CN1443247A - 表面加硬用合金、方法和产品 - Google Patents

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Abstract

揭示了一种能经受硅质地层颗粒等的磨损、能焊接在工业产品如用于石油和天然气打井的钻具接头和稳定器以及其它工业产品上，而不会出现裂纹的表面加硬用合金。所述表面加硬用合金焊接后不需加工就具有低摩擦系数、高耐磨损性，且在钻具接头和稳定器中，获得钻具接头和稳定器的耐磨性与引起的套管磨损之间最佳的平衡。本发明其它实施方式包括将表面加硬用合金(24)焊接在钻具接头的套管和销子部件的外层圆柱形表面(22)上和焊接在用于钻地如石油和天然气钻井的稳定器的稳定肋条上以及其它工业产品上的钻具接头；制造所述表面加硬合金的方法；在表面上施加所述表面加硬用合金的方法，包括预热和焊接后处理的条件，为的是抵抗磨损。

Description

表面加硬用合金、方法和产品
发明领域
本发明涉及耐磨损性高的、可用于提高需经受磨损的工业产品表面使用寿命的表面加硬合金领域，这些工业产品例如在石油和天然气钻探的钻柱中使用的钻具接头、钻环和稳定器以及经受磨损的其它工业产品。
发明背景
由于将近95％的地壳表层是由磨损性的、能导致钻具接头和稳定器表面和其它工业产品易磨损表面显著磨损的硅质材料组成，故对用于钻地如在地壳中钻井来生产石油或燃气的钻具接头和稳定器的使用寿命来说，一直存在着严重的问题。
为此作出了许多尝试提供适合于在钻具接头上焊接保护性的表面加硬合金。关于已有技术中钻具接头用的表面加硬的描述，可参见美国专利No.4,256,518，《the composition catalog of oil field equipment andservices》，1976/77版，第3216-19和4994-5页以及美国专利No.3,067,593。同时，关于使用表面加硬材料如碳化钨颗粒，在钻具接头上形成硬化表面来提高耐磨性，可参见公布于1976年11月2日的美国专利No.3,989,554和由BookDivision of Gulf Publishing Company，Houston，Texas于1971年出版的J.E.brantly所著的《The History of Oil Well Drilling》。也可参见美国专利2,259,232、2,262,211、4,431,902和4,942,059，它们都说明了各种对钻具接头表面加硬的已有技术方法。
历史上，在实践中钻柱(管)，如用在油井和燃气井钻探的钻柱上的钻具接头，已在套管的末端的底部覆盖碳化钨，用来抵抗钻具接头上钻孔中岩石土层的磨损作用。这存在三个缺点。碳化钨很昂贵，它对它操作所在的套筒起着切割工具的作用，而且基体为软性钢材，它很容易磨蚀，导致碳化钨颗粒的脱落。
多数比硅质地层材料硬的已有技术中的表面加硬用材料都是脆性易裂的。这些表面加硬用材料属于著名的“高铬-铁”类合金，它们之所以耐磨性高，是由于有共晶和/或过共晶型铬-碳化物显微结构。在其焊接后的状态中，无论采取什么预防措施，这些表面加硬覆盖层总是会或多或少地出现密的裂纹网络。预热需表面加硬的基材并不是必要的。相反，预热温度和中间过程温度越低，裂纹网络就越密，这一点，从使用条件下裂纹向基材传播危险的角度看，是个有利的因素。
在钻管的钻具接头或稳定器进行表面加硬的50年历史中，在美国专利No.5,244,559的发明之前，在实践中从没使用过表面加硬用材料，因为它在应用过程中会出现裂纹。
但是在多数工业中，组成一给定设备的结构和装置的金属部件必须具有完整性，即指不会出现任何类型的裂纹，主要是由于这些裂纹会在整个部件中会发展，终至使其破坏。
当涉及生命死亡或者导致巨大财产损失时，对完整性的要求就尤其严格。这种工业产品的例子为在化学工业中使用的高压容器，建筑物和桥梁中的结构部件以及石油和天燃气工业中的地下钻孔设备。
硅质土层颗粒具有约800布氏硬度指数(BHN)。在美国专利No.5,244,559中，所用的表面加硬用材料是在硬度至少为300～600BHN的基体中含有硬度约为1700BHN初级碳化物的高铬-铁族材料。这些高硬度初级碳化物的拉伸强度很小，因此从熔融状态冷却下来时它们会断裂，断裂出现的多少决定于金属和碳化物的混合物中初级碳化物的相对量。因此，这种比硅质土层材料硬的表面加硬用材料，在进行焊接或者整体焊接施加时，会沿着焊缝形成收缩裂纹。对于钻具接头的表面加硬和其它工业产品的表面加硬，这种材料已经广泛和成功地应用了许多年。虽然所述材料已经在市场中被广泛接受，但是有些用户仍旧表达了对钻具接头进行表面加硬用合金的需求，该合金应具有包括在钻孔套管中尽可能小的磨损并且不出现焊接裂纹，来使机械故障的危险降至最小的性能。
能提供一种具有高耐磨性、能焊接沉积并且不出现裂纹的显微结构的表面加硬合金组合物，它不需要加工硬化就能获得能经受使用环境如硅质颗粒磨损的硬度性能，此外，它具有低的摩擦系数，以便通过对钻具接头和稳定器进行表面加硬而使套管磨损降至最小，这是很需要且有益的。
发明概述
本发明涉及这样一种表面加硬合用金组合物和工业产品，例如用所述合金组合物进行表面加硬的钻具接头和稳定器和用所述合金组合物进行表面加硬的其它工业产品，如下文所述，它所产生的合金中的显微结构，其特点为能经受使用环境的高耐磨损性能，如对硅质岩石形成物和颗粒的耐磨损性，它具有低摩擦系数，能产生优良的金属-金属耐磨性和最小的套管磨损，并且当使用适当预热和后冷却处理条件时，不会出现焊接裂纹的性能。
本发明的表面加硬合金尤其适于在易磨损的钻具接头和稳定器的表面上进行焊接(表面加硬)，能在保持其不出现裂纹的状态下提供良好的耐磨保护。本发明的表面加硬用合金具有低的摩擦系数，能提供优良的金属-金属耐磨损性和优良的耐磨性，并且在表面加硬的接头情况下，在使引起的套管磨损最小化和使钻具接头耐磨性最大化(例如，相比美国专利No.5,244,559的表面加硬合金，其套管磨损约低40％)之间获得最佳的平衡。
在各种气体如CO2和氩气基混合气的气氛中，使用自屏蔽(明弧)焊管状焊丝和埋弧焊管状焊丝的条件下，使用以下产品和方法，可以将所述表面加硬用合金焊接在一表面上。
所述表面加硬用合金在未被基体金属稀释时其全焊接金属组成含有约0.65～1.1％碳、约4.5～10.5％铬、约0.05～1.0％钼、约0.65～1.5％锰以及包含痕量元素杂质的余量铁。未被稀释和焊态的表面加硬用合金具有约48Rc(455BHN)～52Rc(512BHN)的硬度。当所述表面加硬用合金在普通高碳钻具接头钢上焊接一单层时，其硬度达到约55Rc(560BHN)。而且其特点为对硅质岩石形成物和颗粒的高耐磨损性、能产生优良的金属-金属耐磨损性以及能使引起的套管磨损显著降低的低摩擦系数、以及由马氏体连同约10～40％奥氏体组成的显微结构。如后所述，当使用预热和焊接后冷却的条件时，它可以单层和双层焊接而不会出现裂纹。它可以沉积在原先就存在的焊接沉积物，如碳化钨沉积物和许多其它原先存在的表面加硬沉积物上。
本发明的实施方式包括表面加硬用合金组合物以及用该表面加硬用合金组合物表面加硬的钻具接头和稳定器。例如，与钻管连接的钻具接头具有用于接受带螺纹销子部件的内部带螺纹的套管、圆柱形外表面和焊接在该圆柱形外表面上，以及其销子部件上(若需要的话)的表面加硬用合金组合物层，该表面加合金组合物层在保持不出现裂纹的状态下可以提供钻具接头免于硅质岩石形成物对其磨损的保护。同时，连接于钻管的稳定器具有用表面加硬用组合物表面加硬的稳定器肋条，稳定器的作用是将钻管稳定在钻孔和套管中。
本发明的方法包括将表面加硬合金用在工业产品上，如通过上述明弧焊、气体保护弧焊或者埋弧焊使用管状焊丝进行焊接，且在下述条件下进行焊接前的预热和焊接后的冷却下对钻具接头和稳定器进行表面加硬。
本发明的其它实施方式是具有要求高耐磨损性的工业产品，其易磨损表面焊接有本发明的组合物进行了表面加硬，这样的工业产品例如耐磨损的金属板和如上所述的其它需要耐磨性的工业结构体。
有利的是，所述表面加硬用合金可以如上所述使用预热和焊接后热处理，以不出现裂纹的状态以单层和双层的形式沉积，并沉积在其它原先就存在的表面加硬用合金如碳化钨上。
因此，本发明的目的是提供一种工业上使用的、不会出现裂纹的表面加硬用合金，所述表面加硬用合金能抵抗硅质地层的磨损，例如在焊接状态而无需加工硬化，此表面硬化合金具有约48Rc(455BHN)～52Rc(512BHN)的硬度。
本发明的另一目的是提供这种不会出现裂纹的表面加硬用合金，它可以用于表面加硬，由此提高连接于在地层钻孔的套管内旋转和移动的钻管的钻具接头的使用寿命，同时保持其不出现裂纹的状态。
本发明的再一目的是提供一种不会出现裂纹的表面加硬合金，它可以用于对稳定器进行表面加硬，它经焊接后可以抵抗地层硅质形成物和其它硅质材料的磨损。
本发明的再一目的是提供需经受这种磨损具有所述表面加硬用合金的其它工业产品，所述表面加硬用合金焊接在要经受这种磨损的表面上。
本发明的再一目的是提供用于工业产品的表面加硬用合金，所述工业产品在其易磨损的表面上焊接了这种耐磨损的合金，所述表面加硬用合金具有低摩擦系数、优良的耐磨损性能，在钻具接头和稳定器情况下，能在使钻孔中引起的套管磨损最小化和钻具接头耐磨性最大化之间获得最佳平衡，且相比美国专利No.5,244,559的表面加硬用合金，其套管磨损约低40％。
全文贯穿了本发明实施方式的其它进一步的目的、特征和优点。
附图简要说明
图1是本发明具有一凸出式表面加硬层的钻具接头的套管的局部纵向截面图。
图2是说明本发明具有凸出式表面加硬层的钻具接头的销子的类似于图1的图。
图3是说明本发明钻具接头的管套的齐平式表面加硬层的类似于图1的图。
图4是说明本发明钻具接头的销子的齐平式表面加硬层的类似于图1的图。
图5是本发明经表面加硬的稳定器的纵截面图。
图6是具有对接接头的有芯焊丝的横截面图。
图7是具有搭接接头的有芯焊丝的横截面图。
图8是适用于在明弧焊、气体保护弧焊或者埋弧焊中焊接表面加硬用合金有芯焊丝的设备示意图。
图9是说明用于为焊接而预热销子、套管和稳定器的电磁感应线圈的预热系统示意图。
图10是用于预热销子、套管和稳定器的气焊焊炬的示意图。
图11是一个连同有经预热和焊接的套管的金属箱的横截面图，该金属箱用来将预热和焊接后的套管进行冷却。
优选实施方式的说明
本发明的表面加硬用组合物含有约0.65～1.1％碳、约4.5～10.5％铬、约0.05～1.0％钼、约0.65～1.5％锰以及包含痕量元素杂质的余量铁。
本发明表面加硬合金组合物具有约48Rc(455BHN)～52Rc(512BHN)的总体焊接硬度，在工业产品如钻具接头和钻井稳定器上约为560BHN的单层平均硬度，具有含约10～40％奥氏体的马氏体显微结构、高耐磨性、低金属-金属摩擦系数，且能在其本身或者原先存在的表面加硬合金如碳化钨沉积物上沉积单层和双层，而不会出现裂纹的。
所述表面加硬合金组合物可以通过和预热与冷却处理相容的任何合适的焊接装置和方法，如明弧焊，气体或焊剂保护弧焊进行沉积。适宜的是，如图6和7所示，尤其对于钻具接头和稳定器，在气体如CO2保护下使用带金属芯的管状焊丝，而对于稳定器的表面又可在无气体保护下使用带焊剂芯的管状焊丝。其它工业用途包括土方搬运和疏浚设备和部件，如工业中的铲斗齿、砂砾泵部件、粉碎机锤子、传送链、齿轮的齿和金属-金属之间的滑动部件等等。
在下表1中列出本发明优选的合金组合物的化学分析。
                       表1
           样品
           碳                    0.8％
           铬                    8.5％
           钼                    0.15％
           锰                    1.1％
           硅                    0.6％
           余量铁(包括作为污染物的痕量元素)
对钻具接头、稳定器或者其它工业产品的表面进行表面加硬时，表1中所述的表面加硬用合金在焊后状态不会出现裂纹，且不需加工硬化即具有约48Rc(455BHN)～52Rc(512BHN)的硬度。
以下本发明的实施方式是本发明用不会出现裂纹的表面加硬用合金对钻具接头进行表面加硬。
现在试看图1和2，图中示出了用于钻管10的钻具接头，在所述钻管的末端14具有套管12，它有内螺纹16，用于螺接销子18，使所述销子18可以螺接到套管12内，在销子18上具有和螺纹16相配合的螺纹20。所述销子18形成了钻管的末端如14，使钻管的钻柱或者接头可以螺接固定在一起，并能拆分用于钻探石油井、天然气井和其它的井。
所述套管12和销子18是放大的，它们都具有外圆柱形表面22，所述表面具有比钻管14外径更大的外径，用来沉积表面加硬用用合金的焊缝金属24。
现在试看图3和4，图中字母“a”加到图1和2中相应的数字上，图3和4的钻具接头10a和图1和2中的钻具接头10相同，不同的是它具有缩小的圆柱部分26，其形成或者是从套管12a和销子18a的外圆柱形表面22a上切除一环状带部分的材料，或者以这些缩小直径部分22a原来就形成，且将焊缝24a中的表面加硬用合金焊接在这个空间内，使所述经焊接沉积表面加硬的表面基本上与套管12a和销子18a的外圆柱形表面齐平。
试看图5，该图示出了本发明的一个稳定器30，它具有狭长的圆柱状或者管状的主体32，所述主体具有销子34和套管36，用于连接钻管的钻柱(未显示)，所述稳定器具有从主体32向外延伸的稳定器肋条38，用来将钻管稳定在井孔(未显示)内，在此所述表面加硬用合金24b焊接在稳定肋条38上。
用来延长钻具接头、稳定器和其它工业产品的表面使用寿命的方法，包括将它们预热至约100℃(212°F)～400℃(752°F)的温度，然后用管状焊丝以明弧焊、气体保护弧焊或者埋弧焊方法在钻具接头10和10a的套管12或12a的外圆柱形表面22或22a(图1、2)、销子18的外圆柱形表面22(图3和4)和稳定器肋条38(图5)上表面加硬一层本发明的表面加硬用合金24、24a或者24b，然后缓慢降低它们的温度，确保奥氏体到马氏体的结构转变。通常，表面加硬用合金的焊缝24厚度约为3/32～1/4英寸而不会损害所述合金的性能，且可以沉积成单层或者双层。若需要的话，焊缝24的表面22a可基本上与套管12a的表面齐平，且约有3/32英寸的材料被切除。
预热温度由需要表面加硬的部件的大小和所涉及的基体金属的固有性质决定。一般地说，基体金属的尺寸越大、强度越高，需要的预热程度就越高。可以使用任何能确保在厚度范围内温度均匀而充分的方法来进行预热。使用气体燃烧器是目前最广泛的方法，也可使用感应加热。预热温度的控制可以借助测温技术如热探笔(最不精确的方法)、接触式热电偶、甚至连续红外非接触式装置(最精确的方法)。感应加热是比较精致而昂贵的可应用的方法。降温的控制可以用很简单的方法进行，即将经表面加硬的部件裹在绝热的毯子中或者将其置于一金属箱中。在以下实施例1、2和3中阐述了各种大小和基体的材料的预热温度范围的例子。
实施例1
预热温度通常为100～400℃。
对于表面加硬AISI(American Iron and Steel Institute)4137钢的钻具接头，在下表2中列出其优选的预热温度范围。
                      表2
钻具接头O.D.                     预热温度
3-1/8″～4-3/8″           150～200°F(66～93℃)
4-3/4″～5-1/4″           200～250°F(93～121℃)
5-1/2″～6-1/4″           300～350°F(149～177℃)
6-1/2″～6-3/4″           350～400°F(177～204℃)
7″～7-1/4″               400～450°F(204～232℃)
7-1/2″～7-3/4″           450～500°F(232～260℃)
8″～8-1/2″(nom.)         600～700°F(316～371℃)
8″～8-1/2″(w/5″id.)*   500～600°F(260～316℃)
* 此大小的钻具接头的壁厚比标准钻具接头小得多。
实施例2
对于表面加硬AISI 4145-HT钢的钻具接头，在下表3中列出其优选的预热温度范围。
                     表3
钻具接头/钻环O.D.                预热温度
小于4-3/4″                150～200°F(66～93℃)
4-3/4″～6-1/8″           200～300°F(93～149℃)
6-1/4″～7-1/4″           300～400°F(149～204℃)
7-1/2″～7-3/4″           450～500°F(232～260℃)
8″～8-1/2″(nom.)         600～700°F(316～371℃)
8″～8-1/2″(w/5″id.)*   500～600°F(260～316℃)
*此大小的钻具接头的壁厚比标准钻具接头小得多。
实施例3
对于表面加硬AISI 1340-HT钢的钻具接头，在下表4中列出其优选的预热温度范围
                   表4
钻具接头O.D.                   预热温度
小于4-3/4″                150～200°F(66～93℃)
4-3/4″～6-1/8″           200～300°F(93～149℃)
6-1/4″～7-1/4″           300～400°F(149～204℃)
7-1/2″～7-3/4″           450～500°F(232～260℃)
8″～8-1/2″(nom.)         600～700°F(316～371℃)
8″～8-1/2″(w/5″id.)*   500～600°F(260～316℃)
*此大小的钻具接头的壁厚比标准钻具接头小得多。
前述那些实施例是对于那些用途有代表性的预热温度，用作其它预热温度的例子，该预热温度根据要表面加硬的部件的大小和所述基体材料的固有性质，通过简单的实验确定。
预热温度宜用接触式电子高温计来测量，虽然可以使用其它温度测量方法，如两个热探笔，都很容易在市场上购得。
现在试看图9，在预热系统中可使用的一个装置是电磁感应线圈40，其中放置着钻管14的钻具接头10的套管12或12a和销子18或18a，或者稳定器30，接受通过导线42来自电源44的电能或电力。这种电磁感应线圈很容易在市场上购得，对此没有必要进行过多的说明。
现在试看图10，说明了用于预热系统的气焊焊炬46，它包括用于从氧气瓶52和丙烷瓶54通过导管48和50提供氧气和丙烷的焊炬棒47。所述焊炬46是手持的，来自焊炬棒47的火焰56对要焊接的套管或销子或稳定器进行预热，图中显示的是连接在钻管14上的钻具接头10的套管12。
将表面加硬层焊接在焊接表面上以后，冷却应足够慢，以确保从奥氏体往马氏体进行结构转变的最佳速度。这种缓慢的降温速度可以通过在焊接完成之后，立即将焊接合金的表面用绝热毯子裹住，让其在静止的空气中进一步冷却至室温来获得。这种绝热毯子是现成的商品，可以从美国休斯顿市场上购得，如Welding Products of Texas、United Welding Supplies和William AlloyWelding Equipment，Inc.，这些厂商都是在Houston，Texas，USA。
另一优选的缓慢冷却的装置是使用图11所示的金属箱。圆柱形金属箱58具有一定大小的封闭端60，以便可以装入钻具接头10的焊接套管12。所述封闭端60防止空气通过钻管14流动，确保在静止空气中缓慢降温。虽然图中未示，经预热和焊接的钻具接头10的销子部件20也可以以相同的方式进行降温。所述金属箱的材料是低碳钢，很容易在市场上购得，对此无需进一步的说明。
现在试看图6，图中显示了具有可焊接合金组合物的芯64的管状对接焊丝62。在图5中是具有芯64a的管状搭接接头焊丝62a。在这两种有芯管状焊丝62和62a中，芯64和64a可以完全是金属粉末(称为金属芯)或者是金属和无机物粉末的混合物(称为焊剂芯)。在这两种情况下，芯粉末和铁焊丝组成了本发明表面加硬或表面加硬合金的合金组合物。由于有芯焊丝在本技术和交易领域中为人熟知，所以不需进一步的说明。
经过长期使用后，若地层材料或硅质或其他材料的磨损会将表面加硬的某个区域磨去，可以如上所述另外进行表面加硬，而基本不会破坏钻具接头10的套管12或销子20以及稳定器30的稳定肋条38。
现在试看图8，此图示意性地说明了用于本发明方法的设备，所述设备64包括一个卷筒66以及缠绕在其上的有芯焊丝62(或62a)，所述焊丝由焊丝驱动马达68驱动，通过引导管70到达要进行表面加硬的工业产品72。直流稳压电源74为工业产品72由电缆76提供电能，并通过电缆80连接到电压计82和电压控制器84。电缆85为电压计提供电压，然后通过电缆86到引导管70和有芯焊丝62或62a。
当需要使用时，可由保护气体源90通过气体管道92到控制开关98和引导管99来提供焊丝的保护进行气体弧焊保护。
由于这种设备对于本领域的技术人员来说熟知的，故无需过多地说明用于将焊丝52的合金组合物焊接到要表面加硬的表面的设备。
虽然本发明尤其适用于对钻具接头和稳定器进行表面加硬，但是它可以用于需要表面加硬的任何表面，如结构部件、加工部件、耐磨板等的表面。
因此，本发明非常适于达到本发明的目的，且具有所述的以及其它固有的优点和特征性质。
虽然为了进行说明，给出了本发明的一些优选实施方式，但是在本发明的原则下作出的改变，认为均限定在附带权利要求书的范围内。
1.用于焊接在需要耐磨损表面上的表面加硬用合金，以重量计，该合金由以下成分组成：
约0.65～1.1％碳、约4.5～10.5％铬、约0.05～1.0％钼以及包含痕量元素杂质的余量铁，该合金具有约48Rc(455BHN)～52Rc(512BHN)的硬度。
2.具有经受磨损表面的工业产品，该产品包括：
焊接在经受磨损的工业产品表面上、权利要求1所述的表面加硬用合金层。
3.用于连接钻管的钻具接头，所述钻具接头具有圆柱主体、直径大于所述钻管外圆形柱表面的内部带螺纹的套管、外部带螺纹的销子，而且包括：
至少一层焊接在所述套管或销子中一个或两个的外圆柱形表面上、权利要求1所述的表面加硬用合金层，由此提供表面对硅质材料的耐磨性。
4.权利要求3所述的钻具接头，其特征在于所述套管或销子中一个或两个的外圆柱形表面上具有沿其相当长的部分延伸的直径减小的部分，所述表面加硬用合金层焊接到所述套管或销子中一个或两个的直径减小的部分。
5.权利要求2所述的工业产品，其特征在于该产品包括：
具有圆柱形主体和用于连接钻管的钻柱的内部带螺纹的套管和外部带螺纹的销子的稳定器，
从圆柱形主体外表面延伸出来的、在钻孔中起稳定钻管的钻柱的作用的具有经受磨损的外表面的稳定器肋条，
焊接在经受磨损的稳定器肋条外表面上的权利要求1所述的表面加硬用合金层。
6.延长经受硅质材料等磨损的工业产品寿命的方法，该方法包括：
在经受磨损的工业产品的一个或多个表面上焊接权利要求1所述的表面加硬用合金层。
7.延长具有一个或多个部件的工业产品寿命的方法，所述部件具有经受硅质材料等磨损的表面，该方法包括：
预热这一个或者多个部件，
将由约0.65～1.1％碳、约4.5～10.5％铬、约0.05～1.0％钼以及包含痕量元素杂质的余量铁组成的表面加硬用合金层，焊接到这一个或多个部件的表面上，该合金具有约48Rc(455BHN)～52Rc(512BHN)的硬度，
将已经焊接上表面加硬用合金层的这一个或多个部件冷却下来，
所述预热和冷却对于奥氏体向马氏体的结构转变是有效的，由此提供不出现裂纹的一个或多个部件的表面加硬的表面。
8.权利要求7所述的方法，其特征在于所述表面经受磨损的工业产品选自钻管钻具接头的套管和销子部件以及稳定器。
9.延长连接钻管的钻具接头的寿命的方法，所述钻具接头具有可连接的带螺纹的套管和内部连接的销子，所述套管和销子均具有外部圆柱形部分，所述方法包括：
将至少一个所述套管或销子或者两者的外部圆柱形部分预热至约100～400℃，
在约100～400℃的预热温度下，将耐磨损的表面加硬用合金层焊接在所述套管和销子中一个或者两者的外圆柱形部分上，
所述表面加硬用合金由约0.65～1.1％碳、约4.5～10.5％铬、约0.05～1.0％钼以及包含痕量元素杂质的余量铁组成，所述合金具有约48Rc(455BHN)～52Rc(512BHN)的硬度，
将已经焊接有表面加硬用合金层的所述套管或销子中一个或两者的外圆柱部分冷却下来，这对于表面加硬用合金层中奥氏体向马氏体的结构转变是有效的，由此提供耐硅质材料磨损的表面加硬的表面。
10.权利要求9所述的方法，其特征在于所述带螺纹的套管具有比钻管和所述外圆柱形套管中的凹陷部分更大的直径，所述方法包括：
将表面加硬用合金层基本沿其长度并且基本与所述带螺纹的套管的外表面齐平地焊接在外圆柱形部分的凹陷部分上。
11.权利要求9所述的方法，其中所述带螺纹的销子具有比所述钻管和所述销子圆柱形部分中的凹陷部分更大的直径，所述方法包括：
将表面加硬合金层基本沿其长度并且基本与所述带螺纹的套管的外表面齐平地焊接在外圆柱形部分的凹陷部分上。
12.权利要求6所述的方法，其中权利要求1所述的表面加硬用合金层的焊接是通过明弧焊、气体保护弧焊或者埋弧焊用管状焊丝进行的。
在以下权利要求修改格式中显示了修改的权利要求。
1.(修改)用于焊接在需要耐磨损表面上的表面加硬用合金，以重量计，该合金[包含] 由以下成分组成：
约0.65～1.1％碳、约4.5～10.5％铬、约0.05～1.0％钼以及包含痕量元素杂质的余量铁，该合金具有约48Rc(455BHN)～52Rc(512BHN)的硬度。
7.(修改)延长具有一个或多个部件的工业产品寿命的方法，所述部件具有经受硅质材料等磨损的表面，该方法包括：
预热这一个或者多个部件，
将[权利要求1所述的] 由约0.65～1.1％碳、约4.5～10.5％铬、约0.05～1.0％ 钼以及包含痕量元素杂质的余量铁组成的表面加硬用合金层，焊接[在所述一个或多个部件的表面] 到这一个或多个部件的表面上，该合金具有约 48Rc(455BHN)～52Rc(512BHN)的硬度，
将已经焊接上表面加硬用合金层的这一个或多个部件冷却下来，
所述预热和冷却对于奥氏体向马氏体的结构转变是有效的，由此提供不出现裂纹的一个或多个部件的表面加硬的表面。
8.(修改)权利要求7所述的方法，其特征在于所述 表面经受磨损的工业产品选自 钻管钻具接头的套管和销子部件以及稳定器。
9.(修改)延长连接钻管的钻具接头的寿命的方法，所述钻具接头具有可连接的带螺纹的套管和内部连接的销子，所述套管和销子均具有外部圆柱形部分，所述方法包括：
将至少一个所述套管或销子或者两者的外部圆柱形部分预热至约100～400℃，
在约100～400℃的预热温度下，将[权利要求1所述] 耐磨损的表面加硬用合金层焊接在所述套管和销子中一个或者两者的外圆柱形部分上，
所述表面加硬用合金由约0.65～1.1％碳、约4.5～10.5％铬、约0.05～1.0％ 钼以及包含痕量元素杂质的余量铁组成，所述合金具有约48Rc(455BHN)～ 52Rc(512BHN)的硬度，
将已经焊接有表面加硬用合金层的所述套管或销子中一个或两者的外圆柱部分冷却下来，这对于表面加硬用合金层中奥氏体向马氏体的结构转变是有效的，由此提供耐硅质材料磨损的表面加硬的表面。
要求著录在附带替换页中显示的权利要求1和7-9(修改)。

Claims (12)

1.用于焊接在需要耐磨损表面上的表面加硬用合金，以重量计，该合金包含：
约0.65～1.1％碳、约4.5～10.5％铬、约0.05～1.0％钼以及包含痕量元素杂质的余量铁，该合金具有约48Rc(455BHN)～52Rc(512BHN)的硬度。
2.具有经受磨损表面的工业产品，该产品包括：
焊接在经受磨损的工业产品表面上、权利要求1所述的表面加硬用合金层。
3.用于连接钻管的钻具接头，所述钻具接头具有圆柱主体、直径大于所述钻管外圆形柱表面的内部带螺纹的套管、外部带螺纹的销子，而且包括：
至少一层焊接在所述套管或销子中一个或两个的外圆柱形表面上、权利要求1所述的表面加硬用合金层，由此提供表面对硅质材料的耐磨性。
4.权利要求3所述的钻具接头，其特征在于所述套管或销子中一个或两个的外圆柱形表面上具有沿其相当长的部分延伸的直径减小的部分，所述表面加硬用合金层焊接到所述套管或销子中一个或两个的直径减小的部分。
5.权利要求2所述的工业产品，其特征在于该产品包括：
具有圆柱形主体和用于连接钻管的钻柱的内部带螺纹的套管和外部带螺纹的销子的稳定器，
从圆柱形主体外表面延伸出来的、在钻孔中起稳定钻管的钻柱的作用的具有经受磨损的外表面的稳定器肋条，
焊接在经受磨损的稳定器肋条外表面上的权利要求1所述的表面加硬用合金层。
6.延长经受硅质材料等磨损的工业产品寿命的方法，该方法包括：
在经受磨损的工业产品的一个或多个表面上焊接权利要求1所述的表面加硬用合金层。
7.延长具有一个或多个部件的工业产品寿命的方法，所述部件具有经受硅质材料等磨损的表面，该方法包括：
预热这一个或者多个部件，
将权利要求1所述的表面加硬合金焊接在所述一个或多个部件的表面，
使已经焊接了表面加硬用合金层的所述一个或多个部件冷却下来，
所述预热和冷却对奥氏体向马氏体的结构转变是有效的，由此提供不出现裂纹的一个或多个部件的表面加硬的表面。
8.权利要求7所述的方法，其特征在于所述工业产品选自钻具接头的套管和销子部件以及稳定器。
9.延长连接钻管的钻具接头的寿命的方法，所述钻具接头具有可连接的带螺纹的套管和内部连接的销子，所述套管和销子均具有外部圆柱形部分，所述方法包括：
将至少一个所述套管或销子或者两者的外部圆柱形部分预热至约100～400℃，
在约100～400℃的预热温度，将权利要求1所述的表面加硬用合金层焊接在所述套管和销子中一个或者两者的外圆柱形部分上，
将已经焊接有表面加硬用合金层的所述套管或销子中一个或两者的外圆柱形部分冷却下来，这对于表面加硬用合金层中奥氏体向马氏体的结构转变是有效的，由此提供耐硅质材料磨损的表面加硬的表面。
10.权利要求9所述的方法，其特征在于所述带螺纹的套管具有比钻管和所述外圆柱形套管中的凹陷部分更大的直径，所述方法包括：
将表面加硬用合金层基本沿其长度并且基本与所述带螺纹的套管的外表面齐平地焊接在外圆柱形部分的凹陷部分上。
11.权利要求9所述的方法，其特征在于所述带螺纹的销子具有比所述钻管和所述销子圆柱形部分中的凹陷部分更大的直径，所述方法包括：
将表面加硬合金层基本沿其长度并且基本与所述带螺纹的套管的外表面齐平地焊接在外圆柱形部分的凹陷部分上。
12.权利要求6所述的方法，其特征在于权利要求1所述的表面加硬用合金层的焊接是通过明弧焊、气体保护弧焊或者埋弧焊用管状焊丝进行的。
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