專利名稱：一種石油鉆具碳化鎢耐磨帶激光熔覆方法
技術領域：
本發明屬于激光熔覆技術領域，特別是涉及一種石油鉆具碳化鎢耐磨帶激光熔覆方法。
背景技術：
在石油、天然氣及地質勘探鉆井工程中，鉆井時常用的石油鉆具主要有鉆桿、鉆鋌、穩定器及各種接頭，其質量及使用壽命對經濟效益的影響至關重要。在鉆井過程中，合理使用鉆具可使井斜變化率和方位變化率較小，并且能夠提高井身質量和鉆井速度，降低鉆井成本。石油鉆具所采用的材質是高級優質鉻鉬合金鋼或奧氏體不銹鋼，其是由一根整體棒料鍛造而制成。石油鉆具外圓耐磨帶是由多條具有一定寬度的直楞或螺旋楞構成，并且其表面需由無磁耐磨材料覆蓋，以達到保護扶體、確保抗沖擊、韌性、耐磨性、抗腐蝕性的目的。一般情況下石油鉆具耐磨層的主要化學成分為碳化鎢(WC)，傳統的碳化鎢耐磨帶制備方法為噴涂、釬焊和手工焊接。由于噴涂方法制成的噴涂層與基體為機械結合，因此在沖擊較大的環境中使用時經常會產生剝落現象。而碳化鎢焊接方法則存在工件變形、焊層裂紋、表面成型難以控制等難題。

發明內容
為了解決上述問題，本發明的目的在于提供一種能夠保護扶體、確保抗沖擊、韌性、耐磨性、抗腐蝕性的石油鉆具碳化鎢耐磨帶激光熔覆方法。為了達到上述目的，本發明提供的石油鉆具碳化鎢耐磨帶激光熔覆方法包括按順序進行的下列步驟1)將石油鉆具上待處理的表面用稀料進行預處理，以去除附著在其表面的油污及雜質；2)以氬氣作為保護氣體，將合金粉在4. Omm光斑、400-600mm/min速度和 4000-4800W功率下用激光器熔覆在待處理的表面，然后室溫下快速冷卻而形成一層合金熔覆層；所述的合金粉由以重量份計的下列組分組成2. 18-2. 80份碳、16. 22-18. 22份鎳、1. 12-1. 25 份鐵、1. 65-2. 05 份鉻、1. 20-1. 32 份硅、0. 41-0. 48 份硼、0. 18-0. 15 份氧和 77. 04-73. 73 份鶴；3)將合金熔覆層的表面進行噴砂處理。所述的激光器為5000W(X)2橫流式激光器。所述的合金熔覆層的厚度為1-1. 5mm。所述的步驟2、中所使用的鎢為球狀，這樣可以有效增加熔覆層的耐磨性能。所述的步驟2)中氬氣的流量為400-6001/h。本發明提供的石油鉆具碳化鎢耐磨帶激光熔覆方法是利用高能密度激光作為熱源，將耐磨合金碳化鎢熔覆在工件表面，形成一層耐磨合金層，由于熔覆層與基體為冶金結合，因此不易剝落。從金相組織分析來看，球狀碳化鎢在熔覆過程中無破損，金屬組織細化、 致密。從工件整體上看，由于局部熔池產生及凝固形成熔覆層過程很短(約0. Isec)，熔覆過程工件整體溫度<80°C，內應力小，無裂紋產生，工件無變形，因此工件的使用性能及使用壽命能夠顯著提高。
具體實施例方式下面結合具體實施例對本發明提供的石油鉆具碳化鎢耐磨帶激光熔覆方法進行詳細說明。實施例1:本實施例提供的石油鉆具碳化鎢耐磨帶激光熔覆方法包括按順序進行的下列步驟1)將石油鉆具上待處理的表面用稀料進行預處理，以去除附著在其表面的油污及雜質；2)以氬氣作為保護氣體，氬氣的流量為4001/h，將合金粉在4. Omm光斑、400mm/ min速度和4500w功率下用5000WCA橫流式激光器熔覆在待處理的表面，然后室溫下快速冷卻而形成一層1. 5mm厚的合金熔覆層；所述的合金粉由以重量份計的下列組分組成 2. 18份碳、16. 22份鎳、1. 12份鐵、1. 65份鉻、1. 20份硅、0. 41份硼、0. 18份氧和77. 04份鎢。3)將合金熔覆層的表面進行噴砂處理。