石油钻杆耐磨带焊接工艺流程及检验标准
钻杆检验——精选推荐
钻杆检验检验是钻杆生产中不可或缺的一个环节，它贯穿于钻杆生产的整个过程中，对保证钻杆质量起着重要的作用。
钻杆检验包括：工具接头来料复验、硬度检验、无损探伤（超声波探伤、磁粉探伤）、管体人工检验、管端磁粉探伤、焊缝导向弯曲检验、光谱分析、成品检验。
下面，我们对每一道工序逐一进行说明。
钻杆生产过程检测流程图（ 工 具 接 头 ）（ 钻 杆 管 体 ）1、1 0 0 % 超 声 波 探 伤 ，检 查 焊 缝 横 向 缺 陷2、1 0 0 % 磁 粉 探 伤 ， 检 查 焊 缝 外表 面、近 表 面 的 横 向 缺 陷3、1 0 0 % 焊 缝 三 点 硬 度 检 验4、成 品 检 验5、焊 区 弯 曲 检 验一、工具接头来料复验：1、硬度检验：100%硬度检验，防止混料（主要通过硬度来检验含c量）。
仪器：在线硬度测量装置检验方法：与调质后工具接头硬度检验相同。
2、每批取二个接头进行光谱检验，化学成份要求：（根据实际来料定）；检验方法：与管体光谱分析相同。
3、外表质量和尺寸抽检，比率＞5%；仪器：卡规、游标卡尺公接头坯料尺寸单位：mm母接头坯料尺寸单位：mm二、硬度检验硬度是指金属表面抵抗其它更硬物体压入的能力，是热处理工作质量检查的主要指标。
硬度检验是用来测定材料表面硬或软的一种方法。
硬度值的大小在一定程度上可以反映出材料的耐磨性，同时材料的硬度又与其它机械性能有一定的内在关系，在某些情况下通过它可以间接地了解材料的其它性能。
硬度检验的设备简单，操作方便。
测定材料硬度的条件，材料硬度的测定，需要具备两个条件：压头，它是一个标准物体，用它压入被测材料的表面；载荷，加入压头上的压力。
若压力和载荷相同，则压痕越大、越深就表示被测材料的硬度越低。
图1 布氏硬度检验图布氏硬度试验法（见图1）：布氏硬度检验是用一个标准钢球在一定的载荷作用下压入被测金属的表面，根据金属表面上压痕直径的大小，决定材料的硬度。
布氏硬度值（HB）同钢球直径、压痕直径和载荷之间的关系是：2pHB = 公斤/毫米²πD（D-√D²- d²）式中：P——加在钢球上的载荷（公斤）；D——标准钢球的直径（毫米）；d——压痕的直径（毫米）。
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。
钻杆摩擦焊工艺
全长检测
成管
消除细长杆件在淬 火中的变行
5
摩擦焊及后续加工
1艺摩9及9擦7性年焊能12要月求的明AP确I悍区地SP热列EC处入7理了的标新准标中准。中焊接其，带基首表本次面要将处求钻理如杆下对：焊焊奥缝氏体的化工 钻 杆 保 的 檫353声杆生证钻焊.9.波132的产焊杆机º摩的接厂，检焊为C。都擦重质并验缝了采对要量配。必保用焊一，备须证全是环几焊要焊自整，乎接进接动个为所参行质摩钻了有数奥量氏 ，体 对调质处化 焊处 缝理 还， 必而 须去除且进毛其行刺回10火0%温的度磁不粉可检以验低及于超 监3控.3装置钻，杆对对焊焊接必过须程按中批进行理，对于每批（不超过400根）焊后的钻 的杆摩抽擦时取间1根、进摩行擦压力力学、性能解剖实验。 顶3锻.4压力做、拉顶伸锻实时验间，和要缩求焊区的截面强度（焊缝屈服强度*焊区截面 短积量）等参大数于进钻行杆自管动体监的控截面强度（管体屈服强度*管体不加厚部位的 和截记面录，积从）而。保证焊缝质 量3.5 焊缝的常温（21ºC）冲击要求：a、每个接头取3个冲击样；
（石油）钻杆的摩擦焊工艺
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石油钻杆简介
石油钻杆: 用于石油油井钻探。钻杆的特点是壁薄， 单位长度重量轻，主要提供泥浆通道、传递拉力和 扭矩。 还有一种石油钻挺: 壁厚，单位长度重量重， 主要提供泥浆通道、传递拉力和扭矩 和为钻头提供 钻压。 石油钻杆构成：工具接头、管体
