钻杆摩擦焊夹杂问题研究

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焊接修复钻杆的失效分析及预防措施_黄成

[收稿日期]2010-02-10 [作者简介]黄成(1974-),男,1994年胜利石油学校毕业,工程师,现从事钻井管具的使用与维护工作。

焊接修复钻杆的失效分析及预防措施黄成,何元君 (胜利石油管理局黄河钻井总公司,山东东营257000)唐洪发 (川庆钻探工程有限公司培训中心,四川成都610059)王晓晓 (中国石油大学石油工程学院,山东青岛266555)[摘要]概述了摩擦焊修复钻杆的基本情况,通过对胜利油田16起修复钻杆的失效事故进行了统计,分析发现修复钻杆管体失效事故70%发生在内加厚过渡区消失部位,失效原因是结构不合理造成应力集中,产生腐蚀疲劳。

钻杆管体中部失效事故占30%,失效原因是由于磨料磨损造成壁厚变薄及蚀坑造成的腐蚀共同作用的结果。

针对修复钻杆失效的原因,提出了详尽的预防措施和方法。

[关键词]摩擦焊修复钻杆;失效分析;预防;应力集中;腐蚀疲劳[中图分类号]T E28[文献标识码]A [文章编号]1000-9752(2010)03-0312-03钻杆摩擦对焊是利用钻杆管体与接头端面摩擦生热而融合粘结的一种热压焊接法[1]。

我国通过摩擦对焊修复Á127mm 钻杆已有十几年的历史。

修复了大量的钻杆,解决了钻井急需,大大缓解了钻杆供求矛盾,在油田广泛使用,创造了很好的经济效益。

对焊修复钻杆连续使用几年后相继出现了一些问题,如管体或内加厚过渡区部位刺穿、刺断等事故,造成了一定的损失。

鉴于此,笔者对修复钻杆失效原因进行了研究分析,找出了解决措施。

1 对焊修复钻杆失效情况统计钻杆作为钻柱的重要组成部分在井下的受力十分复杂[2]。

钻具涡动引起的钻柱与井壁间的摩擦和高频撞击,钻杆磨损现象十分严重,包括:管体均匀磨损、偏磨、内外表面腐蚀、硬伤等缺陷。

如果这样的钻杆再连续使用上万小时,累计进尺十多万米后,则很可能在薄弱位置发生刺穿、断裂事故。

笔者对胜利油田近年来对焊钻杆管体发生了失效的事故进行了统计。

热处理工艺对摩擦焊接钻杆力学性能的影响乔旺

热处理工艺对摩擦焊接钻杆力学性能的影响乔旺摘要：钻杆在钻井施工过程中要承受复杂的弯扭压拉组合载荷，并经受强烈的振动和冲击，因此钻杆必须具有较高的强度和良好的塑性、韧性。

根据油田的使用经验，钻杆接头的断裂绝大多数属于低应力脆断，而热处理工艺不当是钻杆接头低应力脆断的主要原因。

目前，国内钻杆生产厂家均是通过采用合理的摩擦焊工艺和正确的焊后热处理工艺保证钻杆力学性能满足行业标准。

因此，研究热处理工艺对焊缝力学性能的影响，确定合理的焊缝热处理参数，对保证和提高钻杆质量有重要意义。

关键词：摩擦焊；石油钻杆；热处理；力学性能引言：摩擦焊接钻杆要求其机械性能达到行业标准要求，钻杆焊后的机械性能是由合理的焊接工艺和正确的热处理工艺保证的。

通过对具体工艺生产的钻杆的检验结果进行分析，探讨了如何郭据焊后钻杆的力学性能和金相检测结果判断摩擦焊接钻杆不符合行业标准要求的原因，分析了热处理工艺对钻杆力学性能的影响。

一、焊缝热处理工艺分析石油钻杆是油田钻井设备上的重要零件。

钻杆在使用过程中承受很大的拉应力和扭矩，并经受强烈的震动和冲击[1]。

因此，钻杆的力学性能必须满足一定要求。

目前钻杆的生产和修复是采用摩擦焊工艺将钻杆接头和钻杆管体焊接而成。

由于摩擦焊后焊缝得到的金相组织是混合组织，造成焊缝区硬度分布不均匀，局部区域硬度偏低，而冲击韧性偏高，满足不了使用要求，因此，焊后必须经过热处理调整焊缝区的金相组织和力学性能。

