薄壁套的雷射熔覆修復工藝的製作方法
2023-05-01 01:39:31 2
專利名稱：薄壁套的雷射熔覆修復工藝的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種雷射熔覆方法，尤其是一種薄壁套的雷射熔覆修複方法。
背景技術：
在石油化工行業中直徑1500mm,厚度小於IOmm的薄壁套應用廣泛。目前，國產薄壁套的質量和精度都達不到要求，所以主要以進口產品為主，導致新品價格昂貴，維修費用提高。這種薄壁套在使用過程中由於化學氣體的作用和使用環境的影響，產品局部會有磨損或汽化吹蝕，需要用堆焊來進行修復。現有的電弧堆焊稀釋率高，熱影響區大對這種壁薄且配合精度要求高的薄壁套來說修復精度很難達到要求。雷射熔覆是指以不同的添料方式在被熔覆基體表面上放置被選擇的塗層材料經 雷射輻照使之和基體表面一薄層同時熔化，並快速凝固後形成稀釋度極低，與基體成冶金結合的表面塗層，顯著改善基層表面的耐磨、耐蝕、耐熱、抗氧化及電氣特性的工藝方法，從而達到表面改性或修復的目的。與堆焊、噴塗、電鍍和氣相沉積相比，雷射熔覆具有稀釋度小、組織緻密、塗層與基體結合好、適合熔覆材料多、粒度及含量變化大等特點。如何將雷射熔覆技術有效的應用於薄壁套的修復，是本領域的技術人員需要解決的問題。
發明內容
本發明要解決的技術問題是提供一種對薄壁套表面進行雷射熔覆，使其尺寸恢復到使用要求，並且修復後產品的變形量極小，硬度和耐腐蝕性超過原有性能的薄壁套的雷射熔覆修復工藝。為了解決上述技術問題，本發明提供了一種薄壁套的雷射修復工藝，包括以下步驟
A.對薄壁套表面進行處理，對薄壁套進行失效分析；
B.使用工裝對薄壁套的內孔進行固定，通過工裝調整薄壁套的圓周度，使其保持受力均勻；
C.根據薄壁套的失效分析結果，優化工藝參數，進行雷射熔覆，雷射熔覆時，對待修復部位以外的其他部位進行冷卻；
所採用的合金粉末的組分及重量百分比含量是C彡0. 03%, Cr 18%至22%，Si :0. 5%至
I.2%, Ni 10% 至 15%, Mo :2. 0% 至 3. 0%, Mn :1. 0% 至 2. 0%, W :1. 0% 至 2. 0%，其餘為 Fe ；
D.進行檢測；
E.在工裝固定的情況下，將薄壁套裝配到設備上，裝配的同時拆除工裝。為了保證熔覆層的性能，更好的消除堆焊應力，使得薄壁套變形量更小，一種優選的技術方案是上述步驟C中採用預置送粉的方式，以快速橫流二氧化碳雷射器為光源對薄壁套進行連續螺旋進給搭接掃描；雷射功率為1500W至1900W，標高為260mm至275mm，光斑尺寸為IOmmX I. 8mm,掃描速度為110mm/min至130mm/min,搭接量為6. 5mm,送粉量為12g/min至18g/min。該薄壁套的雷射修復工藝採用寬帶雷射束，效率更高；採用預置送粉的方式，嚴格控制送粉量，並對雷射功率、掃描速度、搭接量等進行了優化，使得熔覆層的組織均勻性好、厚度和硬度均勻。該工藝使得熔覆層與薄壁套失效部位的基體的熔合率高、結合緊密，薄壁套表面沒有裂紋和氣孔，且薄壁套變形量小。為了使得待修復的薄壁套在雷射熔覆的過程中修復成功，並且獲得更好的修復效果，一種優選的技術方案是上述步驟A是將薄壁套上的灰塵、油汙、鏽蝕清除；檢測薄壁套各部位的尺寸，確定失效部位及其磨損量，確定薄壁套變形量；去除薄壁套失效部位的疲勞層0. 2mm至2mm,並進行清洗。為了保證修復後的薄壁套的質量，一種優選的技術方案是上述步驟D是檢測薄壁套變形量；在工裝固定的情況下，對薄壁套表面進行機械加工；進行探傷、校驗。本發明的上述技術方案相比現有技術具有以下優點
(I)本發明的薄壁套的雷射修復工藝在雷射熔覆、機械加工、運輸放置、裝配過程中一直使用可進行調整的工裝對薄壁套的內孔進行固定，保持薄壁套的圓周受力均勻，直到薄 壁套裝配到設備上時，才一邊裝配一邊移出工裝，裝配和拆工裝同時進行，可以將薄壁套的變形量有效地控制在0. 3mm，符合使用要求。採用其他方法進行薄壁套修復，變形量預計在20mm以上，會直接導致其報廢。(2)本發明的薄壁套的雷射修復工藝在雷射熔覆時，不停地對待修復部位以外的其他部位進行冷卻，阻止堆焊熱量的擴散，有利於減少堆焊應力，減輕薄壁套的變形。(3)本發明的薄壁套的雷射修復工藝中採用自製的合金粉末，合金粉末的成分中通過嚴格控制C的含量，使其不大於0. 03%，使得粉末具有良好的潤溼性，以防止在熔覆過程中產生裂紋；通過添加適量的Si使合金在凝固後形成奧氏體，以滿足其硬度要求，並且使得合金粉末具有良好的自熔性；利用適量的Cr、Ni、Mo、Mn、W元素在保證不影響合金粉末焊接性和潤溼性的前提下，有效地對鐵基合金進行了元素強化，使得薄壁套表面的硬度增加且更加耐腐蝕，同時使得熔覆層的延展性能良好。
