石油钻杆接头耐磨带焊丝对比分析

石油钻杆磨损原因及应对措施摘要：：分析了石油钻杆工作原理，耐磨带性能影响因素性能特点与影响因素。

分析材料特性是影响耐磨带性能的核心因素,耐磨带特性的改变取决于堆焊材料成分、组织性能的变化以及配套堆焊工艺的严格实施。

关键词：钻杆磨损；耐磨带；性能分析1、耐磨带工作原理钻杆接头耐磨带实质上是一个沿接头圆周方向，具有一定宽度和一定厚度的隔离带。

通过这个隔离带，使钻杆接头外壁和套管壁或井壁隔离，避免钻杆接头与套管壁或井壁直接接触，以保护钻杆接头和套管免遭强烈磨损。

耐磨带的工况条件比较复杂，性能要求比较苛刻，应当具有良好的综合抗磨性能。

所谓综合抗磨性能，是指具有较高耐磨性的同时还必须具有适度的减磨性。

最佳的耐磨性与减磨性之间存在一定的匹配关系，上述技术指标之间以及与摩擦系数之间的函数关系的量化确立，可能对于耐磨带焊接材料性能的重大突破具有重要参考价值。

2、耐磨带性能影响因素接头耐磨带性能影响因素较多，总体上有三大因素：2．1载荷力的影响在钻井过程中，凡是增大钻杆接头与套管内壁(或井壁)接触力的因素，都会加剧磨损发生。

如在“狗腿”度大的井段，接头与套管内壁接触压力相对增大，此时无论是耐磨带还是套管内壁(或井壁)，其磨损现象就会加剧。

2．2摩擦系数的影响在钻井过程中，凡是增大接头与套管内壁摩擦系数的因素，都会加剧磨损发生。

如润滑剂品种或加入量不合适、转盘转速增大以及温度过高或过低时，其磨损现象也会加剧。

2．3耐磨带与套管(或井壁)材料特性的影响根据摩擦学中的“吸附膜”理论，对于钻杆钢与岩石形成的摩擦副，两者之间很难形成吸附膜，摩擦系数主要取决于摩擦副材料的表面特性，而摩擦副其表面特性是稳定的，摩擦系数受载荷的影响较小。

对于钻杆与套管钢形成的摩擦副，两者之间比较容易形成吸附膜，当施加正压力时，随吸附膜逐渐被破坏，摩擦副表面特性对摩擦系数形成的贡献越来越大，摩擦系数受载荷的影响较大。

凡是增大摩擦系数的材料特性，都会加剧磨损发生。

石油钻杆耐磨带磨损原因及耐磨解决方法在钻井过程中，钻柱在井眼中与套管内壁发生接触产生摩擦，使得扭矩和摩擦增加，而钻杆接头对套管的磨损影响最大，因为钻杆接头的直径比钻杆本体大20%~30%，很容易与套管内壁接触并磨损套管。

当接触力足够大时，润滑膜的润滑作用完全消失，钻杆接头与套管内壁直接接触产生了干摩擦。

在摩擦过程中，钻杆接头的磨损非常严重，偶然的碰撞就可能使钻杆接头产生断裂;同时，钻杆接头的磨损也使得套管壁厚减薄，抗挤能力随之降低。

若对此估计不足，有可能因此导致钻井事故或油气井的早期报废，给油田造成巨大的损失。

有研究结果表明，钻柱不居中使钻杆接头在钻井施工中与套管内壁相互摩擦是造成套管磨损的主要原因，而钻柱不居中又是钻探过程中不可避免的。

因此，可见如何降低钻杆与套管之间的摩擦接触或摩擦系数是防磨的关键与核心。

钻杆接头耐磨带是以凸起的形式熔合在钻杆接头表面，用以代替钻杆接头来和套管摩擦的材料，对钻杆接头起到了保护作用。

由于耐磨带的硬度低于钻杆本身，因此，对套管起到了一定的保护作用。

而耐磨带在磨损掉一部分之后，可以进行重复堆焊使用。

钻杆耐磨带主要是采用耐磨带焊丝通过CO2气体保护焊的方式堆焊到钻杆接头部位的一种高合金耐磨材料。

目前，国产耐磨带焊丝以北京固本KB150最具代表性。

KB150是北京固本公司第三代产品，是一种高级无裂纹、套管友好耐磨带，继承了KB100和KB300的优点，耐磨带能力介于KB100和KB300之间，摩擦因数低，减摩能力高于KB300和KB100，其焊接简单且焊接过程产生很少的火花和烟尘，且保持一定的韧性可承受在大位移井、深井和水平井的严苛钻井条件下产生的大转矩和高温;能在多种外界环境下补焊，而不会产生裂纹和脱落，同时抗硫化氢腐蚀。

