[发明专利]耐蚀镍基合金堆焊粉末

说明书

技术领域

本发明属于表面涂层的金属合金粉技术领域，尤其是涉及一种耐蚀镍基合金堆焊粉末。

背景技术

在现有的含硫化物油气井环境中，钻具极易产生硫化物应力腐蚀，伴随钻井液中NaCl的浓度及其他酸性物质的增加，腐蚀速度将明显加快，而且H₂S、CO₂、熔盐等对钻具的腐蚀是相互促进的。耐蚀镍基合金在国际上已有不少专利，如哈氏特C276、茵科镍625等，应用于我国含硫高的油气井的钻具中，效果依然不佳。为延长钻采用具的使用寿命，本发明研发的钻具表面防腐蚀涂层材料即抗强腐蚀性镍基合金堆焊粉末。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，提供一种抗强腐蚀介质远优于哈氏特C276、茵科镍625等合金粉末，且适用于等离子弧堆焊，激光融覆工艺性能好的耐蚀镍基合金堆焊粉末。

本发明的技术方案是：耐蚀镍基合金堆焊粉末，该镍基合金粉末按重量％计，有如下成分组成：

Cr 20-28 Mo 10-14 Co 6-8 Mn 1-1.5 Zr 0.5-1

Re 0.5-1 Si2-2.5  B 1.5-2 Ni余量杂质含量≤0.05

其中：Ni∶Co为5∶1-10∶1；

Cr∶Mo为2∶1；

在制作合金粉末过程中，Mn、Zr、Re是按照此顺序逐个依次加入的。

本发明耐蚀镍基合金堆焊粉末中Ni、Co、Cr和Mo是主体元素，Mn、Zr、Re不但是辅佐添加元素，还是本发明最亮点的添加元素，不可或缺。

Ni、Co是用于保证形成稳定的基体，而且用一部分Co置换一部分Ni可提高基体的固溶度，达到增强基体强度的目的。Cr是用于增强抗氧化性和抗高温腐蚀性，尤其是抗氧化性腐蚀，这是因为Cr的加入使镍基体产生固溶强化，提高镍基体的电极电位而钝化，增强其耐蚀性，同时又能生成致密氧化膜，增强其抗高温氧化能力。Mo的加入主要是为了提高热强性，抗还原性酸腐蚀能力，特别是C1-腐蚀，为保证在强腐蚀介质中获得最佳的抗蚀综合性能。本发明通过实验确定Ni的加入量。Co、Cr、Mo各自含量范围同时规定匹配关系，即Ni∶Co为5∶1-10∶1；Cr∶Mo为2∶1。

Mn主要起到消除0₂和S的作用，Zr和Re主要起到强化晶界的作用，Mn可以消除绝大多数的0₂和S，而Zr在Y相基体中溶解度很低，偏聚于晶界上，可以把晶界上的O₂和S置换出来，达到进一步消除0₂和S的目的。而Re可以净化晶界，改善抗氧化和抗硫化能力。所以，在制作合金粉末过程中，Mn、Zr、Re是按照此顺序逐个依次加入的。

本发明加入Si、B主要目的是改善粉末雾化工艺和等离子弧堆焊工艺性，既起到助熔造渣作用，又提高自熔性和润湿性，使焊层不产生有气孔和夹渣的缺陷，得到表面平滑致密的焊层，其含量应在可控范围内。

本发明具有的优点和积极效果是：由于采用上述技术方案，制作出来的耐蚀镍基合金堆焊粉末，抗强腐蚀性远优于目前其他国内外专利合金粉末，且适用于等离子弧堆焊，激光融覆工艺性好，完全满足了我国含硫高油气井钻具耐蚀的需求，大大提高了钻具的使用寿命。

具体实施方式

下面对本发明的实施例进一步详述。

实施例1

一种耐蚀镍基合金堆焊粉末，按重量％计，有如下成分组成：

Cr 20 Mo 10 Co 6 Zr 0.5Re 0.5 Mn 1 Si2

B1.5  Ni余量  杂质含量0.05

实施例2

一种耐蚀镍基合金堆焊粉末，按重量％计，有如下成分组成：

Cr 24 Mo 12 Co 7 Zr 0.8 Re 0.8 Mn 1.2 Si 2.3

B 1.8 Ni余量    杂质含量0.05

实施例3

一种耐蚀镍基合金堆焊粉末，按重量％计，有如下成分组成：

Cr 28 Mo 14 Co 8 Zr 1 Re 1 Mn 1.5 Si 2.5

B2 Ni余量 杂质含量0.05

实施例1、2和3中，Ni∶Co为5∶1-10∶1；Cr∶Mo为2∶1；在制作合金粉末过程中，Mn、Zr、Re是按照此顺序逐个依次加入的。