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加工钻杆接头耐磨带选择华菱超硬立方氮化硼刀具效果突出
Date:2015-06-24 浏览人数:2280

随着近地表层石油储量日益减少,逐渐的超深井、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,并且海上石油钻井平台大量出现。与之而来的问题便是钻井时间的大幅度延长、钻杆作用在套管上侧向力的不断增高,导致钻杆与套管的磨损问题更为突出。

  石油钻杆接头是石油钻探过程中的关键性部件,随着现代钻井技术的不断发展,对钻杆接头耐磨性的要求不断提高。所以提高石油钻杆接头的耐磨性能、延长其使用寿命、提高钻井效率是急需解决的工程实际问题。

  一、钻杆接头耐磨带

  由于钻杆接头在承受剧烈的磨损的同时还承受冲蚀磨损,导致钻杆接头磨损快。为了提高钻杆接头的耐磨性,就出现了钻杆接头耐磨带,所谓的钻杆接头耐磨带就是为了保护钻杆在钻井过程中不至于过度磨损,采用堆焊、喷焊方式将耐磨焊丝沿钻杆接头圆周方向堆焊、喷焊,堆焊、喷焊宽约30-50mm,厚2-3mm的环形带,此环形带及称之为钻杆接头耐磨带。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。

  堆焊、喷焊作为现代材料加工与制造业中一种重要的制造和维修方法,常用来提高钻杆接头的使用寿命,降低钻杆接头耐磨带制造成本。人们研制出多种材质的合金粉末或药芯焊丝,给钻杆接头耐磨带带来较好的耐磨性和耐腐蚀性。同时,研制出的高硬度耐磨合金体系堆焊层还可用于其它工业部门中的耐磨零件的修复与制造。

  以下简单介绍一下钻杆接头耐磨带常用的堆焊技术及硬度。

  二、采用明弧堆焊药芯焊丝堆焊钻杆接头耐磨带

  明弧堆焊钻杆接头耐磨带的优势:(1)设备简单,操作方便;(2)焊前不预热,焊后无需热处理,焊接效率高,节省能源;(3)配套出尘系统,焊机周围无烟尘,工作环境好;  (4)焊道稀释率低,耐腐蚀耐磨损性能好。适用于钻井,采煤,矿山机械修复等野外作业。

  钻杆接头堆焊多采用单层焊缝,对外形尺寸要求比较严格。如YD-100药芯焊丝在焊接过程中焊缝成形较好,飞溅少。并且YD-100药芯焊丝单层堆焊焊缝的洛氏硬度值比较均匀,在HRC60左右。

  三、采用等离子喷焊合金焊丝堆焊钻杆接头耐磨带

  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D100合金焊丝喷焊钻杆接头耐磨带焊前焊件不预热,焊后不保温并具有重复可焊性,并且成本降低、工艺简便,这种药芯焊丝的耐磨带材料经过试验和使用表明,与钢质钻杆接头相比,套管磨损减少86%;与经过碳化钨处理的钻杆接头相比,套管磨损降低76%;在大斜度井中,由于摩擦系数的减小,大大降低了钻具旋转阻力,扭矩增大30%,节省燃料消耗10%;在裸眼钻井环境下,更大程度地保护了钻杆接头,减小了磨损。

  D100对于钻杆接头耐磨带还可以重复堆焊。钻杆耐磨带磨损严重的钻杆,在原耐磨带上重新敷焊新的耐磨带(宽度不变),敷焊层未出现掉块和剥落现象,磨损均匀,重复可焊。

  四、采用氧-乙炔火焰喷焊技术堆焊钻杆接头耐磨带

  氧-乙炔火焰喷焊技术优势在于设备简单、操作灵活,成本较低等,采用镍基自熔合金粉末喷焊钻杆接头时要注意火焰喷焊工艺,如果喷焊工艺不当,喷焊层会经常出现大量密集的气孔,甚至在合金块边缘产生裂纹,所以采用氧-乙炔火焰喷焊时要注意:(1)工件预热并保持喷焊粉末干燥;(2)保证基体表面合适的粗糙度, 钻杆接头基体表面具有适度的凹凸不平可以提高喷焊层与基体金属之间的结合力,但并不是越粗糙结 合力就越强;(3)熟练掌握喷焊操作技术。只要保证以上的工艺要求,就可减少气孔和微裂纹等缺陷,从而提高钻杆接头的使用寿命。

  五、如何切削加工堆焊、喷焊后的钻杆接头耐磨带

  经过堆焊、喷焊后的钻杆接头硬度一般在HRC50以上,硬度高难加工,目前,加工高硬度的刀具材料有硬质合金刀具,陶瓷刀具和非金属粘合剂立方氮化硼刀具BN-S20牌号。

  (1)硬质合金刀具加工钻杆接头耐磨带:由于硬质合金刀具本身刀体的硬度在HRC71-76之间,加工HRC45以下的硬材料比较适合,所以加工钻杆接头耐磨带会出现刀具不耐磨的现象,并且加工效果得不到提高,刀具费用较高,影响整体经济效益。

  (2)选择陶瓷刀具加工钻杆接头耐磨带:陶瓷刀具的硬度高于硬质合金刀具,刀体本身的硬度在HRC95-100之间,但陶瓷刀具有一个缺点就是脆性大,横向断裂强度低,承受冲击载荷能力弱,所以在切削硬度低于HRC55以下和采用小进给量时,陶瓷刀具是较好的选择。

  (3)选择华菱超硬非金属粘合剂立方氮化硼刀具BN-S20牌号加工钻杆接头耐磨带:我国华菱超硬是一家集切削刀具之设计、研究、制造、销售与服务为一体的公司。不断努力开发,为客户提供专业,高效的刀具、刀具方案,并且不断改进产品质量及生产制造技术,专业地位深获企业各界一致的肯定,助力汽车,航空航天,电力设备,矿山机械等行业创造更美好的新世纪。

  华菱超硬非金属粘合剂立方氮化硼刀具BN-S20牌号是专门针对钻杆接头耐磨带所研制的。非金属粘合剂立方氮化硼刀具BN-S20牌号与传统的立方氮化硼刀具相比增加了韧性,不仅具有较高的硬度,而且耐磨性和抗冲击性能兼具,吃刀深度无上限,大余量切削加工钻杆接头耐磨层不崩刀,而且提高加工效率,降低了加工成本。适合批量加工HRC45以上的钻杆耐磨带。

  六、总结

  随着钻井技术的不断发展和勘探开发的需要,对钻具的使用要求更为严格,采用堆焊、喷焊技术推动了钻井行业的发展,但堆焊、喷焊零件作为难切削材料曾一度限制了钻杆制造业的加工效率和生产成本。之后随着刀具行业新材料新技术新工艺的推陈出新,促进了钻杆制造业的发展。


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