[發明專利]一種管線鋼用激光合金化表面強化處理方法

有效

• 申請號: 202011104780.6
• 申請日: 2020-10-15
• 公開（公告）號: CN112226722B
• 公開（公告）日: 2021-11-12
• 發明（設計）人: 楊旭;魯元;畢成;贠柯;丁勇;陳夢詩;張真
• 申請（專利權）人: 西安特種設備檢驗檢測院
• 主分類號: C23C4/134
• 分類號: C23C4/134;C23C4/18;C23C4/06
• 代理公司: 西安啟誠專利知識產權代理事務所(普通合伙) 61240
• 代理人: 馮亮

本發明公開了一種管線鋼用激光合金化表面強化處理方法，包括：一、一、將鎢粉末、鉬粉末和硼粉末混合均勻，得到合金化粉末；二、對管線鋼表面進行表面除銹、除氧化皮和除油清潔處理；然后采用等離子體噴涂工藝在處理后的管線鋼表面噴涂合金化粉末；三、采用連續激光器對噴涂有合金化粉末的管線鋼表面進行掃描強化，然后根據管線鋼表面的光潔度要求進行打磨加工處理。本發明將鎢、鉬、硼作為激光表面合金化組織添加元素，作為碳源的丙烷氣體在激光合金化過程中與碳化物陶瓷形成元素發生碳化反應形成尺寸為微米級的高硬度陶瓷顆粒，陶瓷顆粒彌散分布在合金化層中，在磨損過程中起到強化支撐作用，進一步提高合金化層的耐磨損性能。

技術領域

本發明屬于激光表面合金化技術領域，具體涉及一種管線鋼用激光合金化表面強化處理方法。

背景技術

近年來，我國石油及能源工業得到快速發展，埋地管線的建設得到平穩增長。長輸管線由于絕大部分鋪設在土壤環境中，常因安裝使用過程中機械損傷、土壤應力造成的摩擦磨損等作用對管線鋼的安全與使用壽命有一定影響。

激光表面合金化又稱激光化學熱處理，它是利用高能激光束加熱并熔化基體表層與添加元素，使其混合后迅速凝固，從而形成以原基材為基體的新的表面合金層。激光表面合金化具有許多獨特優點：(1)能進行非接觸式的局部處理，易于實現不規則的零件加工；(2)區域加熱，能量利用率高；(3)合金體系范圍寬，便于實現多種、多量的合金搭配；(4)能準確控制各工藝參數，實現合金化層深度可控；(4)熱影響區小，工件變形小。

隨著激光表面合金化技術的不斷發展和完善，以及應用領域的擴展，激光表面合金化組織所表現的防腐耐磨優越性在管線鋼防護上應用越來越廣泛，激光表面合金化組織能夠有效的控制管線鋼使用過程中的磨損問題，是人們所接收的一項經濟，可靠的表面處理方法，有效的解決了管線鋼防護問題。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于針對上述現有技術的不足，提供一種管線鋼用激光合金化表面強化處理方法。該方法利用激光合金化表面強化處理技術使合金化元素與基體成分在熔池中發生物理化學冶金反應，熔池凝固后在管線鋼表面制備出一層成分、組織、性能均不同于基材的表面強化層，該表面強化層具有極優異的耐磨損性能，處于磨損環境中能夠很好的防護管線鋼的金屬外表面，并且能夠有效的延長管線鋼的使用壽命。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：一種管線鋼用激光合金化表面強化處理方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一、將鎢粉末、鉬粉末和硼粉末混合均勻，得到合金化粉末；所述合金化粉末中鎢粉末的質量百分含量為30％～40％，鉬粉末的質量百分含量為30％～40％，余量為硼粉末；

步驟二、對管線鋼表面進行表面除銹、除氧化皮和除油清潔處理；然后采用等離子體噴涂工藝在處理后的管線鋼表面噴涂步驟一中所述合金化粉末；

步驟三、采用連續激光器對步驟二中噴涂有合金化粉末的管線鋼表面進行掃描強化，然后根據管線鋼表面的光潔度要求進行打磨加工處理。

上述的一種管線鋼用激光合金化表面強化處理方法，其特征在于，步驟一中所述鎢粉末中鎢的質量百分含量大于99.99％，平均粒度小于20μm；鉬粉末中鉬的質量百分含量大于99.99％，平均粒度小于20μm；硼粉末中硼的質量百分含量大于99.99％，平均粒度小于30μm。

上述的一種管線鋼用激光合金化表面強化處理方法，其特征在于，還包括步驟二中等離子體噴涂之前將所述合金化粉末在250℃～350℃條件下烘干10min～30min。