SY/T 7865.1-2025 油井管表面增强工艺规范 第1部分：激光熔覆

ICS 75.180.10 CCS E 92

中华人民共和国石油天然气行业标准

SY/T 7865.1—2025

油井管表面增强工艺规范第1部分：激光熔覆

Specification for surface reinforcement process of oil country tubular goods— Part 1:Laser cladding

2025-12-18发布 2026—06-18实施

国家能源局发布

目次

前言 Ⅲ

引言 IV

1 范围 1

2 规范性引用文件 1

3 术语和定义 2

4 符号 3

5 一般要求 3

6 设备 3

7 材料 4

7.1 基管材料 4

7.2 激光熔覆材料 4

8 熔覆工艺 6

8.1 工艺要求 6

8.2 工艺流程 7

8.3 后处理 11

8.4 工艺评定 11

9 激光熔覆技术要求 11

9.1 熔覆层质量性能 11

9.2 拉伸性能 12

9.3 冲击性能 12

9.4 硬度 12

9.5 压扁 12

9.6 弯曲性能 12

9.7 扭转性能 12

9.8 耐磨性能 13

9.9 耐蚀性能 13

10 检验与试验 13

10.1 检验频次 13

10.2 外观质量 13

10.3 厚度 13

10.4 表面粗糙度 14

I

10.5 金相组织分析 14

10.6 表面缺陷 14

10.7 化学成分 14

10.8 拉伸试验 14

10.9 冲击试验 14

10.10 硬度试验 14

10.11 压扁试验 15

10.12 弯曲试验 16

10.13 扭转试验 17

10.14 耐磨试验 17

10.15 腐蚀试验 17

10.16 复验 17

附录A(规范性) 工艺评定 18

参考文献 21

Ⅱ

前言

本文件按照GB/T 1.1—2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。

请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。

本文件由石油工业标准化技术委员会石油管材专业标准化技术委员会 (CPSC/TC5) 提出并归口。

本文件起草单位：中国石油集团工程材料研究院有限公司、宝山钢铁股份有限公司、大陆激光科技有限公司、重庆江陆激光科技有限公司、上海天瑞仅博复合管有限公司、中石化胜利石油工程有限公司、上海海隆石油钻具有限公司、中国储能(北京)技术有限公司、中盐盐穴综合利用股份有限公司、中国能建数科集团、中国石油集团工程技术研究院有限公司、中国石油天然气股份有限公司西南油气田分公司、中国石化石油工程技术研究院、天津滨海雷克斯激光科技发展有限公司、沧州隆泰迪管道科技有限公司。

本文件主要起草人：王蕊、张忠铧、杨鹏、赵永安、李茹、施宜君、朱文琪、张开祥、吕海英、 马国良、马卫锋、韩军、夏焱、付盼、关跃阳、张雪辉、马宏涛、伊伟锴、李景翠、万继方、陈晓壮、刘春昊、陈子晗、刘绍峰、钱余昕、刘光磊、徐孜俊、赵云松、王少勃、刘景阳。

Ⅲ

引言

油井管表面增强工艺是采用表面处理或改性技术显著提高油井管使用性能的技术，为规范油井管表面增强工艺的技术要求、检测方法及质量控制，制定了油井管激光熔覆和电弧喷涂表面增强技术文件。为了有效指导文件使用者，按照表面增强工艺类型划分，SY/T 7865《油井管表面增强工艺规范》 拟由两个部分构成。

——第1部分：激光熔覆。目的在于规定油井管激光熔覆表面增强工艺的熔覆设备要求、熔覆材料要求、内外熔覆工艺评定、熔覆管材性能检验。

——第2部分：电弧喷涂。目的在于规定油井管电弧喷涂表面增强工艺的电弧喷涂设备、喷涂材料、工艺要求、质量检验、安全与防护等。

IV

1 范围

本文件规定了油井管激光熔覆表面增强工艺的一般要求、设备、材料、熔覆工艺、技术要求、工艺评定、检验与试验等。

本文件适用于油井管激光熔覆表面增强的工艺控制和质量检验。

2 规范性引用文件

下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件;不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。

GB/T 223 ( 所有部分)钢铁及合金化学分析方法

GB/T 228.1 金属材料拉伸试验第1部分：室温试验方法

GB/T 229 金属材料夏比摆锤冲击试验方法

GB/T 230.1 金属材料洛氏硬度试验第1部分：试验方法

GB/T 232 金属材料弯曲试验方法

GB/T 246 金属材料管压扁试验方法

GB/T 1814 钢材断口检验法

GB/T 3323.1 焊缝无损检测射线检测第1部分：X 和伽玛射线的胶片技术

GB/T 3323.2 焊缝无损检测射线检测第2部分：使用数字化探测器的X 和伽玛射线技术 GB/T 4157 金属在硫化氢环境中抗硫化物应力开裂和应力腐蚀开裂的实验室试验方法

