CN102029483B

CN102029483B - 高减摩性钻杆耐磨带药芯焊丝

Info

Publication number: CN102029483B
Application number: CN 201010587824
Authority: CN
Inventors: 李武; 张瑟; 乔冬梅; 杨锦荣; 赵梅
Original assignee: XI'AN NATE PETROLEUM TECHNOLOGY Co Ltd; Shanxi North Machine Building Co Ltd
Current assignee: XI'AN NATE PETROLEUM TECHNOLOGY Co Ltd; Shanxi North Machine Building Co Ltd
Priority date: 2010-12-15
Filing date: 2010-12-15
Publication date: 2013-12-25
Anticipated expiration: 2030-12-15
Also published as: CN102029483A

Abstract

本发明属于焊接材料领域，具体涉及一种高减摩性钻杆耐磨带药芯焊丝。随着石油钻井技术的发展，套管的磨损问题越来越突出。套管磨损轻则降低套管柱的抗挤毁、抗内压强度，重则造成套管柱挤毁、变形及泄漏，甚至造成全井报废。本发明提供一种高减摩性钻杆耐磨带药芯焊丝，其熔敷金属化学成分质量百分含量为：Cr％＝15.0～16.0，Mo％＝5.5～6.0，W=3.5～4.0,Ｙ％＝0.9～1.1,C％＝0.7～0.9，B％＝3.5～4.5，Si％＝1.5～2.0，Mn％=0.8～1.0，余为Fe。本发明摩擦系数较普通焊丝减小24%，套管磨损大幅减少62%；工艺性好；本发明可以大幅减小钻井中的套管磨损；除可用于石油钻杆堆焊金属耐磨带外，还可广泛应用于其它苛刻工作条件下的滑动摩擦对偶部件的防磨减摩。

Description

高减摩性钻杆耐磨带药芯焊丝

技术领域

本发明属于焊接材料领域，具体涉及一种高减摩性钻杆耐磨带药芯焊丝。

背景技术

在石油钻杆接头上堆焊金属耐磨带，是减少石油钻杆和套管磨损的有效措施之一。近些年国内外广泛应用和发展的新型金属耐磨带材料具有耐磨减摩的特点，可以起到即保护钻杆又保护套管的作用。如美国安科技术公司生产的ARNCO 100XT、ARNCO 200XT、ARNCO 300XT和西安纳特石油技术有限责任公司研制生产的具有独立知识产权的Nate 101J、Nate 303J、Nate 505J 等钻杆耐磨带药芯焊丝产品。

随着石油钻井工程中超深井、大斜度井、大位移井及水平钻井技术的发展，因钻井时间延长、钻杆作用在套管上的侧向力增高等因素，套管的磨损问题越来越突出。套管磨损轻则降低套管柱的抗挤毁、抗内压强度，重则造成套管柱挤毁、变形及泄漏，甚至造成全井报废。因此，如何在保持高硬度高耐磨性的基础上进一步提高金属耐磨带对套管的防磨减摩效果，以更好的保护套管，对于超深井、大斜度井、大位移井及水平钻井技术的发展显得尤为重要。

发明内容

本发明提供的高减摩性钻杆耐磨带药芯焊丝，与现有技术相比，可以进一步提高金属耐磨带对套管的防磨减摩效果。

为达到本发明的目的，现提供一种高减摩性钻杆耐磨带药芯焊丝，其熔敷金属化学成分质量百分含量为： Cr％＝15.0～16.0，Mo％＝5.5～6.0，W=3.5～4.0, Ｙ％＝0.9～1.1, C％＝0.7～0.9，B％＝3.5～4.5，Si％＝1.5～2.0，Mn％=0.8～1.0，余为Fe。

上述熔敷金属化学成分质量百分含量为： Cr％＝15.1，Mo％＝5.84，W=3.87 Ｙ％＝1.01, C％＝0.82，B％＝3.67，Si％＝1.89，Mn％=0.92，余为Fe。