石油钻杆接头耐磨带材料发展现状随着油气田勘探开发钻井技术的不断发展，深井、大位移井、水平井、多分支井、大斜度井等复杂井身结构的应用越来越广泛，石油钻井过程中地层结构也越来越复杂，其中强研磨性地层的数量急剧增加，这都对钻杆的防磨与减摩特性提出了更高的要求。

钻杆接头是钻杆的重要组成部分，采用较大壁厚，接头外径大于钻杆本体外径，用以连接钻杆形成管柱。

在钻进过程中，当井斜角较大或钻柱受到侧向力作用时，钻杆接头与井壁或套管内壁接触摩擦，造成钻杆接头和套管壁的双向磨损。

目前，钻杆接头防磨技术主要有：钻杆接头耐磨带、钻杆胶皮护箍、旋转钻柱接头、钻杆保护器等，其中钻杆接头耐磨带操作方便，效果最好，是减少钻杆、套管磨损的最有效措施。

在研磨性较强的地层中，常规材料钻杆接头的耐磨带磨损严重，使得钻杆的使用寿命显著降低，胀扣、脱扣、断钻杆等井下事故明显增加，钻杆接头的返修率急剧升高，维修费用和钻杆报废量急剧增加。

在井身结构较复杂的井中，由于套管层次多、钻柱变形弯曲严重，常规材料钻杆接头耐磨带对套管的磨损比较大，起不到防磨保护的作用。

随着钻杆接头耐磨带材料在现场应用中出现的问题的逐步解决，新型耐磨带材料不断被推出，耐磨带的材料品种也越来越丰富。

本文综合评述钻杆接头耐磨带材料的发展及其应用，为推动钻杆接头耐磨带技术的进一步完善具有重要意义。

1 钻杆接头耐磨带对材料性能的要求耐磨带是在钻杆接头、钻铤或加重钻杆上固定一层硬化层。

该硬化层将钻杆接头与套管或井壁隔离，具有一定的硬度，可保护钻杆接头。

摩擦因数低于钻杆接头，可减少对套管的磨损。

耐磨带通常采用惰性气体保护焊工艺固定在钻杆母接头末端。

钻杆接头耐磨带早在20世纪30年代就已出现，早期主要用来保护钻杆和其他工具免受磨粒磨损，延长使用寿命。

但是随着大位移井、水平井、高温高压井等复杂井的增加，钻杆接头耐磨带对套管磨损严重，套管失效事故增加，每年给油田造成上百万美元的维修、侧钻甚至全井报废成本。

加重钻杆耐磨带焊接实例（北京固本科技有限公司）随着石油钻探开采的发展，各类加重钻杆在石油钻探开采中的需求越来越大，用户对产品使用性能的要求也越来越高。

如何采取合理的焊接工艺方法，以实现低成本高效率且又能满足产品技术要求的耐磨带焊接研究成为需要解决的课题之一。

某石油公司研发的材料牌号为AISI4145H钢的114.3mm（4.5in）加重钻杆有4段工作面需要增加耐磨带，4段焊缝分别为币φ158.8mmx101mm、φ127mmx76mm、φ127mmx76mm、φ158.8mmx101mm，焊缝需堆焊3mm厚，加重钻杆内孔为币φ71.41mm，钻杆内螺纹接头与钻杆吊卡扣合处制成18°锥形台肩，焊前经过285~341HBW调质处理。

按石油天然气行业颁布的标准SY/5T146-1997规定：堆焊后，耐磨环外表面应平整过渡，基体不得有裂纹和焊层剥落等缺陷，表面硬度不低于50HRC，为使钻杆焊接后性能满足技术要求，需对原材料的焊接工艺、焊接质量进行分析和试验，以便制定合理可行的焊接工艺。