GB/T 4340.1 金属材料维氏硬度试验第1部分：试验方法

GB/T 6524 金属粉末粒度分布的测量重力沉降光透法

GB/T7247.1 激光产品的安全第1部分：设备分类和要求

GB/T 8923.1 涂覆涂料前钢材表面处理表面清洁度的目视评定第1部分：未涂覆过的钢材表面和全面清除原有涂层后的钢材表面的锈蚀等级和处理等级

GB/T 10320 激光设备和设施的电气安全

GB/T 10610 产品几何技术规范( GPS) 表面结构轮廓法评定表面结构的规则和方法 GB/T 13298 金属显微组织检验方法

GB/T 19830 石油天然气工业油气井套管或油管用钢管

GB/T 20968 无损检测目视检测辅助工具低倍放大镜的选用

GB/T 26955 金属材料焊缝破坏性试验焊缝宏观和微观检验

GB/T 29166 石油天然气工业钢制钻杆

GB/T 32259 焊缝无损检测熔焊接头目视检测

GB/T 35351 增材制造术语

1

GB/T 37166 无损检测复合材料工业计算机层析成像(CT) 检测方法

GB/T 42401 激光熔覆修复缺陷质量分级

JB/T 7901 金属材料实验室均匀腐蚀全浸试验方法

JY/T0584 扫描电子显微镜分析方法通则

NB/T 47013.5 承压设备无损检测第5部分：渗透检测

SY/T 7496 套管磨损试验方法

T/CPSI01301 油气井用高抗挤套管

3 术语和定义

GB/T 19830、GB/T 29166、GB/T 35351界定的以及下列术语和定义适用于本文件。

3. 1

基管 base pipe

用来沉积激光熔覆层的油井管。

3. 2

激光熔覆 laser cladding

利用高能量密度激光束快速加热熔化熔覆材料，在基材表面形成熔池，冷却凝固后在基材表面形成冶金结合层的一种激光加工技术。

[来源：GB/T 29795—2013,3.3]

3.3

激光熔覆材料 laser cladding material

激光熔覆过程中所添加的材料，可选用粉末、丝、带或箔等材料。

[来源：GB/T 29795—2013,3.3.1]

3. 4

激光熔覆层 laser cladding layer

激光熔覆熔池凝固后，与基材形成冶金结合的表面覆层。

[来源：GB/T 29795—2013,3.3.5] 3.5

整体激光熔覆 whole surface laser cladding

基管整个工作面进行激光熔覆。

[来源：GB/T 40737—2021,3.1,有修改]

3. 6

局部激光熔覆 local part laser cladding

基管工作面局部位置进行激光熔覆。

[来源：GB/T 40737—2021,3.2,有修改] 3.7

稀释率 dilution ratio

熔覆时，由于熔化基体材料的混入而引起激光熔覆层合金成分的变化程度，用基体材料合金在熔覆层中所占的百分比表示。

[来源：GB/T 29795—2013,3.3.19]

3.8

搭接率 overlap rate

2

相邻的两个熔覆区间的搭接比例。

[来源：GB/T 29795—2013,3.3.9]

3.9

孔隙数 number of pores

在选定的基准空间中，所有孔隙(孔隙群)的个数。

4 符号

下列符号适用于本文件。

A——两个孔的孔隙间距，单位毫米(mm);

D——基管规定外径，单位为毫米 (mm);

D₀——多道熔覆层之间的搭接宽度，单位为毫米(mm);

H——熔覆层高度，单位为毫米(mm);

h——基材熔深，单位为毫米(mm);

L——试样长度，单位为毫米(mm);

L₀——两个孔的孔隙群的长度，单位为毫米(mm);

L₁——第一个孔的孔隙长度，单位为毫米(mm);

L₂——第二个孔的孔隙长度，单位为毫米 (mm);

L——平行长度，单位为毫米(mm);

P——外径不圆度;

R₀——搭接 率 ;

S——壁厚不均度;

t—— 基管规定壁厚，单位为毫米 (mm);

t₁ ——熔覆层厚度，单位为毫米(mm);

W——单道熔覆层宽度，单位为毫米 (mm);

η —稀释率。

5 一般要求

5.1 作业人员应经过培训，考核合格后持证上岗，作业过程宜考虑光辐射、粉尘、粉末、金属蒸气等对人身及零部件的影响，根据激光曝光周期、波长及输出功率(辐射功率)或输出能量(辐射能量)选择防护用具，应至少包括激光防护眼镜、手套及防护服等防护用品。