通过采用合理的摩擦焊工艺和正确的焊后热处理工艺使摩擦焊接钻杆力学性能满足行业标准[2]。

钻杆生产中的力学性能应通过摩擦焊接过程和焊后热处理过程两方面保证。

在钻杆批量生产前，必须通过相应的检验，确保采用的焊接和热处理工艺生产的钻杆满足标准要求。

实际生产中发现，钻杆生产厂家在生产钻杆时，经过焊后检验，发现力学性能达不到行业标准，就首先判定焊接工艺不合理，反复调整焊接参数。

经过作者分析，实际上多数是由焊后热处理工艺不正确造成的。

铁路钻探钻杆柱磨损分析

第08卷第3期中国水运 Vol.8 No.3 2008年 3月 China Water Transport March 2008收稿日期：2007-10-10作者简介：张巨川（1964-）甘肃省勘察设计院副院长/高级工程师（730000）中国地质大学在读博士生（430074）研究方向：铁路勘察设计铁路钻探钻杆柱磨损分析张巨川1，2（1中国地质大学工程学院，湖北武汉 430074；2铁道第一勘测设计院甘肃勘察院，甘肃兰州 730000）摘要：本文先依次分析了铁路钻探中钻杆柱自身材质缺陷，工作环境及受力特征，然后结合上述分析讨论了钻杆柱磨损的五种具体表现形式，最后对减少钻杆柱的磨损提出了一些看法。

关键词：铁路钻探钻杆柱磨损中图分类号：P634.4 文献标识码：A 文章编号：1006-7973（2008）03-0183-02铁路钻探中，钻杆柱的磨损是一个很严重的问题。

