[发明专利]钻杆摩擦焊后处理工艺

说明书

技术领域：

本发明涉及钻探工程设备技术领域，尤其涉及一种钻杆的焊接处理工艺，特别涉及一种钻杆摩擦焊后处理工艺。

背景技术：

钻杆是钻井非常重要的构件，一般由钻杆管体和钻杆接头通过摩擦对焊而成。钻杆在井下的受力条件复杂，在使用时承受拉伸、扭转、弯曲、内压、外压等载荷作用，有时可能还要承受振动引起的交变载荷作用，这些力的作用常常导致钻杆在摩擦焊接处发生扭、拉、疲劳等机理的断裂失效事故，造成巨大经济损失。

现用钻杆摩擦焊接后一般采用一次退火处理工艺，其形成的焊缝附近组织存在明显组织分界及组织不均匀现象，容易导致摩擦焊接处断裂失效事故的发生。

发明内容：

本发明要解决的技术问题是提供一种钻杆摩擦焊后处理工艺，该处理工艺采用两次退火处理工艺，可使钻杆焊接处为高度均匀化的焊缝组织，大幅度提高失效抗力，有效减少焊接处容易断裂失效事故发生的问题。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种钻杆摩擦焊后处理工艺，包括退火步骤、淬火步骤和回火步骤，其特征在于：其退火步骤包括两次退火步骤，其中第一次退火步骤的退火温度为810-850℃，退火时间为80-100s；第二次退火步骤的退火温度为610-650℃，退火时间为1100-1300s。

在本发明一个优选实施例中，第一次退火步骤的退火温度为830℃，退火时间为90s；第二次退火步骤的退火温度为630℃，退火时间为1200s。

本发明相对于现有技术来说，由于摩擦焊接处的焊缝冲击功提高后能容许更大缺陷、裂纹扩展阻力更大，因此失效抗力提高；通过试验室夏比V型缺口冲击试验，申请人发现采用一般摩擦焊接后一次退火处理工艺，焊缝两侧不均匀，分界明显，冲击功为80J左右。而本发明采用两次退火处理工艺，焊缝两侧组织相对均匀，无明显分界现象，焊缝冲击功达到120J左右，是最新API Spec5DP要求的最严值42J的2.85倍。

附图说明：

图1是现有摩擦焊接后处理工艺焊接处组织图。

图2是采用本发明处理工艺的焊接处组织图。

具体实施方式：

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述。

现有钻杆一般摩擦焊接后处理工艺采用一次退火、淬火、回火处理，其处理后的金相组织如图1所示。此种处理工艺得到的焊接处的焊缝两侧不均匀，分界明显，焊缝冲击功在通常工艺执行较好情况下，仅达到80J左右。

而本发明摩擦焊接后处理工艺采用两次退火处理，其处理后的金相组织如图2所示，第一次退火温度提高到810-850℃，时间为80-100s，第二次退火时间到1100-1300s，温度为610-650℃，然后进行淬火、回火处理，得到的焊缝两侧组织相对均匀，无明显分界现象，焊缝冲击功达到120J左右，是最新API Spec 5DP要求的最严值42J的2.85倍。

实验效果：

实施例1：产品规格：5″钻杆，管体材质牌号为26CrMoNbTiB，接头材质牌号为4137H

一、一次退火处理工艺及其处理后性能参数：

1.工艺：

一次退火：退火温度635℃±5，电压(升温时间)260±10V(90±5s)，保温时间270s

淬火；淬火温度920℃±5，电压(升温时间)320±10V(90±5s)，保温时间90s，喷淋时间90s

回火：回火温度632℃±5，电压(升温时间)275±10V(90±5s)，保温时间300s

2.经过其处理后的实验测定性能参数见表1：

表1

二、两次退火处理工艺及其处理后性能参数：

1.工艺：

一次退火：退火温度835℃±5，电压(升温时间)280±10V(90±5s)，保温时间90s

二次退火：退火温度635℃±5，电压(升温时间)260±10V(90±5s)，保温时间1200s

淬火；淬火温度920℃±5，电压(升温时间)320±10V(90±5s)，保温时间90s

回火：回火温度632℃±5，电压(升温时间)275±10V(90±5s)，保温时间300s

2.经过其处理后的实验测定性能参数见表2：

表2

实施例2：产品规格：3 1/2″钻杆，管体材质牌号为26CrMoNbTiB，接头材质牌号为4137H

一、一次退火处理工艺及其处理后性能参数：

1.工艺：