随着油田开发不断深入,综合含水逐年上升,我国大部分油田机采井管杆磨蚀问题日益突出,使得油井免修期明显降低,维护作业量大大增加,大大明显提高了采油成本。目前的防偏磨措施主要有采用扶正器、涂覆防腐耐磨涂层等,这些方法取得了一定成效,但存在操作复杂、环境污染等问题。本文采用5kW横流CO2激光器及内导光系统对油管内壁进行熔凝处理,以提高油管的整体耐磨耐蚀性能。确定了涂料成分及球磨工艺,然后利用正交试验方法对三个变量进行优化,配制了适合内壁喷涂的激光涂料。试验表明,球磨时间越长,颗粒越细化,喷涂成型能力越强,吸光性能越好;在所选水平范围内,当氧化钇含量7.5%,膨润土含量5%时,涂料吸光率最高;针对内壁喷涂这种特殊的喷涂形式,利用高速旋转雾化原理自行研制了内壁喷涂系统。研究了油管内壁不同的表面状态(喷砂+涂料、喷丸+涂料、未处理+涂料、未处理)对熔凝效果的影响。结果表明,喷砂、喷丸表面处理后,熔凝层表面硬度比基体可提高120%。在满足表面平整的要求下,喷砂、喷丸处理后,试样获得较厚熔凝层的能力比表面不处理状态高15%以上。对比喷砂与喷丸工艺,喷砂后熔凝成型较喷丸差。因此,喷丸最适合做为激光熔凝处理的表面预处理工艺。对油管基体及熔凝层进行显微组织分析表明,母材三维组织具有沿轴向的带状组织特征,主要由带状的铁素体与珠光体组成。激光熔凝后,显微组织明显细化。熔凝区主要由板条马氏体及残余奥氏体组成,而相变区主要由针状马氏体及铁素体组成,相变区与高温回火区都有一定的带状组织特征。对熔凝层进行显微硬度及电化学测试表明,随着扫描功率的升高,熔凝层平均硬度有所降低,但油管整体耐蚀性能上升。对普通油管及螺旋强化的油管进行磨蚀试验,结合磨蚀失重、扫描电镜观察、显微硬度及电化学测试数据等进行分析,结果表明,螺旋强化油管磨蚀性能优于普通油管;而对于激光强化油管,激光功率较高、螺距较小时,耐磨蚀性能较好。扫描电镜分析表明,激光螺旋强化的机理主要是:具有高耐磨耐蚀性能的螺旋强化带对非强化区起到了支撑保护作用,使非强化区只受冲刷腐蚀作用,明显降低了非强化区的磨蚀失重速度,从而大大减小了强化油管的整体磨蚀速度。