CN116265608A - 一种钛合金钻杆接头高强耐磨带及其制备方法 - Google Patents
一种钛合金钻杆接头高强耐磨带及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN116265608A CN116265608A CN202111547258.XA CN202111547258A CN116265608A CN 116265608 A CN116265608 A CN 116265608A CN 202111547258 A CN202111547258 A CN 202111547258A CN 116265608 A CN116265608 A CN 116265608A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- titanium alloy
- drill rod
- resistant belt
- alloy drill
- wear
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 229910001069 Ti alloy Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 98
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 30
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 84
- 229910001339 C alloy Inorganic materials 0.000 claims abstract description 64
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 45
- 238000005253 cladding Methods 0.000 claims abstract description 37
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims abstract description 35
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 32
- 238000004372 laser cladding Methods 0.000 claims abstract description 30
- 238000000227 grinding Methods 0.000 claims abstract description 23
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims abstract description 12
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims abstract description 9
- 238000005238 degreasing Methods 0.000 claims abstract description 9
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 12
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 11
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 238000000889 atomisation Methods 0.000 claims description 9
- 238000000498 ball milling Methods 0.000 claims description 9
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 239000002356 single layer Substances 0.000 claims description 9
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 claims description 3
- 238000003801 milling Methods 0.000 claims description 2
- 239000003129 oil well Substances 0.000 abstract description 10
- 230000007547 defect Effects 0.000 abstract description 8
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 6
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 2
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 abstract description 2
- 239000003209 petroleum derivative Substances 0.000 abstract description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 20
