[发明专利]石油钻杆摩擦焊焊接接头形变热处理的方法

说明书

(一)技术领域

本发明涉及一种液压金属打包机。主要用于将各种轻薄型黑色和有色金属废料的冷态束块打包，使之形成紧密均匀的圆柱体形包块。属金属打包机技术领域。

(二)背景技术

摩擦焊工艺仍然使接头保持纤维组织形态，只是在近缝区改变了原始母材的流线方向，这种由压力加工形成的纤维组织十分稳定，不能用常规热处理消除，它表现的各向异性导致焊缝出现韧性低谷，在钻杆使用中降低焊区疲劳寿命并增大了焊缝脆断失效的倾向。

(三)发明内容

本发明的目的在于克服上述不足，提供一种在钻杆使用中增大焊区疲劳寿命并降低焊缝脆断失效的倾向的石油钻杆摩擦焊焊接接头形变热处理的方法。

本发明的目的是这样实现的：一种石油钻杆摩擦焊焊接接头形变热处理的方法，其特征在于：把焊接的摩擦加热热源同时作为焊接接头淬火处理的加热热源，在摩擦焊接过程中摩擦加热阶段结束后和顶锻焊接结束前某瞬间，利用安装在焊机上的淬火装置及时向焊区喷射淬火介质，使接头区迅速冷却，接着用同样装在焊机上的回火装置对焊区及时回火，焊区金属得到形变与相变两种强韧化作用，这样焊件的摩擦焊接与焊区的调质处理同在摩擦焊机上完成，省去原工艺流程中焊后的退火、淬火、回火三道工序。

本发明石油钻杆摩擦焊焊接接头形变热处理，是针对钻杆摩擦焊接过程所特有的接头区金属在急速加热的同时伴有剧烈变形的特点，在摩擦焊领域中引入形变强化与相变强化相结合的理论，在钻杆焊接过程中利用刹车能耗和焊接余热进行形变热处理，充分挖掘摩擦焊过程自身所具有的形变与相变强韧化的潜力，把摩擦焊高温形变引入的大量位错、嵌镶结构等用淬火相变牢固的钉扎住，并在焊机上直接完成回火，通过改变传统的摩擦焊过程把焊接工艺和热处理工艺实行工序兼并，发挥形变强化与相变强化的双重作用，取得以往单一方法不能达到的强韧化效果，以简单的工艺流程实现在不降低接头强度的条件下韧性超过调质母材的水平。这种方法使摩擦焊焊接接头既克服了焊缝韧性差及局部热处理边界强度低的缺点，又简化了工艺、提高了生产效率，节约了能源。

本发明是把提高摩擦焊接头强韧性的研究成果在技术上落实到减少刹车能耗以控制刹车减速度和论证焊接余热的可利用性的实践层面，用刹车能耗和焊接余热来进行形变热处理，通过改变传统的摩擦焊过程把焊接工艺同热处理工艺实行工序兼并，发挥形变强化与相变强化的双重作用，取得用以往单一方法不能达到的接头强韧化效果，以寻求一种在不降低接头强度的前提下，其韧性超过调质母材的新方法，本发明强调的一点是焊接及淬火与回火同时在摩擦焊机上一气呵成。

(四)附图说明

图1为本发明涉及的摩擦焊过程的形变热处理示意图。

图2为以往127mmG105石油钻杆普通摩擦焊接头性能分布图。

(五)具体实施方式

为说明方便，称通常连续驱动摩擦焊刹车顶锻后直接空冷的工艺为普通摩擦焊，以示与摩擦焊形变热处理工艺的区别。并测试有关的摩擦焊热力循环曲线，建立相应的连续冷却组织转变图(简称HCCT图，参见图1)。

由图1可知，不同的热力循环曲线将有不同的组织性能与之对应。曲线1既是普通摩擦焊的热力循环曲线。不难看出，仅靠调整焊接参数对改变它的热力循环曲线是有限的。为改善接头性能可设计几种形变热处理试验方案。其中曲线2是焊热淬火试验，焊热淬火是利用摩擦焊局部高温形变条件直接淬火并辅以随后的高温回火。显然这种人为工艺干预控制是对普通摩擦焊的热力循环曲线的重要而有效的修正，而且利用焊接余热直接淬火也是生产中容易实现的高温形变淬火工艺。