钻杆耐磨带焊丝敷焊工艺
摩擦焊钻杆ARNC0100XT删耐磨带敷焊工艺
温 冷 却 等 。在 现 有 工 艺 基 础 上 通 过 大 量 试 验 、 实 际 生 产 不 断 改 进 ． 并 形 成 工 艺规 范 指 导 焊 接 工 程 师现 场 操 作 。 经 实 际耐 磨 带 敷 焊 应
用 ． 改进 后 的 工 艺在 满 足 设 计要 求 前提 下 保证 了焊 缝 质 量 ．并 提 高 了产 品 合 格 率
张 东 民 ， 张绍 青 ，张 宏
（ １ ． 上 海 应 用技 术学 院 机 械 工 程 学 院 ，上 海 ２ ０ １ ４ １ ８ ；２ ． 上海徐３ ２ ３ ２ 程机 械 有 限 公 司 ，上 海 ２ ０ １ ４ １ ３ ）
摘 要 ：耐 磨 带 敷 焊 质 量 对 钻 井设 备 使 用 寿命 有 重要 影 响 ，ＡＲ Ｎ Ｃ Ｏ１ ０ ０ ｘ Ｔ １ ￣是 一种 铁 基 合 金 耐 磨 带 药 芯 焊 丝 ．摩 擦 因数 小 ＋具 有 良好 的
加 厚
矩 和输 送 泥 浆 的 功 能 ．大 量 钻 杆 的 连接 ．延 长 钻 柱
总体 长 度 并 不 断 加深 井 眼 摩 擦 焊 钻杆 属 于 钻 杆 一 种 ，采用 固相 焊 接技 术 将 接头 与 管 体 强 力 摩 擦 焊 接 在 一 起 ．通 常 钻 杆 的 两 端 接 头 靠 近 螺 纹 部 分 ． 中
性 力 学特 性 ．截 面 硬 度 均匀 ．是 摩 擦 焊接 钻 杆 用 钢 优选 材料 。根据 实 际需要 ．摩擦 焊 接钻 杆有 ４处需 要 敷焊 耐 磨 带 ．为便 于形 成 熔 池 ．钻杆 敷 焊 部 位进
带 价 格 低 廉 ．但 耐磨 性 较 差 ．碳 化 钨 耐 磨 带 耐 磨 性
试 验用 摩 擦 焊钻 杆 总 长 （ ９ ４ ５ ０ ＿ ． １ ５ ０ ）ｍｍ．水 眼 直径
钻具耐磨带气体保护焊焊接工艺
钻具耐磨带气体保护焊焊接工艺（北京固本科技有限公司）AISI4145H钢合金化合理，淬透性强，热处理后可得到高强度与高韧性相结合的综合力学性能，缺口敏感度低、抗扭性能优异、截面硬度趋于均匀，是钻杆用钢的理想材料。
KB100耐磨材料是北京固本科技有限公司生产的耐磨带焊接材料，属于铁基耐磨合金材料，具有非常低的摩擦因数，在钻井工程中对套管的磨损最低，在裸眼井钻进时，抗磨能力相当于碳化钨颗粒，而不会被迅速的磨损，这种材料不但在保护套管防磨的同时，也保护了钻具本身，是一种耐磨减摩焊接材料。
因此在钻杆的生产过程中希望在AISI4145H钢表面堆焊一层KB100耐磨材料，以延长钻杆的使用寿命。
北京固本科技所提供的堆焊工艺要求堆焊时必须采用100%CO2保护气体，但在实际应用中发现，100%CO2保护气体焊接产生的飞溅过大，致使耐磨带表面质量较差。
因此，本文通过研究不同保护气体对焊接过程的影响，优化了堆焊工艺，对钻杆实际生产具有一定的指导意义。
1试验材料及方法试验母材采用AISI4145H钢，供货状态为调质热处理态，即:淬火+回火，常规力学性能为屈服强度:985MPa，抗拉强度:1020MPa，延伸率:23%，夏比冲击功:61J，布氏硬度:310HB。
试件尺寸为外径121mm，内径57mm的厚壁管。
焊接材料为北京固本科技生产的KB100耐磨带焊丝，规格为1.6mm。
母材和耐磨带焊接材料的化学成分见表1。
表1母材和焊接材料的化学成分(质量分数，%)试验选用的焊接设备为美国ARC公司生产的熔化极气体保护自动焊机，型号为ARC8P，耐磨带焊接方式采用直流反接，预热温度为200℃，焊枪嘴到工件距离为23mm，焊枪逆工件旋转方向偏移量为15mm，焊枪与铅垂线夹角为18°，焊枪摆幅为22mm。
焊接时，焊接工艺参数如下:焊接电流280A，焊接电压25V，主轴转速为150s/r，摆动速度为70次/min。
试验对3组保护气体进行了比较:98%Ar+2%O2、80%Ar+20%CO2、100%CO2。
耐磨带焊丝敷焊技术及特点
耐磨带焊丝敷焊技术及特点应用耐磨带焊丝堆焊技术，采用具有较小的摩擦因数，且具有一定硬度(HRC60)的焊料施焊钻具。
不仅降低钻具的旋转阻力，增大钻具扭矩，延长钻具使用寿命，而且对套管也具有明显的保护作用。
1.耐磨带焊丝堆焊的工作原理氩气通过电磁阀和转子流量计进入喷枪，在喷枪钨阴极与水冷紫铜喷嘴之间借助高频引燃非弧，在阴极与接头之间，借助非弧过渡引燃转弧。
耐磨带焊丝堆焊是利用氩气等离子弧产生的热量，在钻杆接头表面形成熔池，借助刮板式送粉器将合金粉末吹入电弧中，在弧柱中被预热熔化，喷射到熔池内,随着喷枪与接头的相对转动，合金熔池逐渐凝固，通过调节工艺参数，可在接头上获得需要的耐磨带。
2.设备及作用耐磨带焊丝堆焊设备主要包括非弧和转弧电源、高频发生器、等离子喷焊机、喷枪和电控操纵柜。
2.1非弧和转弧电源ZXG2250型和ZXG2400型硅整流弧焊机,经过降压、整流,输出直流电,分别作为非弧和转弧电源。
