一種管道內(nèi)壁的熔覆方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及激光烙覆方法技術(shù)領(lǐng)域，具體而言設(shè)及一種管道內(nèi)壁的烙覆方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 管道作為輸送氣體、液體或帶固體顆粒的流體載體，主要用在給水、排水、供熱、供 煤氣、長距離輸送石油和天然氣、農(nóng)業(yè)灌概、水力工程和各種工業(yè)裝置中。管道的通行、支 承、坡度、排液排氣、補(bǔ)償、保溫與加熱、防腐與清洗、識別與涂漆、安全等因素，無論對于地 上敷設(shè)還是地下敷設(shè)都是重要的問題，其中，腐蝕是管道發(fā)生失效事故的主要原因。
[0003] 石油管道所處環(huán)境極其復(fù)雜，是極易受到腐蝕的管道之一。水、氣、控等氣相、液 相、固相多相共存且流動的多相流腐蝕介質(zhì)，加之高溫、高壓、服、〇)2、02、〇-和水分為石油 管道的主要腐蝕介質(zhì)。W水、控兩相為共存為例，當(dāng)油水比例大于70%時，一般存在油包水 的情況，腐蝕速率較低；當(dāng)油水比例小于30%時，則會出現(xiàn)水包油的情況，腐蝕、磨損速率 較高。水包油時會出現(xiàn)兩種情況：一、油中含有起緩蝕劑作用的物質(zhì)，由于受到緩蝕作用，其 腐蝕速率比單相水介質(zhì)的腐蝕速率要慢；二、當(dāng)油中不含緩蝕作用物質(zhì)時，由于各相間的互 相促進(jìn)作用，其腐蝕性有時會比單相介質(zhì)強(qiáng)的多。
[0004] 石油管道一旦發(fā)生腐蝕事故，輕者天然氣和原油泄漏，重者燃燒、爆炸，不僅造成 嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失，而且還會帶來環(huán)境污染。目前，國內(nèi)經(jīng)常采用涂層防腐和電法保護(hù)提高石 油管道內(nèi)壁的耐腐蝕性能，效果均不理想。因此，如何提高管道內(nèi)壁的耐腐蝕性能，是一項 值得研究的技術(shù)問題。

【發(fā)明內(nèi)容】
陽〇化]本發(fā)明提供了 一種管道內(nèi)壁的烙覆方法。
[0006] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：
[0007] 一種管道內(nèi)壁的烙覆方法，包括在待加工管道的內(nèi)壁烙覆合金粉末，得到烙覆層。
[0008] 進(jìn)一步，所述烙覆層的烙覆方式為緊密螺旋烙覆或疏松螺旋烙覆。
[0009] 進(jìn)一步，所述烙覆層的烙覆方法為：
[0010] (1)將待加工管道固定在工裝上，所述工裝勻速旋轉(zhuǎn)帶動所述待加工管道，圍繞待 加工管道的主軸勻速旋轉(zhuǎn)，所述待加工管道的橫截面為圓形；
[0011] (2)將激光頭置于待加工管道內(nèi)部，并且激光頭沿著待加工管道的主軸方向進(jìn)給 運(yùn)動，所述激光頭上設(shè)置有除煙裝置和送粉裝置；
[0012] (3)采用同步送粉方式，在待加工管道的內(nèi)壁烙覆合金粉末，得到烙覆層。
[0013] 進(jìn)一步，在所述烙覆過程中，對所述待加工管道的外表面，同步進(jìn)行散熱處理，所 述散熱處理的方法為：
[0014] 在所述待加工管道的外表面設(shè)置冷氣源，所述冷氣源與激光頭同步進(jìn)給，對激光 頭烙覆后的管道進(jìn)行降溫，所述冷氣源的壓強(qiáng)為5-20bar，輸出冷空氣溫度為0-8°C，進(jìn)氣 量為 0. 7-1. 2mVmin。
[0015] 進(jìn)一步，所述緊密螺旋烙覆采用多道搭接的方式進(jìn)行，其烙覆方法為：
[0016] (1)在所述激光頭沿待加工管道的主軸方向的一個進(jìn)給工步中，激光頭逐步烙覆 合金粉末，形成圍繞待加工管道內(nèi)壁、首尾相搭接的第N道烙覆條；
[0017] (2)所述激光頭沿待加工管道的主軸方向運(yùn)動一個進(jìn)給工步，在第N道烙覆條的 側(cè)面，逐步搭接烙覆合金粉末，形成圍繞待加工管道內(nèi)壁、首尾相搭接的第N+1道烙覆條， 且第N、N+1道烙覆條的搭接率為30% -50%;
[0018] (3)重復(fù)進(jìn)行步驟（2)，直至烙覆條將所述待加工管道的內(nèi)壁完全覆蓋，得到烙覆 層。
[0019] 所述緊密螺旋烙覆方式可W-次成形，烙覆層表面平整、均勻，有效提高工作效 率。
[0020] 進(jìn)一步，所述緊密螺旋烙覆方式中，激光器的線速度為540-600mm/min，步距為激 光光斑直徑的1/3-1/2,功率為6800-7400W，送粉速度為15-25g/min，載流氣體量為1-化/ min,所述烙覆條的單邊厚度為l-2mm，工裝旋轉(zhuǎn)速度為6-8mm/s。