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 description 17
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 11
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 11
- 239000000463 material Substances 0.000 description 7
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 6
- 238000009659 non-destructive testing Methods 0.000 description 6
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 description 6
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 4
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 4
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 3
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 3
- 229910000851 Alloy steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 2
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 2
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 239000012895 dilution Substances 0.000 description 2
- 238000010790 dilution Methods 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 2
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 2
- 239000003208 petroleum Substances 0.000 description 2
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 238000005275 alloying Methods 0.000 description 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 1
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000007542 hardness measurement Methods 0.000 description 1
- 208000020442 loss of weight Diseases 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 description 1
- 238000007711 solidification Methods 0.000 description 1
- 230000008023 solidification Effects 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 1
- 208000016261 weight loss Diseases 0.000 description 1
- 230000004580 weight loss Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/25—Process efficiency
Landscapes
- Powder Metallurgy (AREA)
Abstract
本发明公开了一种钛合金钻杆接头高强耐磨带及其制备方法,属于石油天然气工业油井管制造技术领域。所述制备方法将待处理的钛合金钻杆接头基体,先进行表面去油污清洁处理,再进行磨削处理,得到预处理后的钛合金钻杆接头基体;将Co‑Cr‑W‑C合金粉末先进行研磨处理,然后进行烘干,得到干燥的Co‑Cr‑W‑C合金粉末;采用超高速激光熔覆工艺,将干燥的Co‑Cr‑W‑C合金粉末熔覆在预处理后的钛合金钻杆接头基体表面,得到钛合金钻杆接头高强耐磨带。本发明制得的一种钛合金钻杆接头高强耐磨带属于一种针对深井超深油井的钛合金钻杆的高强耐磨带,解决了传统堆焊技术难度大及钛合金钻杆耐磨带表面结合性差、硬度低、耐磨性差、易产生裂纹和气孔缺陷的问题。
Description
技术领域
本发明属于石油天然气工业油井管制造技术领域,涉及一种钛合金钻杆接头高强耐磨带及其制备方法。
背景技术
