耐磨带焊接手册

北京佳倍德科技有限公司钻杆接头耐磨带焊接规范应用于佳倍德D100耐磨带产品2011年6月08日第一部分在新钻具和未曾敷焊的旧钻具上敷焊耐磨带 (3)1概述 (3)1.1范围 (3)1.2敷焊单位责任 (3)1.3钻具业主责任 (4)1.4翻新注意事项 (4)2背景介绍 (5)2.1耐磨带敷焊 (5)2.2佳倍德耐磨带 (5)3佳倍德耐磨带推荐敷焊类型 (5)3.1敷焊类型 (5)4敷焊工序规范（WPS） (9)4.1概述 (9)4.2焊面准备 (10)4.3敷焊参数 (10)4.4敷焊设备要求 (10)4.5敷焊工序评定（WPQ） (12)4.6敷焊参数设置 (14)4.7焊工表现评定（WPQ） (15)4.8续证资格 (16)4.9推荐的质检指南 (16)5耐磨带敷焊位置（建议） (17)5.1加重钻杆 (17)5.2钻铤 (18)6参考图片 (20)第二部分翻新工序 (21)7耐磨带翻新概览 (21)7.1概述 (21)7.2WPS，WPQ和PQR (21)7.3翻新设计 (21)7.4翻新警示 (21)7.5原有裂纹 (21)7.6历史记录 (22)7.7原有残留厚度 (22)7.8稀释效应 (22)7.9历史记录 (23)7.10敷焊参数和焊道外形 (23)8翻新步骤 (23)8.1概述 (23)8.2清洁残留耐磨带 (24)8.3对残留的耐磨带区域做检查 (24)8.4现有的耐磨带开裂现象 (24)8.5现有的耐磨带出现剥落现象 (25)8.6耐磨带上出现气孔 (25)8.7耐磨带上出现空隙 (26)8.8残留耐磨带厚度上限 (26)8.9翻新步骤/参考 (26)9翻新参考图片 (27)10佳倍德耐磨带焊丝用量估算表 (29)11温度转换图板 (30)13布氏—洛氏硬度换算表 (31)14工序质量记录（PQR） (32)第一部分在新钻具和未曾敷焊的旧钻具上敷焊耐磨带1概述1.1范围1.1.1本手册旨在向佳倍德耐磨带的敷焊单位和产品的终端用户提供技术参考。

服务对象为油公司、钻井承包商、耐磨带敷焊单位、钻具租赁公司和质检人员。

本手册按照Fearnley Procter NS-1TM标准编写。

1.1.2本手册分为两部分。

第一部分介绍在新钻具和未曾敷焊的旧钻具上敷焊佳倍德耐磨带。

第二部分介绍如何使用佳倍德耐磨带翻新已经敷焊耐磨带或者已有低碳钢堆焊的钻具接头。

经国多家用户实际应用验证，佳倍德耐磨带可以翻新于佳倍德耐磨带自身、安科100XT、TCS8000和Tuboscope Titanium TM等耐磨产品上。

对于国内多数用户而言，佳倍德耐磨带可以翻新于其自身和安科耐磨带产品上。

1.1.3本手册包含给敷焊单位使用的敷焊指南和参数表，以及成为佳倍德耐磨带敷焊单位的资质要求。

焊缝质检标准及合格/拒收标准也包括在本手册中。

1.1.4敷焊单位应建立质量保证机构，负责质量体系的制定和实施，确保达到本操作手册中的要求。

1.2敷焊单位责任1.2.1作为获准的佳倍德耐磨带的敷焊单位，使用这两种产品时要遵守必要的责任和义务。

1.2.2确保所有相关人员都熟悉并持有该手册。

1.2.3确保所有的焊工都正确受训并熟知本手册的一切环节。

1.2.4确保有有效运行的质控体系。

1.2.5确保每名焊工都按照手册要求获得认证。

1.2.6确保所有相关设备处于良好运行状态。

1.2.7确保本手册提到的为完成工序而需要的已标定的设备都由焊工管理。

1.2.8至少要有敷焊记录。

格式可参考本手册14。

1.2.9确保所有安全要求都已满足。

1.2.10确保客户持有本手册。

1.2.11在做翻新之前，强烈建议敷焊单位与钻具业主协商，确定如何处理已磨损的耐磨带。

包括原有残留的处理方式，堆焊基底材料的选择，确保双方都清楚地讨论并了解了翻新的方案。

1.2.12对于第一次将佳倍德耐磨带翻新于佳倍德耐磨带自身、安科100XT、TCS8000和Grant Prideco Smooth X等耐磨产品上，请敷焊单位务必征得北京佳倍德科技有限公司或者其技术中心的许可。

