[发明专利]石油开采用钻具的堆焊工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种管材的表面处理工艺，尤其涉及一种石油开采用钻具的堆焊工艺。

背景技术

随着石油钻探事业的高速发展，石油开采用钻具用得越来越多，在钻井钻探中钻具的损伤也日趋严重。现有技术采用等离子喷涂焊以及二氧化碳保护硬面敷焊技术在钻具的易损表面形成一层耐磨带，应对在钻井和钻探过程中保护钻杆的受损面，起到了一定的积极作用。但作为焊接敷焊的焊缝对钻杆的保护要求越来越高，使用单位对钻具的使用寿命要求也愈来愈高。现有技术已经满足不了需要。

发明内容

本发明的目的，就是为了解决上述问题，提供一种石油开采用钻具的堆焊工艺。

为了达到上述目的，本发明采用了以下技术方案：一种石油开采用钻具的堆焊工艺，包括以下步骤：

(1)对钻具的堆焊区域表面进行清洁处理，去除表面的锈斑、油污；

(2)将钻具的堆焊区域送入中频加热炉加温至200～250℃；

(3)对加温合格后的钻具的堆焊区域表面再次进行清洁；

(4)由自动控制二氧化碳焊机采用碳钢焊丝对钻具的堆焊区域进行电焊，电焊的同时由喷粉机构向电焊位置喷入预热到200℃的纯钨粉进行敷焊，最终在钻具的堆焊区域焊敷形成一层含有碳化钨的增厚耐磨带。

所述的焊接电压为20～35V，电流为300A。

所述的自动控制二氧化碳焊机采用宾采尔的401直柄水冷焊枪，所述的碳钢焊丝使用ER55或ER55B2型碳钢焊丝，规格为φ1.6mm。

所述的纯钨粉的粒度为40～80目，喷入量控制在每平方厘米堆焊区域10～30克。

所述的自动控制二氧化碳焊机采用程控技术控制焊接速度，焊枪的摆动幅度和摆幅速度同步控制。

所述的钻具的堆焊区域包括钻具的母端和公端、加重钻具的母端、公端和中间加厚段。

采用本发明的石油开采用钻具的堆焊工艺，具有以下的优点和特点：

1、可保证所堆焊的焊层能精确地控制宽度、厚度、焊层的表面裂纹以及焊层的表面的平整度。

2、有效地增加了焊缝的成型及焊丝和母材的融深度，因而有益地保证了焊层在钻井过程中的使用寿命。

3、提高了焊层的硬度，从而提高了钻具的耐磨性和钻具对套管的减摩性，提升钻具使用寿命达二倍以上。

具体实施方式

本发明石油开采用钻具的堆焊工艺是，首先对钻具的堆焊区域(包括钻具的母端和公端、加重钻具的母端、公端和中间加厚段)表面进行清洁处理，去除表面的锈斑、油污；然后将清洁过的钻具的堆焊区域送入中频加热炉加温至200～250℃；然后对加温合格后的钻具的堆焊区域表面再次进行清洁；即可将钻具推入自动焊机内，由自动控制二氧化碳焊机(该自动控制二氧化碳焊机采用宾采尔的401直柄水冷焊枪)采用碳钢焊丝对钻具的堆焊区域进行电焊，电焊的同时由喷粉机构向电焊位置喷入预热到200℃的纯钨粉进行敷焊，最终在钻具的堆焊区域焊敷形成一层含有碳化钨的增厚耐磨带。焊接电压为20～35V，电流为300A。碳钢焊丝使用ER55或ER55B2型碳钢焊丝，规格为φ1.6mm。纯钨粉的粒度为40～80目，喷入量控制在每平方厘米堆焊区域10～30克。为保证送粉的有效，操作人员必须随时注意观察熔池的变化，以控制熔池的颜色为绿红色为最佳，焊丝流动为半蠕动状态。要是达不到焊缝平面的要求可调整抖动频率和送丝速度。另外亦可加强送丝速度的调整来达到焊敷最好最优的焊缝。

本发明的堆焊工艺为二氧化碳保护焊和碳化钨喷焊合并同步焊接。在焊接过程中有着完全独立的净化密封房和排气窗，焊机卡盘与钻具之间有连接装置，以及自动控制柜和顶升机架和加热系统为一体的焊接设备。

本发明对于石油开采所用的钻具，无论哪种规格包括钻铤都可以给予焊敷。给予钻具表层焊敷的焊缝能保证平整光滑、结构实密、焊缝融深度达1.5mm以上，保证了钻具自身的使用寿命。由于在用ER55或ER55B2型焊丝电焊的同时加入了纯钨粉同步进行敷焊，在焊层中生成了高耐磨的碳化钨，从而提高了焊缝的耐磨性。也保证了钻具套管的内壁减少了它的磨损。同时也延长了套管的使用期限。