近年来,随着石油工业的发展面临更多的苛刻环境油气井,对材料的要求越来越高,而钛合金钻杆比强度高、耐高温、耐腐蚀等优异特性,在深井、大位移井、含硫井、短半径井、高温高压井等复杂工况油气井中具有很好的应用前景。但是钛合金的耐磨性比钢低,并且钻杆长期处于拉压扭转的复合载荷环境中,与井壁会产生摩擦,影响钛合金钻杆的服役寿命,增加成本,因此提高钛合金钻杆的耐磨性是很有必要的。传统的钢制钻杆耐磨带采用堆焊的方式制备,钛合金材料熔点较高,传统堆焊方式对设备要求较高,难以与耐磨带材料达到冶金结合。而激光熔覆技术属于局部加热,对基体性能的影响较小;与基体呈冶金结合、稀释率低,结合性强,可以生成致密而厚的涂层,是一种很有前景的改善钛合金表面硬度和耐磨性的方法。在钛合金表面激光熔覆耐磨涂层时,粉末材料的选择对涂层的性能有极大地影响,首要的,粉末与钛合金基体的热物性参数(如热膨胀系数、热导性、弹性模量等)差距较大时,极容易产生裂纹和气孔;其次,涂层与基体结合性不高时,在使用过程中,涂层可能发生大片脱落;最后,粉末材料与基体发生冶金结合后形成的相需使得涂层的显微硬度提高或摩擦系数降低,降低磨损率,提高耐磨性能。由此探索钛合金钻杆耐磨带的熔覆方法及材料设计对石油工业发展具有实际性意义。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点,本发明的目的在于提供一种钛合金钻杆接头高强耐磨带及其制备方法,解决了传统堆焊技术难度大及钛合金钻杆耐磨带表面结合性差、硬度低、耐磨性差、易产生裂纹和气孔缺陷的问题。
为了达到上述目的,本发明采用以下技术方案予以实现:
本发明公开了一种钛合金钻杆接头高强耐磨带的制备方法,将待处理的钛合金钻杆接头基体,先进行表面去油污清洁处理,再进行磨削处理,得到预处理后的钛合金钻杆接头基体;将Co-Cr-W-C合金粉末先进行研磨处理,然后进行烘干,得到干燥的Co-Cr-W-C合金粉末;采用超高速激光熔覆工艺,将干燥的Co-Cr-W-C合金粉末熔覆在预处理后的钛合金钻杆接头基体表面,得到钛合金钻杆接头高强耐磨带。
优选地,经磨削处理,将得到的预处理后的钛合金钻杆接头基体,加工至粗糙度Ra≤20μm。
优选地,将Co-Cr-W-C合金粉末通过球磨进行研磨处理,球磨时间为5~7小时。
优选地,研磨处理后进行烘干,烘干时间为1.0~2.0小时。
优选地,超高速激光熔覆工艺参数为:激光功率5500~6000W,光斑直径1.5~2.5mm,扫描线速度为40~55m/min,搭接率70~80%,送粉速率为20~30g/min;超高速激光熔覆工艺过程保护气体为氮气,流量为20~25L/min。
优选地,干燥的Co-Cr-W-C合金粉末在预处理后的钛合金钻杆接头基体表面的单层熔覆厚度为0.5~1.2mm。
优选地,Co-Cr-W-C合金粉末的各元素质量分数为:30%~32%Cr、10%~12%W、2.0%~2.5%C,其余为Co。
优选地,钛合金基体为Ti-Al-V-Zr-Mo体系钛合金。
优选地,Co-Cr-W-C合金粉末采用真空氩气雾化制粉方式制备,粒度范围25~80μm,D50为25~40μm,流动性≤25s/50g。
本发明公开了采用上述制备方法制得的一种钛合金钻杆接头高强耐磨带。
与现有技术相比,本发明具有以下有益效果:
本发明提供一种钛合金钻杆接头高强耐磨带的制备方法,本发明采用超高速激光熔覆技术作制备手段、复合Co-Cr-W-C合金粉末作熔覆涂层,其中通过采用超高速激光熔覆技术在钛合金钻杆接头表面制备Co-Cr-W-C合金粉末颗粒熔覆层增强钛合金钻杆接头耐磨性,所用超高速激光熔覆技术具有以下优势:激光能量密度均匀,热输入量小,加热快,热影响区小,基材熔化深度在100μm以下,母材对涂层的稀释作用较小;结合性强,残余应力较小,相较堆焊或常规激光熔覆工艺更能有效抑制裂纹、气孔的产生;熔覆层厚度在50~500μm范围内可控,可根据具体需求进行调节;熔覆效率高,是传统激光熔覆效率的5~10倍。
其中,本发明所用Co-Cr-W-C合金粉末在球磨机中均匀混合后,在激光作用下,Cr和C生成主要生成Cr7C3高硬度碳化物,提高熔覆层的耐磨性;此外,Cr原子固溶于Co,提高了基体的强度、抗高温氧化能力和耐腐蚀性能;W的原子尺寸比钴大,固溶于钴中后成为位错流动的壁障,可提高基体的强度,W的含量>10%,在合金凝固中部分W会以高硬碳化物的形式析出,生成(Cr、W、Co)7C3或(Cr、W、Co)6C,增加合金的高温强度,提高基体的耐磨性。
本发明公开了采用上述制备方法制得的一种钛合金钻杆接头高强耐磨带,该钛合金钻杆接头高强耐磨带属于一种针对深井超深油井的钛合金钻杆的高强耐磨带,通过采用上述超高速激光熔覆方法在钛合金基体表面制备颗粒增强钛基耐磨带材料层,实现钛合金基体与耐磨涂层的致密冶金结合,提高钛合金钻杆接头的耐磨性与使用寿命。
附图说明
图1为本发明制得的钛合金钻杆接头高强耐磨带的实物的接头剖面图;
图2为本发明制得的钛合金钻杆接头高强耐磨带的进行压扁试验时的钛合钻杆接头剖面图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案,下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都应当属于本发明保护的范围。
需要说明的是,本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象,而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换,以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外,术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形,意图在于覆盖不排他的包含,例如,包含了一系列步骤或单元的过程、方法、***、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元,而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
