CN105364337A - 一种堆焊用药芯焊丝及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种堆焊用药芯焊丝及其制备方法，所述堆焊用药芯焊丝包括低碳钢带和药芯，其中药芯的填充量占药芯焊丝总重的30％，药芯按照重量百分比例的药粉包括：Zr1-3％、B2-6％、Si1-4％、Mn1-4％、C0.5-4％、Nb3-7％、Cr10-40％、Re1-4％，余量为Fe，通过造粒、配粉、混粉、清晰低碳钢带、轧制成型和拉丝成型，制备得到堆焊用药芯焊丝。本发明的药芯焊丝的焊接工艺性良好，飞溅小，且相容性好，重复堆焊性好；由其堆焊的钻杆耐磨带的耐磨性和减摩性均得到了提高，耐磨带的硬度达到HRC59-61，可用于油田钻杆耐磨带的堆焊。

Description

一种堆焊用药芯焊丝及其制备方法

技术领域

本发明涉及油田钻杆耐磨带领域，具体是一种用于油田钻杆耐磨带堆焊的药芯焊丝及其制备方法。

背景技术

在钻井过程中，钻柱和套管的磨损问题，始终影响着油田生产开发。钻柱磨损，轻则降低钻柱的使用寿命，重则造成钻柱失效，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，重则造成套管柱变形、泄露、挤毁，有时会造成全井报废。所以，目前主要使用油田钻杆耐磨带技术来保护钻柱和套管柱，但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，耐磨性较好，但减摩性很差，对套管会造成严重磨损，而且脆性大，容易掉块，影响钻井作业；

2）进口的钻杆耐磨带：有些减摩性较好，但耐磨性差，往往一口井还没有钻完，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都得到了提高，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，或者耐磨性和减摩性难以得到合理的平衡，或者焊接工艺性不理想，又或者与其它种类耐磨带的相容性较差，应用受到限制等。

因此，要寻求一种既具有合理的硬度、足够的耐磨性和优良的减摩性，又具有焊接工艺性良好、与其它种类耐磨带的相容性好及成本低的油田钻杆耐磨带，必须寻找一种组成及配比科学合理的药芯焊丝。

发明内容

本发明的目的在于提供一种堆焊用药芯焊丝，使其能用于油田钻杆耐磨带的堆焊，以得到一种既具有合理的硬度、足够的耐磨性和优良的减摩性，又具有焊接工艺性良好、与其它种类耐磨带的相容性好及成本低的油田钻杆耐磨带。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种堆焊用药芯焊丝，包括低碳钢带和药芯，所述药芯按照重量百分比例的药粉包括：Zr1-3％、B2-6％、Si1-4％、Mn1-4％、C0.5-4％、Nb3-7％、Cr10-40％、Re1-4％，余量为Fe。

作为本发明进一步的方案：所述药芯的填充量占药芯焊丝总重的30％。

作为本发明进一步的方案：所述低碳钢带为SPCC专用钢带。

所述的堆焊用药芯焊丝的制备方法，具体制备步骤为：

1）造粒：将药粉预先造粒，使之混合均匀、粒度符合要求；

2）配粉：按照配方要求，将各种药粉按照比例称重配置；

3）混粉：配制好的药粉，在强制混粉机内混合50-60分钟，保证药粉混合均匀；

4）清洗低碳钢带：在轧制前，先清洗掉低碳钢带上的油脂、灰尘、杂物，清洗后再用高温风吹干；

5）轧制成型：将低碳钢带先轧制成“U”型，并将混合均匀的药粉填充入其中，再将低碳钢带轧制成“O”，并密封药粉于低碳钢带中，得到半成品焊丝；

6）拉丝成型：将轧制好的半成品焊丝拉丝得到成品焊丝。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明的药芯焊丝的耐磨性和减摩性达到科学合理的平衡，使堆焊成的耐磨带具有合理的硬度、足够的耐磨性和优良的减摩性，实现了既保护钻杆又保护套管的目的，减少了钻柱的旋转阻力；可以堆焊在新旧钻杆接头、加重钻杆、钻铤及各种井下工具的表面以延长它们的寿命；焊接工艺性良好，飞溅小；相容性好，重复堆焊性好；可以用于油田钻杆耐磨带的堆焊。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

一种堆焊用药芯焊丝，包括低碳钢带和药芯，所述药芯按照重量百分比例的药粉包括：Zr1-3％、B2-6％、Si1-4％、Mn1-4％、C0.5-4％、Nb3-7％、Cr10-40％、Re1-4％，余量为Fe，所述药芯的填充量占药芯焊丝总重的30％，所述低碳钢带为SPCC专用钢带。