[0021] 進(jìn)一步，所述疏松螺旋烙覆采用周期性搭接的方式進(jìn)行，其烙覆方法為：
[0022] (1)在所述激光頭沿待加工管道的主軸方向的進(jìn)給運(yùn)動中，激光頭自所述待加工 管道內(nèi)壁的一端烙覆到另一端，得到第N道烙覆條；
[0023] (2)所述激光頭復(fù)位并沿待加工管道的主軸方向進(jìn)給運(yùn)動，在第N道烙覆條的側(cè) 面，激光頭自所述待加工管道的一端搭接烙覆到另一端，得到第N+1道烙覆條，且第N、N+1 道烙覆條的搭接率為30% -50%;
[0024] (3)重復(fù)進(jìn)行步驟（2)，直至烙覆條將所述待加工管道的內(nèi)壁完全覆蓋，得到所述 烙覆層。
[0025] 所述疏松螺旋烙覆方式可W有效降低烙覆熱量對待加工管道的影響，采用周期性 搭接，最終實(shí)現(xiàn)多道搭接，保證烙覆成形的均勻性。 陽0%] 進(jìn)一步，所述疏松螺旋烙覆方式中，激光器的線速度為480-540mm/min，功率為 7000-7500W，送粉速度為20-30g/min，載流氣體量為5-lOL/min，且同一烙覆條的螺距應(yīng)不 小于激光光斑直徑，所述烙覆條的單邊厚度為l-2mm，工裝旋轉(zhuǎn)速度為8-lOmm/s。
[0027] 進(jìn)一步，所述同一烙覆條的螺距為激光光斑直徑的6-8倍，所述螺距既可W降低 烙覆過程中產(chǎn)生熱量對待加工管道的影響，又可W提高工作效率。
[0028] 進(jìn)一步，所述合金粉末包括W下配方組份：
[0029]C:8. 52-8. 6份、Mo:15. 3-16. 2份、Ni:26. 5-44份、Fe:9. 2-9. 8份、Μη:0.34-0. 7 份、Cr:17-19. 5份、Si:0. 34-0. 5份、Nb:3-3. 3份、WC:15-30份。
[0030] 所述WC為粒度均勻的球形顆粒，其具有熱膨脹系數(shù)低、硬度高的特點(diǎn)，Ni、Mo元素 具備很好的初性，能夠有效降低烙覆層整體開裂敏感性，在合金粉末中加入比例適當(dāng)?shù)腤C， 促使合金粉末形成的烙覆層具有很好的抗滑動磨損和抗磨粒磨損性能，可W應(yīng)對管道內(nèi)壁 的腐蝕及磨損。
[0031] 本發(fā)明的有益效果是：
[0032] 1、本發(fā)明采用緊密螺旋烙覆和疏松螺旋烙覆方式，在待加工管道內(nèi)壁形成烙覆 層，可W有效地提高管道的耐腐蝕性和耐磨損性，延長管道的使用壽命。
[0033] 2、本發(fā)明采用緊密螺旋烙覆方式，導(dǎo)致部分管道溫度急劇升高，管道內(nèi)極易集聚 煙霧，同步進(jìn)行散熱和除煙操作，可w有效降低管道表面的溫度，及時吸附烙覆過程中產(chǎn)生 的煙霧，有助于提高烙覆層的質(zhì)量，防止烙覆層開裂和變形。
[0034] 3、本發(fā)明采用疏松螺旋烙覆方式，可W有效避免部分管道溫度急劇升高，同時，同 步進(jìn)行散熱和除煙操作，有助于提高成品率，后續(xù)加工余量小，工作效率高。
[0035] 4、本發(fā)明對激光器和送粉器的各項參數(shù)進(jìn)行優(yōu)選設(shè)定，能夠保證合金粉末與管道 內(nèi)壁形成有效的冶金結(jié)合，節(jié)省生產(chǎn)成本。
[0036] 5、本發(fā)明對合金粉末的配方和組份進(jìn)行優(yōu)選，促使合金粉末具有抗滑動磨損和抗 磨粒磨損性能，同時使得烙覆層具有開裂敏感性低、稀釋率低、致密度高的特點(diǎn)。
[0037] 6、本發(fā)明可W對工裝旋轉(zhuǎn)速度、激光頭的進(jìn)給頻率進(jìn)行編程，適應(yīng)企業(yè)高科技、自 動化發(fā)展需要。
【附圖說明】
[0038] 圖1是本發(fā)明的緊密螺旋烙覆方式示意圖；
[0039] 圖2是本發(fā)明的疏松螺旋烙覆方式示意圖；
[0040] 圖3是本發(fā)明的銅加速乙酸鹽霧試驗中試樣一的實(shí)驗結(jié)果圖；
[0041] 圖4是本發(fā)明的銅加速乙酸鹽霧試驗中試樣二的實(shí)驗結(jié)果圖。
[0042] 附圖中：待加工管道1、第N道烙覆條2、第N+1道烙覆條3。
【具體實(shí)施方式】
[0043] 下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述， 顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的 實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其