本发明公开了一种钛合金钻杆接头高强耐磨带,实现了钛合金基体与耐磨涂层的致密冶金结合,该钛合金钻杆接头高强耐磨带的制备方法包括如下步骤:
(1)准备钛合金钻杆接头基体,表面去油污清洁,磨削加工至粗糙度Ra≤20μm,得到预处理后的钛合金钻杆接头基体;
(2)将Co-Cr-W-C合金粉末放入真空球磨机中球磨5~7小时,并烘干1.0~2.0小时,得到干燥的Co-Cr-W-C合金粉末;
(3)采用超高速激光熔覆工艺将干燥的Co-Cr-W-C合金粉末熔覆在预处理后的钛合金钻杆接头基体表面,单层熔覆厚度0.5~1.2mm,共熔覆2层;超高速激光熔覆工艺参数为:激光功率5500~6000W,光斑直径1.5~2.5mm,扫描线速度为40~55m/min,搭接率70%~80%,送粉速率为20~30g/min。以此制得钛合金钻杆接头高强耐磨带。
(4)再具体应用中,将所得钛合金钻杆接头高强耐磨带采用磨削机加工至要求尺寸,应用于具体配件要求中。
所述步骤(1)中钛合金基体为Ti-Al-V-Zr-Mo体系钛合金。
所述步骤(2)中Co-Cr-W-C合金粉末采用真空氩气雾化制粉方式制备,粒度范围25~80μm,D50为25~40μm,流动性≤25s/50g。
所述步骤(2)中Co-Cr-W-C合金粉末的各元素质量分数为:30%~32%Cr、10%~12%W、2.0%~2.5%C,其余为Co。
所述步骤(3)中超高速激光熔覆工艺过程保护气体为氮气,流量为20~25L/min。
下面结合具体实施例对本发明做进一步详细描述:
实施例1:
一种超深油井钛合金钻杆耐磨带及其制备方法,具体包括以下步骤:
(1)准备Ti-Al-V-Zr-Mo钛合金钻杆接头基体,表面去油污清洁,磨削加工,获得表面粗糙度Ra≈10μm,得到预处理后的钛合金钻杆接头基体。
(2)Co-Cr-W-C合金粉末的各元素质量分数为:30%Cr、10%W、2.0%C,其余为Co。
(3)采用真空氩气雾化制粉方式制备Co-Cr-W-C合金粉末,粒度范围25~80μm,D50为25~40μm,流动性≤25s/50g,将Co-Cr-W-C合金粉末放入真空球磨机中球磨5小时,并烘干2.0小时,得到干燥的Co-Cr-W-C合金粉末。
(4)采用超高速激光熔覆工艺将干燥的Co-Cr-W-C合金粉末熔覆在Co-Cr-W-C合金粉末钛合金钻杆接头基体表面,单层熔覆厚度0.8mm,共熔覆2层,总熔覆厚度1.6mm,熔覆长度20mm。超高速激光熔覆工艺参数为:激光功率5500W,光斑直径1.5mm,扫描线速度为40m/min,搭接率70%,送粉速率为20g/min。工艺过程保护气体为氮气,流量为20L/min。以此制得钛合金钻杆接头高强耐磨带。
(5)对钛合金钻杆接头高强耐磨带磨削机加工至厚度1.2mm。
对上述制备的耐磨带表面按照JB/T 4730.5-2005标准进行荧光渗透无损检测,未发现裂纹缺陷;按照SY/T 6948-2013标准进行结合强度测试,耐磨带没有剥落,耐磨带与母材没有分离。
实施例2:
一种超深油井钛合金钻杆耐磨带及其制备方法,具体包括以下步骤:
准备Ti-Al-V-Zr-Mo钛合金钻杆接头基体,表面去油污清洁,磨削加工,获得表面粗糙度Ra≈10μm,得到预处理后的钛合金钻杆接头基体。
(2)Co-Cr-W-C合金粉末的各元素质量分数为:31%Cr、11%W、2.3%C,其余为Co。
(3)采用真空氩气雾化制粉方式制备Co-Cr-W-C合金粉末,粒度范围25~80μm,D50为25~40μm,流动性≤25s/50g,将干燥的Co-Cr-W-C合金粉末放入真空球磨机中球磨5小时,并烘干2.0小时,得到干燥的Co-Cr-W-C合金粉末。
(4)采用超高速激光熔覆工艺将干燥的Co-Cr-W-C合金粉末熔覆在Co-Cr-W-C合金粉末钛合金钻杆接头基体表面,单层熔覆厚度0.8mm,共熔覆2层,总熔覆厚度1.6mm,熔覆长度20mm。以此制得钛合金钻杆接头高强耐磨带。
超高速激光熔覆工艺参数为:激光功率5600W,光斑直径2.0mm,扫描线速度为45m/min,搭接率65%,送粉速率为20g/min。工艺过程保护气体为氮气,流量为22L/min。
(5)对钛合金钻杆接头高强耐磨带磨削机加工至厚度1.2mm。
对上述制备的耐磨带表面按照JB/T 4730.5-2005标准进行荧光渗透无损检测,未发现裂纹缺陷;按照SY/T 6948-2013标准进行结合强度测试,耐磨带没有剥落,耐磨带与母材没有分离。
实施例3:
一种超深油井钛合金钻杆耐磨带及其制备方法,具体包括以下步骤:
(1)准备Ti-Al-V-Zr-Mo钛合金钻杆接头基体,表面去油污清洁,磨削加工,获得表面粗糙度Ra≈5μm,得到预处理后的钛合金钻杆接头基体。
(2)Co-Cr-W-C合金粉末的各元素质量分数为:32%Cr、12%W、2.5%C,其余为Co。
(3)采用真空氩气雾化制粉方式制备Co-Cr-W-C合金粉末,粒度范围25~80μm,D50为25~40μm,流动性≤25s/50g。将Co-Cr-W-C合金粉末放入真空球磨机中球磨7小时,并烘干1.0小时,得到干燥的Co-Cr-W-C合金粉末。
(4)采用超高速激光熔覆工艺将干燥的Co-Cr-W-C合金粉末熔覆在Co-Cr-W-C合金粉末钛合金钻杆接头基体表面,单层熔覆厚度0.8mm,共熔覆2层,总熔覆厚度1.6mm,熔覆长度20mm。超高速激光熔覆工艺参数为:激光功率5700W,光斑直径2.5mm,扫描线速度为55m/min,搭接率75%,送粉速率为25g/min。工艺过程保护气体为氮气,流量为25L/min。以此制得钛合金钻杆接头高强耐磨带。
(5)对钛合金钻杆接头高强耐磨带磨削机加工至厚度1.2mm。