钻杆柱磨损到一定程度，就应该更换新的。

目前对钻杆柱的直径还没有达到用仪器自动监测的程度，大多是技术人员在现场进行目测，用游标卡尺测量钻杆柱的直径。

而使用专门技术人员监测钻杆直径情况，常常是针对孔深较深的钻孔。

当钻杆柱磨损严重，而没被注意，在遇到使钻杆柱应力集中的异常情况时，易发生钻杆柱折断的事故。

在好的岩土层中，如果钻孔垂直度好，没发生缩径和扩孔，打捞钻杆柱相对容易，否则将浪费大量的时间，造成经济损失，对于深孔钻探，造成的损失更加明显。

钻杆柱的磨损研究受到了较多科技工作者的高度重视。

本文分析了铁路钻探中钻杆柱磨损的外因与内因，以及磨损的具体表现形式。

一、钻杆的材质缺陷从材质的角度来看，钻杆内部存在着在缺陷。

生产车间在生产钻杆时，有热处理这道工序。

在加热和冷却过程中，钻杆内部组织会发生改变。

热处理通常消除钻杆内部粗粒组织，使其结构细化，能受更大的应力。

但局部总存在暇疵。

在高倍电子显微镜下观察钻杆晶粒结构，发现它是由许多离子、原子按一定规则排列起来的空间格子构成的，晶格一般处于稳定的平衡状态。

摩擦焊接钻杆焊缝断裂失效分析

摩擦焊接钻杆焊缝断裂失效分析运用金相显微镜、扫描电镜对摩擦焊接钻杆焊缝断裂失效进行了分析。

结果表明，碳化物分布不均匀导致调质处理后在钻杆接头中产生“带状组织”。

焊后不正确的热处理使焊缝组织中出现残存的条状分布的马氏体，此条状分布的马氏体使焊缝的强韧性下降，造成焊缝发生疲劳断裂失效。

改进热处理工艺后，消除了残存马氏体，提高了钻杆焊缝的强韧性，从而提高了钻杆的使用寿命。

石油钻杆是油田钻井机械的重要部件。

钻杆由钻杆接头和钻杆管体通过摩擦焊接而成，焊后进行正火或调质处理。

钻杆使用时承受很大的拉应力和扭矩，并经受强烈的震动和冲击。

合理的摩擦焊工艺和正确的焊后热处理可使焊缝力学性能满足行业标准［1］。

如果摩擦焊或焊后热处理工艺不当，钻杆使用时焊缝容易断裂，造成很大的经济损失。

现有现场使用断裂钻杆1根，需要进行失效分析，判定其失效原因，提出解决措施，以提高钻杆质量，避免断杆事故发生。

2 现场调研钻杆生产厂生产的钻杆采用的接头为外购件，材料为40CrMnMo钢，调质处理后硬度为285～319HB（30～35HRC）。

管体采用已使用过的钻杆切除已损坏的接头后的旧管体。

接头与管体采用摩擦压力25～30MPa和顶锻压力50～60MPa的摩擦焊进行焊接。

根据现场了解，摩擦焊工艺较稳定，一般情况下能保证焊接质量。

焊后钻杆经中频加热后冲去焊缝内翻边，然后用车床车去外翻边。

最终热处理工艺为：中频淬火＋中频加热回火。

规定的淬火加热温度为920℃，回火温图2 钻杆接头母材的金相组织×400腐蚀剂：4％硝酸酒精根据化学成分分析结果可知，该接头的材料为40CrMnMo钢。

接头母材的金相显微组织为回火索氏体，晶粒度为7～8级，沿接头轴向呈带状分布，显微组织不均匀。

白色区间显微硬度为183～188HV，黑色区间显微硬度为216～223HV。

黑色区间内含有较多的白色碳化物颗粒，用HR-150型洛氏硬度计测定其洛氏硬度值为31～36HRC，平均值为34HRC。

摩擦焊接技术的应用及原理

摩擦焊接技术的应用及原理00摩擦焊接技术的应用及原理有哪位帮我诠释一下目前使用摩擦焊接技能的应用及道理呀?你看看这片文章对你有没有帮忙?【摩擦焊技能发展与展望】作者:周君技能改进谢谢,这个对我很有帮忙,但有没有侧重道理的呀拌和摩擦焊的道理与应用--1媒介摩擦焊是利用工件端面相互运动、相互摩擦所产生的热,使端部到达热塑性状态,然后迅速顶锻,完成焊接的一种要领。

摩擦焊可以方便地连接同种或异种材料,包括金属、部门金属基复合材料、陶瓷及塑料。

摩擦焊要领在打造业中已应用40多年了,由于其生产率高、质量好获患了广泛的工程应用,但焊接的对象主如果回转形零件,虽则也有其它形式的摩擦焊技能浮现,以克服被焊工件几何形状的限定或提高生产率,如相位摩擦焊、径向摩擦焊、线性摩擦焊等,但现实应用很少。

最近还浮现了摩擦堆焊,在工件上形成特殊性能的表面层。

拌和摩擦焊(FrictionStirWelding)是英国焊接研究所TWI(TheWeldingInstitute)提出的专利焊接技能[1,2]。

拌和摩擦焊除开具有平凡摩擦焊技能的优点外,还可以进行多种接头形式和不同焊接位置的连接。

挪威已建立了世界上第一个拌和摩擦焊商业设备,可焊接厚3~15mm、尺寸6×16m2的A1船板;1998年美利坚合众国波音公司的空间和守势实验室引进了拌和摩擦焊技能,用于焊接某些火箭部件;麦道公司也把这类技能用于打造Delta搭载火箭的推进剂贮箱。

本文首要介绍拌和摩擦焊的要领、过程、独特的地方以及焊接质量。

2拌和摩擦焊要领与常规摩擦焊同样,拌和摩擦焊也是利用摩擦热作为焊接发热物体。

不同之处在于,拌和摩擦焊焊接过程是由一个圆柱体型状的焊头(weldingpin)伸入工件的接缝处,通过焊头的高速旋转,使其与焊接工件材料摩擦,从而使连接部位的材料温度升高软化,同时对材料进行拌和摩擦来完成焊接的。

焊接过程如图1所示。

在焊接过程当中,工件要刚性固定在背垫上,焊头边高速旋转,边沿工件的接缝与工件相对于移动。

浅谈旧加重钻杆耐磨带堆焊的必要性

加重钻杆耐磨带堆焊的必要性及其应用论文摘要：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。

论文关键词：耐磨带钻具铁基合金粉焊丝一、加重钻杆的作用加重钻杆通常应用于水平井、定向井以及深井等难度较大的井位中，可以部分代替钻铤以提高钻机的钻深能力，由于它的弹性比普通钻铤高，在弯曲井眼中用它来代替钻铤时，可以降低旋转扭矩和提升负荷。

另外在弯曲井段用加重钻杆代替钻杆时，由于加重钻杆于井壁接触面积较小，能减少旋转扭矩和上提阻力以及压差卡钻的可能性。

更重要的是有利于保持定向井的方向。

二、钻井过程中的磨损种类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，钻杆和套管的磨损严重，给油气田带来重大损失。

