一种抽油杆、抽油杆接箍的表面激光熔覆方法技术

本发明专利技术提供一种抽油杆、抽油杆接箍的表面激光熔覆方法，其主要步骤包括：A、对抽油杆、抽油杆接箍表面进行预处理；B、对抽油杆、抽油杆接箍表面进行激光熔覆，熔覆过程分为两部分：第一步，对抽油杆及接箍进行镍包铝的打底熔覆；第二步对抽油杆及接箍已经打底熔覆的表面进行镍基粉末的熔覆；C、抽油杆杆头及抽油杆接箍采用常规激光熔覆；抽油杆杆体采用高速激光熔覆；D、对抽油杆及抽油杆接箍进行检测。本发明专利技术通过激光在抽油杆及抽油杆接箍表面熔覆一层复合合金层，能大大提高抽油杆、抽油杆接箍的耐腐蚀性能和耐磨性能。

【技术实现步骤摘要】
一种抽油杆、抽油杆接箍的表面激光熔覆方法
本专利技术涉及一种抽油杆、抽油杆接箍的表面激光熔覆方法。
技术介绍
抽油杆适用于油田的采油，在矿场上遇到难题——腐蚀和磨损，井液中往往含有CO2、H2S、盐水等腐蚀介质，引起抽油杆腐蚀、疲劳断裂，严重影响了原油生产，根据矿场应用经验，抽油杆的损坏中由于腐蚀和磨损度引起的损坏占80％以上。到目前为止，采油机械的研究人员针对腐蚀和磨损问题开展了许多研究，在抽油杆材料上采用含Ni、Cr、Mo等价格昂贵的耐腐蚀合金材料，在表面处理技术上采用喷涂、化学镀、电镀等表面处理工艺，这些处理方法取得了一定的防腐效果，但也存在处理层与基体间大多为机械结合，结合强度低，在长时间摩擦、磨损及交变压力工作状态下，出现了处理层易破碎、剥落的现象，严重影响了防腐效果，而且上述表面处理方法都存在环境污染的问题；此外，抽油杆的结构通常包括杆头、杆体两个部分，杆头、杆体的表面存在一定差异，杆头的表面与连接两个抽油杆的接箍的表面性质差不多，而上述表面处理方法均采用同样的方式对杆头、杆体、接箍这3个部分进行处理，导致防腐效果不理想。公开号为CN106676516A、公开日为2017.05.17、申请人为无锡明盛纺织机械有限公司的中国专利技术公开了“一种耐磨蚀抽油杆的制备方法”，包括：(1)将抽油杆进行表面处理，去除氧化皮、油脂及污垢；(2)对表面处理后的抽油杆进行喷砂粗化，粗糙度大于Ra25；(3)NiCrBSi粉末与Ce2O3粉末按照重量比4-10:1混合，加入硅酸钠研磨，研磨均匀，加入水形成料浆；(4)将料浆涂覆于粗化后的抽油杆表面，150-200℃下烘干；(5)涂覆自保护材料，150-200℃下烘干；(6)在高频加热设备中熔覆，涂层厚度为700-800μm，得到所述耐腐蚀抽油杆。该专利技术存在防腐效果不理想的问题，对接箍没有做防腐处理。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种抽油杆、抽油杆接箍的表面激光熔覆方法，能大大提高抽油杆、抽油杆接箍的耐腐蚀性能和耐磨性能。为解决上述技术问题，本专利技术的技术方案是：一种抽油杆、抽油杆接箍的表面激光熔覆方法，抽油杆由抽油杆杆头和抽油杆杆体组成，所述表面激光熔覆方法包括以下步骤：A.对抽油杆杆头、抽油杆杆体、抽油杆接箍进行预处理；B.对抽油杆杆头、抽油杆接箍表面激光熔覆:B1.对抽油杆杆头、抽油杆接箍进行镍包铝粉末激光熔覆，采用3000W光纤激光器扫描，通过同步送粉器将镍包铝粉末送入激光熔池，扫描功率为1800～2200W，光斑直径为2～3mm，扫描速度为80～110mm/min，搭接量为30％，扫描过程中通氩气保护熔池，氩气流量为15～20L/min；B2.对B1步骤中已完成镍包铝粉末熔覆的抽油杆杆头、抽油杆接箍进行镍基粉末熔覆，采用3000W光纤激光器扫描，通过同步送粉器将镍基粉末送入激光熔池，扫描功率为2000～2500W，光斑直径为2～3mm，扫描速度为100～120mm/min，搭接量为30％，扫描过程中通氩气保护熔池，氩气流量为12～16L/min；C.对抽油杆杆体表面激光熔覆：C1.