对上述制备的耐磨带表面按照JB/T 4730.5-2005标准进行荧光渗透无损检测,未发现裂纹缺陷;按照SY/T 6948-2013标准进行结合强度测试,耐磨带没有剥落,耐磨带与母材没有分离。
实施例4:
一种超深油井钛合金钻杆耐磨带及其制备方法,具体包括以下步骤:
(1)准备Ti-Al-V-Zr-Mo钛合金钻杆接头基体,表面去油污清洁,磨削加工,获得表面粗糙度Ra≈2μm,得到预处理后的钛合金钻杆接头基体。
(2)Co-Cr-W-C合金粉末的各元素质量分数为:32%Cr、12%W、2.5%C,其余为Co。
(3)采用真空氩气雾化制粉方式制备Co-Cr-W-C合金粉末,粒度范围25~80μm,D50为25~40μm,流动性≤25s/50g。将Co-Cr-W-C合金粉末放入真空球磨机中球磨5.5小时,并烘干1.8小时,得到干燥的Co-Cr-W-C合金粉末。
(4)采用超高速激光熔覆工艺将干燥的Co-Cr-W-C合金粉末熔覆在Co-Cr-W-C合金粉末钛合金钻杆接头基体表面,单层熔覆厚度0.7mm,共熔覆2层,总熔覆厚度1.4mm,熔覆长度20mm。超高速激光熔覆工艺参数为:激光功率5800W,光斑直径2.0mm,扫描线速度为50m/min,搭接率80%,送粉速率为30g/min。工艺过程保护气体为氮气,流量为21L/min。以此制得钛合金钻杆接头高强耐磨带。
(5)对钛合金钻杆接头高强耐磨带磨削机加工至厚度1.2mm。
对上述制备的耐磨带表面按照JB/T 4730.5-2005标准进行荧光渗透无损检测,未发现裂纹缺陷;按照SY/T 6948-2013标准进行结合强度测试,耐磨带没有剥落,耐磨带与母材没有分离。
实施例5:
一种超深油井钛合金钻杆耐磨带及其制备方法,具体包括以下步骤:
(1)准备Ti-Al-V-Zr-Mo钛合金钻杆接头基体,表面去油污清洁,磨削加工,获得表面粗糙度Ra≈15μm,得到预处理后的钛合金钻杆接头基体。
(2)Co-Cr-W-C合金粉末的各元素质量分数为:31%Cr、11%W、2.2%C,其余为Co。
(3)采用真空氩气雾化制粉方式制备Co-Cr-W-C合金粉末,粒度范围25~80μm,D50为25~40μm,流动性≤25s/50g。将Co-Cr-W-C合金粉末放入真空球磨机中球磨6小时,并烘干1.5小时,得到干燥的Co-Cr-W-C合金粉末。
(4)采用超高速激光熔覆工艺将干燥的Co-Cr-W-C合金粉末熔覆在Co-Cr-W-C合金粉末钛合金钻杆接头基体表面,单层熔覆厚度1.2mm,共熔覆2层,总熔覆厚度2.4mm,熔覆长度20mm。超高速激光熔覆工艺参数为:激光功率5900W,光斑直径1.5mm,扫描线速度为40m/min,搭接率75%,送粉速率为28g/min。工艺过程保护气体为氮气,流量为24L/min。以此制得钛合金钻杆接头高强耐磨带。
(5)对钛合金钻杆接头高强耐磨带磨削机加工至厚度1.2mm。
对上述制备的耐磨带表面按照JB/T 4730.5-2005标准进行荧光渗透无损检测,未发现裂纹缺陷;按照SY/T 6948-2013标准进行结合强度测试,耐磨带没有剥落,耐磨带与母材没有分离。
实施例6:
一种超深油井钛合金钻杆耐磨带及其制备方法,具体包括以下步骤:
(1)准备Ti-Al-V-Zr-Mo钛合金钻杆接头基体,表面去油污清洁,磨削加工,获得表面粗糙度Ra≈20μm,得到预处理后的钛合金钻杆接头基体。
(2)Co-Cr-W-C合金粉末的各元素质量分数为:30%Cr、10%W、2.4%C,其余为Co。
(3)采用真空氩气雾化制粉方式制备Co-Cr-W-C合金粉末,粒度范围25~80μm,D50为25~40μm,流动性≤25s/50g。将Co-Cr-W-C合金粉末放入真空球磨机中球磨6.5小时,并烘干1.2小时,得到干燥的Co-Cr-W-C合金粉末。
(4)采用超高速激光熔覆工艺将干燥的Co-Cr-W-C合金粉末熔覆在Co-Cr-W-C合金粉末钛合金钻杆接头基体表面,单层熔覆厚度1.0mm,共熔覆2层,总熔覆厚度2.0mm,熔覆长度20mm。超高速激光熔覆工艺参数为:激光功率6000W,光斑直径2.5mm,扫描线速度为55m/min,搭接率70%,送粉速率为21g/min。工艺过程保护气体为氮气,流量为23L/min。以此制得钛合金钻杆接头高强耐磨带。
(5)对钛合金钻杆接头高强耐磨带磨削机加工至厚度1.2mm。
对上述制备的耐磨带表面按照JB/T 4730.5-2005标准进行荧光渗透无损检测,未发现裂纹缺陷;按照SY/T 6948-2013标准进行结合强度测试,耐磨带没有剥落,耐磨带与母材没有分离。
对上述实施例1~3制得的耐磨带分别用显微硬度仪进行硬度测试,测试标准按照GB/T 2654-2008,每个耐磨带涂层测试15个点,取平均硬度值。同时,与传统合金钢堆焊耐磨带作对比,进行了相同的硬度测试。测试结果如表1所示。
对上述实施例1~3制得的耐磨带分别进行试环-试块滑动磨损试验,测试标准按照GB/T 12444-2006,上试验块采用硬度约为HV1400的硬质合金YG8,下试验环为带有耐磨涂层的对磨试验环,试验载荷200N,转速200r/min,时间60min。材料耐磨性以磨损失重量标定,每个实施例测试3组,取平均值。同时,与传统合金钢堆焊耐磨带作对比,进行了相同的摩擦磨损测试。测试结果如表1所示。
表1耐磨带硬度、磨损失重
案例 | 硬度(HV) | 失重量(mg) |
实施例1 | 735 | 58 |
实施例2 | 756 | 50 |
实施例3 | 772 | 45 |
钢制钻杆接头堆焊耐磨带 | 668 | 103 |