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。

套管磨损———套管磨损的主要形式为偏磨，偏磨后的套管横截面呈月牙型。

一方面套管圆周上呈月牙型部位壁厚最薄，导致抗挤强度大大降低。

在高地层压力作用下，假如设计的套管安全系数没有足够大，轻易导致套管挤毁，造成钻井报废或局部井段报废。

另一方面，偏磨套管在抗挤强度降低的同时其抗内压强度也随着降低。

在井控及中途测试时，假如没有充分考虑到套管磨损的影响，可能造成严重后果，即气井完井井控和测试时，要么冒套管破裂地面窜气的风险，要么提前入套管或下套管后再测试。

这不仅造成重大经济损失，而且给加深钻井造成困难或钻不到设计深度。

钻杆磨损———由于钻杆接头的外径大于杆体的外径，因此钻杆的磨损主要表现在钻杆接头的磨损。

当井眼曲率较大时，钻杆杆体也会受到磨损。

在钻井过程中旋转的钻杆接头和井壁或套管壁不断地摩擦，造成接头的严重磨损，尤其在硬地层或研磨性地层，井段钻杆接头磨损加剧。

塔里木油田用钻杆失效原因分析及预防措施

Investigation of Failure Causes for Drill Pipes Used in Tarim Oil Field and Relevant Preventative Actions
Zhou Jie 1， Lu Qiang 1， L ü Shuanlu 1，2， Su Jianwen 1， Feng Shaobo 1， Xie Juliang 1， Wang Zhongsheng 1
48
技术交流
塔里木油田用钻杆失效原因分析及预防措施
周杰 1，卢强 1，吕拴录 1，2，苏建文 1，冯少波 1，谢居良 1，王中胜 1
（ 1. 塔里木油田，新疆库尔勒 841000 ； 2. 中国石油大学机电工程学院，北京 100249 ）
摘要：塔里木油田钻井条件苛刻，钻杆受力情况复杂，容易发生钻杆失效事故。分析了钻杆失效的原因，
［6-8］
图 3 钻杆内螺纹接头表层摩擦热裂纹及摩擦热影响区形貌
图 4 钻杆内螺纹接头表面白亮淬火层和高温回火层组织
盘转速超过 70 r/min 时钻柱剧烈扭摆震动，甩打井口，严重影响了钻井的正常生产。钻杆管体和接头由摩擦焊接在一起，钻杆的直线度是由管体直线度和管体与接头对焊后的同轴度两部分决定的。钻杆管体直线度偏差越大，则钻杆管体与对焊接头的同轴度偏差就越大，钻杆的直线度偏差也就越大；管体两端镦粗加厚部分不同方向的外径差值越大，则对焊后管体与接头的同轴度偏差就越大。钻杆管体是按 API Spec 5D 标准［9］生产和检验的。 API Spec 5D 标准规定所有 Φ 114.3 mm 及更

SY5561标准—摩擦焊钻杆

试样尺寸 mm×mm 10×10.0 10×7.5 10×5.0 10×10.0 10×7.5 10×5.0 每3个试样为l组的平均最低吸收能 J（ft-lb） 54 (40) 43 (32) 30 (22) 100 (74) 8 (59) 55 (41) 1组中任一试样的最低吸收能 J（ft-lb） 47 (35) 38 (28) 26 (l9) 81 (60) 65 (48) 45 (33)
SY/T 5561—2008 摩擦焊接钻杆
管材研究所
前言
• 本标准是在SY/T 6697-2007《钻杆管体》、SY/T 5290-2000《石油钻杆接头》和SY/T 5561-92《摩擦焊接钻杆焊区技术条件》三个标准的基础上制定而成，本标准从生效之日起，替代SY/T 5561-92 《摩擦焊接钻杆焊区技术条件》。 • 本标准的第6章增加了对钻杆管体和钻杆接头材料的夹杂物和晶粒度的要求，第7章增加了对钻杆内螺纹接头横向冲击功的要求，增加了钻杆内、外螺纹接头纵向冲击性能的分级要求，增加了钻杆摩擦焊区焊缝冲击性能的分级要求，也增加了钻杆摩擦焊区弯曲性能要求。
伸长率δ4 %
硬度 HB
≥965≥827源自≥13≥285•
– 钻杆接头的纵向冲击功钻杆接头纵向冲击性能应符合表13的规定。表13中将钻杆内、外螺纹接头的质量等级分为1级、2级和3级，并分别规定了三个级别材料的冲击功要求，用户可根据钻杆的使用条件选择其中的一个级别作为钻杆接头纵向冲击功的要求。
4 尺寸规格
4.1.1.1 本标准的技术要求适用于下述两组钻杆。 • 第1组——E级钻杆； • 第3组——所有高强度级钻杆（X95、G105和S135钢级）
4.1.2.1钻杆管体应按订货单上规定的尺寸、壁厚和重量供货 (见表2、表3)。所有未规定公差范围的尺寸均是设计的依据，而非产品验收或拒收的尺寸。（注意：ＩＳＯ标准内加厚只有４及３１／２钻杆，外加后只包括４１／２以下钻杆，内外加厚包括４１／２以上钻杆）

钻杆摩擦焊接头断裂失效分析

钻杆摩擦焊接头断裂失效分析郝大勇,张俊，李国民,龙志宏，颜腊红，齐高良（冀东油田公司勘探开发工程监督中心，河北唐山 600332）摘要：通过宏观断口分析、扫描电镜微观分析、显微组织分析、化学成分分析、XRD物相分析以及硬度测试等手段对油田钻杆摩擦焊接头断裂原因进行了分析，结果表明：断裂位于杆头和杆体连接的焊缝处，是典型的脆性断裂破坏；在断裂杆头和杆体近断面部分存在大量摩擦焊“灰斑”缺陷，X 射线衍射分析表明灰斑主要成分为Fe3O4；灰斑的存在大大减低了焊接接头结合能力，从而导致钻杆在使用过程中出现脆性断裂。