5.2 作业设备安全防护、作业环境应符合GB/T 10320、GB/T7247.1和GB 44703的规定。

6 设备

6.1 激光熔覆设备宜使用连续光纤激光器或半导体光纤耦合激光器，光纤芯径及激光器功率等应能满足激光熔覆正常连续生产要求。根据需要，可配套六轴机器人、滑台、重型变位机、双筒送粉器或送丝机构、水冷机、重型变位机等设备。

6.2 设备应具有满足油井管内壁及表面增材、表面耐磨带强化的激光熔覆连续批量生产的加工能力。

6.3 设备应具有监控系统，该系统能监控保护镜片及送粉或送丝状态。

6.4 设备应具有油井管同步冷却系统。

3

6.5 设备控制系统应至少具有如下功能：

a) 激光器功率、光斑大小、熔覆速度等参数输入功能;

b) 运行参数曲线显示及打印输出功能;

c) 运行参数查询功能;

d) 激光器、熔覆头、加工系统等部件控制功能;

e) 故障报警功能。

6.6 激光头的保护镜片及密封元件更换时，应在无尘环境下操作;激光头使用完毕后，应用纸胶带封堵出口，避免粉尘侵入。

6.7 设备应定期标定、校准、维护和保养，每年应至少标定1次。

7 材料

7.1 基管材料

7.1.1 油管和套管的基管材料应为符合GB/T 19830要求的无缝钢管。经购方与制造商协商，也可选用其他材料。

7.1.2 钻杆的基管材料应为符合GB/T 29166要求的无缝钢管。经购方与制造商协商，也可选用其他材料。

7.1.3 无磁钻具的基管材料宜选用W1813N和 W2014N 等牌号的铁基无磁钻具及P530、P550、 NM7、NM9 等材料的无磁奥氏体Mn-Cr 钢。

7.2 激光熔覆材料

7.2.1 成分

7.2.1.1 通则

激光熔覆材料通常为纯金属、合金等粉材或丝材，粉材在使用时可添加填充物和粘结剂，宜根据工况按照SY/T 6268的规定选材。对于表面耐磨熔覆材料，宜选用具有耐磨、减摩性能的铁基合金粉材或丝材。

7.2.1.2 马氏体不锈钢材料

采用马氏体不锈钢合金粉末或丝材时，宜选用2Cr13和 3Cr13, 化学成分应符合表1的要求，也可选择其他材料。

7.2.1.3 奥氏体不锈钢材料

采用奥氏体不锈钢合金粉末或丝材时，宜选用304和316L, 化学成分应符合表2的要求，也可选择其他材料。

表1马氏体不锈钢化学成分要求

牌号

化学 成分 ( 质量 分数， % )

C

Cr

Si

Mn

S

P

Fe

2Cr13

0.16～0.24

12.00～14.00

≤0.60

≤0.030

≤0.035

余量

3Cr13

0.25～0.34

4

表2奥氏体不锈钢化学成分要求

化学成分(质量分数，%)

Ni

Mo

304

≤0.08

18.00～20.00

8.00～11.00

≤1.00

≤2.00

一

316L

≤0.03

16.00～18.00

10.00～14.00

2.0～3.0

7.2.1.4 双相不锈钢材料

采用双相不锈钢合金粉末或丝材时，宜选用2507和2205,化学成分应符合表3的要求，也可选择其他材料。

表3双相不锈钢化学成分要求

N

2507

24.00～26.00

6.00～8.00

≤0.80

≤1.20

3.00～5.00

≤0.02

0.24～0.32

2205

22.00～23.00

4.50～6.50

3.00～3.50

0.14～0.20

7.2.1.5 镍基合金材料

采用镍基合金粉末或丝材时，宜选用2532和625,化学成分应符合表4的要求，也可选择其他材料。

表4镍基合金化学成分要求

Cu

Nb

Al

Ti

Co

2532

≤

0.03

24.00

~

27.00

29.00

36.50

≤1.50

2.50

4.00

≤0.015

625

0.10

20.00 ~

23.00

3.15 ~

4.15

8.00

10.00

5.00

0.40

0.50

1.00

7.2.2 性能要求

7.2.2.1 熔覆粉末粒度宜为100～270目，振实密度宜不小于4.5 g/cm³, 应符合GB/T6524 及下列要求：

a) 粒径分布满足正态分布;

b) 流动性应不大于15.0 s/50g;

c) 球形率应不小于90%;