由上表可以看出,采用超高速激光熔覆方法制备的Co-Cr-W-C合金粉末增强钛合金钻杆接头耐磨带的硬度和摩擦磨损失重量均高于钢制钻杆接头堆焊耐磨带表现出更优异的耐磨性能。同时,随着Co-Cr-W-C合金各合金化元素的增加,耐磨带的硬度逐渐增加,耐磨性提高。
下面结合附图对本发明做进一步详细描述:
参见图1和图2可知,钻杆表面形成了2mm左右厚度均匀的耐磨带,经压扁试验测试其硬度时,耐磨带无翘起、脱落现象,结果表明制得的耐磨带均匀致密,与基体的结合性好。
以上内容仅为说明本发明的技术思想,不能以此限定本发明的保护范围,凡是按照本发明提出的技术思想,在技术方案基础上所做的任何改动,均落入本发明权利要求书的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种钛合金钻杆接头高强耐磨带的制备方法,其特征在于,将待处理的钛合金钻杆接头基体,先进行表面去油污清洁处理,再进行磨削处理,得到预处理后的钛合金钻杆接头基体;
将Co-Cr-W-C合金粉末先进行研磨处理,然后进行烘干,得到干燥的Co-Cr-W-C合金粉末;
采用超高速激光熔覆工艺,将干燥的Co-Cr-W-C合金粉末熔覆在预处理后的钛合金钻杆接头基体表面,得到钛合金钻杆接头高强耐磨带。
2.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,经磨削处理,将得到的预处理后的钛合金钻杆接头基体,加工至粗糙度Ra≤20μm。
3.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,将Co-Cr-W-C合金粉末通过球磨进行研磨处理,球磨时间为5~7小时。
4.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,研磨处理后进行烘干,烘干时间为1.0~2.0小时。
5.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,超高速激光熔覆工艺参数为:激光功率5500~6000W,光斑直径1.5~2.5mm,扫描线速度为40~55m/min,搭接率70~80%,送粉速率为20~30g/min;
超高速激光熔覆工艺过程保护气体为氮气,流量为20~25L/min。
6.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,干燥的Co-Cr-W-C合金粉末在预处理后的钛合金钻杆接头基体表面的单层熔覆厚度为0.5~1.2mm。
7.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,Co-Cr-W-C合金粉末的各元素质量分数为:30%~32%Cr、10%~12%W、2.0%~2.5%C,其余为Co。
8.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,钛合金基体为Ti-Al-V-Zr-Mo体系钛合金。
9.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,Co-Cr-W-C合金粉末采用真空氩气雾化制粉方式制备,粒度范围25~80μm,D50为25~40μm,流动性≤25s/50g。
10.采用权利要求1~9任意一项所述制备方法制得的一种钛合金钻杆接头高强耐磨带。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202111547258.XA CN116265608A (zh) | 2021-12-16 | 2021-12-16 | 一种钛合金钻杆接头高强耐磨带及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202111547258.XA CN116265608A (zh) | 2021-12-16 | 2021-12-16 | 一种钛合金钻杆接头高强耐磨带及其制备方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN116265608A true CN116265608A (zh) | 2023-06-20 |
Family
ID=86743372
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202111547258.XA Pending CN116265608A (zh) | 2021-12-16 | 2021-12-16 | 一种钛合金钻杆接头高强耐磨带及其制备方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN116265608A (zh) |
Citations (15)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102953058A (zh) * | 2012-11-14 | 2013-03-06 | 沈阳黎明航空发动机(集团)有限责任公司 | 一种发动机中介机匣内壁磨损修复方法 |
CN102965663A (zh) * | 2012-12-14 | 2013-03-13 | 南昌工程学院 | 高含量碳化钨梯度耐磨涂层的渗透钎焊制备方法 |
CN104619869A (zh) * | 2012-09-12 | 2015-05-13 | 山特维克知识产权股份有限公司 | 一种制造耐磨组件的方法 |
CN104947103A (zh) * | 2015-03-23 | 2015-09-30 | 贵州大学 | 一种石油钻杆激光熔覆耐磨耐腐蚀涂层材料及其制作方法 |