关键词：钻杆；摩擦焊；脆性断裂；灰斑Failure Analysis of Friction Welded Joint for Drill-rodHao Da-yong，Zhang Jun，Li Guo-min，Long Zhi-hong，Yan La-hong (Project Scrutiny Of Jidong Oil-Field Company, Tangshan, Hebei 600332，China) Abstract: This paper analyzed fracture of a friction welded joint for oil drill-rod by fractography analysis, SEM analysis, metallographic analysis, chemical composition analysis, XRD analysis and hardness test, presented that the fracture was a classical brittle failure. There were a great number of “gray spots”defect near the fracture surface, and X-ray diffraction analysis show that the chemical ingredient of the gray spots was Fe3O4.The gray spots defect was the main reason that reduced the combination ability of welding joint.Key words: friction welding; failure analysis; gray spots0引言某油田机械厂采用摩擦焊工艺生产的加重钻杆，在某井正常钻进作业时发生断裂失效。

石油钻杆接头耐磨带焊接研究

石油钻杆接头耐磨带焊接研究内螺纹接头外圆的一段长度内，再堆焊一层耐磨带使之呈“凸起”状态。

通常，建议在内螺纹接头的外圆上堆焊76mm宽、3mm厚的耐磨带。

于是耐磨带自己形成一个接触面，而不是使钻杆内螺纹接头的全部长度管或裸眼井的内壁表面相接触。

这样就减少了套管和钻杆接头双方的磨损。

例如φ168mm钻杆内螺纹接头外圆上堆焊“口起”状态耐磨带示意1所示。

图1 “凸”状态的耐磨带用这种方法堆焊的耐磨带可以吸收载荷的冲击。

一旦发生了最恶劣的情况，比如说耐磨带被破坏了，那就需要剔除损坏的耐磨带，然后重把整个钻杆从意外的灾难中抢救恢复出来，以便今后继续使用。

钻杆和套管的接触力主要分布在较小的耐磨带区域，而耐磨带的摩擦系数比钻小，当耐磨带与套管的内表面接触吋，由于摩擦系数的减小，同时也降低了钻具在延伸区作业或大角度钻井时产生的较大扭矩和拉力。

这样，拉力的减小又可以减少燃料的消耗。

(2)“平坦”焊接状态的耐磨带只有当钻杆接头的最大外径被限制，以免与套管内径相干涉时，才建议使普通平坦耐磨带的类型。

所谓平焊指耐磨带高度与接头本体直径钻杆接头本体的外径与耐磨带同时都在受到摩擦。

钻杆和套管的接触力或多或少地沿整个钻杆接头的长度方向分布，降低了耐磨带的支撑，同了钻杆接头本体与套管的接触，增大了钻杆接头和套管的磨损。

用这种方法堆焊的任何一种耐磨带，包括KB150，都不能产生最大的耐磨效果对于平坦焊接类型的耐磨带的应用，需要在整个接头的耐磨带区域加工凹槽，然后填充磨带，使之与钻杆接头的外径齐平。

耐磨带区域一18°的吊卡台肩。

例如φ168mm钻杆内螺纹接头外圆上堆焊“平坦”状态耐磨带示意图见图2所示。

图2 “平坦”状态的耐磨带三、钻杆接头表而耐磨带堆焊工艺措施根据钻杆接头化学成分表1和国际焊接学会碳当量公式，求得钻杆接头碳当量Ceq约为0.8%。

表1 AISI4137H钢的化学成分(质量分数，%)对于钻杆接头，分别等离子弧堆焊铁基合金粉末、80%Ar+20%CO2气体保护焊KB150焊丝和98%Ar+2%O2气体保护焊ER70S-2焊丝外加碳化按甘油法，测定的扩散[H]含量约为0.2ml/100g。

050121-钻杆摩擦焊接及热处理工艺分析

体，提高了焊区的机械性能。
（）０布０００〕００Ｏ
３结论与建议
奥氏体区
变）ｉｓ始线
子变终了线
珠光体转变区
贝氏体转变区马氏体转变区
ａ）采用该工艺焊接的Ｅ７５钻杆，经切片试验，其机械性能符合ＳＹ／Ｔ５５６１－９２（（摩擦焊接钻杆焊区技术条件》。目前，对焊钻杆已在胜利油田８个井队使用，其中，３２３１５钻井队已用对焊钻杆施工
ｔｒｅａｔｍｅｎｔ，ａｎａｌｙｓｅｄｔｈｅｔｅｃｈｎｉｑｕｅｏｆｄｒｉｌｌｉｎｇｐｉｐｅｆｒｉｃｔｉｏｎａｌｗｅｌｄｉｎｇａｎｄｈｅａｔｔｒｅａｔｍｅｎｔ，ｅｘｐｌａｉｎｅｄｔｈｅｆｅａｓｉ－ｂｉｌｉｔｙｏｆｔｈｅｔｅｃｈｎｉｑｕｅ，ａｎｄｐｒｏｄｕｃｅｄｔｈｅｐｒｏｐｏｓａｌｆｏｒｔｈｅｔｅｃｈｎｉｑｕｅ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｄｒｉｌｌｉｎｇｐｉｐｅ；ｆｒｉｃｔｉｏｎａｌｗｅｌｄｉｎｇ；ｈｅａｔｔｒｅａｔｍｅｎｔ；ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ
（１．ＰｅｔｒｏｌｅｕｍＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ（Ｈｕａｄｏｎｇ），Ｄｏｎｇｙｉｎｇ２５７０６１，Ｃｈｉｎａ；