对抽油杆杆体进行镍包铝粉末激光熔覆，采用4000W光纤激光器扫描，通过同步送粉器将镍包铝粉末送入激光熔池，扫描功率为3000～3500W，光斑直径为1.5～2mm，扫描速度为300～350mm/min，接搭量为20％，扫描过程中通氩气保护熔池，氩气流量为20～30L/min；C2.对C1步骤中已完成镍包铝粉末熔覆的抽油杆杆体进行镍基粉末熔覆，采用6000W光纤激光器扫描，通过同步送粉器将镍基粉末送入激光熔池，扫描功率为4000～5000W，光斑直径为2～3mm，扫描速度为400～450mm/min，搭接量为30％，扫描过程中通氩气保护熔池，氩气流量为20～30L/min；D.对完成步骤B2的抽油杆杆头、抽油杆接箍和完成步骤C2的抽油杆杆体进行检测。优选地，本专利技术所述步骤A中，预处理过程为：将抽油杆杆头、抽油杆接箍、抽油杆杆体进行喷砂处理，用去离子水超声清洗5分钟，气枪吹干后置于喷出式低温等离子体发生器中距离喷嘴下方10mm处，以5L/min的流速通入氦气，设置激发电压为540V，电流为30mA，激发产生低温等离子体处理20秒后取出，激光除锈除油后用乙醇或丙酮超声清洗5分钟，气枪吹干。优选地，本专利技术所述步骤B1和步骤B2中的镍包铝粉末的重量百分比组成为：镍82～87％，铝10～15％，二硅化钼2％，碳化硅1％。优选地，本专利技术所述步骤C1和步骤C2中的镍基粉末为Ni45。优选地，本专利技术所述步骤D中的检测包括金相检测、表面熔覆层硬度检测以及表面熔覆层着色裂纹检测。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：1)本专利技术通过激光在抽油杆及抽油杆接箍表面先预处理，然后用镍包铝粉末进行底层熔覆，再用镍基粉末熔覆生成一层结合强度较高的复合合金层，大大提高了抽油杆、抽油杆接箍的耐腐蚀性能和耐磨性能，由于激光具有良好的聚焦性且易于控制，在熔覆过程中能够良好的控制熔池范围及熔覆厚度，热影响区小，零件产生的变形小，对抽油杆及抽油杆接箍的原有力学性能影响很小。2)本专利技术针对抽油杆杆头、抽油杆接箍与抽油杆杆体的不同表面进行了调整，除了预处理步骤一样之外，在熔覆步骤方面对很多参数进行了针对性的调整，从而进一步提高了抽油杆、抽油杆接箍的耐腐蚀性能和耐磨性能。3)在预处理步骤中，本专利技术对抽油杆、抽油杆接箍进行了低温等离子体处理，能进一步提高熔覆生成的复合合金层与抽油杆、抽油杆接箍表面之间的结合强度。4)本专利技术在镍包铝粉末中添加了二硅化钼和碳化硅，前者能有效提高抽油杆的冲击强度和旋转弯曲疲劳极限，后者则能进一步提高耐磨性能。具体实施方式下面将结合具体实施例来详细说明本专利技术，在此本专利技术的示意性实施例以及说明用来解释本专利技术，但并不作为对本专利技术的限定。实施例1抽油杆、抽油杆接箍的表面激光熔覆方法：A.将抽油杆杆头、抽油杆接箍、抽油杆杆体进行喷砂处理，用去离子水超声清洗5分钟，气枪吹干后置于喷出式低温等离子体发生器中距离喷嘴下方10mm处，以5L/min的流速通入氦气，设置激发电压为540V，电流为30mA，激发产生低温等离子体处理20秒后取出，激光除锈除油后用乙醇(抽油杆杆头、抽油杆接箍)或丙酮(抽油杆杆体)超声清洗5分钟，气枪吹干；B.对抽油杆杆头、抽油杆接箍表面激光熔覆:B1.对抽油杆杆头、抽油杆接箍进行镍包铝粉末激光熔覆，镍包铝粉末的重量百分比组成为：镍87％，铝10％，二硅化钼2％，碳化硅1％，采用3000W光纤激光器扫描，通过同步送粉器将镍包铝粉末送入激光熔池，扫描功率为2000W，光斑直径为2.5mm，扫描速度为90mm/min，搭接量为30％，扫描过程中通氩气保护熔池，氩气流量为20L/min；B2.对B1步骤中已完成镍包铝粉末熔覆的抽油杆杆头、抽油杆接箍进行镍基粉末Ni45熔覆，采用3000W光纤激光器扫描，通过同步送粉器将镍基粉末送入激光熔池，扫描功率为2200W，光斑直径为2.5mm，扫描速度为100mm/min，搭接量为30％，扫描过程中通氩气保护熔池，氩气流量为14L/min；C.