d) 空心球率应不大于5%。

5

7.2.2.2 熔覆丝材表面应光滑，直径范围宜为1.0 mm～1.6mm。

8 熔覆工艺

8.1 工艺要求

8.1.1 一般要求

熔覆工艺应能实现材料层间的离散控制，可通过改变输入熔池中的熔覆材料成分来改变材料组分，实现耐磨、耐高温、耐蚀及抗氧化等性能。

8.1.2 工艺参数

工艺参数应包括但不限于：

a) 激光功率;

b) 扫描速度;

c) 光斑直径;

d) 离焦量;

e )稀释率;

f) 搭接率。

8.1.3 激光功率

激光器的最低功率应不低于3000W。

8.1.4 扫描速度

激光器的扫描速度宜为10 mm/s~500 mm/s。

8.1.5 光斑直径

激光器的光斑直径宜为φ1mm~φ32 mm。

8.1.6 离焦量

激光器的离焦量宜为0mm～1.5mm。

8.1.7 稀释率

应按照GB/T 13298或 JY/T 0584的规定测量熔覆层的厚度和基材熔深，如图1所示。按照公式(1)计算稀释率，稀释率宜小于10%。

6

 

…………………………………

(1)

式中：

n— 稀释率;

H——熔覆层高度，单位为毫米 (mm); h——基材熔深，单位为毫米( mm)。

标引序号说明：

1——熔覆层;

2——基管;

h——基材熔深，单位为毫米(mm)。

图 1 熔覆层截面示意图

8.1.8 搭接率

采用多道熔覆工艺制造时应控制搭接率。熔覆层宽度、搭接宽度参数应按照GB/T 13298或JY/T 0584的规定测量，如图2所示。搭接率按照公式(2)计算，搭接率宜为40%～50%。

标引符号说明：

W——单道熔覆层宽度，单位为毫米(mm)。

图2 熔覆层搭接截面示意图

7

(2)

R₀——搭接率;

Do——多道熔覆层之间的搭接宽度，单位为毫米 (mm);

8.2 工艺流程

8.2.1 熔覆流程

内表面激光熔覆和外表面激光熔覆工艺流程如图3和图4所示。

基管标记

外观、尺寸检验

熔覆前

内孔抛磨

缺欠检测

否

合格

是

激光熔覆

内孔热光

表面检测

缺陷检测

交付后工序

返回前工序

熔覆中

熔覆后

图 3 油管和套管内表面激光熔覆工艺流程

8.2.2 基管标记

基管应做编号等可追溯标记，且标记不应破坏基管强度。

8.2.3 外观、尺寸检测

应按照GB/T 32259和 GB/T 20968的规定对激光熔覆管材进行目视检测。若存在挤压、撞击、划伤等异常损伤，应记录并进行修复，修复后外观应符合GB/T 19830和GB/T 29166的要求。

测量并记录基管的长度、外径、内径、壁厚、直度等尺寸，测量结果应符合GB/T 19830和GB/T 29166的要求。基管为套管应按照T/CPSI 01301的规定测量外径不圆度及壁厚不均度，且应符合表5 的要求。

8

焊接表面修磨清洁

是激光熔覆

图4 钻杆外表面激光熔覆工艺流程

表5外径不圆度、壁厚不均度要求

外径不圆度

壁厚不均度

≤0.70%

≤15%

外径不圆度按公式(3)计算：

Dmax——同一横截面上实测的最大外径值，单位为毫米( mm);

Dmin——同一横截面上实测的最小外径值，单位为毫米 (mm)。 壁厚不均度按公式(4)计算：

………………………………

(3)

(4)

tmax——同一截面上实测的最大壁厚值，单位为毫米(mm);

tin——同一截面上实测的最小壁厚值，单位为毫米(mm)。

8.2.4 表面处理

油管和套管表面应按照GB/T 8923.1的规定进行处理，处理后表面等级应不小于St3 或Sa2.5。处理后管材两端应封堵。若管材长期储存，两端应密封并充干燥气体保护。

钻杆表面应按照GB/T 8923.1的规定进行处理，处理后表面应呈现金属光泽，无油污、氧化物、 水分等。若熔覆前存放时间超过24h, 应重新进行表面处理。

8.2.5 表面缺欠检测

油管和套管表面处理后应进行表面缺欠检测，记录缺欠的形状、尺寸及位置，缺欠深度应不大于 0.2 mm。如缺欠深度大于本文件要求，应重新抛磨，抛磨后仍达不到要求，应返回前工序。