2219铝合金搅拌摩擦焊焊缝夹杂的形成原因分析与控制

2219铝合金搅拌摩擦焊焊缝夹杂的形成原因分析与控制0 前言2219铝合金是一种Al-Cu系高强铝合金，Cu含量为 5.8%～6.8%，其强化相主要为θ′、θ″、θ（Al2Cu），具有优良的高低温（-250～250℃）力学性能、断裂韧性、抗应力腐蚀性能、焊接性能，因此广泛应用于航空、航天、军事等领域[1-2]。

作为运载火箭燃料贮箱制造的理想材料，2219铝合金目前已经取代2A14铝合金成为我国新一代运载火箭贮箱制造的主要材料[3-5]。

HPV的E6、E7区基因编码的病毒蛋白为重要的致癌因子，某些特定基因变异与宫颈疾病进展相关[7-8]。

Chen等[9]通过对感染HPV18的453例宫颈癌病例和236例对照的分析研究，未能发现HPV18变异谱系分布上有显著差异，也未找到HPV18的各变异谱系在宫颈腺癌和宫颈鳞癌病例分布中有显著差异的相关证据。

Pérez等[10]提出西班牙宫颈病变病例中，感染HPV18 B系变异株较A系有较高可能性进展为CINⅢ。

本次研究得到病毒株属于HPV18谱系A的A1亚系，目前尚无研究说明HPV18的A系毒株变异与宫颈疾病相关。

搅拌摩擦焊（friction stir welding，FSW）是一种新型的固相连接技术，可以彻底避免铝合金熔化焊常见的气孔、裂纹等焊接缺陷，同时相比熔化焊获得的接头强度更高[6-9]。

但是当搅拌摩擦焊工艺参数不合理或焊前被焊板材表面清理不彻底时，会产生沟槽、隧道、孔洞、未焊透、夹杂等焊接缺陷[10]。

一般情况下夹杂是因外来物质残留在焊缝中形成的。

然而在生产过程中发现，即使在2219铝合金焊前对接面、垫板清理干净，未发生背部扎穿的情况下，焊缝的X射线底片中仍然会出现一种月牙状夹杂，导致产品返修，影响生产进度。

因此，分析夹杂的形成原因进而提出消除夹杂的方法对提升产品质量和可靠性具有重要意义。

本文通过分析夹杂的分布特征、微观形貌及化学成分，结合焊接试验等手段确定了缺陷的形成原因和机理，并研究了夹杂对接头拉伸性能的影响，为2219铝合金搅拌摩擦焊生产应用提供理论指导。

50钻杆偏磨的原因及处理措施

50钻杆偏磨的原因及处理措施摘要：对50钻杆的使用情况进行了力学与运动学分析，并对钻杆接头及耐磨带进行了研究．发现导致钻杆接头偏磨的根本原因并非是钻杆柱的公转引起，而是耐磨带失效所引起。

据此，阐述了50钻杆偏磨产生过程和形成机理，以及对钻杆疲劳寿命的影响，提出了减少偏磨的措施。

关键词：50钻杆；耐磨带；疲劳寿命；偏磨在钻井过程中．钻杆在任何部位的失效。

都会造成严重的后果，甚至造成油(气)井报废。

近年来国产钻杆在油(气)井钻探中越来越多的被采用，取得了良好的效果。

同时防止钻杆失效．延长钻杆的使用寿命就成为一个大家所关注的课题。

50钻杆偏磨可引起钻杆螺纹失效，形成糖葫芦或造成全角变化率扩大，甚至脱靶，导致钻杆管体疲劳断裂．降低钻杆的使用寿命等后果。

有学者指出，井下钻杆旋转时存在着自转、公转、自转和公转共存等3种运动形式。

自转引起钻杆的均匀磨损．公转引起钻杆的偏磨。

笔者通过钻杆的使用情况跟踪。

对偏磨的现象与原因进行了观察与分析，发现是钻杆接头的耐磨带失效引起了钻杆的偏磨。

严重偏磨使钻杆的疲劳寿命大幅降低。

据此，本文对50钻杆井下运动特征，偏磨的形成过程及对钻杆疲劳寿命的影响进行了探讨。

1钻柱的井下力学与运动学特征钻柱的井下力学与运动学特征主要有：其一，为获得合理的钻压，钻柱大部分(钻杆)重量加载于游车大钩，另一部分(钻铤)重量施加于钻头上。

其拉应力()沿钻柱的分布情况如图1所示。

钻杆振动时叠加交变正压力或弯曲应力。

另外，泥浆压力使50钻杆产生径向拉应力：其二．钻柱受方补心驱动力与井下摩阻、钻阻产生扭矩形成切应力；其三，钻柱在井下钻进时(忽略纵向振动)，如图1所示，主转动为角速度Ω2。

