[發(fā)明專利]一種厚壁鉆桿摩擦焊接焊縫分層熱處理工藝

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110290176.5
• 申請日: 2021-03-18
• 公開（公告）號: CN113106203A
• 公開（公告）日: 2021-07-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張銀美;馬蓬超;許新波
• 申請（專利權(quán)）人: 山東威瑪裝備科技股份有限公司;山東宏豐海洋石油裝備有限公司
• 主分類號: C21D1/10
• 分類號: C21D1/10;C21D1/667;C21D9/50
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• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明提供一種厚壁鉆桿摩擦焊接焊縫分層熱處理工藝，鉆桿焊縫處用加熱圈加熱至奧氏體化溫度后保溫，冷卻進(jìn)水口A進(jìn)水防止加熱圈過燒；焊縫保溫時(shí)間到，由噴水孔噴水至焊縫進(jìn)行淬火冷卻，同時(shí)噴氣孔對焊縫噴氣；焊縫淬火噴水結(jié)束后，用回火圈第一次對焊縫加熱至回火溫度，冷卻進(jìn)水口B進(jìn)水防止回火圈過燒；第一次回火結(jié)束后空冷至常溫，再用低于第一次回火溫度對焊縫進(jìn)行回火，第二次回火結(jié)束后空冷至常溫即可；優(yōu)點(diǎn)為：本發(fā)明解決因壁厚、合金含量高的鉆桿回火后截面硬度和表面硬度難以均勻、抗硫試驗(yàn)難以通過的問題；經(jīng)過分層熱處理后焊縫硬度達(dá)到要求，焊縫沖擊韌性高，鉆桿焊縫質(zhì)量提高，疲勞失效時(shí)間延長。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鉆桿焊縫熱處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種厚壁鉆桿摩擦焊接焊縫分層熱處理工藝。

背景技術(shù)

在鉆探方面鉆桿處于非常重要地位，鉆桿焊縫質(zhì)量的穩(wěn)定關(guān)系到鉆井井況的安全，鉆桿最核心的最關(guān)鍵的是焊縫熱處理。整個(gè)鉆桿使用過程中焊縫為薄弱環(huán)節(jié)。在鉆井過程中，由于地層狀況非常復(fù)雜，大量的地層中含有有害的腐蝕鋼鐵產(chǎn)品的硫化氫物、或使用腐蝕液造成鋼制鉆桿嚴(yán)重腐蝕失效較多，抗硫鉆桿和焊接抗硫鉆桿使用越來越多，抗硫鉆桿產(chǎn)品對硬度要求較為嚴(yán)格，焊縫區(qū)的平均硬度不應(yīng)超過30 HRC，單個(gè)硬度不應(yīng)超過32HRC。對于合金含量交高的壁厚較厚的焊縫，熱處理過程中回火工藝較為難以控制。

鉆桿在正常鉆進(jìn)時(shí)，施加的扭矩需要靠鉆桿傳至鉆柱下端。在旋轉(zhuǎn)的工況下，作用在鉆桿上的力，有內(nèi)部壓力、外部擠壓力、扭力和拉力，還有由于旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力。在多種復(fù)合交變應(yīng)力作用下，受到腐蝕的鉆桿焊縫極度容易發(fā)生疲勞失效。如果焊區(qū)硬度處理不好，會(huì)造成應(yīng)力集中加速造成鉆桿焊縫腐蝕掉塊斷裂。抗硫厚壁鉆桿焊縫和抗硫焊接加重鉆桿由于壁厚，合金含量高回火后截面硬度和表面硬度難以均勻，抗硫試驗(yàn)難以通過，造成行業(yè)難題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于為解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，而提供一種厚壁鉆桿摩擦焊接焊縫分層熱處理工藝。

本發(fā)明新的技術(shù)方案是：一種厚壁鉆桿摩擦焊接焊縫分層熱處理工藝，包括焊縫加熱、焊縫淬火噴水及焊縫中頻回火，焊縫分層熱處理步驟如下：

A、焊縫加熱

鉆桿焊縫處用加熱圈加熱至奧氏體化溫度后保溫，同時(shí)加熱圈通過進(jìn)水管道與冷卻進(jìn)水口A連接，冷卻進(jìn)水口A進(jìn)水防止加熱圈過燒；

B、焊縫淬火噴水

焊縫保溫時(shí)間到，由淬火進(jìn)水口進(jìn)水至淬火噴水圈，淬火噴水圈內(nèi)壁設(shè)有若干噴水孔，由噴水孔噴水至焊縫進(jìn)行淬火冷卻，同時(shí)壓縮空氣通過進(jìn)氣口進(jìn)入進(jìn)氣管道，進(jìn)氣管道端部設(shè)有噴氣孔，噴氣孔對焊縫噴氣；

C、焊縫中頻回火

焊縫淬火噴水結(jié)束后，用回火圈第一次對焊縫加熱至回火溫度，所述的回火圈通過管道與冷卻進(jìn)水口B連接，冷卻進(jìn)水口B進(jìn)水防止回火圈過燒；第一次回火結(jié)束后空冷至常溫，再用低于第一次回火溫度對焊縫進(jìn)行回火，第二次回火結(jié)束后空冷至常溫即可。

步驟A中所述的奧氏體化溫度為750°以上。

步驟A中保溫時(shí)間為100S -200S。

步驟B中所述的淬火冷卻使焊縫溫度至100°以下。

步驟C中第一次回火溫度為715°-730°。

步驟C中第二次回火溫度為690°-710°。

所述的加熱圈為中頻加熱圈。

所述的回火圈為中頻回火圈。

所述的冷卻進(jìn)水口A及冷卻進(jìn)水口B均為銅管。

本發(fā)明的有益效果為：本發(fā)明解決因壁厚、合金含量高的鉆桿回火后截面硬度和表面硬度難以均勻、抗硫試驗(yàn)難以通過的問題；經(jīng)過分層熱處理后焊縫硬度達(dá)到要求，焊縫沖擊韌性高，鉆桿焊縫質(zhì)量提高，疲勞失效時(shí)間延長。

附圖說明