Steigerung der Verschleiß- und Korrosionsbeständigkeit durch Beschichten mit extremen Hochgeschwindigkeitsverfahren (InterLASER)

Problemstellung
Komponenten der Öl- und Gasförderung unterliegen extremen Beanspruchungen. Bohrgestänge und Mud-Motor-Rotoren (Rotoren der Schlammpumpe) sind dabei besonders beanspruchte Bauteile. Stand der Technik für die Innenbeschichtung von Bohrgestängen ist derzeit die Kunststoffbeschichtung. Diese Beschichtung hält jedoch den größeren Temperatur- und Erosionsbelastung bei tieferen Bohrungen nicht stand. Mud-Rotoren werden auf dem Außenumfang mittels dem Spray and Fuse-Verfahren beschichtet. Die Beschichtung weist eine geringe Oberflächenqualität auf und führt zu erheblichem Aufwand in der Nacharbeit.

Projektziel
Ziel des KMU-innovativ-Projektes war es daher, neue Beschichtungsverfahren zu entwickeln mit denen es möglich ist, dünnmetallische Schutzschichten und mehrlagige metallisch-hartmetallische Kombinationsschutzschichten mit hoher Qualität auf der Bohrrohrinnenseite und auf der komplexen Schraubenkontur eines Mud-Motor-Rotors aufzubringen.

Vorgehensweise
Im Fokus standen dabei die Entwicklung des Hochgeschwindigkeits-Laserauftragsschweißens und dem Hochgeschwindigkeitsflammspritzen mit anschließendem Laserumschmelzen. Diese Verfahren bieten das Potenzial, die wachsenden Anforderungen zu erfüllen. Risiken bei dem Forschungsvorhaben lagen u.a. im Neuheitscharakter der Systemtechnik und der Erfüllung der hohen Qualitätsanforderungen an das Beschichtungssystem und die Wirtschaftlichkeit der Verfahren. Dazu musstenen die Pulverzuführdüsen, Innenbearbeitungsoptiken und Innenbrenner weiterentwickelt und die Grenzen der Beschichtungsprozesse neu definiert werden.In dem Verbundvorhaben erfolgte eine beispielhafte Umsetzung anhand der Innenbeschichtung eines verkürzten Bohrgestänges und die Beschichtung der komplexen Außenkontur eines verkürzten Mud-Motor-Rotors. Die Untersuchungen im Labormaßstab wurden erfolgreich absolviert. Des Weiteren wurden im Rahmen einer Konzeptstudie Innenbearbeitungsoptik und HVOF-Innenbrenner mit Innenverlängerungen für die tatsächlichen Bauteilgrößen ausgelegt.

Anwendungspotenzial
Das Projektkonsortiumstellte die technologischen Erkenntnisse potenziellen Endanwendern vor und die am Projekt beteiligten assoziierten Anwender dienten dabei als Referenzpartner. Weitere Akquise soll über Präsentationen auf Tagungen und Fachmessen erfolgen.Es ist vorgesehen, neue Anwendungsfelder aus Branchen, wie z.B. Luft- und Raumfahrt, Verkehrstechnik (Fahrzeugindustrie), Maschinenbau, Kunststoffverarbeitung, zu erschließen.

• Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung eingetragener Verein
• IXUN Lasertechnik GmbH
• Thermico GmbH & Co. KG