一、焊接性分析钻杆的材料牌号为AISI4145H，其化学成分符合表1的规定。

表1 AISI4145H的化学成分（质量分数）（%）按照国际焊接学会所推荐的碳当量计算公式，可计算出碳当量Ceq为0.725%~1%。

据大量试验得知：当碳当量Ceq大于等于0.60%时，属于高淬透性的钢，冷裂纹倾向较为严重，焊接性较差，这是因为材料中的含碳量较高，加人的合金元素也较多，在500℃以下的温度区间过冷奥氏体具有更大的稳定性所致其含碳量越高，淬硬倾向越大，冷裂纹倾向也越大，而且由于M点较低，在低温下形成的马氏体一般难以产生“自回火”效应，并且马氏体中的含碳量较高，有很大的过饱和度，点阵的畸变就更严重，因而硬度和脆性就更大，对冷裂纹的敏感性也就更大另外，由于原材料的含碳量及合金元素的含量都较高，因此液一固相区间较大，偏析也更严重，这就促使其具有较大的热裂纹倾向。

石油钻杆耐磨带石油钻杆耐磨带摘要：在钻井过程中，套管经常被磨穿，造成严重损失，因此对钻杆接头耐磨带提出了更高要求。

新型钻杆接头D100耐磨带与钢质钻杆接头相比，套管磨损减少86％；与碳化钨耐磨带的接头相比，套管磨损降低76％；在大斜度井中，由于摩擦系数减小，大大降低了钻具旋转阻力，扭矩增大30％，节省材料消耗10％。

关键词：石油钻杆耐磨带敷焊工艺随着钻井技术的不断进步，深井、超深井、丛式井、大斜度井、水平井大量出现，钻柱的摩扭、摩阻显著增大，套管经常磨穿，造成严重的损失。

为减少钻柱的摩扭与摩阻以有效保护套管，钻井工作者采取了多种方法，如在钻杆上加橡胶护箍、采用无耐磨带钻杆、使用非旋转钻杆保护器等。

实践表明，在大位移井中橡胶护箍使用寿命很短，而非旋转钻杆保护器需要在每个单根套管保护段加1个，使用不方便而且价格昂贵，有时还可能造成井下复杂事故。

由于对套管造成磨损的主要是钻杆接头，因此对钻杆接头耐磨带性能的要求越来越高，已不仅局限于保护钻杆接头，更重要的是耐磨带在保护钻杆接头的同时，更有效地保护套管，减少套管磨损。