WO2018042171A1 (en) * | 2016-09-02 | 2018-03-08 | Cutting & Wear Resistant Developments Limited | Hardfacing alloy |
CN108220955A (zh) * | 2018-01-09 | 2018-06-29 | 中国长江电力股份有限公司 | 一种用于水电站转轮室激光熔覆修复的材料及修复工艺 |
CN108705093A (zh) * | 2018-06-05 | 2018-10-26 | 广东省材料与加工研究所 | 一种钴铬钼钨合金粉末及其制备方法与应用 |
CN109868441A (zh) * | 2017-11-25 | 2019-06-11 | 沈阳华巨科技有限公司 | 一种超音速火焰喷涂WC-CoCr涂层 |
CN110756963A (zh) * | 2019-10-25 | 2020-02-07 | 中国石油集团渤海石油装备制造有限公司 | 钛合金钻杆耐磨带敷焊方法及钛合金钻杆 |
CN111139466A (zh) * | 2020-01-02 | 2020-05-12 | 北京机科国创轻量化科学研究院有限公司 | 一种钛合金石油钻杆耐磨带及其制备方法 |
CN111485135A (zh) * | 2020-04-30 | 2020-08-04 | 中国石油天然气集团有限公司 | 一种930MPa级Ti-Al-V-Zr-Ru耐蚀钛合金管材及其制备方法 |
CN111577158A (zh) * | 2020-05-26 | 2020-08-25 | 中国石油天然气集团有限公司 | 一种钛合金钻杆接头耐磨带敷焊结构及方法 |
CN111945156A (zh) * | 2020-09-08 | 2020-11-17 | 宁夏北鼎新材料产业技术有限公司 | 一种激光熔覆制备离心辊的方法 |
CN113201734A (zh) * | 2020-12-29 | 2021-08-03 | 天津市汇利通金属表面技术有限公司 | 一种用于石油钻具耐磨套的复合涂层及其制备方法 |
CN113278964A (zh) * | 2021-04-28 | 2021-08-20 | 长安大学 | 一种油田钻杆表面耐磨层及其制备方法 |
-
2021
- 2021-12-16 CN CN202111547258.XA patent/CN116265608A/zh active Pending
Patent Citations (15)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104619869A (zh) * | 2012-09-12 | 2015-05-13 | 山特维克知识产权股份有限公司 | 一种制造耐磨组件的方法 |
CN102953058A (zh) * | 2012-11-14 | 2013-03-06 | 沈阳黎明航空发动机(集团)有限责任公司 | 一种发动机中介机匣内壁磨损修复方法 |
CN102965663A (zh) * | 2012-12-14 | 2013-03-13 | 南昌工程学院 | 高含量碳化钨梯度耐磨涂层的渗透钎焊制备方法 |
CN104947103A (zh) * | 2015-03-23 | 2015-09-30 | 贵州大学 | 一种石油钻杆激光熔覆耐磨耐腐蚀涂层材料及其制作方法 |
WO2018042171A1 (en) * | 2016-09-02 | 2018-03-08 | Cutting & Wear Resistant Developments Limited | Hardfacing alloy |
CN109868441A (zh) * | 2017-11-25 | 2019-06-11 | 沈阳华巨科技有限公司 | 一种超音速火焰喷涂WC-CoCr涂层 |
CN108220955A (zh) * | 2018-01-09 | 2018-06-29 | 中国长江电力股份有限公司 | 一种用于水电站转轮室激光熔覆修复的材料及修复工艺 |
CN108705093A (zh) * | 2018-06-05 | 2018-10-26 | 广东省材料与加工研究所 | 一种钴铬钼钨合金粉末及其制备方法与应用 |
CN110756963A (zh) * | 2019-10-25 | 2020-02-07 | 中国石油集团渤海石油装备制造有限公司 | 钛合金钻杆耐磨带敷焊方法及钛合金钻杆 |
CN111139466A (zh) * | 2020-01-02 | 2020-05-12 | 北京机科国创轻量化科学研究院有限公司 | 一种钛合金石油钻杆耐磨带及其制备方法 |
CN111485135A (zh) * | 2020-04-30 | 2020-08-04 | 中国石油天然气集团有限公司 | 一种930MPa级Ti-Al-V-Zr-Ru耐蚀钛合金管材及其制备方法 |
CN111577158A (zh) * | 2020-05-26 | 2020-08-25 | 中国石油天然气集团有限公司 | 一种钛合金钻杆接头耐磨带敷焊结构及方法 |
CN111945156A (zh) * | 2020-09-08 | 2020-11-17 | 宁夏北鼎新材料产业技术有限公司 | 一种激光熔覆制备离心辊的方法 |
CN113201734A (zh) * | 2020-12-29 | 2021-08-03 | 天津市汇利通金属表面技术有限公司 | 一种用于石油钻具耐磨套的复合涂层及其制备方法 |