8.2.6 激光熔覆加工

激光熔覆前应采用目视检测方法复检管材熔覆位置的表面状态，当出现返锈或表面污染时，应重新进行表面处理。应检查设备状态，确认设备状态正常且满足连续熔覆条件。如熔覆加工过程必须停顿，再次熔覆应保证焦点坐标准确、焦点附近无粉末堆积、连接处熔覆层连续。根据工艺试验确定激光熔覆工艺参数，包括但不限于：

a) 在其他条件一定的情况下，宜选择大功率;

b) 激光熔覆过程保持焦距不变，焦距波动应不大于0.5mm;

c) 根据光斑尺寸、扫描速度，确定送粉/送丝速率;

d) 宜考虑表面平整度和加工效率，确定搭接率。

熔覆过程中应每小时记录一次环境温度、湿度。如需对基管进行预热，预热温度不应对基管性能产生影响。熔覆过程中应采用热电偶或非接触式红外温度测量方法测量管体温度。当油管和套管为基管时，管体温度宜不大于120℃;当钻杆为基管时，管体温度宜不大于300℃。

8.2.7 熔覆表面检测

应按照GB/T 32259和GB/T 20968的规定对激光熔覆管材进行目视检测。对油管和套管为基管的内熔覆层进行抛光处理，去除积瘤、氧化层，抛光等级应为St3 或Sa2.5, 表面粗糙度宜为Ra6.3。

钻具为基管的外熔覆耐磨带高度宜为4.0 mm～5.0 mm, 单道宽度宜为20 mm～30mm。 钻具外熔覆耐磨带应平滑过渡，无鱼鳞脊、凹陷、鼓包、未熔合，熔覆层两侧25 mm 区域内应无裂纹缺陷。

8.2.8 熔覆层缺陷检测

应采用无损检测或金相分析方法进行缺陷检测，熔覆层孔隙长度、数量不符合9.1.4的要求时， 应重新进行局部抛磨处理。处理后重新熔覆，熔覆层缺陷检测满足要求后交付后工序。

8.2.9 交付后工序

熔覆层缺陷检测符合9.8的要求后，石油管材两端应封堵或进行简易包装。

10

8.3 后处理

激光熔覆后可与购方协商进行如表面处理、热处理、机械加工或重熔、复合涂层等功能性处理， 可按照后处理要求使用机械、化学、热学方法处理。

8.4 工艺评定

激光熔覆后的油管、套管和钻杆应于首批生产之前进行试制和工艺评定，工艺评定应符合附录A 的要求。

9 激光熔覆技术要求

9.1 熔覆层质量性能

9.1.1 外观质量

对油管和套管为基管的内熔覆层，应无积瘤、氧化层。钻具为基管的外熔覆层应平滑过渡，无鱼鳞脊、凹陷、鼓包、未熔合，熔覆层两侧25 mm 区域内应无裂纹缺陷。

9.1.2 厚度

油管和套管作为基管熔覆时，t₁ 应不小于0.5 mm, 且t₁ 应不大于1/6t。钻具作为基管进行外熔覆时，t₁ 应不小于4.0 mm。

9.1.3 表面粗糙度

油管和套管作为基管熔覆时，熔覆层表面粗糙度宜不大于Ra6.3。

9.1.4 孔隙长度、孔隙数

对于单个孔隙，应在基准空间中量取该孔边界的最长直线距离作为该孔的孔隙长度。对于某两个相邻孔隙，在基准空间中量取两孔边界之间的最短直线距离作为该组孔的孔隙间距，孔隙长度和孔隙间距如图5所示。

在一组孔隙中，选取最大孔的孔隙长度作为激光熔覆管的最大孔隙长度，选取最近两孔的孔隙间距作为最小孔隙间距。在选定的基准空间中，统计所有孔隙含(孔隙群)的个数为孔隙数。油管和套管内熔覆层的单个孔隙最大直径应不大于0.3 mm, 且0.2 mm～0.3 mm直径的孔隙每平方分米不应超过5个。钻具外熔覆层的单个孔隙最大直径应不大于1.6 mm, 且1.0 mm～1.6 mm直径的孔隙总数量不应超过5个。

9.1.5 金相组织

应记录熔覆层低倍形貌、显微组织、孔隙尺寸及数量等检验结果。孔隙尺寸及数量应符合9.1.4 的要求，显微组织等要求及检验方法应与购方协商确定。钻具热影响区及熔深的总深度应不大于母材壁厚的25%。

9.1.6 表面缺陷

激光熔覆层不应存在裂纹、孔隙、夹渣及未熔合等不连续缺陷。整管熔覆层不应存在线性显示， 直径不超过1.5 mm 的圆形显示不应超过1个。

11

标引序号说明： 1——孔隙1; 2——孔隙2;

L₂——第二个孔的孔隙长度，单位为毫米( mm)。

图5 孔隙长度、孔隙间距和孔隙群示意图

9.2 拉伸性能

油管和套管激光熔覆试样的拉伸性能应符合GB/T 19830对基管材料拉伸性能的要求。钻杆管体激光熔覆试样的拉伸性能应符合GB/T 29166的要求，断口应位于母材区域。其他基管材料的拉伸性能要求应由购方和制造商协商确定。

