激光熔覆修复石油外管设备的工艺流程

　　1、表面预处理

　　清洗：采用化学清洗或高压水射流清洗等方法，去除外管设备表面的油污、杂质、铁锈等污染物，确保熔覆表面清洁。例如，对于管径较大的管道，可使用高压水射流清洗车进行内部清洗，清洗压力可达数十兆帕，能够有效清除管道内壁的污垢。

　　打磨：利用打磨设备(如电动砂轮、砂纸等)对外管设备表面进行打磨，去除表面的氧化皮、粗糙层，提高表面平整度，为后续的熔覆过程提供良好的基础。对于一些有局部变形或损伤的部位，还需要进行整形打磨，使表面恢复到基本平整状态。

　　探伤检测：通过无损探伤技术(如超声波探伤、磁粉探伤、射线探伤等)对清洗打磨后的外管设备进行全面检测，确定设备表面及内部的缺陷位置、大小和类型，为制定合理的熔覆修复方案提供依据。例如，采用超声波探伤仪能够检测出管道内部深度达数毫米的裂纹缺陷。

　　2、熔覆材料选择

　　根据石油外管设备的工作环境、损伤类型和性能要求，选择合适的熔覆材料。常见的熔覆材料包括镍基合金、钴基合金、铁基合金以及含有碳化钨、陶瓷等增强相的复合材料。

　　抗腐蚀应用：在腐蚀环境较为严重的情况下，如输送含硫原油的管道，可选择镍基合金(如 Inconel 系列)作为熔覆材料。镍基合金具有优异的耐蚀性能，能够有效抵抗硫化氢、二氧化碳等腐蚀介质的侵蚀。

　　耐磨应用：对于易受磨损的部位，如输送含砂原油的管道内壁，可采用含有碳化钨颗粒的镍基或钴基复合材料作为熔覆材料。碳化钨具有高硬度和良好的耐磨性，能够显著提高熔覆层的耐磨性能。

　　综合性能要求：当石油外管设备需要同时具备多种性能时，可通过优化熔覆材料成分或采用多层熔覆的方式来满足需求。例如，先在基体表面熔覆一层具有良好结合性能的过渡层(如铁基合金)，再在过渡层上熔覆一层具有抗腐蚀和耐磨性能的复合涂层(如镍基 - 碳化钨复合材料)。

　　3、激光熔覆操作

　　设备调试：根据外管设备的尺寸、形状和熔覆工艺要求，调试激光熔覆设备，包括激光器的功率、光斑直径、扫描速度，送粉装置的送粉量、送粉角度等参数。确保设备运行稳定，参数设置准确，以保证熔覆过程的顺利进行和熔覆层质量。

　　熔覆方式选择：激光熔覆主要有预置式和同步式两种方式。预置式是预先将熔覆材料均匀铺设在基体表面，然后用激光束进行扫描熔化;同步式是在激光辐照的同时，通过送粉装置将熔覆材料直接送入熔池。在石油外管设备修复中，同步式熔覆方式应用更为广泛，因为它能够实时控制熔覆材料的添加量，保证熔覆层的均匀性和质量。例如，对于管径较小的管道，可采用手持同步送粉激光熔覆设备进行修复;对于大口径管道，则可采用自动化的同步送粉激光熔覆生产线进行作业。

　　多层熔覆：对于一些需要较厚熔覆层或对性能要求较高的情况，可采用多层熔覆工艺。每层熔覆后，需对熔覆层进行适当的冷却和检测，确保层间结合良好，无缺陷产生。在进行下一层熔覆时，需调整激光参数和送粉量，以保证每层熔覆层的质量和性能。例如，在修复海底输油管道时，为了提高管道的耐腐蚀和抗压性能，通常采用 3 - 5 层的多层熔覆工艺。

　　4、后处理

　　热处理：对熔覆后的外管设备进行适当的热处理，如退火、回火等，以消除熔覆层内部的残余应力，改善组织结构，提高熔覆层的综合性能。热处理温度和时间需根据熔覆材料和基体材料的特性进行合理选择。例如，对于一些镍基合金熔覆层，可采用在 800 - 900℃下进行退火处理 1 - 2 小时的工艺。

　　表面加工：采用机械加工(如车削、磨削)或表面抛光等方法，对外管设备熔覆后的表面进行处理，使其达到规定的尺寸精度和表面粗糙度要求。例如，对于需要与其他部件配合安装的外管设备，通过车削加工可使熔覆后的外管外径尺寸精度控制在 ±0.1mm 以内，表面粗糙度达到 Ra0.8 - 1.6μm。

　　质量检测：再次通过无损探伤检测(如超声波探伤、渗透探伤等)和理化性能测试(如硬度测试、拉伸测试、耐腐蚀性能测试等)，对修复后的外管设备进行全面质量检测，确保熔覆层无裂纹、气孔等缺陷，性能满足使用要求。例如，采用硬度计对熔覆层表面不同位置进行硬度测试，要求硬度值偏差在规定范围内，以保证熔覆层质量的均匀性。