后续的翻新无需再申请。

1.3钻具业主责任1.3.1作为钻具业主，要保有以往的敷焊记录，分清每只接头的敷焊历史、敷焊次数以及操作人员。

1.3.2作为钻具业主，要确定初次敷焊的厚度。

厚度范围在2.4mm-3.2mm（3/32英寸到1/8英寸）之间。

焊工能够按照要求敷焊到指定厚度。

1.3.3确定钻具是否过早从钻井作业中退出来翻新。

如果耐磨带没有磨到位而残留过厚的话，会导致翻新时出问题（见7.7）。

1.3.4强烈建议新焊或者翻新之前用磁粒子检测仪检查接头。

这能保证待焊的接头无裂纹，为翻新打下良好基础。

1.3.5敷焊后，应要求敷焊单位提供作业记录，以便保存历史记录。

1.3.6翻新之前，如果原有耐磨残留需要清除该怎么办？1.3.7耐磨带翻新要比在新的或者未曾敷焊的旧接头上首次敷焊复杂得多。

1.4翻新注意事项当在佳倍德耐磨带自身或者手册中注明的可翻新的其他耐磨产品上翻新时，敷焊是否成功取决于历史敷焊的质量和一贯性。

即使以往敷焊都是按照厂家的指导和规格来做的，剥落、气孔和热裂纹等损坏仍然有可能出现，导致无法对接头翻新。

需要注意的是，并不是所有可以接受的耐磨残留都能100%翻新。

暗藏的气孔、裂纹和焊丝之间的冶金学差异都可能导致翻新失败。

在确定敷焊作业量时，敷焊单位应与钻具业主协商，以确定哪些接头是不能翻新的，应予放弃。

也有可能通过完全清除原有耐磨，重塑低碳钢基底并在其上翻新佳倍德耐磨带或者佳倍德耐磨带来挽救舍弃的钻具，或者采用其他方法来挽救。

2背景介绍2.1耐磨带敷焊2.1.1钻具敷焊耐磨带一直是一个重要的问题。

对于钻井承包商来说，正确地敷焊耐磨带可以防止钻具接头外径磨损过多而处于“优质级别”以下，从而延长钻杆的使用寿命。

此类磨损会降低接头处的强度，并有可能导致故障的发生。

对于石油公司来说，他们必须选择正确的耐磨带敷焊类型，以最大程度地减少套管磨损。

从经济角度来说，让钻杆在井中作业时间更长大有益处，可以减少钻井故障，以及租赁和替换钻具的费用。

因此，他们必须确定耐磨带敷焊类型（如平焊或凸焊）以最大程度地减少钻具接头磨损。

钻具故障费用几乎总是由石油公司来承担。

2.1.2最初使用耐磨带敷焊是为了防止钻具接头磨损，而在今天的市场上，除防止钻具接头磨损之外，还为了防止套管磨损。

2.1.3研究表明，传统耐磨带敷焊中包含的碳化钨颗粒对套管壁造成的磨损不亚于车床造成的磨损。

这可能会造成套管壁厚度的严重减少（从而增加爆裂或垮塌的可能性），或者，在很多情况下，由于套管中磨出了贯通孔而引发事故。

甚至在今天，业界很多单位还没有意识到耐磨带应提供的是轴承一样耐磨的表面，而不能像磨具或刀具。

2.1.4在Maurer Engineering和Mohr Engineering开展的实验室试验中，无钨合金在套管磨损和钻具接头保护方面显示出令人满意的结果。

此类产品明显降低套管磨损，并提供很好的钻具接头保护。

2.1.5DEA424试验项目同样得出结论，过度套管磨损经常发生在狗腿度大的井眼中，且在张力和扭力大的时候出现。

主要故障点通常是钻具接头。

2.2佳倍德耐磨带2.2.1与大多数耐磨产品不同，如果正确敷焊，佳倍德耐磨带在钻具接头上不会产生开裂。