9.3 冲击性能

油管和套管激光熔覆试样的正向冲击、侧向冲击应符合基管冲击性能要求。

9.4 硬度

钻杆激光熔覆试样熔覆层为耐磨层时，截面硬度宜为45 HRC～55 HRC。若存在打底层时，打底层的截面硬度应不大于35 HRC。

9.5 压扁

油管和套管为基管的压扁试验结果应符合表6的规定。在平行板间距离小于表6的规定值之前， 试样任何部位不应出现裂纹或断裂。整个压扁过程中，油管和套管熔覆层与基管不应出现剥离现象且不应出现周向裂纹。钻杆管体应压扁至发出开裂声为止，钻杆试样上不应在熔覆层和基体之间的熔合线处产生裂纹。

9.6 弯曲性能

油管和套管熔覆层与基管不应出现剥离现象。钻杆管体熔覆层和基体之间的熔合层处不应产生裂纹。

9.7 扭转性能

油管和套管熔覆层与基管不应发生分离且不应有平行母材表面的开裂。

12

表6油管和套管压扁性能要求

钢级

D/t

不出现裂纹时的平行板最大间距 mm

H40

≥16

0.5×D

<16

D×(0.830-0.0206 D/t)

J55、K55

0.65×D

3.93～16

D×(0.980-0.0206 D/t)

<3.93

D×(1.104-0.0518 D/t)

N80-1、N80Q

9～28

D×(1.074-0.0194D/t)

L80-1

D×(1.074-0.0194 D/t)

R95

D×(1.080-0.0178 D/t)

P110

全部

D×(1.086-0.0163D/t)

Q125*

D×(1.092-0.0140 D/t)

压扁应至少为0.85D。

9.8 耐磨性能

若购方规定应开展耐磨性试验，要求值应由购方和制造商协商确定。

9.9 耐蚀性能

若购方规定应开展耐蚀性能试验，要求值应由购方和制造商协商确定。

10 检验与试验

10.1 检验频次

每一合同批产品应取一根进行一次质量检验。外观质量、厚度、表面粗糙度及表面缺陷应逐根检验。

10.2 外观质量

应按照GB/T 32259和GB/T 20968的规定采用目视方法对激光熔覆管材进行外观质量检测。

10.3 厚度

应从激光熔覆样品取样。试样制备应避开样品边缘位置，均匀取样，每组试样应不少于3个。

应按照GB/T 13298或JY/T 0584的规定测量熔覆层厚度，测量方法应满足熔覆层厚度最小尺寸精度要求。在每个试样中选取3个区域进行测量，每个区域依次取2个厚度最高点和3个厚度最低点，取其算术平均值作为此区域的熔覆层厚度，并记录厚度最小值。当对试验结果有异议时，应双方协商确定复验方法。

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10.4 表面粗糙度

以激光熔覆样品熔覆层表面为测量表面，每组试样应不少于3个。宜采用轮廓测量仪等工具测量，试样尺寸及测量方法应符合GB/T 10610的规定。

10.5 金相组织分析

从垂直熔覆层方向截取1个试样，试样应包含基管材料与熔覆材料。试样基管厚度应至少为熔覆层公称厚度的1.5倍，试验方法应符合GB/T 13298或 GB/T 26955的规定。

10.6 表面缺陷

宜按照NB/T 47013.5的规定进行熔覆层表面缺陷检验。

10.7 化学成分

应按照GB/T 223 (所有部分)方法进行检验。熔覆材料的化学成分分析也可与购方协商选用其他检验方法。

10.8 拉伸试验

从激光熔覆样品中取1个试样进行拉伸试验。整体激光熔覆拉伸试样如图6所示，局部激光熔覆拉伸试样如图7所示。应按照GB/T 228.1的规定进行试验。

L——试样长度，单位为毫米( mm);

L——平行长度，单位为毫米 (mm);

t ——基管规定壁厚，单位为毫米( mm)。

图 6 整体激光熔覆拉伸试样示意图

10.9 冲击试验

从激光熔覆样品中取样进行正向冲击及侧向冲击试验，每组试样应不少于3个。若购方要求，应采用目视方法，或按照GB/T 1814和JY/T 0584的规定检验并记录断口宏观形貌、熔覆层剥离、夹杂物及裂纹等情况。试样应符合GB/T 229的规定，正向冲击开口应在基体一侧，侧向冲击开口应通过熔覆界面，如图8和图9所示。