2
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工具接头的加工
接圆头角方质坏量的切好段坏在锻预于造热接热到头1处2毛30理坯 和螺质纹检加工全淬长火这奥高两氏温个体回化火关键工序。 热处理组织直接影响接头的各项力学性能，所以先进的 钻工般杆具采接用厂头中采的碳用材合料金全一钢自动连续可控气氛保护进取行综加调合热质的，热力处学油理性质以能或获 水基 淬火剂淬火，接头加热过程中采用还原性气氛保护，保 证了工件不氧化、脱碳和渗碳。接头淬火和回火后，逐 个进行表面硬度检测和磁粉探伤。热处理之后进行螺纹 加工，钻杆螺纹是粗牙锥形螺纹，在钻杆的连接过程中， 螺纹起着关键的作用。因此，螺纹加工大都采用高精度 数质控检机床进攻牙行修，整对加磷工化出的接质头检逐个进成行品螺纹紧密距、 螺距、锥度、牙高等参数的测量，以保证螺纹扣型和精 度要求，从而有螺力纹部保分证要了进行钻镀杆铜接或磷头的连接性能。
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。
加重钻杆耐磨带焊接实例
加重钻杆耐磨带焊接实例（北京固本科技有限公司）随着石油钻探开采的发展，各类加重钻杆在石油钻探开采中的需求越来越大，用户对产品使用性能的要求也越来越高。
如何采取合理的焊接工艺方法，以实现低成本高效率且又能满足产品技术要求的耐磨带焊接研究成为需要解决的课题之一。
某石油公司研发的材料牌号为AISI4145H钢的114.3mm（4.5in）加重钻杆有4段工作面需要增加耐磨带，4段焊缝分别为币φ158.8mmx101mm、φ127mmx76mm、φ127mmx76mm、φ158.8mmx101mm，焊缝需堆焊3mm厚，加重钻杆内孔为币φ71.41mm，钻杆内螺纹接头与钻杆吊卡扣合处制成18°锥形台肩，焊前经过285~341HBW调质处理。
按石油天然气行业颁布的标准SY/5T146-1997规定：堆焊后，耐磨环外表面应平整过渡，基体不得有裂纹和焊层剥落等缺陷，表面硬度不低于50HRC，为使钻杆焊接后性能满足技术要求，需对原材料的焊接工艺、焊接质量进行分析和试验，以便制定合理可行的焊接工艺。
一、焊接性分析钻杆的材料牌号为AISI4145H，其化学成分符合表1的规定。
表1 AISI4145H的化学成分（质量分数）（%）按照国际焊接学会所推荐的碳当量计算公式，可计算出碳当量Ceq为0.725%~1%。
据大量试验得知：当碳当量Ceq大于等于0.60%时，属于高淬透性的钢，冷裂纹倾向较为严重，焊接性较差，这是因为材料中的含碳量较高，加人的合金元素也较多，在500℃以下的温度区间过冷奥氏体具有更大的稳定性所致其含碳量越高，淬硬倾向越大，冷裂纹倾向也越大，而且由于M点较低，在低温下形成的马氏体一般难以产生“自回火”效应，并且马氏体中的含碳量较高，有很大的过饱和度，点阵的畸变就更严重，因而硬度和脆性就更大，对冷裂纹的敏感性也就更大另外，由于原材料的含碳量及合金元素的含量都较高，因此液一固相区间较大，偏析也更严重，这就促使其具有较大的热裂纹倾向。
石油钻杆耐磨带
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。
石油钻杆生产工艺
抽油机生产工艺(三)
钻杆生产工艺包括接头加工和摩擦焊接两个工序。
接头加工工艺流程：毛坯接头进场后经过内削、外削、特殊加工（只限公扣）、热处理、打硬度磁粉探伤、螺纹加工、刻印、镀铜或磷化（外协）、制得成品接头，送至压接线。
摩擦焊接：接头加工后的成品接头经端部加工、压接（将端部车好的原管与加工线送来的成品接头对焊）、焊缝退火、精加工、焊缝淬火、焊缝回火、自主检、探伤、成品喷标，最终得到成品钻杆。
