一种激光表面强化石油接管螺纹面的方法
【技术领域】
[0001]本发明属于激光表面强化领域，涉及一种石油接管螺纹面表面强化的方法。
【背景技术】
[0002]激光表面强化的原理是当激光束照射到材料表面时，激光被材料吸收变为热能，表层材料受热升温。由于功率集中在一个很小的表面上，在很短时间内即把材料加热到高温，使材料发生固体相变、熔化甚至蒸发。当激光束被切断或移开后，材料表面冷速很快，自然冷却就能实现表面强化。根据激光束与材料表面作用的功率密度，作用时间及作用方式的不同，可实现不同类型的激光表面强化。
[0003]油井管都是靠螺纹连接，因此，对油井管的丝扣除要求强度外，还要求具有一定的气密性和耐用性。目前，在油气田开发中占开发投资大部分资金的石油套管损坏相当严重，给油气田开发带来了难以弥补的损失，其中连接螺纹即石油套管接头是整个石油套管柱中最薄弱的环节，在套管损坏中，由于石油套管接头破坏及密封失效占了很大一部分比例。
[0004]近年来，国内外在用接管的失效呈上升趋势，主要表现为接管被挤毁、错断、严重变形和严重腐蚀等形式。接管挤毁主要是地应力(地层出砂、流动、滑移、膨胀、蠕动等)、固井质量差、接管强度不足或存在缺陷等而造成的。接管断裂主要是地层应力高、固井质量差、接管强度不足、接管柱设计不合理、螺纹质量差及下接管操作不当等造成的。严重腐蚀则主要是由于接管设计不当、防腐措施不力、腐蚀环境恶劣等而造成的。因此，对石油接管进行表面强化，减小损耗，增加使用寿命是十分必要的。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是提供一种激光表面强化石油接管螺纹面的方法，解决上述【背景技术】中存在的问题。
[0006]本发明所采用的技术方案是，其特征在于，包括以下步骤:
[0007]步骤一:将石油接管固定，调整激光束与石油接管上管螺纹的角度；
[0008]步骤二:用砂纸打磨去除石油接管表面的氧化物、锈迹以及污垢，然后用酒精或者丙酮溶液进行清洗，去除表面杂质；
[0009]步骤三:使用高功率半导体激光器进行表面淬火处理，激光功率3000W，选用光斑宽为3?30mm，焦距370mm，扫描速度12mm/s，保护气为氩气。
[0010]本发明的有益效果是:
[0011]1、激光表面强化增加零件使用寿命，同时可以使废弃件循环使用；
[0012]2、可以局部加热，对管螺纹等特殊部位进行表面淬火处理，处理以后可获得一定的韧性、塑性和耐磨性，硬度较未处理提高了 2.5倍；
[0013]3、热影响区小，工件变形小，不易造成烧伤的损害；
[0014]4、无污染，不会对环境造成影响。
【附图说明】
[0015]图1为现场加工图；
[0016]图2为本发明实例一的微观形貌图；
[0017]图3为本发明实例一硬度曲线图；
[0018]图4为本发明实例二的微观形貌图；
[0019]图5为本发明实例二硬度曲线图；
【具体实施方式】
[0020]下面结合附图和【具体实施方式】对本发明进行详细说明。
[0021]实例一:
[0022](1)将石油接管固定，调整激光束与石油接管上管螺纹的角度；
[0023](2)用砂纸打磨去除石油接管表面的氧化物、锈迹以及污垢，然后用酒精或者丙酮溶液进行清洗，去除表面杂质；
[0024](3)使用高功率半导体激光器进行表面淬火处理，激光功率3000W，选用光斑宽为6mm，焦距370mm，扫描速度12mm/s，保护气为氩气；
[0025](4)使用光学显微镜观察石油接管微观形貌，石油接管微观形貌如图2所示，硬度曲线图如图3所示。
[0026]实例二:
[0027](1)将石油接管固定，调整激光束与石油接管上管螺纹的角度；
[0028](2)用砂纸打磨去除石油接管表面的氧化物、锈迹以及污垢，然后用酒精或者丙酮溶液进行清洗，去除表面杂质；
[0029](3)使用高功率半导体激光器进行表面淬火处理，激光功率3000W，选用光斑宽为30mm，焦距370mm，扫描速度12mm/s，保护气为氩气；
[0030](4)使用光学显微镜观察石油接管微观形貌，石油接管微观形貌如图4所示，硬度曲线图如图5所示。
【主权项】
1.一种激光表面强化石油接管螺纹面的方法。其特征在于，包括以下步骤:石油接管固定，表面处理，采用半导体激光器进行表面淬火处理。2.按权利要求1所述将石油接管固定，调整激光束与石油接管上管螺纹的角度。3.按权利要求1所述使用砂纸打磨去除石油接管表面的氧化物、锈迹以及污垢，然后用酒精或者丙酮溶液进行清洗，去除表面杂质。4.按照权利要求1所述使用高功率半导体激光器进行表面淬火处理，激光功率3000W，选用光斑宽为3?30mm，焦距370mm，扫描速度12mm/s，保护气为氩气。
【专利摘要】本发明提出了一种激光表面强化石油接管螺纹面的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：将石油接管固定，调整激光束与石油接管上管螺纹的角度；步骤二：用砂纸打磨去除石油接管表面的氧化物、锈迹以及污垢，然后用酒精或者丙酮溶液进行清洗，去除表面杂质；步骤三：使用高功率半导体激光器进行表面淬火处理，激光功率3000W，选用光斑宽为3～30mm，焦距370mm，扫描速度12mm/s，保护气为氩气。本发明对管螺纹等特殊部位进行表面强化，增加了使用寿命，提高了硬度和耐磨性，工件变形小，具有成品率高、寿命长等特点。
【IPC分类】C21D10/00
【公开号】CN105385840
【申请号】CN201510752451
【发明人】雷剑波, 郭津博, 周圣丰, 赵冬梅, 王植, 王云山
【申请人】天津工业大学
【公开日】2016年3月9日
【申请日】2015年11月3日