柱塞泵是油氣開采過程中的重要設備,廣泛用于壓裂、固井和注水等作業(yè)過程。作為柱塞泵的關(guān)鍵零部件,柱塞桿在工作過程中易遭受高頻往復運動的摩擦損傷以及介質(zhì)腐蝕和硬質(zhì)顆粒的沖蝕,其使用壽命只有15～35天。

油田作業(yè)環(huán)境中,每年會產(chǎn)生大量的廢舊柱塞桿,本著以修舊利廢、為企業(yè)實現(xiàn)降本增效的目的,廢舊柱塞桿可以應用高速激光熔覆技術(shù)為核心的再制造及表面強化技術(shù)。

失效的柱塞桿的處理方式:傳統(tǒng)的柱塞桿表面處理工藝有電鍍、噴焊等。

電鍍由于存在環(huán)境污染和鍍層性能差等問題,已逐漸被淘汰;噴焊Ni60技術(shù)雖可獲得合適的表面強化層性能,但由于熱輸入大,不僅對基體力學性能有明顯影響,而且變形嚴重,機加工后有效熔覆層厚度均勻性較差,易使柱塞桿連接處變形而導致工件報廢。因此火焰噴焊技術(shù)不適用于柱塞桿再制造,且采用該項技術(shù)進行表面強化的柱塞桿也不適合用于再制造毛坯。

區(qū)別于傳統(tǒng)激光熔覆,高速激光熔覆通過改變激光與粉末的作用過程,在熔池之上將粉末融熔或半融熔,將融熔或半融熔狀態(tài)的液體流送入熔池內(nèi),形成冶金結(jié)合的表面涂層,其熔覆效率與表面質(zhì)量均得以提升。與噴焊和傳統(tǒng)激光熔覆相比,具有效率高、熱輸入小、稀釋率較小、可熔覆薄層、表面平整、后續(xù)加工量小等優(yōu)勢。

從高速激光熔覆和常規(guī)激光熔覆的參數(shù)對比中不難看出:高速激光熔覆在產(chǎn)品質(zhì)量和對基體影響等方面具有明顯優(yōu)勢。不僅可用于表面強化,也可用于柱塞桿再制造。

用高速激光熔覆技術(shù)進行再制造或表面強化柱塞桿具有以下特點:

熱輸入低、變形小、效率高、熔覆層厚度均勻、對基體壽命損傷小;運用高速激光熔覆進行表面強化的柱塞桿,使用后還可進行再制造,節(jié)省了桿體的原材料采購成本和部分機加工作;高速激光熔覆稀釋率不超過3%,較薄的熔覆層厚度(0．2mm)就可以滿足要求,減少粉末浪費;柱塞桿使用壽命得到大幅度提升。

以高速激光熔覆技術(shù)為核心的整個柱塞桿再制造生產(chǎn)環(huán)節(jié)綠色、環(huán)保、無污染。通過采用綠色環(huán)保的高速激光熔覆技術(shù)進行表面強化,使柱塞桿使用壽命顯著提高,延長更換周期,減少設備運維成本;此外,以高速激光熔覆技術(shù)為核心的廢舊柱塞桿再制造,不僅可提高產(chǎn)品的使用壽命,降低生產(chǎn)運營成本,更可實現(xiàn)開源節(jié)流及明顯的社會、環(huán)境、經(jīng)濟效益。