工艺流程图见图1。
去摩擦压接成品
图1 工艺流程图。
《石油天然气金属管道焊接工艺评定方法》sy0452---2012
《石油天然气金属管道焊接工艺评定方法》SY0452-2012一、范围本标准规定了石油天然气金属管道焊接工艺评定的方法，包括基本原则、一般要求、程序、试验、报告及有效性保持等内容。
本标准适用于石油天然气金属管道焊接工艺评定，其他管道可参照执行。
二、规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。
凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文件。
凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。
三、术语和定义下列术语和定义适用于本标准。
1. 焊接工艺评定welding procedure qualification（WPQ）为验证所拟定的焊件焊接工艺的正确性而进行的试验过程及结果评价，包括焊接工艺指导书的编制。
2. 焊接工艺指导书welding procedure specification（WPS）根据焊接工艺评定报告的结果，针对具体焊件所编制的焊接施工指导性文件。
四、符号和缩略语下列符号和缩略语适用于本文件。
1. PQR焊接工艺评定2. WPS焊接工艺指导书3. AWS美国焊接协会4. CCS中国船级社5. API美国石油协会6. CCS中国船级社压力容器认可标准7. CE欧盟安全认证标志8. TüV德国技术监督协会认证标志等。
五、焊接工艺评定的基本原则焊接工艺评定应以可靠的钢材焊接性能试验为依据，并在工程应用中进行验证。
焊接工艺评定应采用现行规范和标准，遵守相应的安全技术规范和设计文件的规定。
焊接工艺评定应以满足产品焊接结构的力学性能、焊接接头质量和焊接施工工艺要求为目标，并考虑到焊接效率、制造成本和焊工劳动条件等因素。
焊接工艺评定应以工程实践为基础，并经过试验验证和工程应用检验。
焊接工艺评定应注重焊接接头的力学性能、弯曲性能、冲击韧性等方面的试验验证。
六、焊接工艺评定的一般要求焊接工艺评定应由具有相应资质和经验的焊工进行操作，并应在规定的试验条件下进行。
焊接工艺评定应根据产品钢材的种类、规格、接头形式、坡口尺寸等因素进行选择和设计。
石油化工管道焊接工艺和焊接质量控制
石油化工管道焊接工艺和焊接质量控制石油化工管道是石油、化工、天然气等行业输送能源和化工产品的重要设施之一。
而其中的焊接工艺和焊接质量控制对于管道的安全运行和产品质量具有至关重要的作用。
本文将介绍石油化工管道焊接工艺和焊接质量控制的相关知识。
一、石油化工管道焊接工艺1. 焊接方法石油化工管道的主要焊接方法包括手工焊接、SMAW焊接、TIG焊接、MIG/MAG焊接、埋弧焊接等。
不同的焊接方法适用于不同的管道材料和厚度。
在选择焊接方法时需要考虑到管道的材质、壁厚、焊接位置等因素，并且进行相应的焊接试验来确定最佳的焊接方法。
2. 焊接设备石油化工管道的焊接设备包括焊接机、气源设备、电源设备、焊接工具等。
焊接设备的选用需符合管道的材质和规格要求，并且保持设备的良好状态，定期进行维护和检测，确保焊接设备的正常运行和安全使用。
3. 焊接工艺参数焊接工艺参数包括焊接电流、电压、焊接速度、焊接角度、焊接层间间隔等。
这些参数需要根据管道的具体情况进行调整，确保焊接工艺参数符合相关的标准和要求，从而保证焊接质量。
4. 焊工操作焊接工艺中的焊工操作是影响焊接质量的重要因素之一。
焊工应该具备合格的焊接技能和经验，能够熟练掌握各种焊接方法和工艺参数，严格按照焊接工艺规程进行操作，保证焊接质量。
1. 焊接前检测在进行管道焊接之前，需要对焊接材料、设备、工艺和环境等进行检测。