一、钻杆接头耐磨带现状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。

采用等离子喷焊工艺加工的碳化钨耐磨带在使用过程中与套管的摩擦力较大，无论对套管还是钻杆接头磨损都比较快。

在北海挪威区块的GullfaKsA42号井中使用硬质合金耐磨带的钻杆在井深460m和680m处套管的磨损值达29％。

硬质合金耐磨带与套管的摩擦系数和钢差不多，在CWEAR模型中，钢接头在油基钻井液中摩擦系数为1—5，对光滑的碳化钨耐磨层其摩擦系数为5—25。

计算机模拟表明，碳化钨硬质合金耐磨层的摩擦系数为38，与测井结果相符。

碳化钨耐磨带的钻杆在大位移井中使用对套管的磨损也很大，因此在国际钻井工程招标中和国内较深井都被禁止使用。

目前国外钻杆的耐磨带材料已不使用合金粉末而是采用硬度相当、耐磨性更好的合金焊丝。

石油钻杆耐磨带焊接工艺流程及检验标准耐磨带焊接过程直接影响耐磨带最终成品的外观和质量，并进一步影响石油钻杆的使用风险和寿命。

研究表明，常见的耐磨带焊接缺陷例如耐磨带表面裂纹、飞溅、气孔等均与是否制定和采用了正确的焊接工艺和焊接标准有高度关联。

作为国产耐磨带焊接材料的领军单位，北京固本科技有限公司公开了该公司为客户提供的耐磨带焊接工艺流程及标准规范。

一、焊接设备的选型焊接设备是整个耐磨带焊接的关键所在，一般来说，焊接设备由3大部分组成，分别是：焊机、钻杆旋转装置、焊枪控制装置。

其中，焊机的选择需要注意以下两个事项。

（1）根据钻具耐磨带和堆焊的特殊性，在设备选择上选用电压为22V~28V、电流为240A~320A的自动气体保护直流焊机。

（2）选用速度可调、送丝结构平稳的焊机，压丝轮紧度可调，要适中。

送丝速度应在6~12m/min范围内。

钻杆旋转装置需要注意以下事项：在夹紧钻具接头装置选择上，选用转速可调，能在焊枪下面正、反旋转钻具接头的装置。

焊枪控制装置需要注意。

（1）夹紧焊枪并可以带动焊枪自由摆动，摆动幅度为15~40mm。

（2）焊枪在上、下、左、右范围内均可大幅度移动。

二、耐磨带焊丝的选型不同型号的耐磨带焊丝具有不同的合金成分，焊接后的表面硬度、焊缝裂纹也有所差异。

根据钻杆的应用场合和设计要求，可自行选择合适的耐磨带焊丝型号。

所有耐磨带焊丝应遵循和符合以下要求：（1）直径为1.2或1.6mm，直径误差不得超过3%；（2）焊丝使用SPCC钢带轧制工艺制成，表面应光滑平整，没有毛刺；（3）焊缝表面没有裂纹。

某些型号耐磨带焊丝允许焊缝表面裂纹存在，但裂纹不得渗透到钻杆基体；（4）随焊丝产品附带材质保证书，无磁型耐磨带焊丝附带磁导率检查报告。

三、焊前准备严格地进行焊前准备工作，可以更好地确保耐磨带焊接工作正常进行，获得最佳的焊接效果。

具体地，焊前准备工作分为下列3点：（1）检查钻杆接头表面，保证表面干净，没有任何杂质，如飞尘、污物、油脂和油漆等。

钻具耐磨带敷焊质量可靠性及技术应用论文关键词：耐磨带钻具铁基合金粉焊丝。

论文摘要：在深井超深井勘探过程中，由于径向力、涡动、横向振动等因素的存在，随着钻井时间的增长，钻柱作用于套管内壁的侧向力增大，导致套管和钻具接头磨损的问题越来越严重。

造成钻具耐磨带失效的主要原因有地层研磨性、钻杆的井下工况、耐磨材料选择与敷焊工艺的影响。

选择合理的耐磨材料与敷焊工艺对解决钻具耐磨带失效问题非常重要。

Keyword ：Wearproof girdle 、 Drilling rig 、Unalterable foundation compound metal powder 、Welding wire 。

Abstract ：Be living in the deep well ultradeep well prospecting process ，Since radial direction force 、Eddy is stird 、Elements such as horizontal vibration and so on being ，In the wake of well drilling time the increase ，The auger post writings is used the casing inside wall crossrange strenuously to broaden ，It is more and more grave to cause casing and drilling rig to join the wornout problem 。

Create the main reason of wearproof brining failure of drilling rig to possess layer abrasivity 、The drill pipe operational mode under the shaft 、Wearproof stuff selection together with effect applying solderer'sskill 。

石油钻杆接头耐磨带焊接研究内螺纹接头外圆的一段长度内，再堆焊一层耐磨带使之呈“凸起”状态。

通常，建议在内螺纹接头的外圆上堆焊76mm宽、3mm厚的耐磨带。

于是耐磨带自己形成一个接触面，而不是使钻杆内螺纹接头的全部长度管或裸眼井的内壁表面相接触。

这样就减少了套管和钻杆接头双方的磨损。

例如φ168mm钻杆内螺纹接头外圆上堆焊“口起”状态耐磨带示意1所示。

图1 “凸”状态的耐磨带用这种方法堆焊的耐磨带可以吸收载荷的冲击。

一旦发生了最恶劣的情况，比如说耐磨带被破坏了，那就需要剔除损坏的耐磨带，然后重把整个钻杆从意外的灾难中抢救恢复出来，以便今后继续使用。

钻杆和套管的接触力主要分布在较小的耐磨带区域，而耐磨带的摩擦系数比钻小，当耐磨带与套管的内表面接触吋，由于摩擦系数的减小，同时也降低了钻具在延伸区作业或大角度钻井时产生的较大扭矩和拉力。

这样，拉力的减小又可以减少燃料的消耗。

(2)“平坦”焊接状态的耐磨带只有当钻杆接头的最大外径被限制，以免与套管内径相干涉时，才建议使普通平坦耐磨带的类型。

所谓平焊指耐磨带高度与接头本体直径钻杆接头本体的外径与耐磨带同时都在受到摩擦。

钻杆和套管的接触力或多或少地沿整个钻杆接头的长度方向分布，降低了耐磨带的支撑，同了钻杆接头本体与套管的接触，增大了钻杆接头和套管的磨损。

用这种方法堆焊的任何一种耐磨带，包括KB150，都不能产生最大的耐磨效果对于平坦焊接类型的耐磨带的应用，需要在整个接头的耐磨带区域加工凹槽，然后填充磨带，使之与钻杆接头的外径齐平。