由于井径大于钻杆外径，相对图1：50钻杆“涡动”示意细长的50钻杆柱，就有了产生横向摆动的自由度。

同时受井壁与钻井液的摩阻，钻杆产生沿井身中心O1的角速度Ω1运动。

Ω1与Ω2叠加构成了钻杆的“涡动”。

因此A点的线速度V A=Ω2R2—Ω1R1>0，那么“涡动”基本上就成为钻杆柱的基本运动形：其四，在钻进时，钻杆会附加纵向振动和横向振动。

焊后热处理对摩擦焊钻杆性能的影响

焊后热处理对摩擦焊钻杆性能的影响摘要：在钻井作业过程中，钻杆要承受弯、扭、压、拉等各种复杂的载荷，因此服役的安全性尤为重要。

摩擦焊钻杆具有抗弯能力强、柔韧性好、耐磨等优点，因而应用非常广泛。

摩擦焊钻杆接头与管体之间的焊接早期为电弧焊和闪光对焊，如今则逐步发展为连续驱动摩擦焊接及惯性摩擦焊接，而生产效率和焊缝质量也随焊接方法的改进而不断提高。

目前，惯性摩擦焊是最流行的一种钻杆对焊方法。

摩擦焊是通过摩擦热和压力使工件连接起来，因而在焊接完成以后的热处理中，如果处理工艺不当，容易导致管体局部的韧性及塑性变差。

在某管厂G105钻杆焊区试样的冲击试验检测中，发现个别试样韧性极差，为了找到相关原因，对其进行了一系列分析和探讨，并提出了相关建议。

关键词：焊接；摩擦焊接；钻杆；热处理；冲击韧性1.摩擦焊钻杆的生产过程摩擦焊钻杆是通过摩擦焊这种焊接方式，将钻杆杆体和接头等工件连接起来。

第一阶段，由电动机带动接头旋转，当达到一定的转速时，施加压力p1把管体压向旋转的接头，使管体和接头紧密接触，发生摩擦。

第二阶段，接触面继续相互摩擦并产生热量和一定的塑性变形。

第三阶段，减速停止旋转，同时施加顶锻压力p2完成焊接。

焊接过程结束后，会有多余的管体组织被挤压出接触面，形成毛刺，应趁毛刺还未冷却用焊机上的冲头将其冲除。

摩擦焊焊接的原理是利用焊接接触面之间的相对运动，产生摩擦热和塑形变形，并使接触面周围区域温度上升至接近熔点，此时，材料的塑性提高，变形抗力降低，伴随塑性变形，管体和接头在压力的作用下，通过界面的再结晶和分子扩散而实现连接。

对摩擦焊钻杆的焊接过程了解之后，推测问题可能出在焊接之后的热处理过程中。

2焊后热处理与钻杆性能的关系钻杆在摩擦焊接之后，需要对焊区进行“淬火+高温回火”的热处理，即通常说的调质处理。

具体过程为：①奥氏体化；②淬火；③高温回火。

2.1奥氏体化摩擦焊焊接完成后，首先要采用中频感应加热对焊缝进行奥氏体化，这种加热方式的特点为加热速度快，且焊缝热影响区窄。

焊接气孔与夹杂形成机理与防止措施

性。
典型案例三
为了防止焊接过程中的气孔和夹杂问题，可以采取以下措施
选用合适的焊接材料，确保材料的质量和纯净度；
采用合适的焊接工艺参数，如焊接电流、电压和焊接速度等
；
典型案例三
对焊缝进行有效的清理，去除杂质和熔渣；
加强焊接过程中的质量控制，定期对焊接设备进行检查和维护；
在焊接完成后进行无损检测，如 X射线检测、超声波检测等，以
确保产品质量。
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选择合适的保护气体和焊接方法
根据焊接材料和母材的性质选择合适的保护气体和焊接方法。
对于特定的焊接材料和母材，应选择具有良好抗气孔性能的焊接方法和保护气体。
在焊接过程中，应控制保护气体的流量、纯度和压力等参数，确保其符合焊接工艺要求。
05
焊接气孔与夹杂的检测与评估
无损检测技术
超声检测
对焊接接头进行外观检查、无损检测和破坏性试验等，确保焊接质量符合要求。
焊接质量控制
通过建立焊接质量管理体系、加强焊接过程控制和焊工技能培训等措施，提高焊接质量。
06
焊接气孔与夹杂的案例分析
典型案例一：汽车制造业中的焊接气孔问题
总结词
汽车制造业中焊接气孔问题严重，影响产品质量和安全性。
钻孔检测
在焊缝上钻孔，观察孔内壁以检测内部缺陷，适用于较厚焊缝的检测，但会对焊缝造成损伤。
剥离检测
通过剥离焊缝表面，观察剥离面以检测内部缺陷，具有直观、可靠等优点，但会对焊缝造成损伤。
焊接质量的评估与控制
01
02
03
焊接工艺评定
对焊接过程进行全面评估，确保焊接工艺符合相关标准和规范要求。