所述的堆焊用药芯焊丝的制备方法，具体制备步骤为：

1）造粒：将药粉预先造粒，使之混合均匀、粒度符合要求；

2）配粉：按照配方要求，将各种药粉按照比例称重配置；

3）混粉：配制好的药粉，在强制混粉机内混合50-60分钟，保证药粉混合均匀；

4）清洗低碳钢带：在轧制前，先清洗掉低碳钢带上的油脂、灰尘、杂物，清洗后再用高温风吹干；

5）轧制成型：将低碳钢带先轧制成“U”型，并将混合均匀的药粉填充入其中，再将低碳钢带轧制成“O”，并密封药粉于低碳钢带中，得到半成品焊丝；

6）拉丝成型：将轧制好的半成品焊丝拉丝得到成品焊丝。

实施例1

本发明实施例中，一种堆焊用药芯焊丝，由低碳钢带和药芯构成，药芯按照重量百分比例的药粉包括：Zr1.0％、B6.0％、Si1.0％、Mn1.0％、C0.5％、Nb3.0％、Cr10％、Re4.0％，Fe73.5%。

所述的堆焊用药芯焊丝的制备方法，具体制备步骤为：

1）造粒：将药粉预先造粒，使之混合均匀、粒度符合要求；

2）配粉：按照配方要求，将各种药粉按照比例称重配置；

3）混粉：配制好的药粉，在强制混粉机内混合50分钟，保证药粉混合均匀；

4）清洗低碳钢带：在轧制前，先清洗掉低碳钢带上的油脂、灰尘、杂物，清洗后再用高温风吹干；

5）轧制成型：将低碳钢带先轧制成“U”型，并将混合均匀的药粉填充入其中，再将低碳钢带轧制成“O”，并密封药粉于低碳钢带中，得到半成品焊丝；

6）拉丝成型：将轧制好的半成品焊丝拉丝得到成品焊丝。

实施例2

本发明实施例中，一种堆焊用药芯焊丝，由低碳钢带和药芯构成，药芯按照重量百分比例的药粉包括：Zr1.6％、B5.0％、Si1.8％、Mn1.8％、C1.0％、Nb4.0％、Cr18％、Re3.4％，Fe63.4%。

所述的堆焊用药芯焊丝的制备方法，具体制备步骤为：

1）造粒：将药粉预先造粒，使之混合均匀、粒度符合要求；

2）配粉：按照配方要求，将各种药粉按照比例称重配置；

3）混粉：配制好的药粉，在强制混粉机内混合55分钟，保证药粉混合均匀；

4）清洗低碳钢带：在轧制前，先清洗掉低碳钢带上的油脂、灰尘、杂物，清洗后再用高温风吹干；

5）轧制成型：将低碳钢带先轧制成“U”型，并将混合均匀的药粉填充入其中，再将低碳钢带轧制成“O”，并密封药粉于低碳钢带中，得到半成品焊丝；

6）拉丝成型：将轧制好的半成品焊丝拉丝得到成品焊丝。

实施例3

本发明实施例中，一种堆焊用药芯焊丝，由低碳钢带和药芯构成，药芯按照重量百分比例的药粉包括：Zr2.0％、B4.0％、Si2.6％、Mn2.6％、C2.0％、Nb5.0％、Cr25％、Re2.6％，Fe54.2%。

所述的堆焊用药芯焊丝的制备方法，具体制备步骤为：

1）造粒：将药粉预先造粒，使之混合均匀、粒度符合要求；

2）配粉：按照配方要求，将各种药粉按照比例称重配置；

3）混粉：配制好的药粉，在强制混粉机内混合60分钟，保证药粉混合均匀；

4）清洗低碳钢带：在轧制前，先清洗掉低碳钢带上的油脂、灰尘、杂物，清洗后再用高温风吹干；

5）轧制成型：将低碳钢带先轧制成“U”型，并将混合均匀的药粉填充入其中，再将低碳钢带轧制成“O”，并密封药粉于低碳钢带中，得到半成品焊丝；

6）拉丝成型：将轧制好的半成品焊丝拉丝得到成品焊丝。

实施例4

本发明实施例中，一种堆焊用药芯焊丝，由低碳钢带和药芯构成，药芯按照重量百分比例的药粉包括：Zr2.5％、B3.0％、Si3.4％、Mn3.4％、C3.0％、Nb6.0％、Cr33％、Re1.8％，Fe43.9%。

