作为油田抽油杆的基体材料,由于特殊的服役环境, 35CrMo 合金结构钢常常受到不对称循环载荷的作用以及产出液中 CO2 和 H2S 等腐蚀介质的腐蚀,易发生疲劳断裂和腐蚀疲劳断裂。如今,中国大规模陆地油田的开采作业已经进入第二个发展阶段, 石油的含水量也呈现上升趋势,而油井产出液的含水量直接影响了抽油杆的磨损性能。高含水石油的开采背景对抽油杆的磨损性能指标提出了更高的要求,因此通过合理的表面改性技术,对 35CrMo 钢的表面硬度指标和耐磨性能进行增强具有深远的研究意义。
高频感应熔覆技术,是一种成熟、稳定的表面改性处理技术,具有生产效率高、成本低、成分可调控、熔覆层表面平整等特点,很适合用于抽油杆的改性处理。与此同时,相较于激光熔覆、氩弧熔覆、等离子熔覆、热喷涂熔覆等熔覆技术,高频感应熔覆还具有生产效率高、成本低、熔覆层表面平整、后加工量少等优点。贺定勇、王振廷、许新军等对Ni 基感应涂层的研究结果表明, Ni 基感应涂层主要由 γ-Ni、 Cr23C6、 Cr7C3、 CrB、 Ni3B 和 Ni2Si 等组成,由碳铬、硼铬、硼镍等化合物构成的第二相使镍基涂层具有较高的硬度和耐磨性。但在一些特殊环境下,单纯的镍基涂层已难以满足实际需求,因此,制备具有更高硬度和耐磨性的感应熔覆涂层成为了近些年来研究的热点之一。目前,可通过添加高熔点、高硬度的硬质颗粒来改善涂层性能,其中 TiB2 具有熔点高、硬度高、摩擦系数低、抗磨损性好等特点,很适合作为增强相应用于涂层制备工艺。利用高频感应熔覆技术,可以在 35CrMo 钢表面制备出性能良好的 Ni 基涂层, 且 Ni 基感应熔覆涂层主要由 γ-Ni、 Ni2B、 CrB、 Cr23C6 等构成。添加 TiB2 颗粒的 Ni 基涂层, 其 TiB2 颗粒在熔覆过程中并未发生分解,但发生团聚现象。熔覆过程中,熔覆层和基体间发生元素的扩散现象,主要扩散元素为 Fe、 Ni 两种元素。

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