一種NiCrBSiMnCe耐磨蝕抽油杆的雷射熔覆製備方法與流程

2023-06-19 08:19:46

本發明涉及材料技術領域，尤其涉及一種耐磨蝕抽油杆的雷射熔覆製備方法。

背景技術：

油田經過多年開發，現在已經到了中、後期，隨著油井含水量的增加，因磨蝕造成的油井維護工作量所佔比例大幅上升，而且有逐漸上升的趨勢。磨蝕是磨損和腐蝕相互作用的總稱，抽油杆偏磨問題，實質是磨蝕問題。因油井磨蝕造成抽油杆過早報廢，使人力、物力的投入急劇增加，浪費嚴重。

目前油田的開發己進入高含水期，部分油田的含水量高達94.5％，井液中含有腐蝕性介質，採出液的礦化度高，由於化學腐蝕和電化學腐蝕的雙重作用，導致抽油杆的嚴重腐蝕，進而造成了油井故障。如勝利採油廠採出井液中分解水的溶解氧含量達0.02～0.12mg/L，硫酸還原菌含量達10～104個/mg，總礦化度達10000～30000mg/L，天然氣中CO2含量在0.2％～2％之間，有的高達10％以上；55％的井內抽油杆有明顯的腐蝕形貌。服役條件下，油井內含量較高的Cl-、S2-離子與抽油杆表面作用後，首先使表面產生腐蝕裂紋，在隨後的拉伸交變載荷作用下，裂紋發生疲勞擴展，並最終導致抽油杆疲勞斷裂，從而使其失效，所以，抽油杆的主要失效型式是腐蝕疲勞斷裂。

抽油杆在使用過程中，除了腐蝕問題之外，還伴有磨損。腐蝕和磨損的結合，比單純的腐蝕或磨損危害更大，原因是磨損會除去設備表面上起緩蝕作用的腐蝕層，從而加速腐蝕面的磨損造成設備故障甚至停產，使油井產量下降。近幾年來，由於井液中含水升高，為了穩定原油產量，勢必要增大泵衝次，這就進一步加劇了抽油杆的磨損。因有杆泵井磨蝕造成的報廢井、待修井、作業井井次正在逐年上升，以勝利油田東辛採油廠為例，目前發現存在磨蝕井佔抽油機井的27％，佔抽油井開井數的44％，因磨蝕造成的維護工作量佔總維護工作量的35％左右，其它採油廠和油田也存在類似問題。這些都嚴重影響著我國油田高效、低耗生產的發展，如何解決磨蝕問題已經成為採油工程長期的重點工作。

技術實現要素：

本發明的目的在於提出一種NiCrBSiMnCe耐磨蝕抽油杆的雷射熔覆製備方法，能夠使得抽油杆耐磨蝕。

為達此目的，本發明採用以下技術方案：

一種NiCrBSiMnCe耐磨蝕抽油杆的製備方法，其包括：

(1)將抽油杆進行表面處理，去除氧化皮、油脂及汙垢；

(2)對表面處理後的抽油杆進行噴砂粗化，粗糙度大於Ra25；

(3)NiCrBSiMn粉末與Ce2O3粉末按照重量比4-10:1混合，加入矽酸鈉研磨，研磨均勻，加入水形成料漿；

(4)將料漿塗覆於粗化後的抽油杆表面，150-200℃下烘乾；

(5)塗覆自保護材料，150-200℃下烘乾；

(6)採用雷射熔覆，其雷射功率為2-10kW，光斑寬度3-10mm，掃描速度2-5mm/s，得到熔覆於抽油杆表面的耐磨塗層，塗層厚度為700-800μm，得到所述耐腐蝕抽油杆。

本發明所述的NiCrBSiMn粉末組成按質量含量為Cr 10-14％，B 3-4％，Si 3.75-4.75％，C 0.65-0.75％，Mn 4-7％，Ni餘量。

對塗層進行分析可知，其物相構成主要由Ni基固溶體、Cr3C2、Cr7C3和CrB 和Ni2B等，所述塗層中的脫氧活性元素和B氧化損失較少，從而在塗層中形成金屬間化合物；Mn元素的加入，與基體中Fe形成錳鋼結構，提高了塗層的耐磨性。

本發明得到的塗層顯微硬度為810-1050HV0.2，遠遠高於基體的顯微硬度，增加了其耐磨蝕性能。

具體實施方式

下面通過具體實施方式來進一步說明本發明的技術方案。

實施例1

一種NiCrBSiMnCe耐磨蝕抽油杆的雷射熔覆製備方法，其包括：

(1)將抽油杆進行表面處理，去除氧化皮、油脂及汙垢；

(2)對表面處理後的抽油杆進行噴砂粗化，粗糙度大於Ra25；

(3)NiCrBSiMn粉末與Ce2O3粉末按照重量比4-10:1混合，加入矽酸鈉研磨，研磨均勻，加入水形成料漿；

(4)將料漿塗覆於粗化後的抽油杆表面，150-200℃下烘乾；

(5)塗覆自保護材料，150-200℃下烘乾；

(6)採用雷射熔覆，其雷射功率為2-10kW，光斑寬度3-10mm，掃描速度2-5mm/s，將所述熔覆，得到熔覆於抽油杆表面的NiCrBSiMnCe耐磨塗層，塗層厚度為700-800μm，得到所述耐腐蝕抽油杆。

得到的NiCrBSiMnCe塗層顯微硬度為810-1050HV0.2，遠遠高於基體的顯微硬度，增加了其耐磨蝕性能。