2.2高频发生器高频发生器主要由升压变压器、火花发生器、互感器、电容及电阻等组成。
高频发生器接通220V电源，升压变压器将50Hz、220V电压升至2500V,在升压过程中，电容GC3充电，GC3两端电压逐渐升高，电压升到一定数值时，火花发生器之间的空气被击穿产火花。
GC3上储存的电荷开始通过火花隙向互感器GF的初级线圈放电，电容两端电压下降，降至近于零时，升压变压器次级互感线圈对GC3反向充电，电容器GC3和互感器GF初级线圈组成的充放电回路，周而复始地进行充电和放电，在回路中产生3000Hz的振荡电压，互感器初级线圈的振荡电压。
通过互感器耦合到次级线圈，并通过匝数比将振荡电压提升，经旁路电容GC2等将此高频高压加到焊枪的电极和喷嘴之间，此高频电压将喷枪中的氩气击穿电离为等离子，产生高频放电火花而引燃非弧。
2.3耐磨带焊丝堆焊设备主要由喷焊机床、刮板式送粉器、偏心轮式摆动器及喷枪等组成。
喷焊机床使工件按设定转速旋转，刮板式送粉器定量送粉，摆动器可以控制喷枪摆幅，得到规定宽度的耐磨带，喷枪集水、电、气和粉于一体，实现喷焊作业。
美国安科钻杆接头耐磨带工艺 - 中文翻译稿件
安科耐磨带规范说明准备、焊接和检查以使用安科耐磨带产品（100XT™、200XT™ 及 300XT™）1.0 版2007年 11 月 1 日目录表手册重点和具体章节变更前言和安科产品介绍焊接单位责任（新增）政策声明质保条款和限定第 1 章：安科耐磨带的焊接类型1.1 凸起式耐磨带焊接1.2 平坦式耐磨带焊接第 2 章：通用准备指导和信息2.1 通用耐磨带焊接信息2.2 焊接设备要求2.3 材料准备要求2.4 焊接参数范围2.5 焊丝用量图表2.6 温度换算图表第 3 章：具体焊接程序3.1 在 AISI 4137钢铁钻具接头上加焊耐磨带3.2 在 AISI 4145-HT 或 AISI 1340-HT 钢铁重量级钻杆、钻铤和其他钻井设备上加焊耐磨带3.3 耐磨带重新焊接程序第 4 章：质量控制/第三方检查人员检查标准（本章内容可用作独立检查标准）4.1 焊前设备检查4.2 焊前材料检查4.3 焊后耐磨带检查结束语附件附件 1:耐磨带焊接设备设置工作表附件 2:温度换算图表手册重点本手册过去一直作为“推荐焊接工艺手册”使用，因此要求焊接单位将之视为一种指导，而非技术规范。
今后，本手册将被视作一种“规范说明”，而非一本推荐的焊接工艺手册。
其目的是满足众多客户对安科手册内容进行更新的要求，并要求焊接单位，使其严格按照本手册中阐明的参数进行操作。
今后，寻求认证的焊接单位将被要求演示焊接安科的产品，才能成为“认证焊接单位”。
以后，焊接单位将被颁发一项执照即可适用于所有安科产品。
认证有效期为五 (5) 年。
有效期满之前，需要对焊接单位进行重新认证。
重新认证很简单，只需加工一个焊接样品并提交给安科进行实验室分析。
根据以往的表现，大部分焊接单位都能轻松达标。
其他焊接单位可能需经安科代表实地考察后，方能通过认证。
与焊接单位商谈之后，安科公司会独立决定其是否通过认证。
焊接单位申请认证或重新认证须缴纳一定的费用。
本“规范说明”包括所有安科产品的焊接程序，目前有 100XT，200XT 和 300XT。
石油钻杆耐磨带焊接工艺流程及检验标准
石油钻杆耐磨带焊接工艺流程及检验标准耐磨带焊接过程直接影响耐磨带最终成品的外观和质量，并进一步影响石油钻杆的使用风险和寿命。
研究表明，常见的耐磨带焊接缺陷例如耐磨带表面裂纹、飞溅、气孔等均与是否制定和采用了正确的焊接工艺和焊接标准有高度关联。
作为国产耐磨带焊接材料的领军单位，北京固本科技有限公司公开了该公司为客户提供的耐磨带焊接工艺流程及标准规范。
一、焊接设备的选型焊接设备是整个耐磨带焊接的关键所在，一般来说，焊接设备由3大部分组成，分别是：焊机、钻杆旋转装置、焊枪控制装置。
其中，焊机的选择需要注意以下两个事项。
（1）根据钻具耐磨带和堆焊的特殊性，在设备选择上选用电压为22V~28V、电流为240A~320A的自动气体保护直流焊机。
（2）选用速度可调、送丝结构平稳的焊机，压丝轮紧度可调，要适中。
送丝速度应在6~12m/min范围内。
钻杆旋转装置需要注意以下事项：在夹紧钻具接头装置选择上，选用转速可调，能在焊枪下面正、反旋转钻具接头的装置。
焊枪控制装置需要注意。
（1）夹紧焊枪并可以带动焊枪自由摆动，摆动幅度为15~40mm。
（2）焊枪在上、下、左、右范围内均可大幅度移动。
二、耐磨带焊丝的选型不同型号的耐磨带焊丝具有不同的合金成分，焊接后的表面硬度、焊缝裂纹也有所差异。
根据钻杆的应用场合和设计要求，可自行选择合适的耐磨带焊丝型号。
所有耐磨带焊丝应遵循和符合以下要求：（1）直径为1.2或1.6mm，直径误差不得超过3%；（2）焊丝使用SPCC钢带轧制工艺制成，表面应光滑平整，没有毛刺；（3）焊缝表面没有裂纹。