具體實施例方式本實施例的薄壁套的雷射修復工藝的具體步驟如下
A.對待修復的薄壁套表面進行處理,對薄壁套進行失效分析。將薄壁套上的灰塵、油汙、鏽蝕等清除；檢測薄壁套各部位的尺寸，確定失效部位及其磨損量，檢驗薄壁套是否有變形現象；通過打磨去除薄壁套失效部位的疲勞層0. 5mm,並進行清洗。B.使用工裝對薄壁套的內孔進行固定，通過工裝調整薄壁套的圓周度，使其保持圓周受力均勻。C.根據薄壁套的失效分析結果，優化工藝參數，進行雷射熔覆。雷射熔覆時，對待修復部位以外的其他部位用水進行冷卻。採用預置送粉的方式，以快速橫流二氧化碳雷射器為光源對薄壁套的待修復部位進行連續螺旋進給搭接掃描。雷射功率為1700W，標高(即雷射器離作用物之間的距離，標高=焦距+離焦量)為270mm,光斑尺寸為IOmmX I. 8mm,掃描速度為120 mm/min,搭接量為6. 5mm,送粉量為15g/min。所採用的合金粉末的組分及重量百分比含量是C :0. 03%, Cr 20%, Si :0. 8%, Ni :12%，Mo :2. 5%, Mn :1. 5%, W :1. 5%，其餘為 Fe。
D.修復結束後，進行檢測。檢測變形量；在工裝固定的情況下，對薄壁套表面進行機械加工；進行探傷，檢測是否有氣孔、夾渣、裂痕等影響薄壁套機械性能的缺陷；進行校驗，檢驗質量是否合格。E.在工裝固定的情況下，將薄壁套裝配到設備上，一邊裝配一邊拆除工裝。顯然，上述實施例僅僅是為清楚地說明本發明所作的舉例，而並非是對本發明的 實施方式的限定。對於所屬領域的普通技術人員來說，在上述說明的基礎上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這裡無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。而這些屬於本發明的精神所引伸出的顯而易見的變化或變動仍處於本發明的保護範圍之中。
權利要求
1.一種薄壁套的雷射修復工藝，其特徵在於，包括以下步驟 A.對薄壁套表面進行處理，對薄壁套進行失效分析； B.使用工裝對薄壁套的內孔進行固定，通過工裝調整薄壁套的圓周度，使其保持受力均勻； C.根據薄壁套的失效分析結果，優化工藝參數，進行雷射熔覆，雷射熔覆時，對待修復部位以外的其他部位進行冷卻； 所採用的合金粉末的組分及重量百分比含量是C彡O. 03%, Cr 18%至22%，Si :0. 5%至I.2%, Ni 10% 至 15%, Mo 2. 0% 至 3. 0%, Mn 1. 0% 至 2. 0%, W 1. 0% 至 2. 0%，其餘為 Fe ； D.進行檢測； E.在工裝固定的情況下，將薄壁套裝配到設備上，裝配的同時拆除工裝。
2.按照權利要求I所述的薄壁套的雷射修復工藝，其特徵在於所述步驟C中採用預置送粉的方式，以快速橫流二氧化碳雷射器為光源對薄壁套進行連續螺旋進給搭接掃描；雷射功率為1500W至1900W，標高為260mm至275mm，光斑尺寸為IOmmX I. 8mm,掃描速度為110mm/miη 至 130mm/min,搭接量為 6. 5mm,送粉量為 12g/min 至 18g/min。
3.按照權利要求2所述的薄壁套的雷射修復工藝，其特徵在於所述步驟A是將薄壁套上的灰塵、油汙、鏽蝕清除；檢測薄壁套各部位的尺寸,確定失效部位及其磨損量,確定薄壁套變形量；去除薄壁套失效部位的疲勞層O. 2mm至2mm,並進行清洗。
4.按照權利要求2所述的薄壁套的雷射修復工藝，其特徵在於所述步驟D是檢測薄壁套變形量；在工裝固定的情況下，對薄壁套表面進行機械加工；進行探傷、校驗。
全文摘要
本發明涉及一種薄壁套的雷射修復工藝，包括以下步驟A.對薄壁套表面進行處理，進行失效分析；B.使用工裝對薄壁套的內孔進行固定；C.進行雷射熔覆，雷射熔覆時，對待修復部位以外的其他部位進行冷卻；所採用的合金粉末的組分及重量百分比含量是C≤0.03%，Cr18%至22%，Si0.5%至1.2%，Ni10%至15%，Mo2.0%至3.0%，Mn1.0%至2.0%，W1.0%至2.0%，其餘為Fe；D.進行檢測；E.裝配的同時拆除工裝。該薄壁套的雷射修復工藝對薄壁套表面進行雷射熔覆，使其尺寸恢復到使用要求，並且修復後產品的變形量極小，修復後薄壁套的硬度和耐腐蝕性超過原有性能。
文檔編號C22C38/44GK102828180SQ20121035127
公開日2012年12月19日 申請日期2012年9月20日 優先權日2012年9月20日
發明者鄧琦林, 何建方, 劉少彬, 劉漢傑, 馬萬花 申請人:丹陽宏圖雷射科技有限公司