焊接材料的检测要求符合相关的标准和规范，焊接设备和工艺的检测需要进行有效的测试和评估，焊接环境的检测需要确保符合相关的安全和卫生要求。
2. 焊接过程控制焊接过程中需要进行实时监控和控制，包括焊接工艺参数的监测、温度、湿度、通风等环境因素的监控、焊接工艺操作的指导和监督等。
通过有效的焊接过程控制，可以保证焊接质量处于可控的状态。
3. 焊接质量检验焊接完成后需要进行焊缝和焊接接头的检验。
焊接质量检验包括外观检查、尺寸检测、探伤检测、超声波检测等。
通过对焊缝和焊接接头的质量检验，可以对焊接质量进行有效的评估和监控。
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。
石油化工管道焊接工艺和焊接质量控制
石油化工管道焊接工艺和焊接质量控制石油化工行业是国民经济支柱产业之一，其生产和运输过程中需要大量的管道系统进行输送和运输，而这些管道的连接就离不开焊接工艺。
管道的焊接工艺和焊接质量控制对整个石油化工行业的安全和稳定运行至关重要。
在焊接工艺和质量控制方面，专业技术人员需要对材料、设备、工艺参数等方面进行全面的了解和掌握，以确保焊接质量的稳定和可靠，保障石油化工行业的安全和可持续发展。
一、石油化工管道焊接工艺1. 材料准备在进行管道焊接工艺之前，首先需要对焊接材料进行准备。
包括管道、焊条、焊剂、辅助材料等。
管道选材需要根据工作条件、介质情况、使用要求等方面进行合理选择，同时需要检查管道的表面质量，确保在焊接过程中不会受到任何影响。
焊条的选择也需要根据管道和工艺要求确定，以保证焊接性能和质量。
焊剂和辅助材料也需要严格按照规定使用，以确保焊接质量和安全。
2. 设备准备管道焊接需要使用一系列焊接设备，包括焊接机、气体保护设备、气体割炬等。
这些设备需要经常检查和维护，确保其正常工作和安全使用。
在进行焊接前，需要对设备进行预热和干燥，以确保焊接过程中设备的稳定性和可靠性。
3. 工艺参数管道焊接的工艺参数包括焊接电流、电压、焊接速度、预热温度、焊接温度等。
这些参数需要根据具体的管道材料、厚度和规格进行合理设定。
在对工艺参数进行确定时，需要考虑到管道的受力状况、焊接位置、环境条件等因素，以保证焊接的质量和可靠性。
4. 焊接操作在进行管道焊接时，焊工需要按照相关规范和要求进行操作。
首先需要进行焊缝的准备和清理，确保焊接区域干净和无杂质。
然后进行焊接的布置和焊接工艺的选择，以确保焊接的稳定性和良好的焊接形式。
在整个焊接过程中，需要进行焊接质量的监控和控制，以确保焊缝的质量和无缺陷。
二、焊接质量控制1. 焊缝质量检测焊缝是管道焊接中关键的部分，其质量直接影响到管道的使用寿命和安全性。
对焊缝的质量需要进行全面的检测和控制。
石油钻杆的摩擦焊接和焊缝热处理工艺研究22
石油钻杆的摩擦焊接和焊缝热处理工艺研究2010-09-01 14:301、前言在油井管产品中，钻杆由于要直接承受打井作业过程中复杂的弯扭组合载荷，其油田服役的安全性显得至关重要。
根据油田的使用经验，钻杆的失效主要体现在焊缝及内加厚过渡带两个部位。
在提高焊缝的安全性方面，目前国内外各大钻杆生产厂家主要是通过摩擦焊接方法及适当的焊缝热处理工艺来提高焊缝的安全系数，当然，摩擦焊接工艺的可靠性是至关重要的。
钻杆的生产流程如图1示。
2、钻杆摩擦焊接及焊缝热处理技术发展现状钻杆工具接头与管体之间的对焊从早期的电弧焊、闪光对焊逐步发展到当今的连续驱动摩擦焊接及惯性摩擦焊接，钻杆对焊的生产效率越来越高，焊缝的质量却是越来越好。
目前，惯性摩擦焊接方法是最流行，也是最可靠的钻杆对焊方法。
与其他焊接方法相比，惯性摩擦焊接方法有如下优点：2.1 惯性摩擦焊接方法焊接速度快，焊接热影响区窄，晶粒不容易长大，而普通弧焊方式则容易产生宽大的热影响区及晶粒长大现象。