實施例2 本實施例提供的石油鉆具碳化鎢耐磨帶激光熔覆方法包括按順序進行的下列步驟1)將石油鉆具上待處理的表面用稀料進行預處理，以去除附著在其表面的油污及雜質；2)以氬氣作為保護氣體，氬氣的流量為5001/h，將合金粉在4. Omm光斑、500mm/ min速度和4500w功率下用5000WC02橫流式激光器熔覆在待處理的表面，然后室溫下快速冷卻而形成一層1.4mm厚的合金熔覆層；所述的合金粉由以重量份計的下列組分組成 2. 50份碳、17. 22份鎳、1. 18份鐵、1. 85份鉻、1. 26份硅、0. 45份硼、0. 16份氧和75. 38份鎢；其中鎢為球狀。3)將合金熔覆層的表面進行噴砂處理。實施例3 1)將石油鉆具上待處理的表面用稀料進行預處理，以去除附著在其表面的油污及雜質；2)以氬氣作為保護氣體，氬氣的流量為6001/h，將合金粉在4. Omm光斑、600mm/ min速度和4500w功率下用5000WC02橫流式激光器熔覆在待處理的表面，然后室溫下快速冷卻而形成一層1. 3mm厚的合金熔覆層；所述的合金粉由以重量份計的下列組分組成 2. 80份碳、18. 22份鎳、1. 25份鐵、2. 05份鉻、1. 32份硅、0. 48份硼、0. 15份氧和73. 73份鎢；其中鎢為球狀。
3)將合金熔覆層的表面進行噴砂處理。
權利要求
1.一種石油鉆具碳化鎢耐磨帶激光熔覆方法，其特征在于所述的激光熔覆方法包括按順序進行的下列步驟1)將石油鉆具上待處理的表面用稀料進行預處理，以去除附著在其表面的油污及雜質；2)以氬氣作為保護氣體，將合金粉在4.Omm光斑、400-600mm/min速度和4000_4800w 功率下用激光器熔覆在待處理的表面，然后室溫下快速冷卻而形成一層合金熔覆層；所述的合金粉由以重量份計的下列組分組成2. 18-2. 80份碳、16. 22-18. 22份鎳、1. 12-1. 25份鐵、1. 65-2. 05 份鉻、1. 20-1. 32 份硅、0. 41-0. 48 份硼、0. 18-0. 15 份氧和 77. 04-73. 73 份鎢；3)將合金熔覆層的表面進行噴砂處理。
2.根據權利要求1所述的石油鉆具碳化鎢耐磨帶激光熔覆方法，其特征在于所述的激光器為5000Wa)2橫流式激光器。
3.根據權利要求1所述的石油鉆具碳化鎢耐磨帶激光熔覆方法，其特征在于所述的合金熔覆層的厚度為1-1. 5mm。
4.根據權利要求1所述的石油鉆具碳化鎢耐磨帶激光熔覆方法，其特征在于所述的步驟2)中所使用的鎢為球狀。
5.根據權利要求1所述的石油鉆具碳化鎢耐磨帶激光熔覆方法，其特征在于所述的步驟2)中氬氣的流量為400-6001/h。
全文摘要
一種石油鉆具碳化鎢耐磨帶激光熔覆方法。其包括將石油鉆具上待處理表面用稀料進行預處理；將合金粉用激光器熔覆在該表面，然后室溫下快速冷卻而形成合金熔覆層；將合金熔覆層表面進行噴砂處理等步驟。本發明的石油鉆具碳化鎢耐磨帶激光熔覆方法是利用高能密度激光作為熱源，將耐磨合金碳化鎢熔覆在工件表面，形成一層耐磨合金層，由于熔覆層與基體為冶金結合，因此不易剝落。從金相組織分析來看，球狀碳化鎢在熔覆過程中無破損，金屬組織細化、致密。從工件整體上看，由于局部熔池產生及凝固形成熔覆層過程很短(約0.1sec)，熔覆過程工件整體溫度≤80℃，內應力小，無裂紋產生，工件無變形，因此工件的使用性能及使用壽命能夠顯著提高。
文檔編號C23C24/10GK102534605SQ20121004701
公開日2012年7月4日 申請日期2012年2月28日 優先權日2012年2月28日
發明者劉耀龍, 郎娟, 郭玉成 申請人:天津市匯利通金屬表面技術有限公司