柱塞泵是油气开采过程中的重要设备,广泛用于压裂、固井和注水等作业过程。作为柱塞泵的关键零部件,柱塞杆在工作过程中易遭受高频往复运动的摩擦损伤以及介质腐蚀和硬质颗粒的冲蚀,其使用寿命只有15～35天。

油田作业环境中,每年会产生大量的废旧柱塞杆,本着以修旧利废、为企业实现降本增效的目的,废旧柱塞杆可以应用高速激光熔覆技术为核心的再制造及表面强化技术。

失效的柱塞杆的处理方式:传统的柱塞杆表面处理工艺有电镀、喷焊等。

电镀由于存在环境污染和镀层性能差等问题,已逐渐被淘汰;喷焊Ni60技术虽可获得合适的表面强化层性能,但由于热输入大,不仅对基体力学性能有明显影响,而且变形严重,机加工后有效熔覆层厚度均匀性较差,易使柱塞杆连接处变形而导致工件报废。因此火焰喷焊技术不适用于柱塞杆再制造,且采用该项技术进行表面强化的柱塞杆也不适合用于再制造毛坯。

区别于传统激光熔覆,高速激光熔覆通过改变激光与粉末的作用过程,在熔池之上将粉末融熔或半融熔,将融熔或半融熔状态的液体流送入熔池内,形成冶金结合的表面涂层,其熔覆效率与表面质量均得以提升。与喷焊和传统激光熔覆相比,具有效率高、热输入小、稀释率较小、可熔覆薄层、表面平整、后续加工量小等优势。

从高速激光熔覆和常规激光熔覆的参数对比中不难看出:高速激光熔覆在产品质量和对基体影响等方面具有明显优势。不仅可用于表面强化,也可用于柱塞杆再制造。

用高速激光熔覆技术进行再制造或表面强化柱塞杆具有以下特点:

热输入低、变形小、效率高、熔覆层厚度均匀、对基体寿命损伤小;运用高速激光熔覆进行表面强化的柱塞杆,使用后还可进行再制造,节省了杆体的原材料采购成本和部分机加工作;高速激光熔覆稀释率不超过3%,较薄的熔覆层厚度(0．2mm)就可以满足要求,减少粉末浪费;柱塞杆使用寿命得到大幅度提升。

以高速激光熔覆技术为核心的整个柱塞杆再制造生产环节绿色、环保、无污染。通过采用绿色环保的高速激光熔覆技术进行表面强化,使柱塞杆使用寿命显著提高,延长更换周期,减少设备运维成本;此外,以高速激光熔覆技术为核心的废旧柱塞杆再制造,不仅可提高产品的使用寿命,降低生产运营成本,更可实现开源节流及明显的社会、环境、经济效益。