專利名稱：石油鉆桿耐磨帶單面電阻縫焊方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種石油鉆桿制造及修復(fù)技術(shù)，具體的說是一種石油鉆桿耐磨帶單面電阻縫焊方法。
背景技術(shù)：
在石油鉆井過程中，尤其在深井及超深井的鉆探過程中，由于徑向力、渦動及橫向振動等因素的作用，從而導(dǎo)致鉆桿與套管內(nèi)壁的磨損急劇加大，嚴重時可將套管磨穿。為了解決這一問題,多年來，國內(nèi)外油田一直采用向石油鉆桿的磨損部位堆焊WC-12Co、耐磨鐵 基粉末、Cr-Mn-Mo合金系列的耐磨焊絲，如PT100、安科100XT等材料。目前，耐磨帶的堆焊幾乎全部采用等離子或熔化極電弧焊方法，所用的焊機主要為 DP-300、DP-500 及 NBC-500K 等。用上述方法堆焊耐磨帶存在的主要問題是，由于等離子弧焊或熔化極電弧焊加熱區(qū)域?qū)挘≈鶞囟雀?，不可避免地會對鉆桿母材造成較為明顯的損傷。即就是，堆焊過程使母材的晶粒嚴重長大，并出現(xiàn)馬氏體淬硬組織及造成較大的焊接應(yīng)力，從而在堆焊層附近產(chǎn)生裂紋。尤其在多次堆焊的情況下，極易使鉆桿在使用過程中斷裂，造成嚴重的鉆井事故。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提出了一種可從根本上解決鉆桿耐磨帶堆焊過程對鉆桿母材損傷，且耐磨層不易出現(xiàn)開裂及大塊狀脫落的一種石油鉆桿耐磨帶單面電阻縫焊方法。本發(fā)明是將100型耐磨焊絲￠)，通過焊接滾輪(3)壓緊在石油鉆桿的表面；導(dǎo)電滾輪(I)在其壓力F2的作用下與鉆桿表面緊密接觸。焊接變壓器(4)的初級繞組通過軟銅帶(2)與焊接滾輪(3)和導(dǎo)電滾輪(I)相連接。當(dāng)焊接程序控制箱(5)進入焊接通電程序時，便有強大的電流通過焊接滾輪(3)、焊絲(6)、鉆桿上表面及導(dǎo)電滾輪(I)，電流線(7)如圖I所示。當(dāng)焊接電流流過焊絲(6)及鉆桿表面時，由焊絲(6)本身的電阻及其接觸電阻產(chǎn)生的電阻熱，將使耐磨帶焊絲(6)加熱熔化，并在焊接滾輪(3)壓力Fl (壓力Fl可通過焊機上的氣缸來施加)的作用下，將耐磨帶焊絲(6)焊接到石油鉆桿的表面(見圖I)。石油鉆桿單面電阻縫焊法的方法如下焊接前先將選定的耐磨帶焊絲(6)(單股或多股)端頭壓在焊接滾輪(3)與石油鉆桿之間；焊接滾輪(3)的寬度一般為IOmm左右，焊接壓力為350N左右；導(dǎo)電滾輪(I)的寬度為25mm，施加在其上的導(dǎo)電滾輪(I)壓力F2為1500N左右；焊接滾輪(3)用鉻鋯銅合金制作，導(dǎo)電滾輪用紫銅制作。導(dǎo)電滾輪(I)與焊接滾輪⑶之間的距離為30mm，焊接變壓器⑷的付邊輸出電壓U2為8V時，即可獲得9KA以上的焊接電流。焊接過程由焊接通電及休止兩程序組成，通電時間一般為0. 3 0. 6S ;休止時間為0. 06 0. IS0焊接過程中，由旋轉(zhuǎn)滾筒(9)帶動石油鉆桿旋轉(zhuǎn)；由送進滾筒(10)帶動鉆桿(8)沿軸線方向運動；耐磨帶焊絲(6)由焊絲盤(11)在旋轉(zhuǎn)摩擦力的帶動下自動送進。這樣，在焊接及程序控制箱的控制下，可實現(xiàn)耐磨帶的快速焊接，最快可達lm/mim的線速度。焊接過程的程序動作如下設(shè)定規(guī)范參數(shù)(FI、F2、通電時間、休止時間、焊接電流、焊接速度、送進速度)一接通電磁氣閥，施加壓力F1、F2，將焊絲壓緊在焊接件表面，導(dǎo)電滾輪與焊件表面緊密接觸一啟動焊接程序，通電焊接，同時鉆桿旋轉(zhuǎn)及送進一焊接到位，行程開關(guān)動作，焊接滾輪及導(dǎo)電滾輪抬起，鉆桿停 止旋轉(zhuǎn)送進。上述動作過程由焊接程序控制箱(5)來完成。本發(fā)明的優(yōu)點在于單面電阻縫焊時，電流僅從石油鉆桿的表面流過，加熱區(qū)域十分窄小，再加之每個焊點的通電時間一般僅為0. 4S左右，故熱影響區(qū)及焊接應(yīng)力均很小，從而明顯降低了裂紋產(chǎn)生的幾率，消除了在堆焊過程中對鉆桿母材的損傷，且耐磨層不易出現(xiàn)開裂及大塊狀脫落。同時還具有改善勞動條件、降低對環(huán)境的污染，延長滾輪的使用壽命等優(yōu)點。本發(fā)明特別適合在石油鉆井行業(yè)中廣泛推廣使用。