耐磨带区域一18°的吊卡台肩。

例如φ168mm钻杆内螺纹接头外圆上堆焊“平坦”状态耐磨带示意图见图2所示。

图2 “平坦”状态的耐磨带三、钻杆接头表而耐磨带堆焊工艺措施根据钻杆接头化学成分表1和国际焊接学会碳当量公式，求得钻杆接头碳当量Ceq约为0.8%。

表1 AISI4137H钢的化学成分(质量分数，%)对于钻杆接头，分别等离子弧堆焊铁基合金粉末、80%Ar+20%CO2气体保护焊KB150焊丝和98%Ar+2%O2气体保护焊ER70S-2焊丝外加碳化按甘油法，测定的扩散[H]含量约为0.2ml/100g。

石油钻杆的摩擦焊接和焊缝热处理工艺研究2010-09-01 14:301、前言在油井管产品中，钻杆由于要直接承受打井作业过程中复杂的弯扭组合载荷，其油田服役的安全性显得至关重要。

根据油田的使用经验，钻杆的失效主要体现在焊缝及内加厚过渡带两个部位。

在提高焊缝的安全性方面，目前国内外各大钻杆生产厂家主要是通过摩擦焊接方法及适当的焊缝热处理工艺来提高焊缝的安全系数，当然，摩擦焊接工艺的可靠性是至关重要的。

钻杆的生产流程如图1示。

2、钻杆摩擦焊接及焊缝热处理技术发展现状钻杆工具接头与管体之间的对焊从早期的电弧焊、闪光对焊逐步发展到当今的连续驱动摩擦焊接及惯性摩擦焊接，钻杆对焊的生产效率越来越高，焊缝的质量却是越来越好。

目前，惯性摩擦焊接方法是最流行，也是最可靠的钻杆对焊方法。

与其他焊接方法相比，惯性摩擦焊接方法有如下优点：2.1 惯性摩擦焊接方法焊接速度快，焊接热影响区窄，晶粒不容易长大，而普通弧焊方式则容易产生宽大的热影响区及晶粒长大现象。

2.2 惯性摩擦焊接方法基本上不会产生焊接灰斑，而闪光对焊方法却较容易产生焊接灰斑而严重影响焊缝质量。

2.3 惯性摩擦焊接过程中由于基本上不用刹车，因此这种方法要比连续驱动摩擦焊接方法更节约能量。

2.4 与连续驱动摩擦焊接方法相比，惯性摩擦焊接方法的焊接时间大约是前者的一半，生产效率可以大大提高。

另外，为了提高焊缝的强韧性，钻杆对焊焊缝的热处理工艺也逐步由焊后回火工艺向焊后焊缝的调质工艺发展。

这种焊后热处理方法显著增加了焊缝的抗疲劳断裂能力。

3、API 标准对钻杆焊缝力学性能的基本要求[1]1997年12月的API SPEC 7的新版标准中，首次将钻杆对焊焊缝的工艺及性能要求明确地列入了标准中。

其基本要求如下：3.1 焊缝必须要进行奥氏体化处理，而且其回火温度不可以低于593ºC。

3.2 为了保证焊接质量，对焊缝还必须进行100%的磁粉检验及超声波检验。

3.3 钻杆对焊必须按批进行，对于每批（不超过400根）焊后的钻杆抽取1根进行力学性能解剖实验。

石油钻杆耐磨带焊接改进方法在实际生产过程中，带有锲形的4145H钢在喷焊KB300耐磨带焊丝后，耐磨带上出现了大量不合格的裂纹。

焊后耐磨带机械性能不符合《北京固本科技有限公司KB300耐磨带焊丝》焊接标准要求，需要对焊接工艺进行改进。

一、耐磨带焊接改进后的结果及分析针对耐磨带焊接出现裂纹问题，北京固本对耐磨带焊接工艺进行改进。

在焊接前，将管体预热温度由原来的150℃逐步提高到330℃；焊后，对焊接部分进行保温，保温时间由原来的4 h逐步提高到6 h。

1、焊接裂纹将焊接前预热温度逐步提高到330℃，焊接后立即对焊接部分进行保温，随着保温时间的延长，裂纹逐步减少，等保温时间达到6 h时，裂纹消失，此时，焊接效果达到最佳形态。

