一種石油行業(yè)組合閥的耐磨耐腐處理方法及所述組合閥的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及防腐耐磨處理技術(shù)，更具體的涉及一種石油行業(yè)組合閥的耐磨耐腐處 理方法及所述組合閥，特別是涉及一種激光表面改性的組合閥耐磨耐腐處理方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 由于石油大部分蘊(yùn)藏在孔隙巖中，需要在高壓、高溫的環(huán)境下進(jìn)行開(kāi)采。一般在采 油井的邊上與采油井中心斜相交的注水井，通過(guò)注入液體增加富油區(qū)的壓力，使其更易被 開(kāi)采。注水井通過(guò)往復(fù)式柱塞栗向井內(nèi)注入高壓液體，從而增加富油區(qū)的壓力。在注入的 過(guò)程中，柱塞栗中承受著大量的液體沖刷。石油所在區(qū)域環(huán)境中存在較高的硫化物、氫化物 以及氯化物。一般情況下，石油設(shè)備采用的材料為碳鋼材料，此類材料的硬度較低，耐沖刷 性能較差，且腐蝕失效問(wèn)題十分嚴(yán)重。組合閥是往復(fù)式柱塞栗的核心部件，對(duì)控制柱塞栗內(nèi) 液體的流速及壓力有著重要的作用。若組合閥沖刷嚴(yán)重，會(huì)造成油壓裝置中安全閥動(dòng)作不 穩(wěn)定，噪聲大，油栗啟動(dòng)沖擊大，滲漏點(diǎn)多，密封性差，過(guò)流能力小等嚴(yán)重問(wèn)題。
[0003] 目前解決石油設(shè)備中組合閥磨損問(wèn)題的主要手段是通過(guò)以下兩種方式來(lái)解決： (1)刷涂耐沖刷涂料；（2)整體采用高硬度材質(zhì)進(jìn)行制造。但是這兩種技術(shù)在實(shí)際使用過(guò) 程中都存在自身明顯的不足：使用耐沖刷涂料刷涂在組合閥表面時(shí)，不能長(zhǎng)時(shí)間經(jīng)受流體 沖刷，且在高溫環(huán)境下不能被使用并容易出現(xiàn)脫層的問(wèn)題，若沖刷露出金屬層后，會(huì)因?yàn)榉?腐涂料與金屬之間存在電位差而加速對(duì)組合閥的腐蝕；采用高成本的高硬度材質(zhì)如馬氏體 不銹鋼材料為原材料，制造所需的各種零部件，雖然能起到一定耐硫化物，氫化物的腐蝕作 用，但是對(duì)氯化物的腐蝕緩解情況不明顯，且由于整體采用到高成本的馬氏體不銹鋼，單個(gè) 零件的成本將提高1-1. 5倍，大大的增加了采油的成本，且組合閥壽命未提高到生產(chǎn)需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，創(chuàng)新的提出一種專門(mén)針對(duì)石油 行業(yè)組合閥的基于激光熔覆技術(shù)的表面耐腐蝕耐磨處理技術(shù)，解決了組合閥不能在高溫、 高壓、高腐蝕環(huán)境下長(zhǎng)期工作的問(wèn)題，通過(guò)本發(fā)明所述技術(shù)處理后的組合閥的表面硬度 多58HRC，激光熔覆層厚度多0. 5mm，成品率多95%，耐磨耐腐性更高，且處理效率高，成本 低，所述技術(shù)可用于對(duì)服役期滿，受損嚴(yán)重的組合閥體的修復(fù)，也可用于新品性能的提升， 市場(chǎng)前景廣闊。
