CN102756202A - 石油钻杆耐磨带单面电阻缝焊方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种石油钻杆制造及修复技术，具体的说是一种石油钻杆耐磨带单面电阻缝焊法。本发明将焊接滚轮与导电滚轮均位于钻杆上面，在压力作用下，焊接滚轮将耐磨焊丝压在钻杆表面，导电滚轮直接压在钻杆表面；焊接电流从焊接滚轮经焊丝及钻杆表面时焊丝得以加热，并使其焊接在钻杆表面。焊接压力300～380N；导电滚轮上的压力1000～1500N；通电时间0.3～0.6S；休止时间0.06～0.1S；焊接速度0.3～0.8m/min；焊接电流8KA～13KA。本发明的优点在于热影响区及焊接应力小，从而降低了裂纹产生的几率，消除了在堆焊过程中对钻杆母材的损伤。同时降低了环境污染、改善了劳动条件，延长滚轮使用寿命。本发明适用在石油钻井行业中推广使用。

Description

石油钻杆耐磨带单面电阻缝焊方法

技术领域

本发明涉及一种石油钻杆制造及修复技术，具体的说是一种石油钻杆耐磨带单面电阻缝焊方法。

背景技术

在石油钻井过程中，尤其在深井及超深井的钻探过程中，由于径向力、涡动及横向振动等因素的作用，从而导致钻杆与套管内壁的磨损急剧加大，严重时可将套管磨穿。为了解决这一问题，多年来，国内外油田一直采用向石油钻杆的磨损部位堆焊WC-12Co、耐磨铁基粉末、Cr-Mn-Mo合金系列的耐磨焊丝，如PT100、安科100XT等材料。

目前，耐磨带的堆焊几乎全部采用等离子或熔化极电弧焊方法，所用的焊机主要为DP-300、DP-500及NBC-500K等。

用上述方法堆焊耐磨带存在的主要问题是，由于等离子弧焊或熔化极电弧焊加热区域宽，弧柱温度高，不可避免地会对钻杆母材造成较为明显的损伤。即就是，堆焊过程使母材的晶粒严重长大，并出现马氏体淬硬组织及造成较大的焊接应力，从而在堆焊层附近产生裂纹。尤其在多次堆焊的情况下，极易使钻杆在使用过程中断裂，造成严重的钻井事故。

发明内容

本发明的目的在于提出了一种可从根本上解决钻杆耐磨带堆焊过程对钻杆母材损伤，且耐磨层不易出现开裂及大块状脱落的一种石油钻杆耐磨带单面电阻缝焊方法。

本发明是将100型耐磨焊丝(6)，通过焊接滚轮(3)压紧在石油钻杆的表面；导电滚轮(1)在其压力F2的作用下与钻杆表面紧密接触。焊接变压器(4)的初级绕组通过软铜带(2)与焊接滚轮(3)和导电滚轮(1)相连接。当焊接程序控制箱(5)进入焊接通电程序时，便有强大的电流通过焊接滚轮(3)、焊丝(6)、钻杆上表面及导电滚轮(1)，电流线(7)如图1所示。当焊接电流流过焊丝(6)及钻杆表面时，由焊丝(6)本身的电阻及其接触电阻产生的电阻热，将使耐磨带焊丝(6)加热熔化，并在焊接滚轮(3)压力F1(压力F1可通过焊机上的气缸来施加)的作用下，将耐磨带焊丝(6)焊接到石油钻杆的表面(见图1)。

石油钻杆单面电阻缝焊法的方法如下：焊接前先将选定的耐磨带焊丝(6)(单股或多股)端头压在焊接滚轮(3)与石油钻杆之间；焊接滚轮(3)的宽度一般为10mm左右，焊接压力为350N左右；导电滚轮(1)的宽度为25mm，施加在其上的导电滚轮(1)压力F2为1500N左右；焊接滚轮(3)用铬锆铜合金制作，导电滚轮用紫铜制作。导电滚轮(1)与焊接滚轮(3)之间的距离为30mm，焊接变压器(4)的付边输出电压U2为8V时，即可获得9KA以上的焊接电流。焊接过程由焊接通电及休止两程序组成，通电时间一般为0.3～0.6S；休止时间为0.06～0.1S。

焊接过程中，由旋转滚筒(9)带动石油钻杆旋转；由送进滚筒(10)带动钻杆(8)沿轴线方向运动；耐磨带焊丝(6)由焊丝盘(11)在旋转摩擦力的带动下自动送进。这样，在焊接及程序控制箱的控制下，可实现耐磨带的快速焊接，最快可达1m/mim的线速度。

