[發(fā)明專利]一種鉆桿接頭耐磨帶用Fe-Nb-Mo-Cr-Mn-B系鐵基堆焊藥芯焊絲

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410124250.6
• 申請日: 2014-03-29
• 公開（公告）號: CN103894756A
• 公開（公告）日: 2014-07-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 賀定勇;蔣建敏;梁娜;周正;王曾潔;王智慧
• 申請（專利權(quán)）人: 北京工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: B23K35/30
• 分類號: B23K35/30;B23K35/368;B23K9/04
• 代理公司: 北京思海天達(dá)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11203
• 代理人: 劉萍

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于材料加工焊接領(lǐng)域，具體涉及一種用于堆焊鉆桿接頭耐磨帶藥芯焊絲。?

背景技術(shù)

在石油鉆桿接頭上堆焊金屬耐磨帶，是減少鉆桿、套管磨損的有效措施之一。隨著鉆井技術(shù)的發(fā)展，鉆井時間延長，鉆桿在套管上的側(cè)向力增大等因素的影響，套管和鉆桿的磨損問題越來越突出，輕則降低鉆桿的抗扭抗彎強(qiáng)度和套管柱的抗擠毀抗內(nèi)壓強(qiáng)度，重則造成套管柱擠毀變形及泄漏，甚至造成全井報廢，從而大幅度地增加鉆井成本，在石油鉆桿接頭上堆焊金屬耐磨帶，則是減少鉆桿、套管磨損的有效措施之一。?

根據(jù)之前的研究，工業(yè)上希望得到硬度高、無裂紋的耐磨堆焊層的要求并沒有得到完全實現(xiàn)。Fe‐Cr‐C型堆焊合金體系往往通過添加大量鉻元素形成碳化物硬質(zhì)相來提高耐磨帶耐磨性，然而在焊接過程中卻不可避免的產(chǎn)生裂紋，導(dǎo)致耐磨帶開裂失效。因此，合理調(diào)節(jié)鉻含量，在不添加Ni等貴重金屬的情況下，添加B、Nb、Mo、Mn等合金元素共同強(qiáng)化，保證耐磨帶無裂紋、高硬度、無剝落、套管友好。此配方降低了生產(chǎn)成本，順應(yīng)了資源節(jié)約型的社會理念。?

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于解決當(dāng)前大部分堆焊材料抗裂性不足，套管磨損率較大，粘結(jié)性差，基體有剝落，重復(fù)焊接時，需去除舊耐磨帶，而不能直接在其上焊接的問題，提供一種成本較低的Fe‐Nb‐Mo‐Cr‐Mn‐B系鐵基耐磨堆焊藥芯焊絲。此藥芯焊絲在不添加貴重金屬Ni的情況下，多層堆焊仍不開裂，焊縫成型好，焊接時飛濺少，耐磨帶光滑，硬度高（≥60HRC）碳化物和硼化物的晶粒結(jié)構(gòu)做為硬質(zhì)相排列緊密連同尺寸細(xì)小（1‐4μm）的NbC硬質(zhì)相，彌散分布在堅固、有韌性的基體中，實現(xiàn)了高耐磨抗裂性的整合。?

一種鉆桿接頭耐磨帶用鐵基堆焊藥芯焊絲，其特征在于，采用碳鋼鋼帶包裹藥芯粉末，藥芯焊絲填充率為20～26%，所述的藥芯粉末包括以下質(zhì)量百分比含量的物質(zhì)：碳化硼：3.0～7.2%；鈮鐵：14.3～32%；電解錳：2.6～5.2%；鉬鐵：12.8～19.2%；鉻鐵：6.3～27.8%；鈦鐵：1.54～7.72%；石墨：2.0～6.0%；硅鐵：3.0～10.3%；余量為還原鐵粉。?

進(jìn)一步，所述藥芯焊絲外皮所用帶材為SPCC碳鋼鋼帶。?

進(jìn)一步，藥芯成分質(zhì)量百分含量為：碳化硼：3.5～7%；鈮鐵：14.5～25%；電解錳：2.8%～5%；鉬鐵：14.5～18%；鉻鐵：12～20%；鈦鐵：2.0～7.5%；石墨：2.5～5.5%；硅鐵：3.5～10%，余量為還原鐵粉。?

更進(jìn)一步，碳化硼：4～6.5%；鈮鐵：15～20%；電解錳：3～4.8%；鉬鐵：15～17%；鉻鐵：13～18%；鈦鐵：2.5～7%；石墨：3.0～5.0%；硅鐵：4～9%，余量為還原鐵粉。?

采用所述藥芯焊絲制備一種含彌散分布的NbC、Fe2B硬質(zhì)相的鐵基耐磨堆焊合金方法，其特征在于，包括如下步驟：?

按照藥芯焊絲配制藥芯粉末，軋制，最終獲得直徑為1.6mm的藥芯焊絲；?

采用二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊工藝制備堆焊合金，焊接工藝參數(shù)為：電壓：22‐25V；電流：270‐300A；送絲速度：380‐450mm/min；氣體流量：17‐20L/min；焊絲干伸長：10‐20mm。?

所獲得熔敷金屬中合金元素的質(zhì)量百分含量在以下范圍內(nèi)：C：0.3‐1.0%；B：0.5‐1.2%；Ti：0.1‐0.5%；Nb：2.0‐4.5%；Mo：2.0‐3.0%；Mn：0.5‐1.5%；Cr：1.5‐4.0；Si：0.3‐1.3%，F(xiàn)e：余量。?

優(yōu)選所述藥芯焊絲中藥芯成分質(zhì)量百分含量為：碳化硼：3.5～7%；鈮鐵：14.5～25%；電解錳：2.8%～5%；鉬鐵：14.5～18%；鉻鐵：12～20%；鈦鐵：2.0～7.5%；石墨：2.5～5.5%；硅鐵：3.5～10%，余量為還原鐵粉。所獲得的熔敷金屬中合金元素的質(zhì)量百分含量在以下范圍內(nèi)：C：0.36～0.79%；B：0.58～1.0%；Cr:1.7～2.9%；Nb：2.0～3.5%；Mo：2.3～2.8%；Mn：0.54～0.96%；Si：0.34～0.97%；Ti：0.13～0.49%；?Fe：余量。?