激光熔覆技术在油田的应用

  石油现场的工况条件比较恶劣，许多金属零部件长期工作在承受重载荷并伴有腐蚀摩擦和磨损的场合，致使它们过早地发生失效破坏而缩短其使用寿命。停产检查和更换新部件，既增加材料成本又影响油田生产，带来多方面的损失。各种常规表面处理技术，如涂料涂层、电镀、化学镀、电刷镀、热喷涂等，它们所生产的处理层与金属基体大多为机械式结合，结合力较差，不能胜任摩擦、磨损条件较为苛刻的场合。不仅如此，油田现场许多金属零部件摩擦副的磨损间隙处在近毫米的量级上，而常规表面技术的处理层较薄，很难对易损件进行表面修复，使这些技术的应用范围受限制。

  激光熔覆层与基体为冶金结合，结合强度不低于原基体材料的百分之95。基体材料在激光加工过程中仅表面微熔，微熔层为0.05~0.1mm，基体热影响区小，一般为0.05~0.1mm。熔覆层与基体均无粗大的铸造组织，熔覆层及其界面组织致密，晶粒细小，无空洞，无夹杂裂纹等缺陷。激光加工过程中基体温升不超过80℃，激光加工后无热变形。激光熔覆层组织由三个各具特点的梯度层：底层、中间层及面层组成。底层具有与基体浸润性好、结合强度高等特点；中间层具有一定强度和硬度、抗裂性好等优点；面层具有抗冲刷、耐磨损和耐腐蚀等性能。

  油田钻采作业关键零件的激光强化问题：①组合抽油泵缸套的激光淬火；②整筒泵泵筒(长7m，内径56～83mm)的激光淬火；③钻井、修井用的27／8″钻杆接头的激光强化。

LWD无线随钻电阻率短节无磁耐磨带激光修复前后对比图

石油钻井螺杆耐磨带激光熔覆

油田钻铤母扣激光热处理

WGQ-275型套管气动卡瓦内壁激光淬火

卡瓦体表面激光淬火（上图所示红色区域）

石油勘探杆修复层