CN101058130A - 一种堆焊用药芯焊丝 - Google Patents

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Abstract

本发明介绍的一种堆焊用药芯焊丝，由低碳钢带和金属及非金属材料Ni、Mo、B、Si、Mn、C、Nb组成的药芯构成，其特征在于：该药芯组合物由Ni 5～10重量份；Mo 2～7重量份；B 10～16重量份；Si 0.3～2.5重量份；Mn 1.5～4重量份；C 2～4重量份；Nb 6～12重量份。堆焊后的该焊丝达到了耐磨性和减摩性的有机平衡，在保持良好焊接性能的前提下，既有合理的硬度、足够的耐磨性能，以保护被焊构件，同时具有优良的减磨性能，达到减少摩擦副对偶件磨损的目的；另外由于在材料的组合物中无铬金属，因此也符合环境保护的要求。

Description

一种堆焊用药芯焊丝
技术领域
本发明涉及金属构件表面处理用堆焊材料，具体涉及一种堆焊用药芯焊丝。
背景技术
本发明主要用于石油钻井、采油设备中的钻杆、加重钻杆、钻铤、扶正器、减震器、抽油杆接箍、抽油杆等，在钻井过程中，钻柱和套管磨损一直是影响油田生产开发的问题，钻柱磨损，轻则降低钻柱的使用寿命，严重的造成钻柱失效，导致严重的经济损失和资源浪费；套管磨损轻则降低套管柱的抗挤毁、抗内压强度，影响随后的钻井、完井及开采作业质量和安全性；重则造成套管柱挤毁、变形及泄漏，有时造成全井报废。长期以来，油田使用钻杆耐磨带技术来保护钻柱和套管柱，目前，市场上使用的钻杆耐磨带存在着各自不同的缺点：
(1)碳化钨耐磨带，硬度高，耐磨性能较好，但是，减摩性能很差，对套管造成严重磨损，脆性大，容易掉块，影响钻井作业；已经基本不使用；
(2)进口的钻杆耐磨带，有的减摩性能较好，但是，耐磨性能较差，在油田使用发现，一口井还没有钻完，耐磨带却已经磨光，随后的钻井，是光钻杆接头与套管或地层磨损，磨损非常严重；有的最新产品耐磨性和减摩性能得到了提高，但是价格十分昂贵，用户难以接受。
(3)市场上使用的其它耐磨带产品一般都含有大量的铬，会造成铬化物污染，不符合环保要求。
因此，寻求一种更为可行的金属堆焊材料组合，既是使用、研发单位的一种期望，也是环境保护的需要。
发明内容
本发明的目的旨在：提出一种堆焊用药芯焊丝，希望其不仅具有理想的耐磨、减磨性能，而且还能减轻或消除使用环境中的重金属污染。
这种堆焊用药芯焊丝，由低碳钢带1和金属及非金属材料Ni、Mo、B、Si、Mn、C、Nb组成的药芯2构成，其特征在于：该药芯组合物由Ni 5～10重量份；Mo 2～7重量份；B  10～16重量份；Si 0.3～2.5重量份；Mn 1.5～4重量份；C 2～4重量份；Nb 6～12重量份。
根据以上技术方案提出的这种堆焊用药芯焊丝，与现有同类技术相比具有以下优点：
1、采用平衡磨损设计的该药芯组合料，使耐磨性和减摩性科学合理地实现有机平衡，既使耐磨带具有合理的硬度，足够的耐磨性能；同时，保持优良的减摩性能，以降低与套管壁或地层井壁之间的摩擦，实现既保护钻杆又保护套管的目的；
2、可以堆焊在新旧钻杆接头、加重钻杆、钻铤及各种井下工具表面，代替其磨损，延长寿命；并且卓越的减摩性，减少钻柱的旋转阻力；
3、焊接工艺性良好，飞溅小，重复堆焊性好；
4、由于在组合料中不含金属铬，没有铬化物污染问题，属于环保产品。
附图说明
附图1为本发明的结构示意图；
附图2为各种耐磨材料在钻井水泥浆中的耐磨性能对比图；
附图3为各种耐磨材料在钻井水泥浆中对套管磨损对比图。
具体实施方式：(以重量份计)
以下给出本发明的实施例对本发明作进一步详细叙述，但本发明并不仅限于所述实施例的内容。
钢带材料   填充率(％)   药芯成分
  Ni   Mo   B   Si   Mn   C   Nb
  实施例1   低碳钢SPCC-SD   40   5   2   10   03   1.5   2   6
  实施例2   低碳钢SPCC-SD   40   6   3   12   0.8   2   2.5   8
  实施例3   低碳钢SPCC-SD   40   7   5   13   1.5   2.7   3   9
  实施例4   低碳钢SPCC-SD   40   9   6   15   2   3.5   3.5   10
  实施例5   低碳钢SPCC-SD   40   10   7   16   2.5   4   4   12
经本发明申请人将按上述技术方案提出的这种堆焊用药芯焊丝，与国外同类产品100A、国外同类产品300A及国内同类产品四种材料堆焊在S135钻杆接头上取环块试样。在同样的水泥浆钻井液、7％体积含砂量的条件下进行对比试验。
试验前进行预磨损，预磨损试验压力为正式试验压力的67％-200N，预磨损转数为15000转。
试验前将已进行堆焊的实验构件进行硬度测量(由洛氏硬度计测量)
                                                不同材料的硬度
  试样   硬度(HRC)   平均值
  国内同类产品   50.0   57.0   55.5   48.8   56.8   58.3   55.0   45.4   44.0   57.6   52.8
  国外同类产品100A   53.8   54.2   56.0   55.5   55.0   56.0   53.5   55.5   54.0   54.0   54.8
  国外同类产品300A   60.0   60.0   59.0   55.0   62.0   62.0   59.0   59.0   59.5   61.0   59.7
  BoTn3000   63.0   63.0   63.0   63.0   63.3   63.0   62.0   62.6   62.2   62.3   62.7
  光钻杆接头   30.2   31.0   30.0   30.5   30.8   30.8   29.2   30.0   31.4   31.4   30.4
摩擦磨损试验结果
                不同材料在水泥浆介质中摩擦磨损试验结果
材料   正压力(N)   转数   转速(r/min)   耐磨带磨损量(10-1mg)   套管磨损量(10-1mg)
  国内同类产品   300   20000   370   120   248
  国外同类产品100A   300   20000   370   108   160
  国外同类产品300A   300   20000   370   33   123
  BoTn3000   300   20000   370   28   85
  光钻杆接头   300   20000   370   474   621

Claims (1)

1、一种堆焊用药芯焊丝，由低碳钢带和金属及非金属材料Ni、Mo、B、Si、Mn、C、Nb组成的药芯构成，其特征在于：该药芯组合物由Ni 5～10重量份；Mo 2～7重量份；B 10～16重量份；Si0.3～2.5重量份；Mn 1.5～4重量份；C 2～4重量份；Nb 6～12重量份。
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