[發(fā)明專利]一種可消除熔覆層界面的海工平臺樁腿激光復合修復方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202111053601.5
• 申請日: 2021-09-09
• 公開（公告）號: CN113718246B
• 公開（公告）日: 2022-11-15
• 發(fā)明（設計）人: 曹宇鵬;花國然;施衛(wèi)東;解朋朋;王恒;仇明;王振剛;蘇波泳
• 申請（專利權）人: 南通大學
• 主分類號: C23C24/10
• 分類號: C23C24/10;C22C38/02;C22C38/58;C22C38/44;C22C38/46;C21D10/00
• 代理公司: 北京市浩東律師事務所 11499
• 代理人: 孫莉

1.一種可消除熔覆層界面的海工平臺樁腿激光復合修復方法，其特征在于：具體包括以下步驟，

S1、根據海工平臺樁腿損傷部位的形狀、大小和深度提取缺陷模型，對凹坑初步分層設計；

S2、對損傷區(qū)域進行機加工，去除損傷表層，根據損傷的形狀加工出相應形狀的修復區(qū)域；

S3、根據海工平臺樁腿基體的化學成分，調制用于修復損傷海工平臺樁腿專用熔覆粉末；其中，海工平臺樁腿材料為690高強鋼，其樁腿基體的化學成分及重量百分比具體為：碳0.1％-0.2％、硅0.3％-0.5％、錳1.5％-1.8％、磷0.1％-0.3％、硫0.01％、鉻1.5％-2.2％、鎳3.5％-4％、鉬0.6％-0.8％、釩0.08％，余量為鐵；熔覆粉末的化學成分及重量百分比具體為：碳0.1％-0.2％、硅0.5％-0.7％、錳1.7％-2％、磷0.1％-0.3％、硫0.01％、鉻0.1％-0.2％、鎳3％-4.5％、鉬0.3％-0.5％、釩0.05％，余量為鐵；

S4、根據海工平臺樁腿表面損傷形狀，在缺陷中心銑圓臺形凹坑，對凹坑進行激光熔覆修復，在海工平臺樁腿基體上形成熔覆層，并將熔覆層打磨光滑；其中，激光熔覆參數具體為：激光脈寬15ns，激光功率1000-1300W，光斑直徑2-4mm，搭接率62.5％，送粉率0.4-0.6r/min，掃描速度700-1000mm/min，且激光掃描路徑從圓周到圓心呈螺形；

S5、對激光熔覆的熔覆粉末在海工平臺樁腿基體上形成的熔覆層進行激光沖擊強化處理，消除熔覆層和樁腿基體之間的界面，同時用激光沖擊后熔覆層和海工平臺樁腿基體之間的界面的消除效果來檢驗選用熔覆的熔覆粉末配比以及激光熔覆工藝參數；

S6、通過EBSD檢測技術檢驗熔覆層和海工平臺樁腿基體之間的界面處晶粒特征變化情況，驗證熔覆層與海工平臺樁腿基體之間的界面消除效果；如果界面消除效果滿足修復需求，則確定熔覆粉末成分的配比以及激光熔覆工藝參數；如果界面消除效果不滿足修復要求，則重復步驟S3-S6，調整步驟S3中的熔覆粉末成分配比以及步驟S4中的激光熔覆工藝參數；

S7、在驗證熔覆的熔覆粉末和激光熔覆工藝參數對界面的消除作用滿足修復要求后，按照確定的熔覆粉末成分配比以及激光熔覆工藝參數，對樁腿基體的凹坑進行逐層熔覆修復，并調控激光沖擊工藝參數，每熔覆2-3層熔覆層就對熔覆層進行一次激光沖擊，直到熔覆層高出海工平臺樁腿表面；將熔覆層表面打磨光滑，并最后進行一次激光沖擊，處理后熔覆層表面與海工平臺樁腿表面齊平，完成對海工平臺樁腿的修復。

2.根據權利要求1所述的一種可消除熔覆層界面的海工平臺樁腿激光復合修復方法，其特征在于：所述步驟S3中配置的熔覆粉末的粉末顆粒度為45-105μm，純度為99.9％。

3.根據權利要求1所述的一種可消除熔覆層界面的海工平臺樁腿激光復合修復方法，其特征在于：所述步驟S4中，在激光熔覆過程中，采用氮氣保護和氮氣送粉，且保護氣流速6L/min，送粉氣壓0.6MPa。

4.根據權利要求1所述的一種可消除熔覆層界面的海工平臺樁腿激光復合修復方法，其特征在于：所述步驟S5中，激光沖擊強化處理的熔覆層厚度為2-3mm。

5.根據權利要求1所述的一種可消除熔覆層界面的海工平臺樁腿激光復合修復方法，其特征在于：所述步驟S5中，激光沖擊強化處理時，激光沖擊的功率密度選用7.96GW/cm²的中等功率密度。

6.根據權利要求1所述的一種可消除熔覆層界面的海工平臺樁腿激光復合修復方法，其特征在于：所述步驟S6中，EBSD檢測時，利用FEI Quanta 650掃描電鏡和配套的HKLNordlysNano EBSD探頭對經過步驟S5激光沖擊后的熔覆層截面數據進行采集，觀察熔覆層截面的界面區(qū)域晶粒特征變化情況，來驗證激光沖擊對熔覆層與海工平臺樁腿基體之間的界面消除效果。

7.根據權利要求1所述的一種可消除熔覆層界面的海工平臺樁腿激光復合修復方法，其特征在于：所述步驟S7中，調整激光沖擊工藝參數時，選用激光功率密度5.31-11.15GW/cm²，在相同激光功率密度下沖擊3次，光斑直徑2-5mm，搭接率25％-90％；在激光沖擊過程中，使用厚度0.1mm的鋁箔作為吸收層，厚度2mm的去離子水作為約束層。