高抗裂性钻杆耐磨带药芯焊丝制造技术

本发明专利技术属于焊接材料领域，具体涉及一种高抗裂性钻杆耐磨带药芯焊丝。本发明专利技术要为克服现有技术存在的高抗裂性和高耐磨性不能合理匹配的问题，现提供一种高抗裂性钻杆耐磨带药芯焊丝，其熔敷金属化学成分质量百分含量为：Ｃ％＝１．５～３．５，Ｍ％＝８．０～１８，Ｃｒ％＝１．５～２．５，Ｍｏ％＝２．０～３．０，Ｓｉ％＝０．５～１．５，Ｍｎ％＝０．５～１．５，Ｂ％＝１．５～２．５，余为Ｆｅ，其中Ｍ为Ｖ、Ｎｂ两种元素中的任一种或两种元素之和。与现有技术相比，本发明专利技术的优点是：１．高抗裂性和高耐磨性兼备；２．堆焊工艺简单；３．重复堆焊性好；４．堆焊工艺性好；５．适用性广。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于焊接材料领域，具体涉及一种高抗裂性钻杆耐磨带药芯焊丝。
技术介绍
在石油钻井工程中，随着超深井、大斜度井、大位移井及水平钻井技术的 发展，因钻井时间延长、钻杆作用在套管上的侧向力增高等因素，使套管和钻 杆的磨损问题越来越突出，轻则降低钻杆的使用寿命和套管柱的抗挤毁、抗内 压强度，重则造成套管柱挤毁、变形及泄漏，甚至造成全井报废，从而大幅度 的增加钻井成本。在石油钻杆接头上堆焊新型金属耐磨带，是减少钻杆、套管磨损的有效措 施之一。新型金属耐磨带材料广泛采用合金粉末加工成的药芯焊丝。如美国安科技术公司生产的ARNC0 100XT、 ARNC0 200XT、 ARNC0 300XT钻杆耐磨带药芯 焊丝。在钻杆耐磨带药芯焊丝的的实际应用中，目前最为用户关心的问题主要 有两点 一是耐磨性的高低，耐磨性不足将导致钻杆使用寿命降低、重复堆焯 次数增加和生产率低下。二是抗裂性的高低，抗裂性差易引起堆焊裂纹甚至耐 磨带掉快。虽然可以通过焊前预热、焊后缓冷的辅助工艺措施来减轻裂纹和焯 快倾向，但却显著降低了生产率、增加了生产成本。另外，很多野外技术服务 现场也不具备焊前预热、焊后缓冷的生产条件。并且即使采用焊前预热、焊后 缓冷的辅助工艺措施，高耐磨性钻杆耐磨带药芯焊丝(如ARNC0 200XT、 300XT 等)也不能完全保证不出现焊接裂纹，重复堆焊时出现裂纹、甚至掉快的现象就更加严重。目前国内外市场上广泛使用的各种堆焊用钻杆耐磨带药芯焊丝，要么抗裂性虽高，但耐磨性不足，如ARNCO 100XT等；要么耐磨性虽高，但抗裂性却较差，如ARNC0 200XT、 300XT等。
技术实现思路
本专利技术要提供一种高抗裂性钻杆耐磨带药芯焊丝，以克服现有技术存在的 高抗裂性和高耐磨性不能合理匹配的问题。为达到本专利技术的目的，现提供一种高抗裂性钻杆耐磨带药芯焊丝，其熔敷 金属化学成分质量百分含量为C% = 1.5 3.5， M%=8.0 18， Cr% = 1.5 2.5， Mo%=2.0 3. 0， Si%=0. 5 1. 5, Mn%=0. 5 1. 5， B% = 1,5 2. 5，' 余为Fe，其中M为V、 Nb两种元素中的任一种或两种元素之和。所述钻杆耐磨带药芯焊丝熔敷金属中各化学元素的主要作用是C元素在堆焊金属耐磨带材料的设计中，C是最重要的强化元素，同时也 是致脆元素。C具有间隙固溶强化的作用，增加C含量，将增加碳化物数量， 减少碳化物质点间距，从而增加耐磨性。但C含量过高，会促进孪晶马氏体基 体组织的形成，使材料的冲击将韧度下降，抗裂性变差。为此，应适当控制堆 焊金属耐磨带中的C含量，以获得高韧性的板条马氏体基体和大量高硬度碳化 物相配合的组织结构。V元素和Nb元素是强碳化物形成元素，与碳的结合力很强，其碳化物熔 点高达300(TC左右，而熔池的温度一般在l 70(TC左右，故会先于熔池凝固形 成颗粒状MC型碳化物。MC型碳化物的高稳定性和细小弥散分布，可以细化晶 粒，从而提高金属耐磨带的韧性和抗裂性。而MC型碳化物的高硬度(HV>2000) 和大量存在可以提高金属耐磨带的硬度和耐磨性。Cr元素能提高淬透性，产生固溶强化。Mo元素能增加淬透性，产生固溶强化，抑制回火脆性。其碳化物可以提高金属耐磨带的硬度和耐磨性。Si、 Mn元素具有联合脱氧和固溶强化作用，Si还可降低熔点、提高熔融金属流动性。B元素具有降低熔点、提高熔融金属流动性的作用。此外，各种硼化物也能提高硬度和耐磨性。综合以上各种化学元素的作用，所述钻杆耐磨带药芯焊丝熔敷金属化学成分的设计思想是以C、 Cr、 Mo、 V、 Nb作为基本合金系统，通过成分优化系列 试验获得以板条马氏体为主的基体和以MC型碳化物为主的大量弥散硬化相相 配合的组织结构。板条马氏体基体的高韧性和高强度可以保证堆焊金属耐磨带 的高抗裂性和对硬化相的有力支撑，大量MC型碳化物的高硬度(HV^2000)和 弥散分布可以保证堆焊金属耐磨带的高硬度(》HRC60)和高耐磨性。适当加入 Si、 Mn、 B元素主要改善其堆悍工艺性。与现有技术相比，本专利技术钻杆耐磨带药芯焊丝的优点是 1.高抗裂性和高耐磨性兼备，实现了钻杆耐磨带药芯焯丝高抗裂性和高 耐磨性的统一。2 .堆悍工艺简单无需焊前预热和焊后缓冷即可实现高耐磨性堆焊金属 耐磨带无裂纹，降低了生产成本，提高了生产率。3. 重复堆焊性好重复堆焊金属耐磨带无裂纹，延长了钻杆使用寿命，' 提高了经济效益。4. 堆焊工艺性好飞溅小，成型平整美观，堆焊金属耐磨带几乎无需修整。5.适用性广除可用于石油钻杆堆焊金属耐磨带外，还可广泛应用于其 它石油钻具及钢铁、机械、电力、煤炭、水泥、采矿、挖掘等
金属零 构件的表面耐磨强化处理。 具体实施例方式下面将通过实施例对本专利技术做详细地描述。一、 按照本专利技术高抗裂性钻杆耐磨带药芯焊丝熔敷金属化学成分的要求， 选用适当规格的优质薄钢带和相关的多种金属粉末和合金粉末，设计药芯焊丝 的芯粉配方，按配方将各种金属粉末和合金粉末称量后充分混合均匀，制成芯 粉，而后在药芯焊丝制造设备上经过薄钢带的放带开巻、扎为U型、加药芯粉 末、封口成0型、轧制减径、拉拔减径和巻丝成盘等工序制成直径为1.6mm 3. 2mm的药芯焊丝。二、 各实施例熔敷金属化学成分如表一所示。表一各实施例熔敷金属的化学成分(质量百分含量)\化学成 分^\ 实施例\CVNbCrMoSiMnBFe实施例l3. 4515. 320.01.662. 840. 781.432.45余实施例21.830.09.121.972.461.210. 821.98余实施例32. 747. 584. 452. 352.141,481.011.47余三、各实施例熔敷金属和普通石油钻杆接头的硬度、相对耐磨性和抗裂性如表二所示。其中，耐磨性试验釆用MLS-23型湿沙橡胶轮式磨损试验机进6行，转速240转/分，试验负载98N，时间2000转。抗裂性试验釆用焊前无 预热、焊后无缓冷条件下在普通石油钻杆光接头上连续堆悍三道耐磨带(单 道28mm，三道76mm)，目视观测裂纹的方法。从表二的试验结果可见，本发 明各实施例不但具有高硬度和高耐磨性，而且具有高抗裂性，完全可以实现 焊前无预热、焊后无缓冷条件下堆焊高耐磨性石油钻杆耐磨带无裂纹的目 的。表二各实施例熔敷金属的硬度、耐磨性和抗裂性<table>table see original document page 7</column></row><table>权利要求1、一种高抗裂性钻杆耐磨带药芯焊丝，其熔敷金属化学成分质量百分含量为C％＝1.5～3.5，M％＝8.0～18，Cr％＝1.5～2.5，Mo％＝2.0～3.0，Si％＝0.5～1.5，Mn％＝0.5～1.5，B％＝1.5～2.5，余为Fe，其中M为V、Nb两种元素中的任一种或两种元素之和。全文摘要本专利技术属于焊接材料领域，具体涉及一种高抗裂性钻杆耐磨带药芯焊丝。本专利技术要为克服现有技术存在的高抗裂性和高耐磨性不能合理匹配的问题，现提供一种高抗裂性钻杆耐磨带药芯焊丝，其熔敷金属化学成分质量百分含量为C％＝1.5～本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高抗裂性钻杆耐磨带药芯焊丝，其熔敷金属化学成分质量百分含量为：Ｃ％＝１．５～３．５，Ｍ％＝８．０～１８，Ｃｒ％＝１．５～２．５，Ｍｏ％＝２．０～３．０，Ｓｉ％＝０．５～１．５，Ｍｎ％＝０．５～１．５，Ｂ％＝１．５～２．５，余为Ｆｅ，其中Ｍ为Ｖ、Ｎｂ两种元素中的任一种或两种元素之和。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李武，韩勇，
申请(专利权)人：西安纳特石油技术有限责任公司，
类型：发明
国别省市：87[]