油田的工作條件比較惡劣。許多金屬零件長期在重負荷下工作,伴隨著腐蝕、摩擦和磨損,導致其過早失效。縮短其使用壽命。停產檢查、更換新件,不僅增加材料成本,而且影響油田生產,造成多方面損失。油田許多金屬零件摩擦副的磨損間隙都在近毫米量級。但常規(guī)表面技術的處理層較薄,導致磨損件表面修復困難,限制了這些技術的應用范圍。
激光熔覆技術作為一種新型的表面工程技術,已經在許多領域得到了廣泛的應用。在油田中,激光熔覆主要應用于石油鉆桿、抽油桿、石油管道等方面。下面我們將分別介紹這些應用。
1、石油鉆桿
石油鉆桿是石油鉆井作業(yè)中鉆遇地層的重要工具之一。由于鉆桿在井下受到沖擊、摩擦和腐蝕,其表面容易出現裂紋、磨損和腐蝕等問題,嚴重影響鉆井作業(yè)的安全和效率。了解決這一問題,激光熔覆技術被廣泛應用于石油鉆桿的表面強化與修復。
通過激光熔覆技術,在鉆桿表面形成一層硬度高、耐腐蝕、耐磨損、耐高溫的涂層,可顯著提高鉆桿的耐用性和使用效率。同時,激光熔覆技術還可以修復鉆桿表面的損傷,延長鉆桿的使用壽命,降低更換成本。
2、抽油桿
抽油桿是油田采油的重要工具之一。由于長期受到來自地下原油的腐蝕和摩擦,抽油桿容易出現磨損、裂紋、變形等問題,嚴重影響了原油的開采和提率。為了解決這一問題,激光熔覆技術被廣泛應用于抽油桿的表面強化與修復。
經過激光熔覆技術,在抽油桿表面形成一層高硬度、高韌性的涂層,可顯著提高抽油桿的耐用度和使用效率。激光熔覆技術還可以修復抽油桿表面的損傷,延長抽油桿的使用壽命,降低更換成本。
3、石油管道
輸油管道是石油生產中不可缺少的重要設施之一。由于輸送的原油中往往含有腐蝕性物質,這些物質會對管道造成腐蝕和破壞,嚴重影響石油生產的安全和穩(wěn)定。因此激光熔覆技術被廣泛應用于輸油管道防腐和修復。
通過激光熔覆技術,可以在管道內外表面形成一層具有高耐腐蝕性能的涂層,顯著提高管道的耐久性和安全性。同時,激光熔覆技術還可以對管道表面的損傷進行修復,避免了管道泄漏等事故的發(fā)生,降低了維修成本。
總之激光熔覆技術在油田的應用可以在抽油機上得到實現,大大提高了設備的壽命及安全性,也給企業(yè)帶來的益處,降低了成本。
激光熔覆是一種對基材的表面改性技術。通過預先設定熔覆路徑,利用激光輻照,使熔覆材料與基體表層快速熔化成激光所經過的熔池,然后快速凝固成冶金結合、低稀釋的熔覆層,因此即對機械零件進行原位修復,或熔覆工藝,以提高原基材表面的耐磨、耐蝕、耐熱、抗氧化等性能。
與傳統(tǒng)加工技術相比,激光熔覆技術具有以下特點:
1、熔覆層與基體能形成冶金結合;
2、基體受到的熱影響小,不易變形;
3、熔覆層的稀釋率低,節(jié)約昂貴的熔覆材料;
4、熔覆層的厚度大小可以控制;
5、可以修復零部件的特定部位及其他方法難以處理的部位。
在對農機零部件進行熔覆和修復之前,需要對農機零部件的表面進行預處理。由于農機工作環(huán)境惡劣,農機零部件表面常常覆蓋有土壤、油污、水、化肥、農藥、鐵銹、氧化層等,因此與其他領域相比,零部件的修復工作更多復雜的。對于農業(yè)機械的零部件,一般的操作是用水沖洗掉接觸土壤的部件表面的污垢。如果破損表面污垢比較牢固,可以采用激光清洗的方法清理。之后,用砂紙打磨待熔覆表面,并用丙酮清洗,避免激光熔覆時表面污漬進入熔覆層,造成缺陷,影響熔覆層的質量和性能。
目前,國內激光熔覆領域存在這樣的情況。新工藝不斷在大學實驗室進行測試,但沒有平臺可以實現真正的應用驗證。工廠企業(yè)激光熔覆工藝更新緩慢,沒有科研力量做后盾。這種產學研脫節(jié)嚴重制約了我國激光熔覆行業(yè)的發(fā)展。
激光熔覆的成本一直是制約其發(fā)展的關鍵因素。設備投入、研發(fā)投入、人員成本、粉末成本等。激光熔覆產品價格高與大多數激光加工企業(yè)規(guī)模大、成本高、單件產品加工成本高有很大關系。一兩臺設備加工效率低,無法應對大規(guī)模加工。十幾臺設備加工,但設備初期投資太大,沒有工作量時大量設備閑置,普通企業(yè)承受不起。
激光熔覆合金粉末的成本是除設備成本外的另一大成本支出。對于小規(guī)模生產,粉末制造和采購成本占產品成本的很大一部分。只有大量采購和使用,才能降低產品的整體成本。同時,由于激光熔覆后的各種機械工藝,實際熔覆層并不具備初始熔覆層的厚度,因此提高后續(xù)加工精度,降低初始熔覆層厚度成為降低成本的必然.