圖I為本發(fā)明的工作原理圖。圖2為本發(fā)明的專用設(shè)備裝置圖。圖3為本發(fā)明導(dǎo)電焊接裝置在焊機上的安裝圖。I-導(dǎo)電滾輪；2_軟銅帶；3_焊接滾輪；4_焊接變壓器；5-焊接程序控制箱；6_焊絲；7_電流線；8_鉆桿；9-旋轉(zhuǎn)滾筒；10-送進滾筒；11-焊絲盤。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步詳細說明實施例I將焊接滾輪(3)與導(dǎo)電滾輪(I)安放在鉆桿上面，并保持同心，且焊接滾輪(3)的寬度為IOmm左右，兩滾輪之間的間距為25-35mm ;將耐磨帶焊絲(6)壓在焊接滾輪(3)與鉆桿(8)表面之間，導(dǎo)電滾輪(I)直接與鉆桿(8)表面緊密接觸；當(dāng)電流從兩滾輪之間的焊接表面流過時，依靠電阻熱加熱融化耐磨帶焊絲(6)，并在焊接壓力的作用下，將耐磨帶焊絲
(6)焊接到石油鉆桿(8)表面；焊接時鉆桿不斷旋轉(zhuǎn)送進，從而可焊出連續(xù)的耐磨帶焊縫。將圖2所示的單面電阻縫焊導(dǎo)電焊接裝置，按圖3安裝在100KVA的電阻焊機上，對127mm的石油鉆桿的耐磨帶進行焊接,耐磨帶焊絲直徑為5mm,焊接規(guī)范參數(shù)如下焊接滾輪壓力350N ；導(dǎo)電滾輪壓力1000N ;通電時間15周；休止時間3周；焊接速度0. 7m/min ；焊接滾輪寬度IOmm ；導(dǎo)電滾輪寬度25mm;焊接滾輪與導(dǎo)電滾輪間距30mm。焊接時用MM-360A電流表，測得的焊接電流有效值為9. 9 10. 2KA。在連續(xù)工作15分鐘的條件下，導(dǎo)電焊接裝置工作正常，無明顯溫升，焊接質(zhì)量穩(wěn)定。實施例2同上。將圖2所示的單面縫焊導(dǎo)電焊接裝置，按圖3所示安裝在200KVA的電阻焊機上，對127mm的石油鉆桿的耐磨帶進行焊接,耐磨帶材料的焊絲直徑為5_。焊接規(guī)范參數(shù)如下焊接滾輪壓力300N ；
導(dǎo)電滾輪壓力1200N ;通電時間18周；休止時間3周；焊接速度0. 8m/min ；焊接滾輪寬度IOmm ；導(dǎo)電滾輪寬度25mm;焊接滾輪與導(dǎo)電滾輪間距30mm。焊接時用MM-360A電流表，測得焊接電流值為9. 6 9. 9KA，在連續(xù)工作16分鐘的情況下，導(dǎo)電裝置工作正常，無明顯溫升，焊接質(zhì)量穩(wěn)定。
權(quán)利要求
1.一種石油鉆桿耐磨帶單面電阻縫焊方法，其特征在于將焊接滾輪(3)與導(dǎo)電滾輪(I)設(shè)于鉆桿⑶上面，并保持同心。焊接滾輪⑶的寬度為10-15mm，兩滾輪之間的間距為25-30mm。將耐磨帶焊絲(6)壓在焊接滾輪(3)與鉆桿(8)表面之間，導(dǎo)電滾輪(I)直接與鉆桿(8)表面緊密接觸。當(dāng)電流從兩滾輪之間的焊接表面流過時，依靠電阻熱加熱融化耐磨帶焊絲(6)，并在焊接壓力的作用下，將耐磨帶焊絲(6)焊接到石油鉆桿(8)表面。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的石油鉆桿耐磨帶單面電阻縫焊方法，其特征在于焊接壓力300 380N ;導(dǎo)電滾輪壓力1000 1500N ;通電時間0. 3 0. 6S ;休止時間0. 06 0. 1S。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種石油鉆桿制造及修復(fù)技術(shù)，具體的說是一種石油鉆桿耐磨帶單面電阻縫焊法。本發(fā)明將焊接滾輪與導(dǎo)電滾輪均位于鉆桿上面，在壓力作用下，焊接滾輪將耐磨焊絲壓在鉆桿表面，導(dǎo)電滾輪直接壓在鉆桿表面；焊接電流從焊接滾輪經(jīng)焊絲及鉆桿表面時焊絲得以加熱，并使其焊接在鉆桿表面。焊接壓力300～380N；導(dǎo)電滾輪上的壓力1000～1500N；通電時間0.3～0.6S；休止時間0.06～0.1S；焊接速度0.3～0.8m/min；焊接電流8KA～13KA。本發(fā)明的優(yōu)點在于熱影響區(qū)及焊接應(yīng)力小，從而降低了裂紋產(chǎn)生的幾率，消除了在堆焊過程中對鉆桿母材的損傷。同時降低了環(huán)境污染、改善了勞動條件，延長滾輪使用壽命。本發(fā)明適用在石油鉆井行業(yè)中推廣使用。
文檔編號B23K11/06GK102756202SQ201110107908
公開日2012年10月31日 申請日期2011年4月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月27日
發(fā)明者宋佳, 宋曙光, 楊思乾, 楊靜波 申請人:咸陽通普材料連接與改性技術(shù)有限公司