某些型号耐磨带焊丝允许焊缝表面裂纹存在，但裂纹不得渗透到钻杆基体；（4）随焊丝产品附带材质保证书，无磁型耐磨带焊丝附带磁导率检查报告。
三、焊前准备严格地进行焊前准备工作，可以更好地确保耐磨带焊接工作正常进行，获得最佳的焊接效果。
具体地，焊前准备工作分为下列3点：（1）检查钻杆接头表面，保证表面干净，没有任何杂质，如飞尘、污物、油脂和油漆等。
钻杆耐磨带敷焊技术的应用
钻杆耐磨带敷焊 技术 的应用
韩 江
华 东石 油工程 有 限公司六 普钻 井分 公 司 江 苏 泰 州 ２ ２ ５ ３ ０ ０
摘要 ：由于钻井技术 的不 断发展和勘探开发 的需要 ，深井 、超 深井和水平井在生产 中的比例越 来越大 ，受钻井时间的增长 ，钻 杆作用在套管上 的侧 向力增 大等 因素 ，钻杆 与套 管之 间的磨损 问题越 来越 突 出。因此，对 耐磨带的要求越来越 高，要求钻杆耐 磨带既有 良好的耐磨 性，最大限度地保护钻杆 ，同时又要 具备优 良的减磨性 ，将套管磨损 降至最低 。 关键词 ：耐磨带；钻杆接 头；耐磨性 ；减磨性
各 大 油 田耐 磨 带 焊 接 采 用 的是 等 离 子 喷 焊 技 术 ， 焊接 材 料 选 用 的是 合金粉末 ，其 中含有大量 钨、铬元 素 ，至 使耐磨 带 含 有大量 的碳化钨 与碳化 铬 ，由于碳化钨硬 度高 ，具有优 良 的 耐 磨 性 能 更 好 地 保 护 了 钻 杆 接 头 ，得 到 广 泛 推 广 。但 正 是 由于碳 化钨硬 度高在钻 具 的旋转 和上提 下放过程 中 ，摩擦 阻 力大 ，磨损套 管 的问题 越来越 突 出，导致套管损 坏影 响后期 作业 ， 同时此 种耐磨 带成形差 会脱落 。随着 耐磨带技术 的发 展 ，新型药 芯耐磨 带焊丝 的出现 ，消除 了碳 化钨和碳化 铬 固 有 的 缺 陷 ， 耐 磨 带 摩 擦 系 数 小 ， 同 时 又 具 备 了 优 良 的 耐 磨 性 与减 磨性 ，更好 的保护 了钻 杆和套 管 ，满足 了各大 油 田的需 求 。 目前 ，国 内耐磨 带焊丝主要 以美 国安科 １ ０ ０ Ｘ Ｔ 、３ ０ ０ Ｘ Ｔ Ｓ Ｈ 上海 Ｂ ｏ ｔ ｎ ｌ ０ ０ ０ 、Ｂ ｏ ｔ ｎ ３ ０ ０ ０ 等公司产 品为主 。新 型的焊接材料 和 焊 接 工 艺技 术 得 到 了广 泛 使 用 ，实 践 表 明 效 果较 好 。 １磨损 的基理 在钻井作业 过程 中，钻杆接头 与套管 内壁形成摩擦副 ，它 们 的磨损 由滑 动磨损和 冲击疲 劳磨损构 成 。当钻 杆没有 耐磨 带 的情 况 卜，钻杆和 套管材料 都为 中碳 钢 ，组 织非常接 近 ， 两 个 磨 损 表 面 组 织 接近 时越 易产 生粘 着 磨 损 损 伤 钻 杆 。 尽 量 减 小 套 管 的 被 动 磨 损 同 时 又 允 许钻 杆接 头耐 磨带 的适 度 磨 损 ， 以此 来 达 到 磨 损 的 平衡 。 ２ 耐 磨 带 的形 状 选 择 耐 磨带形 状可 分为 “ 凸起 ”形状 的耐磨带 与 “ 平 整 ” 形 状 的耐磨 带 。 “ 凸 起 ”形 状 的 耐 磨 带 是 目前 被 广 泛 采 用 的 耐 磨带形 式，其在 钻杆接头 上形成 一个突 出的环与井 壁或 套管 接触 ，能更有效 地保护钻 杆接头 。 目前 ，在超长钻 具接 头公 头上焊接 耐磨带 ，这将进 一步保 证整个接 头部分 （ 公母 头 ） 在井壁 或套管接 触最 小。一般情 况下推 荐使用 “ 凸起式 ”形 状 的耐磨带 ，不推荐 使用 “ 平 整式 ”的耐磨带 ，因 为 “ 平 整 式 ”的耐磨 带钻杆接 头外径 与耐磨带 外径一致 ，不 能发挥最 大 的耐磨效 果 ，钻进 时钻杆接 头与耐 磨带 同时在磨损 。只有 当钻 杆接头 最大外径 受到 限制时 ，以免与套 管 内径起 冲突 时 才选择使用 “ 平整式 ”的耐磨带 。 ３ 耐 磨 带 选 择 的误 区 ３ ． １ 过分追求耐磨性 ，耐磨带硬度 高在钻进过程中对套管 起到 微 小 的切 削 作用 ，造 成严 重 的套 管 磨损 ，影 响 后期 开 发 。 ３ ． ２ 过 分 追 求 减 磨 性 ，耐 磨 带 很 容 易 被 磨 光 使 钻 杆 接 头 直接与 井壁或套 管接触 ，起不到 保护作用 ，耐 磨带使用 寿命 短，增加了耐磨带使用成本 。… 压为２ ２ ￣３ ０ Ｖ ，焊 枪 上 下 左 右 可 大 范 围 移 动 ，夹 紧 装 置 在 焊 枪 下应可正反转动 。焊接起始方 向可调 向左或 向右起 焊。 在 实 际 生 产 中 耐磨 带敷 焊 的质 量 与 调 整 好 焊 接 电压 、 电流 大小 、主轴转动 速度 、焊枪摆动 频率 、摆动 宽度 和焊枪 与工 件高度 、保护气 体 的流量与气 压大小等 各类参 数密切相 关 。 