与现有的钻杆耐磨带药芯焊丝相比，本发明提供的钻杆耐磨带药芯焊丝堆焊的金属耐磨带与石油套管在钻井过程中强烈滑动摩擦应力的作用下，耐磨带表面会发生自晶态向非晶态的动态转变，从而在耐磨带表面产生一个动态非晶态层。与传统的晶态合金表层相比，非晶态合金表层具有高硬度、低摩擦系数的特点。高硬度可以保证高耐磨性。低摩擦系数可以提高减摩性，减少对偶件的磨损。

因此，本发明在保证石油钻杆耐磨带具有高耐磨性的基础上，具有更高的减摩性，从而可以进一步减少对石油套管（钻杆对偶件）的磨损。

与现有技术相比，本发明钻杆耐磨带药芯焊丝的优点是：

1．减摩性更好：与目前市场上广泛使用ARNCO 100XT钻杆耐磨带药芯焊丝相比，本发明堆焊的金属耐磨带在硬度高达HRC55的基础上，摩擦系数减小24%，套管磨损大幅减少62% 。2．堆焊工艺性好：堆焊层呈细密波纹，飞溅小，成型平整美观，几乎无需修整。

3. 本发明可以大幅减小钻井中的套管磨损。从而促进石油钻井工程中超深井、大斜度井、大位移井及水平钻井技术的发展。

4．应用广泛：除可用于石油钻杆堆焊金属耐磨带外，还可广泛应用于其它苛刻工作条件下的滑动摩擦对偶部件的防磨减摩。

具体实施方式

下面将通过实施例对本发明做详细地描述。

一、本发明加工方法为药芯焊丝常规方法：选用适当规格的优质薄钢带和纯净的多种相关金属粉末或合金粉末，按配方将各种金属粉末和合金粉末称量后充分混合均匀，制成芯粉，而后在药芯焊丝制造设备上经过薄钢带的放带开卷、扎为U型、加药芯粉末、封口成O型、轧制减径、拉拔减径和卷丝成盘等工序制成直径为1.6mm～3.2mm的药芯焊丝。

二、本发明的实施例：

表一：熔敷金属的化学成分（质量百分含量）

三、对比试验：

（一）实施例1药芯焊丝堆焊的金属耐磨带和目前市场上广泛使用的美国安科技术公司生产的ARNCO 100XT钻杆耐磨带药芯焊丝堆焊的金属耐磨带的硬度、相对耐磨性如表二所示。其中，耐磨性试验采用MLS-23型湿沙橡胶轮式磨损试验机进行，转速240转/分，试验负载98N，时间2000转。从表二的试验结果可见，本发明实施例1具有较高的硬度和耐磨性。

表二：熔敷金属的硬度、耐磨性和抗裂性

（二）实施例1耐磨带和ARNCO 100XT耐磨带的实物套管磨损结果如表三所示。该试验委托西安摩尔石油工程实验室采用美国摩尔公司套管实物磨损实验机进行，试验条件为清水介质，侧向力为3000lb。实物套管磨损试验结果表明：与现有耐磨带相比，本发明实施例1具有较低的摩擦系数和低得多的套管磨损率。

表三全尺寸实物套管磨损试验结果

Claims

1.一种高减摩性钻杆耐磨带药芯焊丝，其特征在于：其熔敷金属化学成分质量百分含量为：Cr％＝15.0～16.0，Mo％＝5.5～6.0，W=3.5～4.0, Ｙ％＝0.9～1.1, C％＝0.7～0.9，B％＝3.5～4.5，Si％＝1.5～2.0，Mn％=0.8～1.0，余为Fe。

2.根据权利要求1所述的高减摩性钻杆耐磨带药芯焊丝，其特征在于：上述熔敷金属化学成分质量百分含量为：Cr％＝15.1，Mo％＝5.84，W=3.87，Ｙ％＝1.01, C％＝0.82，B％＝3.67，Si％＝1.89，Mn％=0.92，余为Fe。