10.10 硬度试验

从激光熔覆样品的横截面取1个试样进行硬度试验，截面应抛光并显示出熔覆层和基管相对位置，需要同时测量熔合区硬度时，抛光、腐蚀后，应显示出熔合区分界线。试验应符合GB/T 230.1 或GB/T 4340.1的要求。应进行纵向横截面硬度测试，测量位置示意图如图10所示。测试结果取

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算术平均值，结果取整数位。如与购方协商一致，也可按照GB/T 17394.1的要求进行测量后按照 ASTM E140的规定进行硬度换算。

a) 局部熔覆处壁厚大于基管

b) 局部熔覆处壁厚与基管相同

L—— 试样长度，单位为毫米 ( mm);

t ——基管规定壁厚，单位为毫米 (mm)。

图 7 局部激光熔覆拉伸试样示意图

图8 正向冲击试样示意图

图9 侧向冲击试样示意图

10.11 压扁试验

从激光熔覆样品取样，每组试样应不少于3个。压扁试样如图11所示。应按照GB/T 246的规定进行试验。

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1——基管;

2 ——熔覆层。

图10 硬度测量位置示意图

a) 内表面激光熔覆

b) 外表面激光熔覆

图11 压扁试样示意图

10.12 弯曲试验

从激光熔覆样品取样，每组试样应不少于3个。弯曲试样分为面弯试样和背弯试样，试样截面形状为矩形，长度应符合GB/T 232的要求，如图12所示。试验方法按照GB/T 232中支辊式弯曲装置的要求执行。

弯曲试验压头直径为试样厚度的2～2.5倍，面弯或背弯试样熔覆层一侧应正对和背对弯曲压头。油管和套管试样弯曲至试样断裂或弯曲至180°。钻杆管体弯曲试样被压下量应不小于5mm 或熔覆层产生的裂纹扩展至基体为止。试验过程中应记录最大弯曲力、开裂长度等数据。

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t ——基管规定壁厚，单位为毫米(mm)。

图12 弯曲试样示意图

10.13 扭转试验

若购方规定应开展扭转试验，试样应取自激光熔覆样品，每组试样应不少于3个。试样宜为长度150 mm、宽度10 mm、厚度4mm 的纵向条状试样。试样宜尽可能是平直的，必要时可按照GB/T 239.1的规定对试样进行矫直。应根据试样材质硬度选用合适的夹持装置，夹持装置的硬度宜大于试样硬度20 HRC。试验机的两个夹头应保持在同一轴线上，对试样不施加任何弯曲力。试样绕自身轴线向一个方向均匀旋转180°作为一次扭转。扭转次数由购方与制造商协商确定。

10.14 耐磨试验

试样应取自激光熔覆样品，以激光熔覆层为试验表面。应按照SY/T 7496的规定进行试验，如与购方协商一致，也可按照GB/T 12444、ASTM G65 或 ASTM G105 的规定，或由购方与制造商协商确定。

10.15 腐蚀试验

10.15.1 均匀腐蚀试验

应按照JB/T 7901的规定进行激光熔覆样品均匀腐蚀试验，如与购方协商一致，也可按照ASTM G111 的规定进行试验。

10.15.2 硫化物应力开裂试验

从激光熔覆样品取样，每组试样应不少于3个。试验应按照GB/T 4157的规定进行，如与购方协商一致，可用小尺寸试样或替换性试样。

10.15.3 冲蚀腐蚀试验

若购方规定应开展冲蚀试验，试样以激光熔覆层为试验表面。试验宜按照ASTM G 211或ASTM G76 的规定进行，也可由购方与制造商协商确定试验方法。

10.16 复验

若代表一批的产品检验结果不符合9.1～9.9的要求，则制造商可选择从同一批产品中另取两件产品，在与初次取样的相同位置取样进行复验。若所有复验试样的检验结果符合要求，则除初次试验不合格的那一件外，该批产品合格。若复验中一个或多个试样的检验结果仍不符合要求，制造商可选择对该批剩余产品逐件检验，合格的产品应接收。

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附录 A (规范性) 工艺评定

A.1 通用要求

以下情况之一发生时，应进行工艺评定：

a) 首次生产;

b) 材料变更及材料供应商更换，包括基材或熔覆材料;

c) 工艺参数发生重大调整，如激光功率、扫描速度、送粉率、保护气体类型或流量等参数;

d) 设备关键部件更换或升级，如激光器、光学系统、送粉系统、运动控制系统;

e) 设计或技术要求变更;

f) 工艺方法变更;

g)质量异常或重复缺陷;

h) 停产6个月后复产;

i) 产品标准和试验方法更新。

变更若在原有评定覆盖范围内，则不必重新进行工艺评定。

A.2 工艺参数

激光熔覆过程中应控制工艺参数并符合8.1的要求。

A.3 工艺评定试验

A.3.1 油管和套管工艺评定试验应包括但不限于以下内容：

a) 熔覆表面检测;

