一种扶正器耐磨带及其激光熔覆制备方法与流程

本发明涉及表面强化，尤其涉及一种扶正器耐磨带及其激光熔覆制备方法。

背景技术：

1、扶正器是钻井工程中防止井斜、控制井眼轨迹的重要工具，适用于石油、天然气及地质勘探钻井过程中扶正钻具以增加钻头寿命、提高钻井速度和钻井质量。

2、现有扶正器大多采用在螺旋条上镶嵌一定数量的硬质合金块以增加表面的耐磨性，此时扶正器的磨损方向为轴向磨损，即扶正器和硬质合金块会同时受到磨损，当扶正器磨损到一定程度时，硬质合金块会产生脱落，导致硬质合金块对扶正器基体的保护程度大大减小，无法有效提升扶正器的耐磨性能，因而扶正器的使用寿命往往很短。因此，急需一种具有更高耐磨性能的扶正器耐磨带解决以上技术问题。

技术实现思路

1、为了解决现有扶正器耐磨带在使用过程中容易造成硬质合金块脱落，导致耐磨带层对扶正器基体的保护程度减小，无法有效提升扶正器的耐磨性能的技术问题，本发明提供了一种扶正器耐磨带及其激光熔覆制备方法，有鉴于此，本发明通过以下技术方案予以实现。

2、第一方面，本发明提供了一种扶正器耐磨带，包括形成于所述扶正器待熔覆表面的过渡层，以及形成于所述过渡层表面的耐磨带层；所述过渡层由过渡层合金粉末经激光熔覆工艺制备得到，所述耐磨带层由耐磨带层粉末经激光熔覆工艺制备得到。

3、与现有技术相比，本发明的过渡层合金粉末通过激光熔覆工艺熔覆于扶正器待熔覆表面形成过渡层，耐磨带层粉末通过激光熔覆工艺熔覆于所述过渡层形成耐磨带层；过渡层的硬度要小于耐磨带层，由此，从扶正器待熔覆表面到耐磨带层的硬度是逐渐增大的，过渡层在扶正器待熔覆表面与耐磨带层之间起着硬度过渡的作用，从而避免了在扶正器待熔覆表面直接进行耐磨带层熔覆后，由于扶正器待熔覆表面和耐磨带层之间硬度变化过大，导致耐磨带层容易脱落的技术问题；本发明的过渡层和耐磨带层均使用激光熔覆工艺制备得到，使用激光熔覆工艺制得的熔覆层晶粒细小、结构致密、稀释率低，而且激光熔覆的热影响区域小，扶正器待熔覆表面不会产生变形，熔覆成品率高，同时，激光熔覆过程易实现自动化，形成的熔覆层厚度均匀，是一种精确度高、绿色环保的表面处理技术。

4、优选地，所述耐磨带层粉末包括过渡层合金粉末和陶瓷相碳化钨颗粒，所述耐磨带层粉末中，所述陶瓷相碳化钨颗粒占所述过渡层合金粉末重量的10wt％～40wt％。

5、优选地，所述过渡层合金粉末，以重量百分比计，包括：c为0.01～0.1％、nb为3.5～3.9％、cr为18～22％、fe为2.0～3.1％、sc为0.7～1.6％、hf为0.7～1.6％，余量为ni。

6、优选地，所述过渡层合金粉末的颗粒度为100～270目；和/或，所述陶瓷相碳化钨颗粒的粉末粒度为53～100μm的球形碳化钨。

7、优选地，所述耐磨带层的硬度大于61hrc；所述耐磨带层的熔覆厚度为1.2mm。

8、另一方面，本发明提供了一种扶正器耐磨带的激光熔覆制备方法，包括：

9、通过激光熔覆工艺将所述过渡层合金粉末熔覆于所述扶正器待熔覆表面，形成扶正器的过渡层；

10、通过激光熔覆工艺将所述耐磨带层粉末熔覆于过渡层远离所述扶正器的一面，形成扶正器的耐磨带层。

11、与现有技术相比，本发明提供的扶正器耐磨带的激光熔覆制备方法的有益效果，与上述扶正器耐磨带的有益效果相同，在此不再赘述。

12、优选地，所述通过激光熔覆工艺将所述过渡层合金粉末熔覆于所述扶正器待熔覆表面，形成扶正器的过渡层；包括：

13、在光斑直径为3.1mm、激光功率为3800w、扫描速度为20～25mm/s、送粉量为30～40g/min、保护气为15l/min、送粉气流量为6～7l/min、搭接量为50％的条件下，按照扫描路径规划，将所述过渡层合金粉末熔覆于所述扶正器正面，形成扶正器的过渡层。