CN113278964A (zh) * | 2021-04-28 | 2021-08-20 | 长安大学 | 一种油田钻杆表面耐磨层及其制备方法 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US11117206B2 (en) | Heterogeneous composite bodies with isolated cermet regions formed by high temperature, rapid consolidation | |
CN111139466B (zh) | 一种钛合金石油钻杆耐磨带及其制备方法 | |
Van Acker et al. | Influence of tungsten carbide particle size and distribution on the wear resistance of laser clad WC/Ni coatings | |
Clare et al. | Laser cladding for railway repair and preventative maintenance | |
CN108707894A (zh) | 一种激光熔覆自润滑耐磨钴基合金所用粉料及工艺方法 | |
CN102453901A (zh) | 在石油钻杆表面制备wc硬质合金耐磨带的方法 | |
Sui et al. | Microstructure and wear resistance of laser-cladded Ni-based composite coatings on downhole tools | |
CN110484910A (zh) | 一种轴类及管类件的激光熔覆方法 | |
CN102465290A (zh) | 一种具有双层金属复合管的制造方法 | |
Bao et al. | Wear-resistant WC composite hard coatings by brazing | |
Arun et al. | Synthesis of electrical discharge metal matrix composite coating through compacted semi-sintered electrode and its tribological studies | |
CN116265608A (zh) | 一种钛合金钻杆接头高强耐磨带及其制备方法 | |
CN104264150B (zh) | 一种耐磨性和疲劳性能较好的TiN涂层模具 | |
Uddin et al. | Effect of Combined Grinding–Burnishing Process on Surface Integrity, Tribological, and Corrosion Performance of Laser‐Clad Stellite 21 Alloys | |
CN104264151A (zh) | 一种反应等离子熔覆原位合成TiN涂层的制备方法 | |
Trelka et al. | The Mechanical and Tribological Properties of Cold-Sprayed Cermet Coatings—Al Alloy Substrate Systems | |
Halmi et al. | Fatigue performance of thermal spray coatings on carbon steel: a review | |
Singh et al. | Effects of ultrasonic nanocrystal surface modification on dry tribological and slurry erosion performance of non-reinforced and reinforced Ni-based microwave clads | |
Liu et al. | Microstructures and high-temperature friction and wear behavior of high-velocity oxygen-fuel-sprayed WC-12% Co-6% Cr coatings before and after sealing | |
Roshanghias et al. | The effects of functionally graded material structure on wear resistance and toughness of repaired weldments | |
Simson et al. | Optimization of reinforcement content of powder metallurgy hardfacings in abrasive wear conditions | |
Henke et al. | Development and testing of HVOF-sprayed tungsten carbide coatings applied to moulds for concrete roof tiles | |
CN106567069A (zh) | 激光熔覆效果好的热轧辊的激光修复方法 | |
CN106567063A (zh) | 修复后表层硬度达58hrc以上的热轧辊激光修复方法 | |
CN104372335A (zh) | 一种反应等离子熔覆原位合成TiN涂层 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination |