CN111561273A - 一种钛合金钻杆接头 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种钛合金钻杆接头，属于钻杆领域。一种钛合金钻杆接头，包括钻杆接头本体，钻杆接头本体中间段设有一圈凹槽，凹槽内设有中间保护环，中间保护环的外表面敷焊有耐磨材料层；耐磨材料层的外径大于钻杆接头本体的外径；钻杆接头本体由钛合金材质制成；中间保护环由碳钢材质制成；耐磨材料层的硬度大于HRC53。本发明的钛合金钻杆接头，有效解决了钛合金材质的钻杆接头的耐磨问题，减少了钻杆接头磨损失效的风险。
Description
技术领域
本发明属于钻杆领域，尤其是一种钛合金钻杆接头。
背景技术
石油天然气勘探与开发中所使用的钛合金钻杆具有耐腐蚀，密度低，强度高，弹性好的特点，被应用于高酸性油气藏以及超深井、超短水平井的钻井作业。同时，钛合金钻杆材料的氧化性强，耐磨性差，常规的钢制钻杆的耐磨带材料不能与钛合金材料进行有效的熔合和结合，且钛合金钻杆是一种贵重金属，其材料成本约是钢钻杆的25倍，远高于钢制钻杆。缺少耐磨带层的保护，钛合金钻杆接头在使用中将受到严重磨损，，使钛合金钻杆的应用成本进一步提高，严重制约钛合金钻杆的应用和推广。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中钛合金钻杆接头在使用过程中易磨损的缺点，提供一种钛合金钻杆接头。
为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：
一种钛合金钻杆接头，包括钻杆接头本体，钻杆接头本体上靠近台肩处设有一圈凹槽，凹槽内设有中间保护环，中间保护环的外表面敷焊有耐磨材料层；
所述耐磨材料层的外径大于钻杆接头本体的外径；
所述钻杆接头本体的材质为钛合金；
所述中间保护环的材质为碳钢；
所述耐磨材料层的硬度大于HRC53。
进一步的，所述凹槽上均布有若干个键槽；
所述中间保护环内环面设有与键槽相配合的花键。
进一步的，中间保护环由第一半圆环和第二半圆环焊接而成。
进一步的，在第一半圆环和第二半圆环的底面上均加工有14.5°-15.5°的剖角。
进一步的，第一半圆环和第二半圆环采用热装、焊接的工艺固定在凹槽处。
进一步的，热装温度为140-180℃。
进一步的，耐磨材料层通过焊粉/焊丝敷焊工艺焊接在中间保护环上。
进一步的，耐磨材料层的材质为含铬18％～25％的高铬铁基合金或碳化钨。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明的钛合金钻杆接头，通过在钻杆接头本体上的凹槽安装中间保护环，再在中间保护环外表面进行耐磨材料层的敷焊，有效解决了钛合金材质钻杆接头的耐磨问题，避免了钻杆接头磨损失效的风险，提高了钻杆接头的使用寿命；同时，当耐磨材料层在使用中磨损后，在中间保护环可进行多次的耐磨材料层补焊，进一步提高了接头的使用寿命。
进一步的，通过接头本体上键槽与中间保护环花键的配合，使得中间保护环在钻杆接头本体上实现周向固定，具有定位的作用。
附图说明
图1为本发明的钛合金钻杆接头的结构示意图；
图2为本发明的钛合金钻杆接头本体的结构示意图，其中，图2(a)为主视图，图2(b)为截面图；
图3为本发明的中间保护环的结构示意图。
其中：1-钻杆接头本体；2-中间保护环；3-耐磨材料层；1-1-凹槽；1-2-键槽；2-1-花键；2-2-焊缝；2-3-第一半圆环；2-4-第二半圆环。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，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的实施例，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，都应当属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
参见图1，图1为本发明的钛合金钻杆接头的结构示意图，本发明的钛合金钻杆接头包括钻杆接头本体1、中间保护环2和耐磨材料层3；钻杆接头本体1的外围设有中间保护环2，中间保护环2的外表面设有耐磨材料层3；钻杆接头本体1由钛合金制成；中间保护环2由具有良好的强度和韧性的钢质材料制成；耐磨材料层3具有足够的硬度和厚度；耐磨材料层3采用焊粉敷焊或焊丝敷焊的方式焊接在中间保护环2上。
参见图2，图2(a)为钻杆接头本体的主视图，图2(b)为截面图，钻杆接头本体1的外表面加工有一定宽度和深度的一圈凹槽1-1，在凹槽1-1上均布有若干个键槽1-2；凹槽1-1宽度为50.8±0.2mm，深度为3.0±0.1mm；键槽1-2的数量为4个，键槽1-2的宽度为20±0.2mm，深度为2.0±0.1mm。
参见图3，图3为本发明的中间保护环的结构示意图；中间保护环2由两个对称的半圆环，第一半圆环2-3和第二半圆环2-4焊接而成，焊接处留有焊缝2-2；中间保护环2的外表面平滑，内表面加工有与键槽1-2相配合的花键2-1；中间保护环2为具有良好的强度和韧性的钢质材料制成。
中间保护环2的宽度为50.6±0.2mm，深度为2.5±0.1mm
中间保护环上2均布4个花键，花键2-1的尺寸为宽度19.8±0.2mm，厚度为1.9±0.1mm。
第一半圆环2-3和第二半圆环2-4的剖口位于两个花键的中心，在半圆环剖面上加工有15±0.5°的倒角；第一半圆环2-3和第二半圆环2-4采用热装+焊接的方式固定在凹槽1-1处，热装温度为160±20℃。
耐磨材料层3敷焊在中间保护环2的外表面，耐磨材料层具有足够的硬度和厚度；相应的耐磨材料层3的厚度为2.5±0.1mm，硬度大于HRC53。
以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种钛合金钻杆接头，其特征在于，包括钻杆接头本体(1)，钻杆接头本体(1)上靠近台肩处设有一圈凹槽(1-1)，凹槽(1-1)内设有中间保护环(2)，中间保护环(2)的外表面敷焊有耐磨材料层(3)；
所述耐磨材料层(3)的外径大于钻杆接头本体(1)的外径；
所述钻杆接头本体(1)的材质为钛合金；
所述中间保护环(2)的材质为碳钢；
所述耐磨材料层(3)的硬度大于HRC53。
2.根据权利要求1所述的钛合金钻杆接头，其特征在于，所述凹槽(1-1)上均布有若干个键槽(1-2)；
所述中间保护环(2)内环面设有与键槽(1-2)相配合的花键(2-1)。
3.根据权利要求1所述的钛合金钻杆接头，其特征在于，所述中间保护环(2)由第一半圆环(2-3)和第二半圆环(2-4)焊接而成。
4.根据权利要求3所述的钛合金钻杆接头，其特征在于，在第一半圆环(2-3)和第二半圆环(2-4)的底面上均加工有14.5°-15.5°的剖角。
5.根据权利要求3所述的钛合金钻杆接头，其特征在于，第一半圆环(2-3)和第二半圆环(2-4)采用热装、焊接的工艺固定在凹槽(1-1)处。
6.根据权利要求5所述的钛合金钻杆接头，其特征在于，热装温度为140-180℃。
7.根据权利要求1所述的钛合金钻杆接头，其特征在于，耐磨材料层(3)通过焊粉/焊丝敷焊工艺焊接在中间保护环(2)上。
8.根据权利要求1所述的钛合金钻杆接头，其特征在于，耐磨材料层(3)的材质为含铬18％～25％的高铬铁基合金或碳化钨。
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