其 中，主轴 转速 、焊 接 电压 、 电流大 小、焊枪 摆动频 率对焊 丝 的融化 、成型至 关重要 ，有着绝对 性 的影响 。焊接 电流 、 电压过大 ，则会使 焊丝融化 速度过快 ，来 不及敷焊在 接头表 面 ，使耐 磨带呈现起 伏不平 ，不 光滑 ，外 观差 。主轴 转动速 度 过快 或摆 速度 过大 ，则 会使 耐磨 带呈现 “ Ｗ ” 状 ， 不 能 成 形 ，很难 处理 。焊枪高度 过高 ，造成焊接 电流 降低 ，焊丝 与 接 头本 体融化速 度减慢 ，无法融 合 。焊枪 高度过 低 ，敷焊 时 电流过 大 ，使焊 丝在焊 枪导 电嘴 内融化 ，会让 导 电嘴快速 度 烧毁，无法正常进行 作业 。 在实际 生产 中，我们焊机选用 的为广友Ｍ Ｎ Ｂ 一 ５ ０ ０ 耐磨带焊 机 ，焊丝选用的为直径１ ． ６ 的Ｂ ｏ ｔ ｎ ｌ ０ ０ ０ 焊丝 ，ｃ Ｏ ， 气体保护焊 。 ４ ． １耐 磨 带 敷 焊 作 业 时 应注 意 以 下几 点 ： ４ ． １ ． １待 焊 钻 杆 接 头 表 面 应 清 洁 干 净 ， 不 允 许 存 有 油 污 、 锈斑 、灰泥和油漆等 。 ４ ． １ ． ２ 在 原有 耐磨带钻 杆接头上敷 焊时 ，不允许存 有掉 皮 、 空洞 和 裂 纹 等 缺 陷 。 ４ ． １ ． ３保护气ｃ Ｏ ， 流量减压器需有 电热须 干 燥 。 ４ ． １ ＿ ５ 当Ｃ Ｏ ， 气瓶气压低于１ Ｍ ｑ ａ 时不再使用。
钻具耐磨带敷焊质量可靠性及技术应用
钻具耐磨带敷焊质量可靠性及技术应用论文关键词：耐磨带钻具铁基合金粉焊丝。
论文摘要：在深井超深井勘探过程中，由于径向力、涡动、横向振动等因素的存在，随着钻井时间的增长，钻柱作用于套管内壁的侧向力增大，导致套管和钻具接头磨损的问题越来越严重。
造成钻具耐磨带失效的主要原因有地层研磨性、钻杆的井下工况、耐磨材料选择与敷焊工艺的影响。
选择合理的耐磨材料与敷焊工艺对解决钻具耐磨带失效问题非常重要。
Keyword ：Wearproof girdle 、 Drilling rig 、Unalterable foundation compound metal powder 、Welding wire 。
Abstract ：Be living in the deep well ultradeep well prospecting process ，Since radial direction force 、Eddy is stird 、Elements such as horizontal vibration and so on being ，In the wake of well drilling time the increase ，The auger post writings is used the casing inside wall crossrange strenuously to broaden ，It is more and more grave to cause casing and drilling rig to join the wornout problem 。
Create the main reason of wearproof brining failure of drilling rig to possess layer abrasivity 、The drill pipe operational mode under the shaft 、Wearproof stuff selection together with effect applying solderer'sskill 。
耐磨焊丝焊接工艺要求
耐磨焊丝焊接工艺要求随着工业技术的不断发展，耐磨焊丝在各行各业中得到广泛应用。
耐磨焊丝焊接工艺要求对焊接质量的影响至关重要。
本文将从焊接材料的选择、焊接工艺参数的确定以及焊接工艺要求的控制等方面进行探讨。
一、焊接材料的选择耐磨焊丝的选择对焊接质量有着直接的影响。
一般来说，焊丝的材料应与被焊接材料相似，具有相近的化学成分和硬度。
好的耐磨焊丝应具备高硬度、高强度、耐磨损和耐腐蚀等特点。
常见的耐磨焊丝有碳化钨焊丝、钨钛焊丝和铬钼锰焊丝等。
二、焊接工艺参数的确定1. 焊接电流和电压：焊接电流和电压的选择应结合被焊接材料的硬度、厚度和热传导性等因素进行综合考虑。
焊接电流过大会导致焊接区域温度升高过快，产生裂纹等缺陷；焊接电流过小则难以充分融化焊丝。
2. 焊接速度：焊接速度的选择应保证焊接质量和生产效率的平衡。
焊接速度过快可能导致焊缝氧化不完全或未充分融化；焊接速度过慢则可能导致过热区域扩大，引起热影响区过大的问题。
3. 焊接气体保护：焊接时应使用合适的保护气体对焊缝进行保护，防止氧化和污染。
常用的保护气体有氩气、氮气和二氧化碳等，具体选择应根据被焊接材料的特性和焊接要求进行合理搭配。
三、焊接工艺要求的控制为了确保焊接质量，还需要对焊接工艺进行严格控制。
1. 焊接前的准备工作：在焊接之前，应对被焊接材料进行充分的清洁和预热处理，以去除表面油污和氧化物，提高焊接接头的质量。
2. 焊接过程的监控：焊接过程中应严格控制焊接速度、焊接电流和电压等参数，实时监测焊接温度以及焊缝的质量，并及时调整工艺参数，以保证焊接质量。
3. 焊后处理：焊接完成后，应对焊缝进行后处理，如去除焊渣、打磨、喷漆等，使焊接接头达到预期的外观和性能要求。
结论耐磨焊丝焊接工艺要求对焊接质量至关重要。
通过合理选择焊接材料，确定适当的焊接工艺参数，以及严格控制焊接工艺要求，可以提高焊接接头的质量和耐磨性。
在实际应用中，需要根据具体情况进行调整和优化，以达到最佳的焊接效果。
石油钻杆接头表面耐磨带堆焊工艺研究
石油钻杆接头表面耐磨带堆焊工艺研究（北京固本科技有限公司）钻杆接头表面堆焊耐磨带是为了防止钻杆接头和套管磨损进行的有效而简易的措施之一。
耐磨带是釆用表面冶金强化工艺实现的。
常用的表面冶金强化方法主要有表面喷焊和堆焊，而国外和国内部分学者又将表面喷焊和堆焊从原理上归为一类。
一、钻杆接头表面耐磨带堆焊材料及方法随着耐磨材料堆焊技术的快速发展，现已有近百种耐磨材料和数十种耐磨堆焊工艺，选用合适的堆焊材料和堆焊方法来获得预期的效果。
钻杆接头耐磨带堆焊材料最常用为铁基合金粉末、北京固本KB150耐磨带焊丝和碳化钨颗粒。
铁基合金粉末韧性和耐磨性配合好，成本低，使用十分广泛。
北京固本KB150耐磨带焊丝减摩性好，具有硬度高(平均洛氏硬度达到62HRC)、韧性好、高耐磨等特点。
碳化钨堆焊层是有基体材料和嵌在其屮的碳化钨颗粒组成，耐磨性很高，在严重磨损的条件下使用，可获得满意的结果。
堆焊铁基合金粉末采用的是等离子弧堆焊方法。
等离子弧堆焊是利用转移型等离子弧作为热源，以铁基合金粉末作填充金属的一种堆焊工艺。
等离子弧高温加热铁基合金粉末，它的实质仍然是一种电弧堆焊，但与一般电弧不同之处在于，它是一种经过压缩而成的等离子弧。
等离子弧量集中，燃烧稳定，温度极高，弧柱中心温度达16000~33000K。
能迅速而顺利低堆焊难熔材料。
因此，等离了弧堆焊具有熔敷率高，稀释率低，堆焊层性能好、成形规则等一系列优点，且易于实现机械化和自动化，因而是一种很有发展前途的堆焊工艺。
堆焊碳化钨颗粒采用的是自动MIG焊外加碳化钨颗粒送粉系统。
此MIG焊采用ER70S-2焊丝，保护气体采用98%Ar+2%O2。
在进行MIG焊时，将碳化钨颗粒加入到溶池中，凝固后碳化钨硬质合金颗粒便嵌入其中，处于焊层的中上部和表面，即得到含有碳化钨的堆焊层。
北京固本KB150耐磨带焊丝采用的是CO2气体保护焊。
它属于溶化极气体保护焊，保护气体采用CO2，堆焊时焊丝的药芯受热溶化，在堆焊层表面覆盖一层薄薄的溶渣。
加重钻杆耐磨带焊接作业指导书
1.1目的为了确保加重钻杆耐磨带焊接质量达到工艺标准及QHSE管理体系要求，特制定本作业指导书。
1.2 范围适用于加重钻杆耐磨带焊接的全过程。
2 、术语和定义耐磨带；针对钻杆在油井和气井钻探过程中由于摩擦断裂产生的问题，生产出的一种硬质合金，以凸起带状的形式熔合在钻杆接头表面，保护钻杆和套管的材料。
3、岗位基本要求3.1对本岗位涉及到的危害和环境因素能识别，了解本岗位所涉及的危险作业和环境影响。
3.2熟知岗位相关操作技术标准及各项管理规章制度。
3.3身体健康，反应敏捷，能够单独负重50公斤以上3.4具备相应的电、气焊基本知识和操作技能。
3.5对本岗位所管辖的主要及辅助设备做到“四懂三会”。
3.6懂得紧急情况下的应急处理与自救互救。
4、危险源和环境因素及主要风险5、作业程序5.1作业要求5.1.1操作者的劳保穿戴必须符合安全规定，按电焊工的标准进行劳保穿戴。
5.1.2 各操作工位配备足够的照明设施，厂房内备有应急照明灯。
5.1.3工房内应设置足够的风扇，夏季工作区域温度超过35℃时，应采取其他有效的降温措施。
5.1.4 工房内噪声不得超过85Db。
工房内安装排风扇，及时排出各类粉尘和烟尘。
5.2作业流程5.2.1焊接前的检查5.2.1.1焊接设备的检查5.2.1.1.1电焊机的检查：确保焊接设备的送丝机构和焊枪头的正确安装、是否清洁，并且工作正常。
5.2.1.1.2确保耐磨焊丝正确地安装在送丝机构上，并能顺畅送丝。
另外，要保证送丝轮和焊枪头之间的焊丝有一顶的张紧度，但是过度张紧会导致焊丝变形。
5.2.1.1.3确保将焊枪设定在一个合适的角度和恰当的位置，从而得到合格形状的耐磨带。
5.2.1.1.4确保焊接设备的极性连接正确，调节电压、电流、送丝速度、转速及摆动速度等参数，以符合设定的焊接程序。
这些调整取决于焊接设备和操作者，从而得到合格的焊缝形状、高度、厚度等。
5.2.1.1.5冷却水箱运作正常，进、出口水流通畅。
钻杆耐磨带焊丝的工作原理及特征