焊接过程的程序动作如下：设定规范参数(F1、F2、通电时间、休止时间、焊接电流、焊接速度、送进速度)→接通电磁气阀，施加压力F1、F2，将焊丝压紧在焊接件表面，导电滚轮与焊件表面紧密接触→启动焊接程序，通电焊接，同时钻杆旋转及送进→焊接到位，行程开关动作，焊接滚轮及导电滚轮抬起，钻杆停止旋转送进。

上述动作过程由焊接程序控制箱(5)来完成。

本发明的优点在于单面电阻缝焊时，电流仅从石油钻杆的表面流过，加热区域十分窄小，再加之每个焊点的通电时间一般仅为0.4S左右，故热影响区及焊接应力均很小，从而明显降低了裂纹产生的几率，消除了在堆焊过程中对钻杆母材的损伤，且耐磨层不易出现开裂及大块状脱落。同时还具有改善劳动条件、降低对环境的污染，延长滚轮的使用寿命等优点。本发明特别适合在石油钻井行业中广泛推广使用。

附图说明

图1为本发明的工作原理图。

图2为本发明的专用设备装置图。

图3为本发明导电焊接装置在焊机上的安装图。

1-导电滚轮；2-软铜带；3-焊接滚轮；4-焊接变压器；

5-焊接程序控制箱；6-焊丝；7-电流线；8-钻杆；

9-旋转滚筒；10-送进滚筒；11-焊丝盘。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细说明：

实施例1

将焊接滚轮(3)与导电滚轮(1)安放在钻杆上面，并保持同心，且焊接滚轮(3)的宽度为10mm左右，两滚轮之间的间距为25-35mm；将耐磨带焊丝(6)压在焊接滚轮(3)与钻杆(8)表面之间，导电滚轮(1)直接与钻杆(8)表面紧密接触；当电流从两滚轮之间的焊接表面流过时，依靠电阻热加热融化耐磨带焊丝(6)，并在焊接压力的作用下，将耐磨带焊丝(6)焊接到石油钻杆(8)表面；焊接时钻杆不断旋转送进，从而可焊出连续的耐磨带焊缝。

将图2所示的单面电阻缝焊导电焊接装置，按图3安装在100KVA的电阻焊机上，对Φ127mm的石油钻杆的耐磨带进行焊接，耐磨带焊丝直径为5mm，焊接规范参数如下：

焊接滚轮压力：                     350N；

导电滚轮压力：                     1000N；

通电时间：                    15周；

休止时间：                    3周；

焊接速度：                    0.7m/min；

焊接滚轮宽度：                10mm；

导电滚轮宽度：                25mm；

焊接滚轮与导电滚轮间距：      30mm。

焊接时用MM-360A电流表，测得的焊接电流有效值为9.9～10.2KA。在连续工作15分钟的条件下，导电焊接装置工作正常，无明显温升，焊接质量稳定。

实施例2

同上。

将图2所示的单面缝焊导电焊接装置，按图3所示安装在200KVA的电阻焊机上，对Φ127mm的石油钻杆的耐磨带进行焊接，耐磨带材料的焊丝直径为5mm。焊接规范参数如下：

焊接滚轮压力：                    300N；

导电滚轮压力：                    1200N；

通电时间：                        18周；

休止时间：                        3周；

焊接速度：                        0.8m/min；

焊接滚轮宽度：                    10mm；

导电滚轮宽度：                    25mm；

焊接滚轮与导电滚轮间距：30mm。

焊接时用MM-360A电流表，测得焊接电流值为9.6～9.9KA，在连续工作16分钟的情况下，导电装置工作正常，无明显温升，焊接质量稳定。

Claims (2)

1.一种石油钻杆耐磨带单面电阻缝焊方法，其特征在于将焊接滚轮(3)与导电滚轮(1)设于钻杆(8)上面，并保持同心。焊接滚轮(3)的宽度为10-15mm，两滚轮之间的间距为25-30mm。将耐磨带焊丝(6)压在焊接滚轮(3)与钻杆(8)表面之间，导电滚轮(1)直接与钻杆(8)表面紧密接触。当电流从两滚轮之间的焊接表面流过时，依靠电阻热加热融化耐磨带焊丝(6)，并在焊接压力的作用下，将耐磨带焊丝(6)焊接到石油钻杆(8)表面。

2.根据权利要求1所述的石油钻杆耐磨带单面电阻缝焊方法，其特征在于焊接压力300～380N；导电滚轮压力1000～1500N；通电时间0.3～0.6S；休止时间0.06～0.1S。

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