高頻感應(yīng)熔覆超音速火焰噴涂NiCrBSi涂層研究

《高頻感應(yīng)熔覆超音速火焰噴涂NiCrBSi涂層研究》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在工程資料-天天文庫。

1、咼頻感應(yīng)熔覆超音速火焰噴涂NiCrBSi涂層研究程國東-馬永才-孔愛氏'，王引膽，萬舉感'（1.海洋石油丄程（骨島）有限公司，山東青關(guān)266520；2?中國石油大學(xué)機(jī)電學(xué)院,山東東?257061；3.青島笑光機(jī)械有限公司，山東青島266510）摘要：用NiCrBSi自熔性合金粉末、采用超音速火焰噴涂和高頻感應(yīng)加熱技術(shù)相結(jié)合，在35CrMo鋼基體表面進(jìn)行癟覆并制得涂層。利用光學(xué)顯徵鏡（0M）和X射線衍射（XRD）分析技術(shù)觀察和測定了熔痕層組織和相結(jié)構(gòu)，并對其硬度和沖蝕磨損性能進(jìn)行了測試°結(jié)果表明：熔接后鏢

2、基涂層與基體形成了良好的冶金結(jié)合,層狀結(jié)構(gòu)消失，涂層硬度分布均勻，涂層耐沖蝕磨損能力約為HVOF涂層的3倍。關(guān)鍵詞：感應(yīng)熔覆超音速火焰噴涂沖蝕磨損中圖分類號:TG174.422文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A在石油開采和石油加工的高溫裂解過程中，存在磨損和腐蝕。為了解決該類問題,線基自熔合金備受青睞⑴，但由于價格昂貴使其應(yīng)用受到一定限制。通過表面處理的方法在鋼鐵等廉價基體上沉積一層鐮基或鐵基合金涂層就能解決經(jīng)濟(jì)性與實用性的矛盾，也是目前人們研究的熱點方法之一。超音速火焰噴涂因具有火焰速度高、溫度相對較低的特點，在噴涂金屬

3、陶瓷材料中能有效地抑制碳化物等硬質(zhì)相的分解，可獲得結(jié)合強(qiáng)度高、致密性好、碳化物含量高和耐磨性能優(yōu)越的涂層⑺。但它也有缺點：獲得性能穩(wěn)定的涂層較?。ㄐ∮?00pm）,涂層與基體間是機(jī)械結(jié)合，抗沖擊性能差，涂層組織不均勻，性能不穩(wěn)定⑶，尤其是當(dāng)涂層應(yīng)用于石油開采和石油加工的高溫裂解過程中時。35CrMo石油鉆桿在鉆井的過程中，其耐泥漿沖蝕性能差，限制了其在井下的使用時間。岡此鉆桿表面層質(zhì)量優(yōu)劣成為直接影響使用壽命的關(guān)鍵因索之一,其基本要求為：（1）表面強(qiáng)化層的硬度高;（2）與基體結(jié)合強(qiáng)度高;（3）耐沖蝕性好

4、⑷。為了延長在井下的使用壽命，采用超音速火焰噴涂技術(shù)在35CrMo表面預(yù)制備厚度為350~400球基涂層，為了克服超音速火焰噴涂層的缺點，采用高頻感應(yīng)加熱（HighFrequencyInductionHeatHFIF）技術(shù)對其進(jìn)行改性處理,并研究其組織、相結(jié)構(gòu)和耐沖蝕性能，來解決鉆桿和石化領(lǐng)域相關(guān)設(shè)備耐沖刷腐蝕能力差的問題。1試驗方法1.1涂層材料及制備方法采用西安交通大學(xué)研制的CH-2000型超音速文章編號：1007-015X（2011）03-0012-04火焰噴涂系統(tǒng)預(yù)制備涂層。該系統(tǒng)是以丙烷為燃

5、料氣體，高壓氧氣為助燃?xì)怏w，氮氣為送粉氣。采用HFP?30C型高頻感應(yīng)加熱設(shè)備進(jìn)行熔覆，基體材料為35CrMo,噴涂粉末為NiCrBSi自熔合金粉末。主要化學(xué)成分為Cr,B,Si和Fe,它們的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為16%,4%,4%和3.5%X的質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于1%,還有部分余量為Ni。粉末材料的口數(shù)為-150-400目。1.2涂層的組織與性能測試用Nicon-300型立式金相顯微鏡觀察涂層組織;用D/MAX-RB型X?射線衍射儀對制備的試樣進(jìn)行物相結(jié)構(gòu)分析;用ModelX-650型掃描電鏡對涂層沖蝕磨損表面進(jìn)行微

6、觀形貌分析;用MH3型屏顯硬度計測定硬度，載荷為200g,加載時間為15so沖蝕磨損試驗是在根據(jù)ACT-JP沖蝕試驗機(jī)原理制造的常溫沖蝕磨損試驗機(jī)上進(jìn)行,試驗機(jī)主要由磨料供給系統(tǒng)、氣體供給系統(tǒng)和試樣固從系統(tǒng)等組成，試樣每沖蝕10min,取出酒精消洗，吹干稱其質(zhì)量直至沖蝕到基體，采用BS2103型電子天平（精度為10"g）測量試樣沖蝕磨損質(zhì)量損失，沖蝕磨損試驗參數(shù)見表1。收稿H期：2010-10-12；修稿H期：2011-04-10o作者簡介：程國東（1980-）,助理工程師，現(xiàn)在中國海洋石油總公司海洋石

7、油工程股份有限公司青島分公司主要從事鋼結(jié)構(gòu)腐蝕研究與表面防護(hù)工作。E-mail：chenggd@mail,cooec.com?cn2試驗結(jié)果與分析2.1涂層的相分析NiCrBSi涂層的X衍射譜見圖1。由圖1(a)可見噴涂層的物相主要由Ni基固溶體以及CmC2,Cr23C6,Ni2B和CrB組成。由圖1(b)可知，噴涂層經(jīng)熔覆后物相構(gòu)成主要由Ni基固溶體以及Cr7C3,C切C6，NiB,CrB和禺5等組成，可見涂層的物相結(jié)構(gòu)并沒有大的改變。表1沖燭磨損試驗參數(shù)參數(shù)?數(shù)值沖蝕距離/cm20壓縮空氣壓力/(k

8、g?cm*2)2鮭/目28-40沖燭角度/(°)90噴嘴內(nèi)徑/mm3.6沖蝕粒子潦量/(g?s“)2.83Ni⑻涂層與基體的界面400x4000350030002500200015001000500Ni2B-LrlCrB(b)涂層中部400xV?I1I204060<■I■8010020/(°)(b)感應(yīng)熔覆HVOF涂層圖1NiCrBSi涂層的X射線衍射譜(c)涂層近表而400x2.2顯微組織分析超音速火焰噴NiCrBSi涂層經(jīng)高頻感應(yīng)熔覆后