一种石油行业组合阀的耐磨耐腐处理方法及所述组合阀的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及防腐耐磨处理技术，更具体的涉及一种石油行业组合阀的耐磨耐腐处 理方法及所述组合阀，特别是涉及一种激光表面改性的组合阀耐磨耐腐处理方法。
【背景技术】
[0002] 由于石油大部分蕴藏在孔隙岩中，需要在高压、高温的环境下进行开采。一般在采 油井的边上与采油井中心斜相交的注水井，通过注入液体增加富油区的压力，使其更易被 开采。注水井通过往复式柱塞栗向井内注入高压液体，从而增加富油区的压力。在注入的 过程中，柱塞栗中承受着大量的液体冲刷。石油所在区域环境中存在较高的硫化物、氢化物 以及氯化物。一般情况下，石油设备采用的材料为碳钢材料，此类材料的硬度较低，耐冲刷 性能较差，且腐蚀失效问题十分严重。组合阀是往复式柱塞栗的核心部件，对控制柱塞栗内 液体的流速及压力有着重要的作用。若组合阀冲刷严重，会造成油压装置中安全阀动作不 稳定，噪声大，油栗启动冲击大，渗漏点多，密封性差，过流能力小等严重问题。
[0003] 目前解决石油设备中组合阀磨损问题的主要手段是通过以下两种方式来解决： (1)刷涂耐冲刷涂料；（2)整体采用高硬度材质进行制造。但是这两种技术在实际使用过 程中都存在自身明显的不足：使用耐冲刷涂料刷涂在组合阀表面时，不能长时间经受流体 冲刷，且在高温环境下不能被使用并容易出现脱层的问题，若冲刷露出金属层后，会因为防 腐涂料与金属之间存在电位差而加速对组合阀的腐蚀；采用高成本的高硬度材质如马氏体 不锈钢材料为原材料，制造所需的各种零部件，虽然能起到一定耐硫化物，氢化物的腐蚀作 用，但是对氯化物的腐蚀缓解情况不明显，且由于整体采用到高成本的马氏体不锈钢，单个 零件的成本将提高1-1. 5倍，大大的增加了采油的成本，且组合阀寿命未提高到生产需求。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于克服上述现有技术中的不足，创新的提出一种专门针对石油 行业组合阀的基于激光熔覆技术的表面耐腐蚀耐磨处理技术，解决了组合阀不能在高温、 高压、高腐蚀环境下长期工作的问题，通过本发明所述技术处理后的组合阀的表面硬度 多58HRC，激光熔覆层厚度多0. 5mm，成品率多95%，耐磨耐腐性更高，且处理效率高，成本 低，所述技术可用于对服役期满，受损严重的组合阀体的修复，也可用于新品性能的提升， 市场前景广阔。
[0005] 本发明解决上述技术问题所采取的技术方案如下： 一种石油行业组合阀的耐磨耐腐处理方法，其特征在于，包括以下步骤： (1) 、对组合阀进行表面清理； (2) 、将清理后的组合阀表面采用氩弧焊进行修补，修补过程中保证组合阀表面留有足 够的加工余量； (3) 、对步骤（2)修补后的组合阀进行机械加工，对组合阀上下端面的机械加工使其在 原有尺寸基础上减少〇. 5mm以上，对组合阀上下端面以外其他表面的机械加工参照新件标 准尺寸与公差执行； (4) 、使用工装将步骤（3)处理后的组合阀安装好后，对组合阀的上下端面进行清理，并 调试好激光熔敷装置； (5) 、向激光熔敷装置添加粒度为45~180 μ m的熔敷粉末，所述熔敷粉末的质量百分比 组成为：P 彡 〇· 007%，S 彡 0· 005%，Ni :1· 25%-3· 50%，Cr :15%-18%，Fe 余量； (6) 、打开激光熔敷装置的送粉开关，检查粉、气是否通畅，待送粉口均匀稳定送出熔 敷粉末后开启激光运行程序，对组合阀的上下端面进行激光熔敷处理，从而在组合阀的上 下端面上形成稀释度极低、与基体冶金结合的厚度在0. 5mm以上的激光恪敷表面涂层，在 激光熔敷处理过程中控制激光熔敷方向为平行于组合阀端面方向的单向熔敷，激光熔敷送 粉速度为3-8g/min，激光加热功率为1800-2200W，激光头在待熔敷表面的移动线速度为 4-6mm/s，熔敷搭接率为30%~50% ; (7) 对激光熔敷处理后的组合阀进行尺寸检验，确保留有足够加工余量后进行进一步 的机械加工处理，将组合阀尺寸加工为标准尺寸。