[0005] 本發(fā)明解決上述技術(shù)問(wèn)題所采取的技術(shù)方案如下： 一種石油行業(yè)組合閥的耐磨耐腐處理方法，其特征在于，包括以下步驟： (1) 、對(duì)組合閥進(jìn)行表面清理； (2) 、將清理后的組合閥表面采用氬弧焊進(jìn)行修補(bǔ)，修補(bǔ)過(guò)程中保證組合閥表面留有足 夠的加工余量； (3) 、對(duì)步驟（2)修補(bǔ)后的組合閥進(jìn)行機(jī)械加工，對(duì)組合閥上下端面的機(jī)械加工使其在 原有尺寸基礎(chǔ)上減少〇. 5mm以上，對(duì)組合閥上下端面以外其他表面的機(jī)械加工參照新件標(biāo) 準(zhǔn)尺寸與公差執(zhí)行； (4) 、使用工裝將步驟（3)處理后的組合閥安裝好后，對(duì)組合閥的上下端面進(jìn)行清理，并 調(diào)試好激光熔敷裝置； (5) 、向激光熔敷裝置添加粒度為45~180 μ m的熔敷粉末，所述熔敷粉末的質(zhì)量百分比 組成為：P 彡 〇· 007%，S 彡 0· 005%，Ni :1· 25%-3· 50%，Cr :15%-18%，F(xiàn)e 余量； (6) 、打開(kāi)激光熔敷裝置的送粉開(kāi)關(guān)，檢查粉、氣是否通暢，待送粉口均勻穩(wěn)定送出熔 敷粉末后開(kāi)啟激光運(yùn)行程序，對(duì)組合閥的上下端面進(jìn)行激光熔敷處理，從而在組合閥的上 下端面上形成稀釋度極低、與基體冶金結(jié)合的厚度在0. 5mm以上的激光恪敷表面涂層，在 激光熔敷處理過(guò)程中控制激光熔敷方向?yàn)槠叫杏诮M合閥端面方向的單向熔敷，激光熔敷送 粉速度為3-8g/min，激光加熱功率為1800-2200W，激光頭在待熔敷表面的移動(dòng)線速度為 4-6mm/s，熔敷搭接率為30%~50% ; (7) 對(duì)激光熔敷處理后的組合閥進(jìn)行尺寸檢驗(yàn)，確保留有足夠加工余量后進(jìn)行進(jìn)一步 的機(jī)械加工處理，將組合閥尺寸加工為標(biāo)準(zhǔn)尺寸。
[0006] 進(jìn)一步的根據(jù)本發(fā)明所述的石油行業(yè)組合閥的耐磨耐腐處理方法，其中步驟（1) 具體包括：使用鋼絲刷、拋光片或磨頭去除組合閥待處理表面的銹跡、油渣雜質(zhì)，并對(duì)腐蝕 坑進(jìn)行清理，清理后組合閥表面為金屬光澤。
[0007] 進(jìn)一步的根據(jù)本發(fā)明所述的石油行業(yè)組合閥的耐磨耐腐處理方法，其中步驟 (2)中，氬弧焊采用的焊材為直徑2. 0mm的焊絲，焊絲中各元素的質(zhì)量百分比組成為： C 彡 0· 03%，Si 彡 0· 6%，Mn，0· 25%-1· 00%，Cr :23%-25%，Ni : 12%-14%，F(xiàn)e 余量，氬弧焊修補(bǔ)時(shí) 電流為65~80A，電壓為12~15V，修補(bǔ)過(guò)程中將焊接修復(fù)區(qū)域的余高控制在2-5mm。
[0008] 進(jìn)一步的根據(jù)本發(fā)明所述的石油行業(yè)組合閥的耐磨耐腐處理方法，其中步驟（3) 中，對(duì)組合閥上下端面以外其他表面的機(jī)械加工參照該表面未進(jìn)行焊接修補(bǔ)的尺寸進(jìn)行， 保證機(jī)械加工后組合閥上下端面以外的其他表面具有統(tǒng)一的尺寸。