所述的堆焊用药芯焊丝的制备方法，具体制备步骤为：

1）造粒：将药粉预先造粒，使之混合均匀、粒度符合要求；

2）配粉：按照配方要求，将各种药粉按照比例称重配置；

3）混粉：配制好的药粉，在强制混粉机内混合50分钟，保证药粉混合均匀；

4）清洗低碳钢带：在轧制前，先清洗掉低碳钢带上的油脂、灰尘、杂物，清洗后再用高温风吹干；

5）轧制成型：将低碳钢带先轧制成“U”型，并将混合均匀的药粉填充入其中，再将低碳钢带轧制成“O”，并密封药粉于低碳钢带中，得到半成品焊丝；

6）拉丝成型：将轧制好的半成品焊丝拉丝得到成品焊丝。

实施例5

本发明实施例中，一种堆焊用药芯焊丝，由低碳钢带和药芯构成，药芯按照重量百分比例的药粉包括：Zr3.0％、B2.0％、Si4.0％、Mn4.0％、C4.0％、Nb7.0％、Cr40％、Re1.0％，Fe35.0%。

所述的堆焊用药芯焊丝的制备方法，具体制备步骤为：

1）造粒：将药粉预先造粒，使之混合均匀、粒度符合要求；

2）配粉：按照配方要求，将各种药粉按照比例称重配置；

3）混粉：配制好的药粉，在强制混粉机内混合60分钟，保证药粉混合均匀；

4）清洗低碳钢带：在轧制前，先清洗掉低碳钢带上的油脂、灰尘、杂物，清洗后再用高温风吹干；

5）轧制成型：将低碳钢带先轧制成“U”型，并将混合均匀的药粉填充入其中，再将低碳钢带轧制成“O”，并密封药粉于低碳钢带中，得到半成品焊丝；

6）拉丝成型：将轧制好的半成品焊丝拉丝得到成品焊丝。

将上述实施例所制备的堆焊用药芯焊丝堆焊在S135钻杆接头上，模拟石油钻井工矿条件，对所堆焊的钻杆耐磨带进行全尺寸实物磨损试验和材料性能试验，试验结果表明：堆焊用药芯焊丝堆焊的钻杆耐磨带对套管的磨损只有9.53，而对比材料碳化钨耐磨带对套管的磨损达21.5，磨损率降低了56%；在套管中钻井时，堆焊用药芯焊丝堆焊的钻杆耐磨带只磨损了0.011，而碳化钨耐磨带磨损达0.0157，耐磨性能提高了30%；本发明的钻杆耐磨带的硬度达HRC59-61。

综合上述实施例，本发明的药芯焊丝具有以下特点：耐磨性和减摩性达到科学合理的平衡，使堆焊成的耐磨带具有合理的硬度、足够的耐磨性和优良的减摩性，实现了既保护钻杆又保护套管的目的，减少了钻柱的旋转阻力；可以堆焊在新旧钻杆接头、加重钻杆、钻铤及各种井下工具的表面以延长它们的寿命；焊接工艺性良好，飞溅小；药芯焊丝的相容性好，重复堆焊性好；用于油田钻杆耐磨带的堆焊。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (4)

1.一种堆焊用药芯焊丝，其特征在于，包括低碳钢带和药芯，所述药芯按照重量百分比例的药粉包括：Zr1-3％、B2-6％、Si1-4％、Mn1-4％、C0.5-4％、Nb3-7％、Cr10-40％、Re1-4％，余量为Fe。

2.根据权利要求1所述的堆焊用药芯焊丝，其特征在于，所述药芯的填充量占药芯焊丝总重的30％。

3.根据权利要求1所述的堆焊用药芯焊丝，其特征在于，所述低碳钢带为SPCC专用钢带。

4.一种如权利要求1-3之一所述的堆焊用药芯焊丝的制备方法，其特征在于，具体制备步骤为：

1）造粒：将药粉预先造粒，使之混合均匀、粒度符合要求；

2）配粉：按照配方要求，将各种药粉按照比例称重配置；

3）混粉：配制好的药粉，在强制混粉机内混合50-60分钟，保证药粉混合均匀；

4）清洗低碳钢带：在轧制前，先清洗掉低碳钢带上的油脂、灰尘、杂物，清洗后再用高温风吹干；

5）轧制成型：将低碳钢带先轧制成“U”型，并将混合均匀的药粉填充入其中，再将低碳钢带轧制成“O”，并密封药粉于低碳钢带中，得到半成品焊丝；

6）拉丝成型：将轧制好的半成品焊丝拉丝得到成品焊丝。