2.2 惯性摩擦焊接方法基本上不会产生焊接灰斑，而闪光对焊方法却较容易产生焊接灰斑而严重影响焊缝质量。
2.3 惯性摩擦焊接过程中由于基本上不用刹车，因此这种方法要比连续驱动摩擦焊接方法更节约能量。
2.4 与连续驱动摩擦焊接方法相比，惯性摩擦焊接方法的焊接时间大约是前者的一半，生产效率可以大大提高。
另外，为了提高焊缝的强韧性，钻杆对焊焊缝的热处理工艺也逐步由焊后回火工艺向焊后焊缝的调质工艺发展。
这种焊后热处理方法显著增加了焊缝的抗疲劳断裂能力。
3、API 标准对钻杆焊缝力学性能的基本要求[1]1997年12月的API SPEC 7的新版标准中，首次将钻杆对焊焊缝的工艺及性能要求明确地列入了标准中。
其基本要求如下：3.1 焊缝必须要进行奥氏体化处理，而且其回火温度不可以低于593ºC。
3.2 为了保证焊接质量，对焊缝还必须进行100%的磁粉检验及超声波检验。
3.3 钻杆对焊必须按批进行，对于每批（不超过400根）焊后的钻杆抽取1根进行力学性能解剖实验。
石油钻井焊接作业指导书
石油钻井焊接作业指导书
1. 引言
该指导书旨在提供石油钻井焊接作业的详细操作步骤和安全注意事项。
2. 焊接材料准备
- 确保所使用的焊材符合相关标准和规定。
- 检查焊接设备的正常工作状态，确保其安全可靠。
3. 焊接操作步骤
1. 清洁工作区域，确保焊接环境整洁。
2. 对待焊接部位进行打磨和准备，以保证良好的焊接质量。
3. 选择适当的焊接方法和焊接材料。
4. 进行焊接操作，按照标准程序执行焊接工艺。
5. 检查焊接质量，确保焊接缺陷率符合要求。
6. 根据需要进行后续的焊缝处理，如砂光和喷漆等。
4. 安全注意事项
- 操作人员必须经过专业培训和持证上岗。
- 确保所使用的焊接设备处于正常工作状态。
- 在焊接操作过程中，佩戴防护眼镜、焊接手套等个人防护装备。
- 确保工作区域通风良好，避免产生有毒气体或烟雾。
- 在焊接结束后及时清理和存放所有焊接材料，防止引发火灾
和事故。
5. 总结
本指导书提供了石油钻井焊接作业的操作步骤和安全注意事项。
在进行焊接作业时，请严格按照指导书的要求进行操作，确保焊接
质量和人员安全。
如有任何问题或疑问，请咨询相关专业人员。
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。
SY标准—摩擦焊钻杆
钢
P
S
max
max
所有组
0.020
0.015
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• 产品分析 每炉钢的产品分析应用成品钻杆管体（或接头）进行。
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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。
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• 大钳空间尺寸LPB和LB不能小于表6中规定的值。当该值增大 时，外螺纹接头体长度LP和内、外螺纹接头组合长度L也随其 增大。
• 内螺纹接头外表面可敷焊耐磨带（参见附录B），耐磨带的位 置、尺寸、质量和性能应满足使用要求。
• B.1 内螺纹接头外表面的耐磨带可用铁铬硼硅合金粉喷焊或用 碳化钨粉敷焊。（附录Ｂ只供参考，正在制定详细的耐磨带 行业标准）
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– 硬度 • 内螺纹接头螺纹部分距端面32 mm中间壁厚的剖面上应进
行硬度检验，并应符合表12的规定。 – 钻杆接头表面硬度 • 内外螺纹接头表面硬度为285 HB~341 HB。 – 钻杆接头的拉伸性能和硬度 • 钻杆接头的拉伸性能和硬度应符合表12的规定。