从冶金学上说，佳倍德耐磨带是硬而韧的马氏体钢为基础，添加硬度高耐磨性好的碳化物作为抗磨骨架，从而保护钻具接头和套管。

利用最初由Mauer Engineering建立的套管磨损检测装置,Mohr Engineering已经对这种产品进行了检测。

自从被Mohr Engineering收购以来，该检测装置已进行多项改进，以稳定设备性能并产生可重复的结果。

标准材料也已被更改，从而导致其测量结果与以往的DEA42检测结果在量值上的差异。

Mohr Engineering不再声称“套管友好型”耐磨带的“磨损系数”为2.0或更低，而是数值越低越好。

2.2.2佳倍德耐磨带可应用于新的钻具或者旧的未曾敷焊的钻具接头，见第一部分；或者应用于已经敷焊过耐磨产品的接头，见第二部分。

2.2.3在敷焊和翻新佳倍德耐磨带时，不可以为了避免损坏内部涂层而用冷水给钻具降温。

3佳倍德耐磨带推荐敷焊类型3.1敷焊类型对于佳倍德耐磨带的敷焊，北京佳倍德科技有限公司,推荐三种不同的敷焊类型。

3.1.1类型A—18°凹进并扩径型根据DEA42开展的试验，本敷焊类型可以最大程度地减少套管和钻具接头磨损。

不建议凸起型碳化钨耐磨带敷焊，因为它会增加套管磨损。

用机床在18°吊卡台肩加工一个凹槽，将佳倍德耐磨带在此18°斜面进行齐平型敷焊。

在钻具接头处将佳倍德耐磨带进行高于外径一个单层的敷焊。

对于新钻具接头，这种敷焊方式可提供以下好处：最大限度地减少套管磨损使用中，套管内壁主要与佳倍德耐磨带接触而不是整个公接头和母接头。

佳倍德耐磨带的低摩擦系数会减少套管磨损，并降低大斜度井出现的扭矩和阻力。

钻具接头磨损降到最低由于避免钻具接头外径的磨损，从而保持了抗扭性能。

注：API规定钻具接头扭矩强度值为直管扭矩强度的百分之八十。

因此，“标准”尺寸的钻具接头比所要敷焊的直管处的扭矩要弱。

这个“扭矩强度比”（TSR）即0.80是为新的、优级和2级钻杆建立“标准”钻具接头内径和外径的基础。

钻具接头的扭矩强度与管身的等级无关，完全取决于钻具接头的内径和外径。

热裂纹降到最低母接头可以产生热裂纹，如果严重的话可能会因裂纹扩散造成母接头裂开而导致事故。

注：热裂纹是细小的纵向裂纹（平行于钻具轴）或垂向裂纹（垂直于钻具轴），可在母接头旋转并紧紧压在壁面或套管的过程中发生。

由于它们的方向，产生应力集中，再加上环周应力作用，使之成为纵向开裂的起点。

存在热裂纹本身即表明该母接头承受过严重的横向负荷。

3.1.2类型B--完全凹进（齐平型）并18°锥角3.1.2.1在18°吊卡台肩和钻具接头上加工一个凹槽。

将佳倍德耐磨带以齐平方式敷焊于18°锥角和钻具接头外径。

3.1.2.2在新钻具接头上，只有在对钻具接头最大外径值有严格要求或受限制情况下才建议应用这种敷焊方式。

这种敷焊已被证明比凸起型造成套管和钻具接头更大的磨损。

3.1.3类型C：半凹进并18°锥角3.1.3.1在18°吊卡台肩和钻具接头圆柱部分的一段加工一个凹槽。

以佳倍德耐磨带填充该凹槽。

也可能在钻具接头圆柱部分第一层敷焊之上再敷焊第二层。

3.1.3.2如钻井地点偏僻，现场无移动型耐磨带敷焊设备可用，则建议新钻具接头采取这种敷焊类型。

4敷焊工序规范（WPS）4.1概述4.1.1所有与覆盖物和耐磨带相关的敷焊工序须符合ASME IX和本手册要求。