油管内壁高能束流抗磨耐蚀表面强化研究

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1、中文摘要摘要：抽油机油管长期工作在强磨损并伴有腐蚀的恶劣环境下，油管使用寿命短，油管材料耗费严重。针对这一情况，本文分别采用激光束和等离子束材料表面改性新技术对油管内壁进行表面强化，以提高油管抗磨抗蚀性能，延长油管使用寿命。分别采用激光表面淬火、激光表面氮气合金化、激光表面渗碳、激光熔敷WC增强复合材料涂层技术对N80钢(油管用材)进行表面改性处理，分析了改性层的显微组织，测试了显微硬度梯度分布和耐腐蚀性能。结果表明：上述各类激光改性层显微组织均匀细小，与N80基材相比，硬度均显著提高，显微组织与硬度均具有明显的梯度渐变特征，改性层组织越细，硬度越高；改性层均

2、具有较好的耐腐蚀性能，其中激光渗碳层耐蚀性能最好。分别以Fe-42．4Cr-7．6Si(wt．％)和Fe-25．4Cr-4．6Si(wt．呦粉末为原料，采用等离子熔敷技术在N80钢表面制备了Cr3Si／T-Fe复合材料涂层，分析了涂层的显微组织，测试了涂层的显微硬度、摩擦磨损及电化学腐蚀性能，结果表明：等离子熔敷Cr3Si／丫．Fe金属硅化物增强复合材料涂层硬度高、组织均匀细小、与基材之间为完全冶金结合；涂层显微组织结构为不规则块状Cr3Si初生相弥散分布在固溶有大量Cr、Si元素的¨7e基体上；涂层在室温干滑动磨损试验条件下表现出优异的耐磨性，涂层摩擦系数低

3、且稳定；涂层具有优异的耐蚀性能；Cr3Si体积分数越高，涂层硬度越高，耐磨耐蚀性越好。按照优化的工艺参数及粉末成分配比，采用自主研制的油管内壁等离子熔敷专用机床，在2．5英寸油管内壁制备了螺旋状Cr3Si／Y．Fe复合材料涂层，涂层表面光滑平整，涂层与基材结合良好，预计将有效改善油管的耐磨耐蚀性能。关键词：激光表面改性；等离子熔敷；复合材料涂层；显微组织；磨损；腐蚀分类号：TB331；TGll3．ABSTRACTABSTRACT：Insuck-rodpumpingunit,tubingworksintheharshenvironmentwiththehighs

4、tresswearandaccompaniedbythecertaindegreeofcorrosionOVeralongotenn,resultingintheservicelifeshortenedandaseriouscostoftubing．Facingtothissituation,inthispaper,thelaserbeamandplasmabeamofnewsurfacemodificationtechniquesareutilizedtoproduceprotectivecoatingsonthesurfaceoftubingandimpr

5、ovethewearandcorrosionresistanceandprolongtheservicelifeoftubing,Thelasersurfacehardening,lasersurfacealloyingwithnitrogenandcarbonandlasercladdingwithWCwererespectivelyemployedtoproducemodifiedlayersonthesurfaceofN80steel．MicrostructureofthemodifiedlayersWasanalyzed，andthemicrohard

6、nessdistributionandcorrosionresistancepropertieswerealsotested．TheexperimentresultsshowedthatmicrostructureoftheabovetypesofthemodifiedlayerWassmalluniform．ComparedthemodifiedlayerswimN80steel，thehardnesswaspronouncedgreatly,andthereweregradientchangecharacteristicsinthemicrostructu

7、reandmicrohardness，thethinnerthemodifiedlayer,thehigh=thehardness．Andthemodifiedlayershadexcellentcorrosionresistance，inwhichlasercarburizinglayerhadthebestcorrosionresistance．ThewearresistanceandcorrosionresistanceCr3Si／y-Fecompositecoatingswerefabricatedon吼ll"faceofN80steelbyplasm

8、acladdingusingtheFe