“石油钻杆损伤”激光改性再制造修复研究.pdf

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1、第33卷第5期应用激光Vol_33，NO．52013年1O月APPLlEDLAsEROctober2O13“石油钻杆损伤”激光改性再制造修复研究崔爱永，胡芳友，薛祖峰，魏华凯，李伟(海军航空工程学院青岛校区，山东青岛266041；。中国人民解放军92635部队，山东青岛266041)摘要为探讨石油钻杆损伤修复的新技术，研发性能优异又价格低廉的耐磨修复材料，采用Nd：YAG激光和氩弧填丝焊，在钻杆基体表面进行了对比修复实验，观察了微观组织，测试了硬度和耐磨性能。结果表明，激光修复区组织为细长板条马氏体、回

2、火索氏体和残余奥氏体，和氩弧填丝焊相比，激光修复层晶粒明显细化。氩弧填丝焊硬度峰值(662．8HV)在熔合线近基体区，修复区硬度(平均415．1HV)显著高于基体(230HV左右)，从熔合线区向基体，硬度整体呈连续降低趋势。激光修复区硬度均大于氩弧填丝焊，从基体到修复层整体呈上升趋势，且随cr。cz含量增加，硬度增大。激光修复层的耐磨性能较氩弧填丝焊得到明显的改善，磨损失重量仅为氩弧填丝焊的50．6Vo～77．5。关键词激光技术；激光修复；石油钻杆；微观结构；耐磨性能中图分类号：TN249；TG665文

3、献标识码：Adoi：10．3788／AI2O133305．482ResearchonLaserModifiedRefabricatiOnRepairofPetroleumDrillPipeDamageCuiAiyong，HuFangyou，XueZufeng，WeiHuakai，LiWei(QingdaoBranch，NavalAeronauticalEngineeringCollege，Qingdao，Shandong266041，China；92635Unit，People’SLiberationA

4、rmyofChina，Qingdao，Shandong266041，China)AbstractTodevelopnewreparativetechniqueofpetroleumdrillpipedamage，explorewear—resistingmaterialswithhighper—formanceandlowcost，checkexperimentsonpetroleumdrillpipesubstratebypulsedNd：YAGandwirefeedingargonarcweldin

5、ghadbeencarriedout．Themicrostructure。hardnessandwearresistancewereinvestigated．Itwasfoundthatmicro—structureofthelaserrepairzoneiscomposedbyslenderlathmartensite，temperedsorbiteandresidualaustenite．Anditsgrainwasrefinedobviouslythanthatofargon—arcwelding

6、．Micro—hardnessvaluesofargon—arcweldingdecreasedfrombondingzonetOsubstratezone，themaximumvalue(662．8HV)happenedinbondingzoneclosetOthemeltingline，lessthanthatoflaserrepairzonecomparatively．HardnessoflaserrepairsampleincreasedfromsubstratezonetOlaserrepai

7、rzone，andenhancedgraduallyalongwithCr3C2contentaugmentation．Wearresistancewasimprovedevidentlythanthatofargon—arcwelding．Wearextentwasonly50．6～77．5ofargon—arcwelding．Keywordslasertechnique；laserrepair；petroleumdrillpipe；microstructure；wearresistanceO引言意义

8、。石油钻杆是石油钻探设备中耗资最大的主要部近年来，国内外常采用等离子喷焊铁合金粉或件之一，工作环境极为恶劣，不但要承受拉、压、扭、氩弧填丝焊来修复损伤钻具]，焊丝焊料价格昂弯、冲击等复合交变应力，还要经受带有腐蚀介质的贵，且对人工技术要求高，焊修部位裂纹等缺陷严高压泥浆的冲刷和腐蚀，磨粒、腐蚀、疲劳、冲蚀等磨重。激光修复(LaserRepair，简LR)技术具有自动损损伤严重_】]，套管经常被磨穿，造成钻杆报废。化程度高、热应力小、无变形、