[0009] 進(jìn)一步的根據(jù)本發(fā)明所述的石油行業(yè)組合閥的耐磨耐腐處理方法，其中步驟（4) 具體包括：使用三抓卡盤(pán)將組合閥端部緊固，露出組合閥的上端面和下端面，并用丙酮溶液 清理上下端面，然后將組合閥平穩(wěn)放置在工作臺(tái)面上，調(diào)整好激光熔敷裝置的激光頭與端 面的距離，在不開(kāi)光的情況下按設(shè)定程序空運(yùn)行，確認(rèn)程序無(wú)誤后歸零。
[0010] 進(jìn)一步的根據(jù)本發(fā)明所述的石油行業(yè)組合閥的耐磨耐腐處理方法，其中經(jīng)所述耐 磨耐腐處理方法處理后的組合閥的表面硬度在58HRC以上。
[0011] -種石油行業(yè)組合閥，所述組合閥為經(jīng)本發(fā)明所述耐磨耐腐處理方法進(jìn)行表面改 性處理后的組合閥。
[0012] 通過(guò)本發(fā)明的技術(shù)方案至少能夠達(dá)到以下技術(shù)效果： 1) 、本發(fā)明所述方案不僅適用于對(duì)舊組合閥的修復(fù)，同樣也適用與對(duì)新組合閥的表面 改性，同時(shí)也能夠適用于除組合閥以外的其他石油設(shè)備的防腐耐磨處理，市場(chǎng)前景廣闊； 2) 、本發(fā)明所述方案制備的組合閥耐沖刷性表面，與傳統(tǒng)的工藝相比，具有更高的表面 耐磨性能，其表面硬度多58HRC，可對(duì)組合閥外表面任何部位進(jìn)行修復(fù)，修復(fù)層與基層為冶 金結(jié)合，結(jié)合強(qiáng)度與材料的抗拉強(qiáng)度相當(dāng)，修復(fù)層厚度為〇. 5_，可大幅度提高處理后零件 在石油工作面下惡劣環(huán)境中表面的耐磨性能； 3) 、本發(fā)明所述方案采用了最先進(jìn)表面處理技術(shù)，相對(duì)于傳統(tǒng)工藝具有更高的表面耐 腐蝕性，可大幅度提高處理后零件在石油工作面下惡劣環(huán)境中表面的耐腐蝕性能； 4) 、本發(fā)明所述方案在組合閥零件進(jìn)行激光熔敷之前，將組合閥零件先整體進(jìn)行降尺 寸處理，在保證熔敷后零件的尺寸基礎(chǔ)上，將熔敷中的性能最不穩(wěn)定的熱影響區(qū)避開(kāi)，在表 面留下性能最穩(wěn)定的焊縫區(qū)域，不僅保證了零件的尺寸精度，裝備精度，更保證了設(shè)備的運(yùn) 行穩(wěn)定性及可靠性； 5) 、本發(fā)明所述方案中的表面與基體為冶金結(jié)合，結(jié)合強(qiáng)度高，因此能長(zhǎng)時(shí)間經(jīng)受流體 沖刷，高溫環(huán)境下仍保持表面的完整性； 6) 、本發(fā)明所述方案完全避免了傳統(tǒng)有機(jī)涂料技術(shù)帶來(lái)的環(huán)境污染問(wèn)題，具有良好的 環(huán)保性； 7) 、本發(fā)明所述方案相對(duì)傳統(tǒng)的抗沖刷組合閥與刷涂抗沖刷有機(jī)涂料的方式具有更高 的穩(wěn)定性能及表面耐腐蝕性能，與不銹鋼材質(zhì)組合閥相比，本發(fā)明采用普通碳鋼材質(zhì)組合 閥為基體，具有更好的工藝適用性，并在大幅提高零件表面性能(如硬度，耐磨性能）前提 下兼顧了良好的經(jīng)濟(jì)適用性，在組合閥零件表面耐磨耐腐蝕處理中具有廣闊的市場(chǎng)推廣前 景。
【附圖說(shuō)明】
[0013] 附圖1為通過(guò)本發(fā)明所述方法對(duì)石油行業(yè)組合閥進(jìn)行耐磨耐腐處理的原理示意 圖。
[0014] 圖中各附圖標(biāo)記的含義如下： 1 一激光機(jī)械手臂，2-三爪卡盤(pán)，3-組合閥上端面，4