[发明专利]一种可消除熔覆层界面的海工平台桩腿激光复合修复方法

权利要求书

1.一种可消除熔覆层界面的海工平台桩腿激光复合修复方法，其特征在于：具体包括以下步骤，

S1、根据海工平台桩腿损伤部位的形状、大小和深度提取缺陷模型，对凹坑初步分层设计；

S2、对损伤区域进行机加工，去除损伤表层，根据损伤的形状加工出相应形状的修复区域；

S3、根据海工平台桩腿基体的化学成分，调制用于修复损伤海工平台桩腿专用熔覆粉末；其中，海工平台桩腿材料为690高强钢，其桩腿基体的化学成分及重量百分比具体为：碳0.1％-0.2％、硅0.3％-0.5％、锰1.5％-1.8％、磷0.1％-0.3％、硫0.01％、铬1.5％-2.2％、镍3.5％-4％、钼0.6％-0.8％、钒0.08％，余量为铁；熔覆粉末的化学成分及重量百分比具体为：碳0.1％-0.2％、硅0.5％-0.7％、锰1.7％-2％、磷0.1％-0.3％、硫0.01％、铬0.1％-0.2％、镍3％-4.5％、钼0.3％-0.5％、钒0.05％，余量为铁；

S4、根据海工平台桩腿表面损伤形状，在缺陷中心铣圆台形凹坑，对凹坑进行激光熔覆修复，在海工平台桩腿基体上形成熔覆层，并将熔覆层打磨光滑；其中，激光熔覆参数具体为：激光脉宽15ns，激光功率1000-1300W，光斑直径2-4mm，搭接率62.5％，送粉率0.4-0.6r/min，扫描速度700-1000mm/min，且激光扫描路径从圆周到圆心呈螺形；

S5、对激光熔覆的熔覆粉末在海工平台桩腿基体上形成的熔覆层进行激光冲击强化处理，消除熔覆层和桩腿基体之间的界面，同时用激光冲击后熔覆层和海工平台桩腿基体之间的界面的消除效果来检验选用熔覆的熔覆粉末配比以及激光熔覆工艺参数；

S6、通过EBSD检测技术检验熔覆层和海工平台桩腿基体之间的界面处晶粒特征变化情况，验证熔覆层与海工平台桩腿基体之间的界面消除效果；如果界面消除效果满足修复需求，则确定熔覆粉末成分的配比以及激光熔覆工艺参数；如果界面消除效果不满足修复要求，则重复步骤S3-S6，调整步骤S3中的熔覆粉末成分配比以及步骤S4中的激光熔覆工艺参数；

S7、在验证熔覆的熔覆粉末和激光熔覆工艺参数对界面的消除作用满足修复要求后，按照确定的熔覆粉末成分配比以及激光熔覆工艺参数，对桩腿基体的凹坑进行逐层熔覆修复，并调控激光冲击工艺参数，每熔覆2-3层熔覆层就对熔覆层进行一次激光冲击，直到熔覆层高出海工平台桩腿表面；将熔覆层表面打磨光滑，并最后进行一次激光冲击，处理后熔覆层表面与海工平台桩腿表面齐平，完成对海工平台桩腿的修复。

2.根据权利要求1所述的一种可消除熔覆层界面的海工平台桩腿激光复合修复方法，其特征在于：所述步骤S3中配置的熔覆粉末的粉末颗粒度为45-105μm，纯度为99.9％。

3.根据权利要求1所述的一种可消除熔覆层界面的海工平台桩腿激光复合修复方法，其特征在于：所述步骤S4中，在激光熔覆过程中，采用氮气保护和氮气送粉，且保护气流速6L/min，送粉气压0.6MPa。

4.根据权利要求1所述的一种可消除熔覆层界面的海工平台桩腿激光复合修复方法，其特征在于：所述步骤S5中，激光冲击强化处理的熔覆层厚度为2-3mm。

5.根据权利要求1所述的一种可消除熔覆层界面的海工平台桩腿激光复合修复方法，其特征在于：所述步骤S5中，激光冲击强化处理时，激光冲击的功率密度选用7.96GW/cm²的中等功率密度。

6.根据权利要求1所述的一种可消除熔覆层界面的海工平台桩腿激光复合修复方法，其特征在于：所述步骤S6中，EBSD检测时，利用FEI Quanta 650扫描电镜和配套的HKLNordlysNano EBSD探头对经过步骤S5激光冲击后的熔覆层截面数据进行采集，观察熔覆层截面的界面区域晶粒特征变化情况，来验证激光冲击对熔覆层与海工平台桩腿基体之间的界面消除效果。

7.根据权利要求1所述的一种可消除熔覆层界面的海工平台桩腿激光复合修复方法，其特征在于：所述步骤S7中，调整激光冲击工艺参数时，选用激光功率密度5.31-11.15GW/cm²，在相同激光功率密度下冲击3次，光斑直径2-5mm，搭接率25％-90％；在激光冲击过程中，使用厚度0.1mm的铝箔作为吸收层，厚度2mm的去离子水作为约束层。