[发明专利]用于煤矿坑道定向钻进用无磁钻杆的制备方法有效

专利信息
申请号: 201911231285.9 申请日: 2019-12-05
公开(公告)号: CN111113055B 公开(公告)日: 2021-10-22
发明(设计)人: 温国栋;骆晓炜;田东庄;董萌萌;马晓琳;田宏杰;鄢忠方;李骏 申请(专利权)人: 中煤科工集团西安研究院有限公司
主分类号: B23P23/06 分类号: B23P23/06
代理公司: 北京天奇智新知识产权代理有限公司 11340 代理人: 李振文
地址: 710077 陕*** 国省代码: 陕西;61
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摘要:
搜索关键词: 用于 煤矿 坑道 定向 钻进 用无磁 钻杆 制备 方法
【权利要求书】:

1.一种用于煤矿坑道定向钻进用无磁钻杆的制备方法,无磁钻杆包括母接头、杆体和公接头三部分,母接头、杆体和公接头均使用同种材质的无磁钢管材加工,杆体和母接头以及公接头的外径一致,杆体的内径大于母接头以及公接头的钢管内径,其特征在于包括如下步骤:

步骤一:无磁钻杆中母接头和公接头中硬化处理,先完成母接头以及公接头的机加工以及螺纹加工,所述母接头的一端设有母接头焊接面,另一端通过机加工形成内螺纹,所述公接头的一端设有公接头焊接面,另一端通过机加工形成外螺纹,对所述内螺纹和外螺纹进行螺纹表面硬化处理,表面硬化处理后的螺纹硬度提高到100HRC;

步骤二:无磁钻杆连续驱动摩擦焊界面处理,将硬化处理后的母接头焊接面和公接头焊接面的硬化层车掉1~2mm,清理母接头、杆体和公接头待焊界面的氧化皮和油污;

步骤三:将母接头和杆体进行焊接,由于焊机只有一个旋转端,故需对母接头和公接头先后进行焊接,首先完成母接头和杆体焊接,根据无磁钢在焊接快速加热和快速冷却中容易析出损害强度的硬脆σ相的特性设置摩擦焊接机主要焊接参数,合理的焊接参数是获得良好焊缝性能的前提条件,采用的特定焊接参数如下:主轴转速1451r/min、顶锻量13mm、摩擦压力4MPa、顶锻压力6Mpa和保压时间3min,参数确定后调整接头和工件,保证焊机的移动端和旋转端夹具保持同轴,先将母接头中具有内螺纹的另一端布置在焊机旋转端的夹具中,杆体放置在移动端夹具中,焊接开始时,移动端向旋转端快速移动靠近,主轴带动母接头开始高速旋转,旋转的同时杆体向母接头的方向缓慢移动,直到母接头和杆体接触,在摩擦压力的作用下开始摩擦生热,随着母接头和杆体的温度迅速升高,连接处发生摩擦变形,当变形量达到设定的顶锻量阈值时母接头停止旋转,此时杆体移动端沿着轴向方向施加顶锻压力并保压一定的时间,形成母接头和杆体之间的焊缝,保压结束后卸载顶锻压力;

步骤四:公接头和杆体焊接;

步骤五:热处理,采用中频感应加热调质热处理工艺对焊缝处进行局部热处理,利用电磁感应原理,通过交变磁场中闭合导体产生的涡流和磁滞损失作用于焊缝处引起热效应,在极短的时间内产生大量的热能,以此来对焊缝进行热调质处理,调质的主要参数为加热温度和加热时间,无磁钻杆放入中频感应加热线圈中将焊缝放置在闭合导体中心处进行加热,加热到760℃并保温350s,焊缝从中心到母材微观组织存在差异,位于摩擦界面附近的窄小区域此区域聚集了大量的变形能,促进了奥氏体再结晶,形成了细小的奥氏体组织,从而使得焊缝的组织发生了转变,高温铁素体发生了固溶,同时细化晶粒,消除内应力,从而能有效提高焊缝强度。

2.如权利要求1所述的用于煤矿坑道定向钻进用无磁钻杆的制备方法,其特征在于:所述无磁钢管中具体的材料化学成分为:C0.025%、Si0.4%、Mn18%、Cr18%、Mo0.2%、N%0.55%,其余为Fe,其磁导率为1.002。

3.如权利要求1所述的用于煤矿坑道定向钻进用无磁钻杆的制备方法,其特征在于:还包含步骤六:切削飞边。

4.如权利要求3所述的用于煤矿坑道定向钻进用无磁钻杆的制备方法,其特征在于:还包含步骤七:超声波探伤。

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