钻杆耐磨带焊丝的工作原理及特征钻杆接头耐磨带实质上是一个沿接头圆周方向,具有一定宽度和一定厚度的隔离带。
通过这个隔离带,使钻杆接头外壁和套管壁或井壁隔离,避免钻杆接头与套管壁或井壁直接接触,以保护钻杆接头和套管免遭强烈磨损。
所谓综合抗磨性能,是指具有较高耐磨性的同时还必须具有适度的减磨性。
最佳的耐磨性与减磨性之间存在一定的匹配关系,上述技术指标之间以及与摩擦系数之间的函数关系的量化确立,可能对于耐磨带焊接材料性能的重大突破具有重要参考价值耐磨带性能影响因素载荷力的影响：在钻井过程中,凡是增大钻杆接头与套管内壁(或井壁)接触力的因素,都会加剧磨损发生。
如在“狗腿”度大的井段,接头与套管内壁接触压力相对增大,此时无论是耐磨带还是套管内壁(或井壁),其磨损现象就会加剧。
磨擦系数影响：在钻井过程中,凡是增大接头与套管内壁摩擦系数的因素,都会加剧磨损发生。
如润滑剂品种或加入量不合适、转盘转速增大以及温度过高或过低时,其磨损现象也会加剧耐磨带与套管(或井壁)。
材料特性的影响：根据摩擦学中的“吸附膜”理论,对于钻杆钢与岩石形成的摩擦副,两者之间很难形成吸附膜,摩擦系数主要取决于摩擦副材料的表面特性,而摩擦副其表面特性是稳定的,摩擦系数受载荷的影响较小。
对于钻杆与套管钢形成的摩擦副,两者之间比较容易形成吸附膜,当施加正压力时,随吸附膜逐渐被破坏,摩擦副表面特性对摩擦系数形成的贡献越来越大,摩擦系数受载荷的影响较大。
凡是增大摩擦系数的材料特性,都会加剧磨损发生。
固本科技认为钻杆耐磨带焊丝的特征主要有以下几点：1.耐磨带上无龟裂2.在钻井过程中，对套管的磨损降为最低。
3.在裸眼井中，其耐磨性与碳化钨合金相当。
4.提高钻杆接头寿命300%。
5.套管与钻杆接头同时得到保护。
6.可在原先残存的碳化钨堆层上加焊。
石油钻杆耐磨带焊接工艺规程
石油钻杆耐磨带焊接工艺规程（北京固本科技有限公司）1.钻杆接头耐磨带在油气田勘探开发钻井中，尤其是在深井、大位移井、水平井、大斜度井中，由于地层中页岩，石英砂的存在导致钻杆和套管的严重磨损，给钻井施工带来重大损失，因此钻井过程中钻杆和套管的磨损及防磨问题已引起钻井界的密切关注。
从我国油田分布来看，大港、大庆、江苏油田由于地层较软，含岩石量相对较低，因此钻杆磨损相对较小，对于新疆塔里木油田、四川普光油气田，由于这里地层页岩含量大，对钻杆磨损十分严重。
钻杆接头耐磨带以其一定的耐磨性和减磨性，保护钻杆接头和套管免遭强烈的磨损，故在钻井工程中获得了广泛的应用。
钻杆耐磨带主要是采用耐磨带焊丝通过CO2气体保护焊的方式堆焊到钻杆接头部位的一种高合金耐磨材料。
目前进口耐磨带焊丝以美国某公司的100XT型产品使用最广泛，最具代表性；国产耐磨带焊丝以北京固本科技KB-100具代表性。
但无论是那款耐磨带产品其设计都以保护钻杆接头，防止套管磨损为原则。
本文以KB-100耐磨带焊丝为例，详细介绍耐磨带堆焊工艺。
2.耐磨带堆焊工艺（1）耐磨带材料及设备试验采用KB-100耐磨带焊丝，φ1.6mm，耐磨带堆焊设备为ZS2000。
焊接电流285A，电弧电压28V，氩气保护。
耐磨带宽度76mm，厚度3mm，钻杆直径为168.3mm。
KB-100耐磨带焊丝熔敷金属化学成分如表1所示。
表1耐磨带合金成分（质量分数）（%）（2）耐磨带堆焊工艺钻杆接头材质为35CrMoSi，为避免堆焊后产生裂纹，造成堆焊层脱落，堆焊前要对钻杆接头部位进行预热。
高频感应加热升温到300℃，加热时间3min保证扶正器内外温度一致。
以接头φ168mm的钻杆为例，焊接速度为3min堆焊钻杆接头一周，每根钻杆接头连续堆焊三道，所以时间为约10min，每道焊缝约消耗0.25kg耐磨带焊丝。
焊接过程中，要保持钻杆接头部位温度≥250℃，用红外测温计随时监测，若低于250℃，马上停止焊接，再次感应加热至350℃，再次进行堆焊，如此反复进行。
北京固本KB150耐磨带敷焊工艺
北京固本KB150耐磨带敷焊工艺随着钻井技术的进步与发展，对钻具接头耐磨性的要求越来越高，高性能的耐磨材料，不仅能适应不同类型钻井的需要，更能在钻井时降低对套管、钻杆接头摩损，提高使用寿命。
铁基合金粉末耐磨带价格低廉，但耐磨性较差，碳化钨耐磨带耐磨性较好，但对套管磨损严重，北京固本KB150是一种钻杆接头耐磨带药芯焊丝，摩擦因数小，具有良好的减磨性，与前两种耐磨带相比可显著降低对套管、海洋钻井隔水器和防喷器的磨损。
一、北京固本KB150耐磨带敷焊原理KB150是北京固本科技有限公司研发的一种耐磨带焊材，摩擦因素小，具有良好的减磨性，在钻井过程中对套管的磨损小，可有效保护套管、钻具接头。
KB150耐磨带焊丝在焊后硬度、堆焊层耐磨性和井下使用寿命方面都有显著提升。
特别是对于耐磨带表面裂纹的控制上，KB150可以胜任任何焊接工作环境，并且保证焊后没有任何裂纹产生。
除了裂纹、硬度、耐磨性等方面的进步，KB150还具有更好地耐磨带兼容性。