图2工艺改进后的焊接效果耐磨带焊接裂纹消除。

这主要是因为随着预热温度的提高，管体透热深度增加，管体表面温度接近于焊接时焊丝扩散温度，在焊接过程中减少了因管体内外温差造成的热应力，从而减少了焊接裂纹的形成。

但预热温度太高，会导致喷焊带流动，造成焊接不合格。

焊接后，立即进行保温，随着保温时间的延长，焊接应力减小，裂纹逐步消除，但保温时间太长会影响生产效率的提高。

因此，选择保温6 h为最佳工艺。

2力学性能表1 不同工艺焊接后的力学性能在保温时间一定的情况下，随着预热温度的提高抗拉强度逐步升高；在预热温度一致的情况下，随着保温时间的延长，抗拉强度逐步升高，但当预热温度升高到400℃时，抗拉强度开始出现下降趋势；硬度值的变化规律与抗拉强度一致。

这主要是因为预热温度上升，基体表面温度升高，温差减小，有利于焊接时组织均匀化，提高抗拉强度，但当温度太高焊接层出现熔化现象，使组织破坏，强度下降；保温时间延长，有利于焊接组织均匀化，从而提高性能，但预热温度超过330℃时，焊接部分开始出现熔化现象．为此，预热温度选择300℃为佳：保温时间达到6 h后，抗拉强度几乎不再变化，从生产效益方面考虑，选择保温6 h为宜。

怎么选钻杆耐磨带产品耐磨带焊丝，作为石油钻具行业最有价值的材料之一，一直在随着时间的发展而进步。

在最早期，耐磨带焊丝的技术方案，主要是在较软的碳钢基体上包含碳化钨耐磨颗粒。

这种碳化钨耐磨带焊丝当时广泛地应用于钻杆接头，因为当时的钻井工作很多是浅井、直井而且没有套管保护。

随着深井、斜井和套管保护越来越多，碳化钨耐磨带焊丝逐渐被淘汰，这是因为碳化钨耐磨带会很快磨穿套管。

随后，基于碳化铬的耐磨带材料取代了碳化钨，成为耐磨带合金的普遍技术方案。

这些产品包括含铬的铁基喷焊粉末，以及碳化铬耐磨带焊丝。

这些耐磨带材料堆焊后，表面会有明显的裂纹。

多起钻井事故表明，这些裂纹可能导致耐磨带合金材料脱落和掉块，发生事故。

此外，在碳化铬耐磨带上进行复焊也是非常困难的工作，复焊后容易产生气孔和脱落现象。

为了保证良好的复焊效果，碳化铬耐磨带复焊时最好将旧的残留耐磨带完全去除，这极大地增加了施工单位的成本。

为了节省成本，不完整地进行去除工作，又为以后的脱落和掉块埋下了隐患。

从2016年开始，碳化铬耐磨带材料逐渐被无裂纹的耐磨带合金材料所取代，比如北京固本科技有限公司的KB150/350型耐磨带焊丝。

通过控制碳化物的类型和数量，新一代的无裂纹耐磨带焊丝提供优秀的耐磨性能，同时对套管非常友好。

极具磨损性的地质条件，硫化氢的腐蚀，斜井，水平导向井等越来越复杂的因素，都对钻杆耐磨带材料的选择提出了更多的挑战和要求。

除了必须对套管友好(也就是耐磨带不能对套管造成太强的磨损)，同时必须考虑到钻杆的工作要求：比如钻井速度，井深，斜井甚至水平钻井。

所以，在耐磨带材料选择时，我们必须考虑以下3个关键因素：1. 耐磨带合金的选择;2. 堆焊工艺指南或手册;3. 新技术、新工艺;一、耐磨带合金的选择市场上的耐磨带产品主要有喷焊铁基粉末、等离子喷焊镍基粉末、耐磨带焊丝，品牌和价位也各自不同。

在刚开始选择耐磨带合金和产品时，除了既要保证产品达到设计上的要求，还同时需要尽可能地降低采购成本，以及后期复焊的综合成本。

石油钻杆耐磨带焊接工艺规程（北京固本科技有限公司）1.钻杆接头耐磨带在油气田勘探开发钻井中，尤其是在深井、大位移井、水平井、大斜度井中，由于地层中页岩，石英砂的存在导致钻杆和套管的严重磨损，给钻井施工带来重大损失，因此钻井过程中钻杆和套管的磨损及防磨问题已引起钻井界的密切关注。