S135钻杆的摩擦焊接、热处理对其组织与性能的影响

第24卷第1期2004年2月航空材料学报JOU RN AL OF AERON AU T ICAL MA T ER IAL SV ol.24,No.1February2004 S135钻杆的摩擦焊接、热处理对其组织与性能的影响毛信孚1,2,傅莉1,尚高锋2,赵仁存3,史弼3(1.西北工业大学,西安710072; 2.西安航空动力控制工程公司,西安710077; 3.宝钢集团公司,上海201900)摘要:对S135钻杆同种钢材36Cr NiM o4A的摩擦焊接、热处理工艺参数及其强韧性进行了试验分析和研究,分析了原有摩擦焊接和热处理工艺造成接头韧性偏低的原因,优化了摩擦焊接和热处理工艺参数,改善和提高了S135钻杆的组织和性能,达到甚至超过了同类产品NK K S135钻杆的组织和性能。

关键词:钻杆;摩擦焊接;焊接头;性能中图分类号:T G142.45 文献标识码:A 文章编号:1005-5053(2004)01-0057-06上海宝钢集团公司研制生产的S135钻杆由36CrN iMo4A钢制工具接头和同种材料管体经摩擦焊接而成。

用原焊接和感应热处理工艺参数所焊接的接头韧性一直偏低,在石油钻井作业现场复杂载荷和恶劣的工作环境下,钻杆早期断裂失效危及到钻井废置的严重后果。

为此西工大和宝钢公司合作研究开发 S135钻杆的摩擦焊接、热处理及其组织与性能国家级科研项目,对摩擦焊接和热处理工艺参数进行选择,改善和提高钻杆组织和韧性;并在新疆油田现场钻杆钻探深度超过5300米而不断裂,韧性和使用寿命通过国家技术鉴定和使用考核,达到甚至超过了国外同类产品NKK S135钻杆。

1 试验条件及方法1.1 试验条件S135摩擦焊接钻杆工具接头和管体均为36CrNiMo4A钢。

其原始热处理为860 油中淬火和650 高温回火的调质态。

钻杆焊接部位截面尺寸外径131.7mm,76.2mm。

1.2 摩擦焊接工艺方法钻杆工具接头和管体摩擦焊接是在上海宝钢320B型惯性摩擦焊接机上进行。

石油钻杆摩擦焊工艺及质量控制

二、焊缝性能１．焊前准备５ ” Ｇ１０５钻杆摩擦对焊生产主要依据ＡＰＩＳｐｅｃ５ＤＰ－２００９（（钻杆（１）管体准备规范》和ＳＹ／Ｔ５５６１－２００８（（摩擦焊接钻杆》。产品经专业检测机构各项性能参数符合相关标准和要求。挑拣出接头达到报废标准而管体为一级的钻杆（带内涂层），工艺评定及质量检验，切除旧接头。切头应完全切除旧焊缝且加厚部分剩余长度 ≥ 机械性能方面，焊缝拉伸试验、冲击试验以及横向侧弯试验５０ｍｍ。切头后的加厚部分外径控制在１２８．５０～１３０．５０，内径控制结果显示，焊缝抗拉强度、屈服强度、断后伸长率、冲击功、硬度等在９Ｏ．００～９１．００。性能参数符合上述标准。（２）接头准备金相组织方面，焊缝宏观金相和微观金相测试结果均符合与接头生产厂家签订石油钻杆接头技术质量协议》，对钻杆标准。接头的化学成分、加工工艺、机械性能等均做了明确规定，确保各三、现场实践及应用前景项参数符合质量标准。 ‘ ２０１４年４月７日，首批２７０根５ ” １８。Ｇ１０５摩擦对焊钻杆发往长２．摩擦对焊城西部钻井公司位于延长油矿子长区块的３支队伍等开展现场摩擦对焊是保证质量的重要环节，合理选择焊接工艺参数是实际应用，未出现任何质量问题。经专业管材研究机构试验和现关键。根据管湍尺寸，确定焊接参数，平均缩短量能够达到０．６２５场应用实践，认为３２０ＢＸ惯性摩擦焊机修复的钻杆，能满足５０００英寸的要求。对焊之前，需要对接头和管体端面进行清洁除锈处米井深的使用要求，具有广阔的应用前景。理，以防止出现 “ 灰斑” 等缺钻杆焊缝均进行弯曲试验，不允许焊缝外表面存在