1、 激光处理提高油井介质环境下材料耐蚀性的研究武汉武钢华工激光大型装备有限公司 莫衡阳 熊大辉 蔡菲菲 王喜 王爱华一、试样的准备用华工激光 5kw CW CO2 激光器，以 45 钢钢板为基材，对其进行淬火、合金化和熔覆的处理。根据 GB/T6991999 标准，45 钢的成分见下表 2-1。表 2-1 45 钢的化学成分（重量%）C Mn Si P S Cu Fe0.420.50 0.500.80 0.170.37 0.035 0.035 0.25 其余淬火处理时，在 45 钢表面喷涂淬火涂料，以降低表面对激光的反射，提高能量的吸收率。合金化采用人工涂刷预引入合金粉末，涂刷涂料 301 和
2、302，层厚 100m 左右。融覆采用人工预置粉料 Ni60（Ni 基粉末）和 HGLC60（铁基粉末） ，层厚 200m 左右。将不同方法处理后的 45 钢钢板和一块未处理的钢板，线切割呈表面为 20mm10mm 的长方体试样。二、浸泡实验的方案设计浸泡实验中腐蚀溶液的成分见表 2-3表 2-3 油井产出液水质离子含量表（单位：mg/L）Cl-1 OH- HCO3- CO32- SO42- Na+K+ Ca2+ Mg2+ 总矿化度42407 0 5009 0 233.4 37020.98 1934 822.6 87426.38（1）试样预处理。将试样用超声波清洗后再在砂纸上打磨，初步出去试样
3、表面的油污和铁锈。在无水乙醇中浸泡 5min，取出用毛刷蘸取酒精刷洗处理表面，再用吹风机吹干，用游标卡尺精确测量试样的长和宽，长宽各取三处测量，取三点的平均值。（2）试样表面的密封。将环氧树脂胶按 1：1 的比例混合，放入 DHG9146A 电热恒温鼓风干燥箱中，在 100下保温 30min，待胶熔化后，将其均匀涂于试样的未处理面，再将涂上密封胶的试样放入恒温箱中，在 60下保温 180min，取出。密封胶已凝固，放置 24h 后用 FA2004 电子分析天平精确称量试样重量并记录。（3）浸泡腐蚀。将试样垂直悬吊放入装有腐蚀溶液的广口瓶中，保存所有试样处于同一液面高度，腐蚀表面不能相对，试样间
4、保持一定的间隔，将广口瓶放入 HH-42 数显恒温搅拌循环水箱中在 70下保温。（4）动态记录试样的重量改变。每隔一天将试样取出，用毛刷刷洗腐蚀面，再在酒精中浸泡 3 分钟，用吹风机吹干至恒重，用 FA2004 电子分析天平称量记录当时的重量。三、腐蚀试验结果试样质量随时间的改变用浸泡实验对试样进行全浸腐蚀 240h，其重量的改变如图所示。从图 4-4 中可以看到，六种试样在腐蚀初期，重量改变都表现为先增后减，而后，只有融覆的两个试样又出现了明显的重量增加现象，而其他试样的重量除合金化 301 在腐蚀了 200h 后稍有升高，都保持着降低的趋势。以腐蚀过程中金属溶解量的多少作为腐蚀程度的评判标准，则实验中六种试样的腐蚀严重程度依次为：未处理合金化 302淬火 合金化 301Ni60 熔覆HRC60 熔覆。经过激光处理后的 45 钢，均表现出了更好的抗腐蚀性。Ni60 和 HGLC60 两种融覆的试样，在腐蚀了约 90h 后质量又增加，反应了融覆试样的自修复功能，此时试样表面发生了再钝化，被破坏的氧化膜在试样与溶液的界面处重新生长好，起到保护作用。说明所研发的铁基粉末激光熔覆层硬度达到 HRC60，且在油井介质中具有与镍基合金相当的耐蚀性，显示出良好的应用前景。
