石油钻杆的摩擦焊接和焊缝热处理工艺研究.pdfVIP

特别关注·SPECIAL ATTENTION 石油钻杆的摩擦焊接和焊缝热处理工艺研究 王洪炜 （石家庄探矿机械厂，河北　石家庄　050000） 在油田生产过程 中，石油钻杆 的失效会直接影响的石油 惯性摩擦机的型号配置不同，具体的焊接过程也会存在差 摘要： 开采的效率和质量。从长期的生产实践来看 ，钻杆 内加厚过渡 异。本文以本厂所使用的设备为例，首先钻杆管体会被液压夹具 带以及焊缝是失效的主要部位 。目前很 多钻杆生产商采取 了摩 夹在焊接校车上，电动机起动带动主轴以及夹在主轴上的工具接 擦焊接和焊缝热处理工艺以提 高石油钻杆 的安全性。针对于此 头一起进行高速的旋转，达到一定的数值之后主轴与电机在电磁 本文就石油钻杆摩擦焊接和焊缝热处理工艺进行 了研究，以期 离合器的驱动下脱开。之后液压驱动焊接小车带动管体向工具接 为我国石油开采事业的发展提供借鉴。 头移动，此时管体与工具接头的接触面由于顶锻压力会产生大量 石油钻杆 ；摩擦焊接 ；焊缝热处理 的摩擦热，促使焊接面金属的升温塑性化，被挤出焊接面后内外 关键词： 毛刺形成。部分焊机具有焊接、毛刺去除等多项功能。 石油钻杆是油井管产品的重要组成，钻井作业过程十分复 三、石油钻杆焊缝热处理工艺 杂，在此过程中钻杆要承受相应的扭、压、弯组合载荷，因而 3.1钻杆焊缝奥氏体化 确保石油钻杆的安全性和使用稳定性就显得尤为重要。摩擦焊 为了保证石油钻杆的焊接质量需要在摩擦焊接之后通过淬 接以及焊缝热处理工艺可以有效提高石油钻杆的可靠性，减少 火和高温回火对焊缝进行调质处理。在焊缝热处理工艺中材质 焊缝和内加厚过渡带失效情况的出现，因而在当前的石油钻杆 的淬透性能会对工艺质量产生关键的影响。其中奥氏体化作为 生产中也得到了广泛的应用。 焊缝热处理工艺的首要环节，需要消耗大量的能量，目前大多 采用中频感应加热方式来实现石油钻杆焊缝的奥氏体化。本厂 一、石油钻杆焊接技术概述 所采用的水基淬火液加喷淋淬火工艺，可以在焊缝处产生九成 石油钻杆管体和工具接头的对焊技术发展至今经历了数代 以上马氏体组织，之后伴随着高温回火的进行综合机械性能提 的变革，电弧焊是最早的钻杆对焊技术，之后闪光对焊取代了 高，转变为回火索氏体组织。与其他加热方式相比，中频感应 电弧焊的地位，目前惯性摩擦焊接以及连续驱动摩擦焊接的应 加热的速率高，且焊缝影响区窄大多数情况可以控制在70毫 用大大提高了石油钻杆的焊缝质量以及对焊的生产效率，钻杆 米左右，有利于高温回火工序覆盖奥氏体区域。 使用的稳定性和可靠性也更高。 3.2焊缝淬火 惯性摩擦焊接在当前的石油钻杆生产中应用最为广泛，该 石油钻杆焊缝淬火的质量在于根据材料选择合适的冷却介 工艺的显著优势主要体现在四个方面。一是焊接速度较快，晶 质。一般冷却处理方式包括高压空气冷却和液体冷却（水冷、 粒在较窄的焊接热影响区内长大的几率较小。二是节约能量， 油冷等）两种。石油钻杆焊缝的淬火介质，以前常用的是水， 这是由于惯性摩擦焊接作业过程中往往不需要刹车。三是与连 容易淬裂。因为水的冷却特性很不理想，需快冷的区间冷速小， 续驱动摩擦焊接相比，焊接效率更高，可以节约一倍的焊接时 需慢冷的区间冷速大。现在生产实践中多采用水基淬火液加喷 间。四是焊接灰斑产生几率较小，因而焊缝质量相对较高。 淋淬火的冷却方式进行焊缝热处理，水基淬火液的冷速较为理 传统生产模式下采用焊后回火工艺对石油钻杆的焊缝进行 想，再加上喷淋淬火方式改善了冷却条件。由于选择了合适的 热处理，近些年来焊后调质工艺得到了较大的发展，石油钻杆 淬火工