| 随着石油勘探开发行业中钻井技术的不断进步,深井、超深井、丛式井、大斜度井、水平井大量出现,由于施工周期长、井眼深、井身结构复杂的原因,钻杆与套管内壁之间产生剧烈摩擦,导致钻杆及套管早期报废。为避免钻杆接头和套管遭受剧烈磨损,现场普遍采用的措施是利用合适的表面工程技术(喷焊、堆焊等)在钻杆接头外表面制备条带状涂层,即耐磨带,使钻杆接头外壁和套管壁或井壁隔离,依靠其良好的耐磨减摩性能对钻杆及套管同时起到保护作用。等离子熔敷先进复合材料涂层组织均匀细小,具有典型的快速凝固特征,涂层与基体之间可实现完全冶金结合。与激光及电子束技术相比较,等离子熔敷技术具有能量利用率高、生产效率高、使用成本低等特点,近年来得到了广泛关注。为了探索钻杆耐磨带制备新方法并开发具有良好减摩耐磨性能的先进复合材料涂层新体系,本文分别以Fe62-WC、Ni-Cr-Si、Fe-Cr-Si、Fe-Ti-Si-Cr, Ni-Cr-C和Ni-Ti-C合金粉末为原料,采用等离子熔敷技术,在37CrMnMo钢基材上分别制备出了WC/γ-Fe/(Fe,Cr)7C3、Cr3Si/y-Ni、Cr3Si/γ-Fe、Fe2TiSi/y-Fe/Ti5Si3、Cr7C3/y-Ni以及TiC/y-Ni等与基材形成良好冶金结合的系列复合材料涂层。利用OM、SEM、XRD、EDS等手段分析了涂层的显微组织,利用显微硬度计测试了涂层显微硬度分布,在室温干滑动磨损试验条件下测试了涂层的摩擦磨损性能并分析了磨损机理。结果表明：WC/γ-Fe/(Fe,Cr)7C3涂层平均显微硬度为HV608,与37CrMnMo钢基材相比较,耐磨性提高了11倍,摩擦系数降低到1/1.47;Cr3Si/y-Ni涂层平均显微硬度为HV500,与37CrMnMo钢基材相比较,耐磨性提高了13倍,摩擦系数降低到1/2.17;Cr3Si/y-Fe涂层平均显微硬度为HV410,与37CrMnMo钢基材相比较,耐磨性提高了11倍,摩擦系数降低到1/2.17;Fe2TiSi/y-Fe/Ti5Si3涂层平均显微硬度为HV1219,与37CrMnMo钢基材相比较,耐磨性提高了30倍,摩擦系数降低到1/5.69;Cr7C3/y-Ni涂层平均显微硬度为HV827,与37CrMnMo钢基材相比较,耐磨性提高了28倍,摩擦系数降低到1/2.76;TiC/y-Ni涂层平均显微硬度为HV1289,与37CrMnMo钢基材相比较,耐磨性提高了21倍,摩擦系数降低到1/3.64。综合分析认为,与本文所研究的其它涂层相比,等离子熔敷Fe2TiSi/y-Fe/Ti5Si3三元金属间化合物增强多相复合材料涂层具有最好的耐磨减摩效果及良好的经济适用性,有望被应用于钻杆接头耐磨减摩表面强化处理。http://www.naihougangbansteel.com |