[0006] 进一步的根据本发明所述的石油行业组合阀的耐磨耐腐处理方法，其中步骤（1) 具体包括：使用钢丝刷、抛光片或磨头去除组合阀待处理表面的锈迹、油渣杂质，并对腐蚀 坑进行清理，清理后组合阀表面为金属光泽。
[0007] 进一步的根据本发明所述的石油行业组合阀的耐磨耐腐处理方法，其中步骤 (2)中，氩弧焊采用的焊材为直径2. 0mm的焊丝，焊丝中各元素的质量百分比组成为： C 彡 0· 03%，Si 彡 0· 6%，Mn，0· 25%-1· 00%，Cr :23%-25%，Ni : 12%-14%，Fe 余量，氩弧焊修补时 电流为65~80A，电压为12~15V，修补过程中将焊接修复区域的余高控制在2-5mm。
[0008] 进一步的根据本发明所述的石油行业组合阀的耐磨耐腐处理方法，其中步骤（3) 中，对组合阀上下端面以外其他表面的机械加工参照该表面未进行焊接修补的尺寸进行， 保证机械加工后组合阀上下端面以外的其他表面具有统一的尺寸。
[0009] 进一步的根据本发明所述的石油行业组合阀的耐磨耐腐处理方法，其中步骤（4) 具体包括：使用三抓卡盘将组合阀端部紧固，露出组合阀的上端面和下端面，并用丙酮溶液 清理上下端面，然后将组合阀平稳放置在工作台面上，调整好激光熔敷装置的激光头与端 面的距离，在不开光的情况下按设定程序空运行，确认程序无误后归零。
[0010] 进一步的根据本发明所述的石油行业组合阀的耐磨耐腐处理方法，其中经所述耐 磨耐腐处理方法处理后的组合阀的表面硬度在58HRC以上。
[0011] -种石油行业组合阀，所述组合阀为经本发明所述耐磨耐腐处理方法进行表面改 性处理后的组合阀。
[0012] 通过本发明的技术方案至少能够达到以下技术效果： 1) 、本发明所述方案不仅适用于对旧组合阀的修复，同样也适用与对新组合阀的表面 改性，同时也能够适用于除组合阀以外的其他石油设备的防腐耐磨处理，市场前景广阔； 2) 、本发明所述方案制备的组合阀耐冲刷性表面，与传统的工艺相比，具有更高的表面 耐磨性能，其表面硬度多58HRC，可对组合阀外表面任何部位进行修复，修复层与基层为冶 金结合，结合强度与材料的抗拉强度相当，修复层厚度为〇. 5_，可大幅度提高处理后零件 在石油工作面下恶劣环境中表面的耐磨性能； 3) 、本发明所述方案采用了最先进表面处理技术，相对于传统工艺具有更高的表面耐 腐蚀性，可大幅度提高处理后零件在石油工作面下恶劣环境中表面的耐腐蚀性能； 4) 、本发明所述方案在组合阀零件进行激光熔敷之前，将组合阀零件先整体进行降尺 寸处理，在保证熔敷后零件的尺寸基础上，将熔敷中的性能最不稳定的热影响区避开，在表 面留下性能最稳定的焊缝区域，不仅保证了零件的尺寸精度，装备精度，更保证了设备的运 行稳定性及可靠性； 5) 、本发明所述方案中的表面与基体为冶金结合，结合强度高，因此能长时间经受流体 冲刷，高温环境下仍保持表面的完整性； 6) 、本发明所述方案完全避免了传统有机涂料技术带来的环境污染问题，具有良好的 环保性； 7) 、本发明所述方案相对传统的抗冲刷组合阀与刷涂抗冲刷有机涂料的方式具有更高 的稳定性能及表面耐腐蚀性能，与不锈钢材质组合阀相比，本发明采用普通碳钢材质组合 阀为基体，具有更好的工艺适用性，并在大幅提高零件表面性能(如硬度，耐磨性能）前提 下兼顾了良好的经济适用性，在组合阀零件表面耐磨耐腐蚀处理中具有广阔的市场推广前 景。
【附图说明】
[0013] 附图1为通过本发明所述方法对石油行业组合阀进行耐磨耐腐处理的原理示意 图。
[0014] 图中各附图标记的含义如下： 1 一激光机械手臂，2-三爪卡盘，3-组合阀上端面，4