CN103668175A - 利于减少堆焊应力和变形的薄壁套的激光熔覆修复工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种薄壁套的激光修复工艺，包括以下步骤：A.对薄壁套表面进行处理，进行失效分析；B.使用工装对薄壁套的内孔进行固定；C.进行激光熔覆，激光熔覆时，对待修复部位以外的其他部位进行冷却；所采用的合金粉末的组分及重量百分比含量是C≤0.03%，Cr：18%至22%，Si：0.5%至1.2%，Ni：10%至15%，Mo：2.0%至3.0%，Mn：1.0%至2.0%，W：1.0%至2.0%，其余为Fe；D.进行检测；E.装配的同时拆除工装。该薄壁套的激光修复工艺对薄壁套表面进行激光熔覆，使其尺寸恢复到使用要求，并且修复后产品的变形量极小，修复后薄壁套的硬度和耐腐蚀性超过原有性能。

Description

利于减少堆焊应力和变形的薄壁套的激光熔覆修复工艺

本申请是分案申请，原申请的申请号：201210351277.X，申请日：2012-09-20，发明创造名称《薄壁套的激光熔覆修复工艺》。

技术领域

本发明涉及一种激光熔覆方法，尤其是一种薄壁套的激光熔覆修复方法。

背景技术

在石油化工行业中直径1500mm，厚度小于10mm的薄壁套应用广泛。目前，国产薄壁套的质量和精度都达不到要求，所以主要以进口产品为主，导致新品价格昂贵，维修费用提高。这种薄壁套在使用过程中由于化学气体的作用和使用环境的影响，产品局部会有磨损或汽化吹蚀，需要用堆焊来进行修复。现有的电弧堆焊稀释率高，热影响区大对这种壁薄且配合精度要求高的薄壁套来说修复精度很难达到要求。

激光熔覆是指以不同的添料方式在被熔覆基体表面上放置被选择的涂层材料经激光辐照使之和基体表面一薄层同时熔化，并快速凝固后形成稀释度极低，与基体成冶金结合的表面涂层，显著改善基层表面的耐磨、耐蚀、耐热、抗氧化及电气特性的工艺方法，从而达到表面改性或修复的目的。与堆焊、喷涂、电镀和气相沉积相比，激光熔覆具有稀释度小、组织致密、涂层与基体结合好、适合熔覆材料多、粒度及含量变化大等特点。如何将激光熔覆技术有效的应用于薄壁套的修复，是本领域的技术人员需要解决的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种对薄壁套表面进行激光熔覆，使其尺寸恢复到使用要求，并且修复后产品的变形量极小，硬度和耐腐蚀性超过原有性能的薄壁套的激光熔覆修复工艺。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种薄壁套的激光修复工艺，包括以下步骤：

A.对薄壁套表面进行处理，对薄壁套进行失效分析；

B.使用工装对薄壁套的内孔进行固定，通过工装调整薄壁套的圆周度，使其保持受力均匀；

C.根据薄壁套的失效分析结果，优化工艺参数，进行激光熔覆，激光熔覆时，对待修复部位以外的其他部位进行冷却；

所采用的合金粉末的组分及重量百分比含量是C≤0.03%，Cr：18%至22%， Si：0.5%至1.2%，Ni：10%至15%，Mo：2.0%至3.0%，Mn：1.0%至2.0%，W：1.0%至2.0%，其余为Fe；

作为优化的实施方案，所采用的合金粉末的组分及重量百分比含量是C：0.03%，Cr：20%，Si：0.8%，Ni：12%，Mo：2.5%，Mn：1.5%，W：1.5%，其余为Fe；

D.进行检测；

E.在工装固定的情况下，将薄壁套装配到设备上，装配的同时拆除工装。

为了保证熔覆层的性能，更好的消除堆焊应力，使得薄壁套变形量更小，一种优选的技术方案是：上述步骤C中采用预置送粉的方式，以快速横流二氧化碳激光器为光源对薄壁套进行连续螺旋进给搭接扫描；激光功率为1500W至1900W，标高为260mm至275mm，光斑尺寸为10mm×1.8mm，扫描速度为110mm/min至130mm/min，搭接量为6.5mm，送粉量为12g/min 至18g/min。该薄壁套的激光修复工艺采用宽带激光束，效率更高；采用预置送粉的方式，严格控制送粉量，并对激光功率、扫描速度、搭接量等进行了优化，使得熔覆层的组织均匀性好、厚度和硬度均匀。该工艺使得熔覆层与薄壁套失效部位的基体的熔合率高、结合紧密，薄壁套表面没有裂纹和气孔，且薄壁套变形量小。

为了使得待修复的薄壁套在激光熔覆的过程中修复成功，并且获得更好的修复效果，一种优选的技术方案是：上述步骤A是将薄壁套上的灰尘、油污、锈蚀清除；检测薄壁套各部位的尺寸，确定失效部位及其磨损量，确定薄壁套变形量；去除薄壁套失效部位的疲劳层0.2mm至2mm，并进行清洗。