14、优选地，所述通过激光熔覆工艺将所述耐磨带层粉末熔覆于过渡层远离所述扶正器的一面，形成扶正器的耐磨带层，包括：

15、在光斑直径为2.8mm、激光功率为3900w、扫描速度为30～35mm/s、送粉量为30～40g/min、保护气为15l/min、送粉气流量为6～7l/min、搭接量为50％的条件下，按照扫描路径规划，将所述耐磨带层粉末熔覆于过渡层远离所述扶正器的一面，形成扶正器的耐磨带层。

16、所述扫描路径规划包括设定熔覆方式为单向熔覆，以及所述过渡层与所述耐磨带层熔覆方式为菱形交叉错层熔覆。

17、优选地，所述通过激光熔覆工艺将所述过渡层合金粉末熔覆于所述扶正器待熔覆表面，形成扶正器的过渡层之前，还包括：

18、对扶正器待熔覆表面进行清洗和打磨，以去除所述扶正器待熔覆表面的油污和氧化层。

技术特征：

1.一种扶正器耐磨带，其特征在于，包括形成于所述扶正器待熔覆表面的过渡层，以及形成于所述过渡层表面的耐磨带层；所述过渡层由过渡层合金粉末经激光熔覆工艺制备得到，所述耐磨带层由耐磨带层粉末经激光熔覆工艺制备得到。

2.根据权利要求1所述扶正器耐磨带，其特征在于，所述耐磨带层粉末包括过渡层合金粉末和陶瓷相碳化钨颗粒，所述耐磨带层粉末中，所述陶瓷相碳化钨颗粒占所述过渡层合金粉末重量的10wt％～40wt％。

3.根据权利要求1或2所述扶正器耐磨带，其特征在于，所述过渡层合金粉末，以重量百分比计，包括：c为0.01～0.1％、nb为3.5～3.9％、cr为18～22％、fe为2.0～3.1％、sc为0.7～1.6％、hf为0.7～1.6％，余量为ni。

4.根据权利要求1所述扶正器耐磨带，其特征在于，所述过渡层合金粉末的颗粒度为100～270目；和/或，所述陶瓷相碳化钨颗粒的粉末粒度为30～80μm的球形碳化钨。

5.根据权利要求1所述扶正器耐磨带，其特征在于，所述耐磨带层的硬度大于61hrc；所述耐磨带层的熔覆厚度为1.2mm。

6.一种扶正器耐磨带的激光熔覆制备方法，应用于权利要求1～5任一项所述扶正器耐磨带，其特征在于，包括：

7.根据权利要求6所述扶正器耐磨带的激光熔覆制备方法，其特征在于，所述通过激光熔覆工艺将所述过渡层合金粉末熔覆于所述扶正器待熔覆表面，形成扶正器的过渡层；包括：

8.根据权利要求6所述扶正器耐磨带的激光熔覆制备方法，其特征在于，所述通过激光熔覆工艺将所述耐磨带层粉末熔覆于过渡层远离所述扶正器的一面，形成扶正器的耐磨带层，包括：

9.根据权利要求7或8所述扶正器耐磨带的激光熔覆制备方法，其特征在于，所述扫描路径规划包括设定熔覆方式为单向熔覆，以及所述过渡层与所述耐磨带层熔覆方式为菱形交叉错层熔覆。

10.根据权利要求6所述扶正器耐磨带的激光熔覆制备方法，其特征在于，所述通过激光熔覆工艺将所述过渡层合金粉末熔覆于所述扶正器待熔覆表面，形成扶正器的过渡层之前，还包括：

技术总结
本发明提供了一种扶正器耐磨带及其激光熔覆制备方法，以解决现有扶正器耐磨带在使用过程中容易造成硬质合金块脱落，无法提升扶正器的耐磨性能的技术问题；扶正器耐磨带包括形成于扶正器待熔覆表面的过渡层，以及形成于过渡层表面的耐磨带层；扶正器耐磨带的激光熔覆制备方法，包括通过激光熔覆工艺将过渡层合金粉末熔覆于扶正器待熔覆表面，形成扶正器的过渡层；通过激光熔覆工艺将耐磨带层粉末熔覆于过渡层远离扶正器的一面，形成扶正器的耐磨带层；本发明的扶正器耐磨带适用于石油、天然气，以及地质勘探等领域。

技术研发人员：鲁双伟,齐欢,张专,胡佩宏
受保护的技术使用者：南京辉锐光电科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/11