[發明專利]一種修復抽油桿的方法

在審

• 申請號: 201711406969.9
• 申請日: 2017-12-22
• 公開（公告）號: CN108559991A
• 公開（公告）日: 2018-09-21
• 發明（設計）人: 杜博睿;王淼輝;范斌;郭瑞峰;葛學元;梁金明
• 申請（專利權）人: 北京機科國創輕量化科學研究院有限公司
• 主分類號: C23C24/10
• 分類號: C23C24/10
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及一種桿類部件表面耐腐蝕耐磨涂層的修復方法，具體涉及一種使用超高速率激光熔覆技術修復抽油桿表面鎳基耐腐蝕耐磨涂層的方法，屬于表面處理技術領域。本發明通過選擇合適的金屬粉末、調整粉末匯聚點和激光焦點的位置、調節工藝參數等方法，可快速精確地修復出表面平整度好、厚度小、無缺陷的鎳基耐腐蝕耐磨涂層，實現了超高速率激光熔覆，達到提高生產效率、節約生產成本的目的。

技術領域

本發明涉及一種桿類部件表面耐磨耐腐蝕層的修復方法，具體涉及一種使用超高速率激光熔覆技術修復抽油桿表面鎳基耐磨耐腐蝕層的方法，屬于表面處理技術領域。

背景技術

抽油桿適用于油田的采油，是抽油系統中的重要組成部分，起到連接抽油機和抽油泵并傳遞動力的作用。由于目前油田的開發已進入高含水期，井液中含有各種礦物質和CO2、H2S、鹽水等腐蝕介質，以優質碳素鋼或合金鋼為原材料生產的抽油桿在井液介質中服役過程中，由于化學腐蝕和電化學腐蝕的雙重作用，導致抽油桿的嚴重腐蝕，進而造成油井故障。且由于抽油桿在運行中不可避免地要與油管發生摩擦，進一步加劇了抽油桿表面的損壞程度。

目前針對抽油桿腐蝕和磨損的問題主要采用電鍍或激光熔覆方法制備耐磨耐腐蝕層防止腐蝕和磨損。在服役過程中當抽油桿出現腐蝕及磨損，應及時更換新的抽油桿，并對替換下來表面存在缺陷的抽油桿進行修復。由于電鍍鍍層與基體為物理結合，結合力差保護時間短，已逐漸被激光熔覆技術所取代。但現有的激光熔覆技術制備保護涂層的速度慢效率低，粉末利用率也較低，同時熔覆層的表面粗糙度較大，熔覆后還需要車床車削加工才能使用。因此使用傳統的激光熔覆對抽油桿進行的修復工作效率較低也成本較高，同時激光熔覆的熱輸入量較大，熔覆后可能會導致抽油桿變形，不利于后續裝配使用。

發明內容

本發明針對傳統激光熔覆方法熔覆速率低、熔覆后涂層表面平整度低的問題，采用同軸送粉式激光熔覆方式，通過精確控制粉末匯聚點(粉斑)和激光焦點（光斑）的位置，進行超高速率激光熔覆，并保證熔覆后涂層表面平整度，達到快速修復表面破損的抽油桿的目的。需要說明的是，本發明中的超高速是相對于現有的激光熔覆速度而言的，該超高速具體是指激光掃描線速度大于等于20m/min。

本發明技術方案的具體內容是：

該方法的步驟是：

（1）對鎳基粉末篩分及凈化處理，獲得粒度范圍為15～45μm、球形度大于90%的粉末，然后經過保溫溫度120～140℃、保溫時間1.5～3.5h的烘干處理后真空封存，備用；

（2）對廢舊抽油桿的彎曲度進行檢驗并進行壓力校正：將跳動量大于0.4mm的抽油桿校正至跳動量不超過0.4mm；

（3）對抽油桿出現銹蝕磨損、需要修復的部位進行車削，直至完全車削掉表面的銹蝕磨損層，此時抽油桿修復部位的直徑小于成品直徑0.2～0.6mm；

（4）將經過校直、車削的抽油桿基體裝夾在數控設備的回轉機構上，并調整光斑和粉斑相對抽油桿基體待熔覆面的位置：要求光斑與粉斑重合，距待熔覆面0.5～2mm；

（5）設定超高速率激光熔覆的工藝參數，具體工藝是：光斑直徑為1～1.5mm，抽油桿表面線速度即熔覆速率為20～100m/min，每轉進給量0.2～0.35mm，激光功率為1200～1800W，送粉速率為15～25g/min；

（6）采用同軸送粉超高速激光熔覆方法，使用步驟（5）所述的工藝將步驟（1）所得的鎳基粉末熔覆到抽油桿基體表面，得到厚度為0.15～0.45mm的涂層。此時修復部位的直徑大于成品直徑0.1～0.3mm；

（7）保持抽油桿旋轉線速度、每轉進給量和激光焦點位置不變，將激光功率降低至800～1300W，在不送粉條件下對熔覆涂層進行激光重熔，得到表面平滑光亮、無凹坑和裂紋的涂層。