对抽油杆杆体表面激光熔覆：C1.对抽油杆杆体进行镍包铝粉末激光熔覆，镍包铝粉末的重量百分比组成为：镍83本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种抽油杆、抽油杆接箍的表面激光熔覆方法，抽油杆由抽油杆杆头和抽油杆杆体组成，其特征在于：所述表面激光熔覆方法包括以下步骤：A.对抽油杆杆头、抽油杆杆体、抽油杆接箍进行预处理；B.对抽油杆杆头、抽油杆接箍表面激光熔覆:B1.对抽油杆杆头、抽油杆接箍进行镍包铝粉末激光熔覆，采用3000W光纤激光器扫描，通过同步送粉器将镍包铝粉末送入激光熔池，扫描功率为1800～2200W，光斑直径为2～3mm，扫描速度为80～110mm/min，搭接量为30％，扫描过程中通氩气保护熔池，氩气流量为15～20L/min；B2.对B1步骤中已完成镍包铝粉末熔覆的抽油杆杆头、抽油杆接箍进行镍基粉末熔覆，采用3000W光纤激光器扫描，通过同步送粉器将镍基粉末送入激光熔池，扫描功率为2000～2500W，光斑直径为2～3mm，扫描速度为100～120mm/min，搭接量为30％，扫描过程中通氩气保护熔池，氩气流量为12～16L/min；C.对抽油杆杆体表面激光熔覆：C1.对抽油杆杆体进行镍包铝粉末激光熔覆，采用4000W光纤激光器扫描，通过同步送粉器将镍包铝粉末送入激光熔池，扫描功率为3000～3500W，光斑直径为1.5～2mm，扫描速度为300～350mm/min，接搭量为20％，扫描过程中通氩气保护熔池，氩气流量为20～30L/min；C2.对C1步骤中已完成镍包铝粉末熔覆的抽油杆杆体进行镍基粉末熔覆，采用6000W光纤激光器扫描，通过同步送粉器将镍基粉末送入激光熔池，扫描功率为4000～5000W，光斑直径为2～3mm，扫描速度为400～450mm/min，搭接量为30％，扫描过程中通氩气保护熔池，氩气流量为20～30L/min；D.对完成步骤B2的抽油杆杆头、抽油杆接箍和完成步骤C2的抽油杆杆体进行检测。...

【技术特征摘要】
1.一种抽油杆、抽油杆接箍的表面激光熔覆方法，抽油杆由抽油杆杆头和抽油杆杆体组成，其特征在于：所述表面激光熔覆方法包括以下步骤：A.对抽油杆杆头、抽油杆杆体、抽油杆接箍进行预处理；B.对抽油杆杆头、抽油杆接箍表面激光熔覆:B1.对抽油杆杆头、抽油杆接箍进行镍包铝粉末激光熔覆，采用3000W光纤激光器扫描，通过同步送粉器将镍包铝粉末送入激光熔池，扫描功率为1800～2200W，光斑直径为2～3mm，扫描速度为80～110mm/min，搭接量为30％，扫描过程中通氩气保护熔池，氩气流量为15～20L/min；B2.对B1步骤中已完成镍包铝粉末熔覆的抽油杆杆头、抽油杆接箍进行镍基粉末熔覆，采用3000W光纤激光器扫描，通过同步送粉器将镍基粉末送入激光熔池，扫描功率为2000～2500W，光斑直径为2～3mm，扫描速度为100～120mm/min，搭接量为30％，扫描过程中通氩气保护熔池，氩气流量为12～16L/min；C.对抽油杆杆体表面激光熔覆：C1.对抽油杆杆体进行镍包铝粉末激光熔覆，采用4000W光纤激光器扫描，通过同步送粉器将镍包铝粉末送入激光熔池，扫描功率为3000～3500W，光斑直径为1.5～2mm，扫描速度为300～350mm/min，接搭量为20％，扫描过程中通氩气保护熔池，氩气流量为20～30L/min；C2.对C1步骤中已完成镍包铝粉末熔覆的抽油杆杆体进行镍基粉...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘华伟，
申请(专利权)人：山东胜利万德胜石油技术服务有限公司，邹锦新，
类型：发明
国别省市：山东,37