【摘 要】
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随着社会经济的发展,油气开采难度逐渐增大,钻采环境日渐恶劣。无磁钻铤作为钻井工具最重要的部件之一,在服役过程中不仅受到应力作用,同时受到井壁的摩擦,钻井泥浆、石油的腐蚀,除此之外,部分油气田中存在浓度较高的H2S、CO2、Cl-等腐蚀性物质,故磨损失效与腐蚀失效成为无磁钻铤常见的失效形式。因此需要提高无磁钻铤表面的耐磨耐蚀性能。因激光熔覆技术相比于传统表面改性技术具有热影响区小、易实现自动化、无污
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随着社会经济的发展,油气开采难度逐渐增大,钻采环境日渐恶劣。无磁钻铤作为钻井工具最重要的部件之一,在服役过程中不仅受到应力作用,同时受到井壁的摩擦,钻井泥浆、石油的腐蚀,除此之外,部分油气田中存在浓度较高的H2S、CO2、Cl-等腐蚀性物质,故磨损失效与腐蚀失效成为无磁钻铤常见的失效形式。因此需要提高无磁钻铤表面的耐磨耐蚀性能。因激光熔覆技术相比于传统表面改性技术具有热影响区小、易实现自动化、无污染等优点而广泛应用于材料表面改性领域。本文采用激光熔覆技术在非磁性钻铤钢表面制备Ni/WC金属陶瓷复合涂层,以提高非磁性钻铤钢耐磨耐蚀性能。研究分析了材料成分对单层涂层组织及耐磨耐蚀性能的影响;研究分析了梯度涂层的组织及耐磨耐蚀性能。主要研究内容如下:（1）通过正交试验优化了WC添加比例为0wt%、15wt%及30wt%单层涂层的工艺参数,并制备了0wt%、15wt%及30wt%单层涂层。然后按照单层熔覆层的工艺参数制备梯度涂层:以Inconel 625熔覆层作为第一梯度亚层,15wt%WC的Inconel 625/WC复合涂层作为第二梯度亚层,30wt%WC的Inconel 625/WC复合涂层作为第三梯度亚层。（2）为研究WC对涂层微观组织结构及耐磨耐蚀性能的影响,对不同单层涂层微观组织、物相结构、显微硬度进行了表征分析;采用往复式摩擦磨损试验及盐雾腐蚀试验对单层涂层的耐磨耐蚀性能进行了研究分析。结果表明,涂层主要包括柱状晶、柱状枝晶、等轴晶等组织;熔覆粉末中的WC会分解与Ni基反应生成碳化物相从而提高涂层的显微硬度;涂层显微硬度及耐磨性能与熔覆材料中WC含量呈正相关,涂层耐蚀性能与熔覆材料中WC含量呈负相关。（3）为提高涂层耐磨性能的同时提高耐蚀性能制备了梯度涂层。研究分析了梯度涂层各亚层之间的结合情况;研究分析了梯度涂层不同区域的微观组织、涂层物相及显微硬度;采用往复式摩擦磨损试验及盐雾腐蚀试验对梯度涂层耐磨耐蚀性能进行了研究分析。结果表明,梯度涂层各亚层间结合良好;梯度涂层组织及物相组成与添加30wt%WC的复合涂层相类似;梯度涂层的耐磨耐蚀性能均优于添加30wt%WC的单层涂层,实现了提高耐磨性能的同时提高耐蚀性能。
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