在修复含有残留耐磨带的钻杆时，KB150可直接在残留耐磨带上敷焊。
北京固本KB150耐磨带焊丝采用φ1.6mm，100%CO2作为保护气体，DP-500型等离子弧喷焊机进行等离子弧堆焊，焊枪与工件夹角为17°~19°，距工件中心12.7~38.1mm，根据工艺参数调整焊机，以电弧作为热源，熔化焊丝药芯，在堆焊层表面形成熔渣。
KB150耐磨带焊丝熔化，钻杆接头表面形成熔池，随着焊枪的摆动和工件的相对转动，熔池逐渐凝固，在工件圆周方向生成具有一定均匀宽度和厚度的隔离带即耐磨带。
二、KB150耐磨带敷焊质量的影响因素耐磨带焊接质量的因素有很多，除了北京固本科技有限公司提供的工艺守则，日常实际生产经验的积累也非常的重要，同一台设备同样的环境条件，采用不同的焊接工艺参数，获得的耐磨带焊接质量会有很大的差异。
通过大量焊接工艺实践研究，影响耐磨带焊接质量的因素主要有：（1）焊接电流、电弧电压焊接设备电源须提供直流恒压装置，采用北京固本耐磨带焊丝为正极反极性焊接法。
石油钻杆耐磨带
石油钻杆耐磨带摘要：在钻井过程中，套管经常被磨穿，造成严重损失，因此对钻杆接头耐磨带提出了更高要求。
新型钻杆接头D100耐磨带与钢质钻杆接头相比，套管磨损减少86％；与碳化钨耐磨带的接头相比，套管磨损降低76％；在大斜度井中，由于摩擦系数减小，大大降低了钻具旋转阻力，扭矩增大30％，节省材料消耗10％。
关键词：石油钻杆耐磨带敷焊工艺随着钻井技术的不断进步，深井、超深井、丛式井、大斜度井、水平井大量出现，钻柱的摩扭、摩阻显著增大，套管经常磨穿，造成严重的损失。
为减少钻柱的摩扭与摩阻以有效保护套管，钻井工作者采取了多种方法，如在钻杆上加橡胶护箍、采用无耐磨带钻杆、使用非旋转钻杆保护器等。
实践表明，在大位移井中橡胶护箍使用寿命很短，而非旋转钻杆保护器需要在每个单根套管保护段加1个，使用不方便而且价格昂贵，有时还可能造成井下复杂事故。
由于对套管造成磨损的主要是钻杆接头，因此对钻杆接头耐磨带性能的要求越来越高，已不仅局限于保护钻杆接头，更重要的是耐磨带在保护钻杆接头的同时，更有效地保护套管，减少套管磨损。
一、钻杆接头耐磨带现状我国大多数油田使用的钻杆接头耐磨带是采用等离子喷焊工艺加工的，喷焊后，耐磨带硬度约为55HRC。
采用等离子喷焊工艺加工的碳化钨耐磨带在使用过程中与套管的摩擦力较大，无论对套管还是钻杆接头磨损都比较快。
在北海挪威区块的GullfaKsA42号井中使用硬质合金耐磨带的钻杆在井深460m和680m处套管的磨损值达29％。
硬质合金耐磨带与套管的摩擦系数和钢差不多，在CWEAR模型中，钢接头在油基钻井液中摩擦系数为1—5，对光滑的碳化钨耐磨层其摩擦系数为5—25。
计算机模拟表明，碳化钨硬质合金耐磨层的摩擦系数为38，与测井结果相符。
碳化钨耐磨带的钻杆在大位移井中使用对套管的磨损也很大，因此在国际钻井工程招标中和国内较深井都被禁止使用。
目前国外钻杆的耐磨带材料已不使用合金粉末而是采用硬度相当、耐磨性更好的合金焊丝。
钻杆耐磨带焊接工艺
5
耐磨带与基体熔合较好,无较大裂纹和针孔
10
焊后保温
焊后保温是强制性要求，耐磨带焊接完成之后，应立即使用热 绝缘好的石棉布保温缓慢冷却。包裹焊好的耐磨带接头必须在 空气静止的环境下进行，禁止通风扇在接头逐渐冷却的过程中 直接吹接头。
11
焊后清理
焊后清理是指使用砂轮机打磨耐磨带的重叠区域、飞溅的渣子 和较小的焊瘤。对耐磨带进行焊后清理，可以使耐磨带表面平 滑。 在进行耐磨带焊后清理时，应当注意必须等待钻杆接头冷却到 70℃以下进行。
目录
一 二 五
六
三
七
四
八
2
耐磨带焊接是一个涉及多种焊接器材、焊接材料的焊接
加工过程。耐磨带焊接工艺由8个步骤组成：焊接设备选
型、焊接材料选型、焊前准备、预热、设定焊接参数、 焊后保温、清理、检验。
4
焊接设备是整个耐磨带焊接的关键所在，一般来说，焊接设备由3大部分组成， 分别是：焊机、钻杆旋转装置、焊枪控制装置。 其中，焊机的选择需要注意以下两个事项。 （1）根据钻具耐磨带和堆焊的特殊性，在设备选择上选用电压为22V~28V、电 流为240A~320A的自动气体保护直流焊机。 （2）选用速度可调、送丝结构平稳的焊机，压丝轮紧度可调，要适中。送丝速
120-130 mm/min
8-12mm
90°
12-16 L/min
Байду номын сангаас
9
耐磨带焊后质量要求
按以上焊接参数敷焊，质量应达到以下技术要求:
1 2 3 4
焊接过程稳定,送丝平稳
耐磨带尺寸符合标准要求,宽度30~35mm,高度2mm
耐磨带表面鱼鳞状花纹均匀、致密、平整、光滑
耐磨带表面无过多残渣、飞溅,无咬边现象,边缘齐整
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图 1 钻杆耐磨带自动堆焊设备
合金元素 含量