抗拉强度σb MPa
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)
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 ” Ｇ １ ０ ５ 钻杆摩擦对焊生产主要依据 Ａ Ｐ Ｉ Ｓ ｐ ｅ ｃ ５ Ｄ Ｐ － ２ ０ ０ ９ （ （ 钻杆 （ １ ） 管体 准备 规范 》 和Ｓ Ｙ ／ Ｔ ５ ５ ６ １ － ２ ０ ０ ８ （ （ 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 ５ ０ ｍ ｍ。切头后的加厚部分外径控制在 １ ２ ８ ． ５ ０ ～１ ３ ０ ． ５ ０ ， 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９ Ｏ ． ０ ０ ～９ １ ． ０ ０ 。 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 。 ‘ ２ ０ １ ４ 年 ４月７日， 首批 ２ ７ ０ 根５ ” １ ８ 。 Ｇ １ ０ ５ 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 ． ６ ２ ５ 场 应用实践 ， 认为 ３ ２ ０ Ｂ Ｘ惯性摩擦焊 机修复的钻杆 ， 能满足 ５ ０ ０ ０ 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
钻杆摩擦焊工艺
表面处理内容包括：a、车 削加厚端的外表面，使其接 近工具接头焊接处的外径； b、对端面进行加工，去除 端面的氧化铁皮，确保对焊 表面干净。c、对钻杆的端 头要镗内孔，使其达到配焊 的尺寸。
全长检测 成管
摩擦焊及后续加工
1997 年12月的API SPEC 7的新标准中，首次将钻杆对焊焊缝的工 摩擦焊 悍区热处理 焊接带表面处理 奥氏体化 艺及性能要求明确地列入了标准中。其基本要求如下： 钻杆的摩擦对焊是整个钻 3.1 焊缝必须要进行奥氏体化处理，而且其回火温度不可以低于 杆生产的重要一环，为了 593ºC。 保证焊接质量，几乎所有 调 3.2 为了保证焊接质量，对焊缝还必须进行 100%的磁粉检验及超 的钻杆厂都采用全自动摩 质 去除毛刺 声波检验。 檫焊机，并配备焊接参数 处 3.3 钻杆对焊必须按批进行，对于每批（不超过 400根）焊后的钻 监控装置，对焊接过程中 理 杆抽取1根进行力学性能解剖实验。 的摩擦时间、摩擦压力、 顶锻压力、顶锻时间和缩 3.4 做拉伸实验，要求焊区的截面强度（焊缝屈服强度*焊区截面 短量等参数进行自动监控 积）大于钻杆管体的截面强度（管体屈服强度*管体不加厚部位的 和记录，从而保证焊缝质 截面积）。 量 3.5 焊缝的常温（21ºC）冲击要求：a、每个接头取3个冲击样； b 、3个试样的冲击平均值不小于 16.3J;c、3个试样的最小冲击值 内外淬火回火 成品 检测 不小于13.6J。 3。6 整个焊缝热处理的热影响区范围内，其任何1点的硬度值不 能大于37HRC(约347HV/341HB)。
化处理，防止在使用过程 中发生粘扣现象。
管体的加工
无缝钢管 预热墩粗 表面处理 奥氏体化水淬回火
பைடு நூலகம்
焊缝部位是使用过程 中最薄弱的环节，无 缝管在焊接前要对管 体的两端进行管端加 厚，以增加厚度来提 高薄弱部位的强度， 使焊缝部位的整体强 度大于管体的整体强 度。
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
G105摩擦焊钻杆焊接工艺规范
