钻杆接头耐磨带堆焊药芯焊丝的研究

１ 试 验 材料 及 方法
向力的不断增高 ， 导致钻杆 与套管 的磨损 问题更 为突 出 卜 。钻 杆接 头耐 磨带 因其 具 有优 于钻 杆 接 头 本 身 的耐磨性能 ， 同时能够降低对套管 的磨损 的优点 ， 从而 对解决钻杆与 套管 的磨损 这一 问题起 到关 键性 的作 用 Ｊ 。耐磨带技术 已经成为 了现代钻井过程 中必不
堆焊专题 ｒ 蜉 掳
钻 杆 接 头 耐 磨 带 堆 焊 药 芯 焊 丝 的 研 究
北京 工 业 大 学 材 料 科 学 与 工 程 学 院（ １ ０ ０ １ ２ ４ ） 北京 工业 大 学 机 械 工程 博士 后 流动站 （ １ ０ ０ １ ２ ４ ）
摘要
刘希 学 贺定 勇 蒋 建敏
周 正 王 智慧 崔
丽
赵秋 颖
研 制一种 Ｆ ｅ ・ Ｂ — Ｎ ｂ － Ｎ ｉ 系钻杆耐磨带堆焊药芯焊丝 ， 采用 Ｃ Ｏ 气体保护 堆焊方法 ， 制备 Ｆ ｅ ． Ｂ ． Ｎ ｂ 。 Ｎ ｉ 耐磨
堆焊合金 ， 利用 Ｏ Ｍ， Ｓ Ｅ Ｍ， Ｘ Ｒ Ｄ等方法对堆焊合金 的显 微组织进行 了观察分析 ， 对堆焊层 的硬度及 耐磨性 能进行 了 测试 分析。结 果表明 ， Ｆ ｅ － Ｂ ． Ｎ ｂ － Ｎ ｊ 堆焊 合金 耐磨 性 能 比国外 某进 口药芯 焊丝 提 高 了约 ３ ７ ％， 其 宏观 硬度 值 达到 Ｈ Ｒ Ｃ ６ ０ ． ５—６ ２ ． ２ 。Ｆ ｅ － Ｂ — Ｎ ｂ — Ｎ ｉ 堆 焊 合 金 的显 微 组 织 为 马 氏体 ＋铁 素 体 ＋少 量 渗 碳 体 ＋颗 粒 状 Ｎ ｂ Ｃ＋包 晶 Ｆ ｅ ， （ Ｂ， ｃ）＋ 共晶Ｆ ｅ ， （ Ｂ， Ｃ ） ６ 、 Ｆ ｅ ， （ Ｂ ， Ｃ ）＋少量共晶 Ｆ ｅ Ｂ相 ， 其中 Ｎ ｂ Ｃ硬质颗 粒弥散 的分 布于基 体 中， 基体 中 的 马氏体组 织具 有优异的强度和耐磨性 ， 起 到了很 好的耐磨骨架 的作 用 。Ｆ ｅ － Ｂ — Ｎ ｂ － Ｎ ｉ 堆焊 合金 的磨 损机理 主要是犁
高， 因而要求使用高耐磨性和抗裂性 的堆焊材料 才能
表 １ Ｃ Ｏ 气体保 护焊 堆焊工艺参数
收稿 日期 ： ２ ０ １ ２—１ ２—１ ０
将堆焊试样 表面磨平 ， 采用 Ｈ Ｒ一１ ５ ０ Ａ洛 氏硬度 计测试堆焊层合金硬度值 ， 然后在垂直于焊缝 的焊道
２ ０ １ ３年第 ２期 ２ ９
随着 现 代钻 井 技 术 的发 展 ， 海 上 石 油 钻 井 平 台 大
量 出现 ， 同时 由于 近地表层石 油储量 日益减少 ， 超深 井、 大斜度 井 、 大位 移 逐渐 取代 了传 统 的浅 、 小 位移 井， 成 为 了 当今石 油 钻 探 的 主要 形 式 。 随之 而 来 的 问
Ｘ １ ０ ｍ ｍ。选用 Ｃ Ｏ 气体保护焊 ， 保护气体采用 １ ０ ０ ％ Ｃ Ｏ 气体 ， 由于钻杆接头耐磨带厚度有精确的要求 ， 因 而试验采用单层焊 ， 焊缝厚度为 ３ — ４ ｍ ｍ， 具体堆焊工
艺 参数 见表 １ 。熔 敷金 属 的主要 化学 成 分见 表 ２ 。
沟式微切 削和局部的硬质相剥落。
关键 词 ： 钻杆耐磨带
药芯焊 丝 堆 焊
耐磨 性
中图分类号 ： Ｔ Ｇ ４ ２ ２ ． ３
Ｏ 前
言
满足 各类 钻 井 的 需 求 。 目前 ， 广 泛 使 用 的耐 磨 带 主 要 是 国外 进 口的焊接 材料 ， 其 耐 磨性 能优 异 ， 缺 点 是 价 格 昂贵 。 因而 ， 研 制 出性 能优 异 、 价 格 低 廉 的 国产 耐 磨 带
题 便 是钻 井 时 间 的 大 幅 度 延 长 、 钻 杆 作 用 在套 管 上 侧
药芯芯焊丝 ， 通过 Ｂ ， ｃ， Ｎ ｂ ， Ｎ ｉ 等多元微合金取代传统高 铬合金 的方式来实现对基体 的强化 ， 研制 出一种 具有
高耐磨 性 和韧 性 的钻杆 接头 耐磨 带堆 焊药 芯 焊丝 。
可少 的关 键技 术之 一 ， 越来 越多 的得 到 了人们 的重 视 。 钻井 技 术 的进 步 对钻 杆 接 头 耐磨 性 的要 求 不 断 提
试 验用 自行 开 发 的耐 磨 带 堆 焊药 芯 焊 丝 ， 直 径 为 １ ． ６ ｍｍ， 母材为 Ｑ ２ ３ ５钢 板 ， 规格为 ２ ０ ０ ｍ ｍ ×１ ０ ０ ｍ ｍ