表 1 耐磨带合金成分百分比 C Si Mn Cr Nb 0.3 1.2 1.5 7.0 7.0
Fe 余量
1.2 耐磨带敷焊工艺 钻杆接头材质为35CrMoSi，为避免堆焊后产
生裂纹，造成堆焊层脱落，敷焊前要对钻杆接头 部位进行预热。高频感应加热升温到300℃。加热 时间3分钟保证扶正器内外温度一直。
-3-
耐磨带敷焊完毕后，为防止耐磨带焊缝熔合 区热裂纹的出现，需要对耐磨带进行保温处理。 将内含保温棉的保温桶套于钻杆接头部位，使其 自然冷却。 2 耐磨带性能分析 2.1 耐磨带硬度测试
采用便携式硬度计对冷却后的钻杆接头耐磨
图 3 GD100 耐磨带着色处理无裂纹
4 结束语 采用GD-100耐磨带焊丝对钻杆接头耐磨带
钻杆接头耐磨带以其一定的耐磨性和减磨 性，保护钻杆接头和套管免遭强烈的磨损，钻井 工程中获得了广泛的应用 [2]。钻杆耐磨带主要是 采用耐磨带焊丝通过二氧化碳气体保护焊的方式 堆焊到钻杆接头部位的一种高合金耐磨材料。目 前进口耐磨带焊丝以美国某公司的100XT型产品 使用最广泛，最具代表性。国产耐磨带焊丝以北 京佳倍德GD-100具代表性。但无论是那款耐磨带 产品其设计原则都以，保护钻杆接头，防护套管 磨损为原则。本文选用北京佳倍德GD-100耐磨带 焊丝为例，详细介绍耐磨带堆焊工艺。
纹。为了比较两种材料的抗裂性，焊后对堆焊层
进行着色处理，检查耐磨带堆焊层的开裂情况及
裂纹分布。着色处理表面：GD-100耐磨带敷焊后
无明显裂纹，属于高硬度无裂纹耐磨带材料。
表 3 着色处理分析
堆焊层数
焊一层后裂纹
北京佳倍德 GD100
无焊两层后裂纹 无b CO2保护气下敷焊效果
图2 不同保护气下敷焊效果
-2-
匀无明显裂纹。 作者介绍：
1、刘光磊（1971-）男，高级工程师，胜利 油田黄河钻井管具公司钻具技术研究所，工程师
2、黄磊，男，黄河管局研究所，技术员。 参考文献 1、韩秀明，樊建春，钻杆防磨技术的现状和发展 [J],石油矿厂机械，2007，36（3）；17-22 2、孙咸，钻杆接头耐磨带堆焊材料的发展及应 用[J]，电焊机，2007，37（10）；46-49
敷焊工艺进行了详细的介绍，并对不同保护气下 敷焊外观效果进行了对比，对比发现采用Ar气作 为敷焊保护气体要优于CO2保护气。最后对敷焊
带进行硬度测试。在测试前按照便携式硬度计要
后的耐磨带硬度和开裂情况进行了检测，结果表
求先对耐磨带表面进行打磨，抛光处理。对钻杆
明敷焊后的耐磨带硬度高达61HRC，硬度分布均
钻杆耐磨带敷焊工艺及性能分析
黄河管具研究所（东营 257000） 刘光磊 黄磊
摘 要：本文对钻杆耐磨带敷焊工艺进行了详细介绍，并对敷焊后的耐磨带硬度与开裂情况进行了检测与
分析。关键词：钻杆接头；耐磨带；堆焊
中文分类号：TG47，TG71
0前 言
在油气田勘探开发钻井中，尤其是在深井、 大位移井、水平井、大斜度井中，由于地层中页 岩，石英砂的存在导致钻杆和套管的严重磨损， 给钻井施工带来重大损失[1]。因此，钻井过程中 钻杆和套管的磨损及防磨问题已引起钻井界的密 切关注。从我国油田分布来看，大港，大庆，江 苏油田由于地层较软，含岩石量相对较低，因此 钻杆磨损相对较小，对于新疆塔里木油田，四川 普光油气田，由于这里地层页岩含量大，对钻杆 磨损十分严重。
在敷焊工程中发现，耐磨带焊丝在纯氩气环 境下，要比在二氧化碳保护气环境下效果好，如 图2所示。在Ar气保护环境下，相同电流，电压， 相同焊接速度的情况下，敷焊的耐磨带表明平整 光滑。而 CO2保护气下敷焊的耐磨带表面会有明 显的鱼鳞纹。
a Ar气保护下敷焊效果
接头耐磨带不同部分进行硬度测试，测试结果如
表1所示，结果表明GD-100耐磨带宏观硬度高达 61HRC，而且测试点之间硬度差小于2，硬度分布
均匀。
检测点
表 2 耐磨带硬度测量
1
2
3
4
平均
5 （HRC）
GD-100 60.5 62.2 61.5 60.4 61.5 61.2
2.2 着色处理分析 为了减少耐磨带在钻井使用中脱落的现象，
目前所使用的钻杆耐磨带堆焊材料都要求无裂
以接头直径168mm的钻杆为例，焊接速度为3 分钟敷焊钻杆接头一周，每根钻杆接头连续敷焊 三道，所以时间为约10分钟，每道焊缝约消耗0.25 公斤耐磨带焊丝。焊接过程中，要保持钻杆接头 部位温度不低于250℃，用红外测温计随时监测，
-1-
若低于250℃，马上停止焊接，再次感应加热至 350℃，再次进行堆焊，如此反复进行。
1 耐磨带敷焊工艺 1.1 耐磨带材料及设备
试验采用北京佳倍德 GD-100 耐磨带焊丝，直 径为 1.6mm，耐磨敷焊设备为 ZS2000 耐磨带堆焊 设备图 1，焊接电流 285A，电压 28V，氩气保护。 耐 磨 带 宽 度 76mm ， 厚 度 3mm ， 钻 杆 直 径 168.3mm(6.625 寸)。GD-100 耐磨带焊丝熔敷金属 化学成分见表 1.