线钢的使用寿命。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种管线钢用激光合金化表面强化处理方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、将钨粉末、钼粉末和硼粉末混合均匀，得到合金化粉末；所述合金化粉末中钨粉末的质量百分含量为30％～40％，钼粉末的质量百分含量为30％～40％，余量为硼粉末；

步骤二、对管线钢表面进行表面除锈、除氧化皮和除油清洁处理；然后采用等离子体喷涂工艺在处理后的管线钢表面喷涂步骤一中所述合金化粉末；

步骤三、采用连续激光器对步骤二中喷涂有合金化粉末的管线钢表面进行扫描强化，然后根据管线钢表面的光洁度要求进行打磨加工处理。

上述的一种管线钢用激光合金化表面强化处理方法，其特征在于，步骤一中所述钨粉末中钨的质量百分含量大于99.99％，平均粒度小于20μm；钼粉末中钼的质量百分含量大于99.99％，平均粒度小于20μm；硼粉末中硼的质量百分含量大于99.99％，平均粒度小于30μm。

上述的一种管线钢用激光合金化表面强化处理方法，其特征在于，还包括步骤二中等离子体喷涂之前将所述合金化粉末在250℃～350℃条件下烘干10min～30min。