b) 几何尺寸检验;

c) 熔覆层缺陷检测;

d) 结合性能检测(弯曲试验、压扁试验及扭转试验);

e) 金相组织分析;

f) 拉伸试验;

g)冲击试验;

h) 腐蚀试验。

A.3.2 钻具工艺评定试验应包括但不限于以下内容：

d) 结合性能检验(弯曲试验、压扁试验及扭转试验);

f) 硬度试验;

g) 耐磨试验。

如工艺评定试验结果不符合本文件规定，则另取2根产品进行复验;若复验仍不符合要求，制造商应改进工艺，重新生产，经检验合格后可正式生产。工艺评定试验结果应作为购方验收资料。

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A.4 工艺评定试验

A.4.1 熔覆表面检测

应按照GB/T 32259和GB/T 20968的规定对激光熔覆管材进行目视检测。外观检测应无裂纹，圆周直径大于0.4 mm 的麻坑不应多于3个，不应出现直径大于0.75 mm 的麻坑。

被检测表面应进行抛光处理，去除油、脂、砂、锈斑及其他任何会影响目视检测结果的物质，抛光质量应符合8.2.7的要求。裸眼检测无法评定时，可采用20倍的放大镜进行观察与检测;当目视检测发现不能检测与评定的缺陷时，应按照GB/T 3323.1或GB/T 3323.2的规定进行射线检测。

A.4.2 几何尺寸检验

熔覆层每一层宽度和高度应一致。厚度应均匀并符合9.1.2的要求，表面粗糙度应符合9.1.3的要求，当外观、几何尺寸检测不合格时，应按照激光熔覆工艺要求进行重新加工检测。

A.4.3 熔覆层缺陷检测

应按照NB/T 47013.5、GB/T 37166或其他应能保证穿透激光熔覆层的无损检测方法检测缺陷形状、尺寸及位置和激光熔覆层不连续缺陷，如裂纹、孔隙、夹渣及未熔合等。孔隙应符合9.1.4的要求，缺陷质量应按照GB/T 42401的规定进行分级，当缺陷检测不合格时，应按照激光熔覆工艺要求进行重新加工检测。当无法进行现场无损检测时，可以通过破坏性检测对激光熔覆产品或试验件进行金相组织检测。

A.4.4 结合性能检测

应按照10.11、10.12和10.13进行弯曲、压扁、扭转的一种或几种试验组合。试验结果应符合

9.5、9.6及9.7的要求。当结合性能检测不合格时，应按照激光熔覆工艺要求进行重新加工检测。

A.4.5 金相组织分析

应按照10.5进行金相组织检测，检测结果应符合9.1.5的要求。

A.4.6 拉伸试验

油管和套管激光熔覆工艺应按照10.8进行拉伸试验，拉伸性能应符合9.2的要求。

A.4.7 冲击试验

油管和套管激光熔覆工艺应按照10.9进行冲击试验，冲击性能应符合9.3的要求。

A.4.8 腐蚀试验

油管和套管激光熔覆工艺熔覆材料应按照10.15的要求进行第三方腐蚀性能评价试验，并提供试验报告。

A.4.9 耐磨、减摩试验

钻杆应按照10.14进行耐磨、减摩试验评价，并提供试验报告。

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A.5 工艺评定报告

工艺评定结果合格后应编制工艺评定报告，内容应至少包括工艺参数及上述所有试验与检验的结果。

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参考 文献

[1] GB/T 239.1 金属材料线材第1部分：单向扭转试验方法

[2] GB/T 12444 金属材料磨损试验方法试环一试块滑动磨损试验

[3] GB/T 17394.1 金属材料里氏硬度试验第1部分：试验方法

[4] GB/T 29795—2013 激光修复技术术语和定义

[5] GB/T 40737—2021 再制造激光熔覆层性能试验方法

[6] SY/T 6268 油井管选用推荐作法

[7]ASTM E140 Standard hardness conversion tables for metals relationship among brinell hardness,vickers hardness,rockwell hardness,superficial hardness,knoop hardness,scleroscope hardness,and leeb hardness

[8]ASTM G65 Standard test method for measuring abrasion using the dry sand/rubber wheel apparatus

[9]ASTM G76 Standard test method for conducting erosion tests by solid particle impingement using gas jets

[10]ASTM G105 Standard test method for conducting wet sand/rubber wheel abrasion tests

[11] ASTM G 111 Standard guide for corrosion tests in high temperature or high pressure environment,or both

[12] ASTM G211 Standard test method for conducting elevated temperature erosion tests by solid particle impingement using gas jets