为了保证修复后的薄壁套的质量，一种优选的技术方案是：上述步骤D是检测薄壁套变形量；在工装固定的情况下，对薄壁套表面进行机械加工；进行探伤、校验。

本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：

（1）本发明的薄壁套的激光修复工艺在激光熔覆、机械加工、运输放置、装配过程中一直使用可进行调整的工装对薄壁套的内孔进行固定，保持薄壁套的圆周受力均匀，直到薄壁套装配到设备上时，才一边装配一边移出工装，装配和拆工装同时进行，可以将薄壁套的变形量有效地控制在0.3mm，符合使用要求。采用其他方法进行薄壁套修复，变形量预计在20mm以上，会直接导致其报废。

（2）本发明的薄壁套的激光修复工艺在激光熔覆时，不停地对待修复部位以外的其他部位进行冷却，阻止堆焊热量的扩散，有利于减少堆焊应力，减轻薄壁套的变形。

（3）本发明的薄壁套的激光修复工艺中采用自制的合金粉末，合金粉末的成分中通过严格控制C的含量，使其不大于0.03%，使得粉末具有良好的润湿性，以防止在熔覆过程中产生裂纹；通过添加适量的Si使合金在凝固后形成奥氏体，以满足其硬度要求，并且使得合金粉末具有良好的自熔性；利用适量的Cr、Ni、Mo、Mn、W元素在保证不影响合金粉末焊接性和润湿性的前提下，有效地对铁基合金进行了元素强化，使得薄壁套表面的硬度增加且更加耐腐蚀，同时使得熔覆层的延展性能良好。

具体实施方式

本实施例的薄壁套的激光修复工艺的具体步骤如下：

A.对待修复的薄壁套表面进行处理，对薄壁套进行失效分析。

将薄壁套上的灰尘、油污、锈蚀等清除；检测薄壁套各部位的尺寸，确定失效部位及其磨损量，检验薄壁套是否有变形现象；通过打磨去除薄壁套失效部位的疲劳层0.5mm，并进行清洗。

B.使用工装对薄壁套的内孔进行固定，通过工装调整薄壁套的圆周度，使其保持圆周受力均匀。

C.根据薄壁套的失效分析结果，优化工艺参数，进行激光熔覆。激光熔覆时，对待修复部位以外的其他部位用水进行冷却。

采用预置送粉的方式，以快速横流二氧化碳激光器为光源对薄壁套的待修复部位进行连续螺旋进给搭接扫描。激光功率为1700W，标高（即激光器离作用物之间的距离，标高=焦距+离焦量）为270mm，光斑尺寸为10mm×1.8mm，扫描速度为120 mm/min，搭接量为6.5mm，送粉量为15g/min。所采用的合金粉末的组分及重量百分比含量是C：0.03%，Cr：20%，Si：0.8%，Ni：12%，Mo：2.5%，Mn：1.5%，W：1.5%，其余为Fe。

D.修复结束后，进行检测。

检测变形量；在工装固定的情况下，对薄壁套表面进行机械加工；进行探伤，检测是否有气孔、夹渣、裂痕等影响薄壁套机械性能的缺陷；进行校验，检验质量是否合格。

E.在工装固定的情况下，将薄壁套装配到设备上，一边装配一边拆除工装。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而这些属于本发明的精神所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

Claims (4)

1.一种薄壁套的激光修复工艺，其特征在于，包括以下步骤：

A.对薄壁套表面进行处理，对薄壁套进行失效分析；

B.使用工装对薄壁套的内孔进行固定，通过工装调整薄壁套的圆周度，使其保持受力均匀；

C.根据薄壁套的失效分析结果，优化工艺参数，进行激光熔覆，激光熔覆时，对待修复部位以外的其他部位进行冷却；

所采用的合金粉末的组分及重量百分比含量是C：0.03%，Cr：20%，Si：0.8%，Ni：12%，Mo：2.5%，Mn：1.5%，W：1.5%，其余为Fe；

D.进行检测；

E.在工装固定的情况下，将薄壁套装配到设备上，装配的同时拆除工装。

2.按照权利要求1所述的薄壁套的激光修复工艺，其特征在于：所述步骤C中采用预置送粉的方式，以快速横流二氧化碳激光器为光源对薄壁套进行连续螺旋进给搭接扫描；激光功率为1500W至1900W，标高为260mm至275mm，光斑尺寸为10mm×1.8mm，扫描速度为110mm/min至130mm/min，搭接量为6.5mm，送粉量为12g/min 至18g/min。

3.按照权利要求2所述的薄壁套的激光修复工艺，其特征在于：所述步骤A是将薄壁套上的灰尘、油污、锈蚀清除；检测薄壁套各部位的尺寸，确定失效部位及其磨损量，确定薄壁套变形量；去除薄壁套失效部位的疲劳层0.2mm至2mm，并进行清洗。

4.按照权利要求2所述的薄壁套的激光修复工艺，其特征在于：所述步骤D是检测薄壁套变形量；在工装固定的情况下，对薄壁套表面进行机械加工；进行探伤、校验。