从我国油田分布来看，大港、大庆、江苏油田由于地层较软，含岩石量相对较低，因此钻杆磨损相对较小，对于新疆塔里木油田、四川普光油气田，由于这里地层页岩含量大，对钻杆磨损十分严重。

钻杆接头耐磨带以其一定的耐磨性和减磨性，保护钻杆接头和套管免遭强烈的磨损，故在钻井工程中获得了广泛的应用。

钻杆耐磨带主要是采用耐磨带焊丝通过CO2气体保护焊的方式堆焊到钻杆接头部位的一种高合金耐磨材料。

目前进口耐磨带焊丝以美国某公司的100XT型产品使用最广泛，最具代表性；国产耐磨带焊丝以北京固本科技KB-100具代表性。

但无论是那款耐磨带产品其设计都以保护钻杆接头，防止套管磨损为原则。

本文以KB-100耐磨带焊丝为例，详细介绍耐磨带堆焊工艺。

2.耐磨带堆焊工艺（1）耐磨带材料及设备试验采用KB-100耐磨带焊丝，φ1.6mm，耐磨带堆焊设备为ZS2000。

焊接电流285A，电弧电压28V，氩气保护。

耐磨带宽度76mm，厚度3mm，钻杆直径为168.3mm。

KB-100耐磨带焊丝熔敷金属化学成分如表1所示。

表1耐磨带合金成分（质量分数）（%）（2）耐磨带堆焊工艺钻杆接头材质为35CrMoSi，为避免堆焊后产生裂纹，造成堆焊层脱落，堆焊前要对钻杆接头部位进行预热。

高频感应加热升温到300℃，加热时间3min保证扶正器内外温度一致。

以接头φ168mm的钻杆为例，焊接速度为3min堆焊钻杆接头一周，每根钻杆接头连续堆焊三道，所以时间为约10min，每道焊缝约消耗0.25kg耐磨带焊丝。

焊接过程中，要保持钻杆接头部位温度≥250℃，用红外测温计随时监测，若低于250℃，马上停止焊接，再次感应加热至350℃，再次进行堆焊，如此反复进行。

第３３卷第４期孙咸（太原理工大学焊接材料研究所，山西太原０３００２４）摘要：分析了石油钻杆接头耐磨带的工作原理、性能特点与影响因素，评述了石油钻杆接头耐磨带堆焊材料的发展，介绍了石油钻杆接头耐磨带堆焊材料的应用。

材料特性是影响耐磨带性能的核心影响因素。

“材料控制性能”理论，在钻杆接头耐磨带技术发展过程中起到积极的推动作用。

ＡＲＮＣＯ耐磨带的优越性被应用所验证，国产ＰＴ１００耐磨带的主要技术指标超过碳化钨耐磨带。

必须加快步伐开发价格合理、性能优良的新型耐磨带堆焊材料。

关键词：堆焊材料；钻杆接头；耐磨带；发展；应用中图分类号：ＴＧ４２２．３文献标识码：Ａ文章编号：１００１－２２０６（２００７）０４－００５５－０４!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!"!!!!!"!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!"!!!!!"石油钻杆接头耐磨带堆焊材料的发展及应用０引言钻杆接头耐磨带以其一定的耐磨性和减磨性，保护钻杆接头和套管免遭强烈的磨损，在深井钻井、大位移井钻井和大斜度井钻井工程中获得了推广应用，而且接头耐磨带技术已经成为国际重大石油工程项目招标中，投标方中标的必备技术条件之一。

从机理上讲，钻杆接头耐磨带的作用是利用自身及其耐磨性，将钻杆外壁和套管内壁隔离，使钻杆不与套管壁或井壁直接接触，以保护钻杆接头和套管免遭强烈的磨损。

然而，实际情况并不简单，耐磨带的出现，将钻杆接头与套管内壁接触摩擦，转换为耐磨带与套管内壁的接触摩擦。

它们之间的摩擦磨损，不仅取决于两个接触体材料的特性及其匹配行为，同时还受到钻井过程中诸多因素的影响。

近年来，在多种可供选用的套管防磨技术之中，操作方便和效果最好者首推接头耐磨带。

研究表明，接头耐磨带性能（含与套管材料的匹配性能）的优化与改善，是防止套管强烈磨损的关键技术措施。

两种钻杆耐磨带摩擦磨损性能试验对比分析付太森;王建军;胡俊;赵永安;徐欣;宋延鹏【期刊名称】《石油矿场机械》【年(卷),期】2016(045)012【摘要】钻井过程中防止套管磨损的主要措施是采用钻杆耐磨带。