4.弯曲测试：在试件凸表面的各个方向测量，不应有超过3.17mm的缺陷。
四、工件简图
母材钢号
尺寸
接头：4137H
外径：130mm
内径：90.5mm
管体：26CrMo
外径：130mm
内径：90.5mm
五、焊ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ环境：室温
六：焊接参数：
一级压力（Mpa）
二级压力（Mpa）
顶段压力（Mpa）
一级摩擦时间
二级摩擦位移
顶段时间
主轴转速
2.5-2.6
5.2-5.5
11-12
9-10s
10-11
8-12
560-600
七、操作方法：
1.打开控制电源开关，人机界面显示屏点亮。
2.打开焊接软件检查各参数是否正确。
3.启动液压泵电机、小泵电机、润滑电机、主电机。润滑电机和主电机具有连锁保护，启动主电机前必须先启动润滑电机，停润滑电机时先停主电机。
4.焊接顺序：
接头上料自停→接头翻转自停→主卡夹紧→主卡松开→管体翻转起停→送料电机起停→主卡夹紧→接头进架自动退回→准备，滑台自动前行到设定距离停止→尾座夹紧
九、焊后焊缝外观检验：
焊缝两侧焊接飞边应对称，焊接总位移15-18
10、无损检测要求：
焊接区的整个外表面均采用湿荧光磁粉探伤，不应存在任何横向缺陷。
超声波探伤，不应存在任何大于Ф1.6的通孔的标准反射缺陷
十、力学性能测试：
1.焊区冲击吸收功AKV≥16.3J，最低值AKV≥13.6J。
2.焊区硬度≤37HRC。
大庆万科油田设备制造有限公司
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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。
（2）对于钻杆接头，使用角磨机上的砂轮或金属刷清除接头上
的杂物。
（3）检查并确保CO2保护气体的纯度>99.8%，最低不应<99.5%。
四、焊前预热
堆焊耐磨带之前，必须对钻杆堆焊部位进行预热。
预热不充分
可能导致基体金属上产生裂纹。
预热温度过高将不利于耐磨带成形；预热温度过低，将会影响耐磨带母体的组织结构。
（1）预热温度为250~320℃。
（2）预热应该是渗透预热，而不是表面预热。
五、设定焊接参数
耐磨带的焊接参数主要涉及焊接电流电压、焊机摆频、敷焊速度、距离、角度等多种参数。
焊接参数根据焊接设备、耐磨带焊接
材料的不同会有细微的差异。
敷焊工艺参数:焊接电流300~350A、送丝速度6~8m/min、焊机
摆频40~50r/min、敷焊速度120~130mm/min、敷焊距离8~12mm、敷
焊角90°和保护气流量12~16L/min。
按以上焊接参数敷焊，质量应达到以下技术要求:
（1）焊接过程稳定,送丝平稳；
（2）耐磨带尺寸符合标准要求,宽度30~35mm,高度2mm；
（3）耐磨带表面鱼鳞状花纹均匀、致密、平整、光滑；
（4）耐磨带表面无过多残渣、飞溅,无咬边现象,边缘齐整；
（5）耐磨带与基体熔合较好,无较大裂纹和针孔。
六、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。
七、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。
八、最终成品检验
所有的焊缝在焊后48小时应按JB/T6061 – 1992标准进行100%磁粉探伤检验。
检验结果不允许出现裂纹。
同时按GB2654 –1989标准进行堆焊金属硬度试验，检验结果应达到设计要求。
注：此耐磨带焊接工艺流程及标准规范由北京固本科技有限公司制定和发布，仅适用于北京固本KB100 / KB150 / KB300 /
KB350型耐磨带焊丝。
使用其他耐磨带焊接材料时，文档内容仅供参考。