通过室内模拟试验评价方法，对ARM 耐磨带、X 型耐磨带以及钻杆接头本体材料与 Q125套管组成摩擦副，在钻井液介质中进行了摩擦磨损性能评价。

试验结果表明，试验评价方法可行；且 ARM 耐磨带具有较好的耐磨性。

【总页数】3页(P37-39)【作者】付太森;王建军;胡俊;赵永安;徐欣;宋延鹏【作者单位】中石化中原储气库有限责任公司，河南濮阳 457001;中国石油集团石油管工程技术研究院石油管材及装备材料服役行为与结构安全国家重点试验室，西安 710077;中石化中原储气库有限责任公司，河南濮阳 457001;宝山钢铁股份有限公司，上海 201900;中国石油集团石油管工程技术研究院石油管材及装备材料服役行为与结构安全国家重点试验室，西安 710077;西安康普威能源技术有限公司，西安 710065【正文语种】中文【中图分类】TE921.2【相关文献】1.钻杆接头耐磨带材料研究进展 [J], 王镇全;张凯;王德国;赵波2.石油钻杆激光增材制备耐磨带的组织结构及性能研究 [J], 田洪芳;澹台凡亮;侯庆玲;李光浩;郎坤;王伟3.某井S135钢级钻杆接头耐磨带区域刺漏原因分析 [J], 陈猛;余世杰;欧阳志英4.钻杆接头喷焊层耐磨带脱落情况分析 [J], 李亚敏;张然;支鹏鹏;刘永红;王琴5.钻杆耐磨带技术分析 [J], 满国祥;程林;王克虎;杨宏伟;孔令沪;吴浩宇因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

石油钻杆耐磨带焊接工艺流程及检验标准耐磨带焊接过程直接影响耐磨带最终成品的外观和质量，并进一步影响石油钻杆的使用风险和寿命。

研究表明，常见的耐磨带焊接缺陷例如耐磨带表面裂纹、飞溅、气孔等均与是否制定和采用了正确的焊接工艺和焊接标准有高度关联。

作为国产耐磨带焊接材料的领军单位，北京固本科技有限公司公开了该公司为客户提供的耐磨带焊接工艺流程及标准规范。

一、焊接设备的选型焊接设备是整个耐磨带焊接的关键所在，一般来说，焊接设备由3大部分组成，分别是：焊机、钻杆旋转装置、焊枪控制装置。

其中，焊机的选择需要注意以下两个事项。

（1）根据钻具耐磨带和堆焊的特殊性，在设备选择上选用电压为22V~28V、电流为240A~320A的自动气体保护直流焊机。

（2）选用速度可调、送丝结构平稳的焊机，压丝轮紧度可调，要适中。

送丝速度应在6~12m/min范围内。

钻杆旋转装置需要注意以下事项：在夹紧钻具接头装置选择上，选用转速可调，能在焊枪下面正、反旋转钻具接头的装置。

焊枪控制装置需要注意。

（1）夹紧焊枪并可以带动焊枪自由摆动，摆动幅度为15~40mm。

（2）焊枪在上、下、左、右范围内均可大幅度移动。

二、耐磨带焊丝的选型不同型号的耐磨带焊丝具有不同的合金成分，焊接后的表面硬度、焊缝裂纹也有所差异。

根据钻杆的应用场合和设计要求，可自行选择合适的耐磨带焊丝型号。

所有耐磨带焊丝应遵循和符合以下要求：（1）直径为1.2或1.6mm，直径误差不得超过3%；（2）焊丝使用SPCC钢带轧制工艺制成，表面应光滑平整，没有毛刺；（3）焊缝表面没有裂纹。

某些型号耐磨带焊丝允许焊缝表面裂纹存在，但裂纹不得渗透到钻杆基体；（4）随焊丝产品附带材质保证书，无磁型耐磨带焊丝附带磁导率检查报告。

三、焊前准备严格地进行焊前准备工作，可以更好地确保耐磨带焊接工作正常进行，获得最佳的焊接效果。

具体地，焊前准备工作分为下列3点：（1）检查钻杆接头表面，保证表面干净，没有任何杂质，如飞尘、污物、油脂和油漆等。