钻杆耐磨带焊接工艺流程

耐磨带焊接过程直接影响耐磨带最终成品的外观和质量，并进一步影响石油钻杆的使用风险和寿命。研究表明，常见的耐磨带焊接缺陷例如耐磨带表面裂纹、飞溅、气孔等均与是否制定和采用了正确的焊接工艺和焊接标准有高度关联。作为国产耐磨带焊接材料的领军单位，北京固本科技有限公司公开了该公司为客户提供的耐磨带焊接工艺流程及标准规范。

一、焊接设备的选型

焊接设备是整个耐磨带焊接的关键所在，一般来说，焊接设备由3大部分组成，分别是：焊机、钻杆旋转装置、焊枪控制装置。

其中，焊机的选择需要注意以下两个事项。（1）根据钻具耐磨带和堆焊的特殊性，在设备选择上选用电压为22V~28V、电流为240A~320A的自动气体保护直流焊机。（2）选用速度可调、送丝结构平稳的焊机，压丝轮紧度可调，要适中。送丝速度应在6~12m/min范围内。

钻杆旋转装置需要注意以下事项。（3）在夹紧钻具接头装置选择上，选用转速可调，能在焊枪下面正、反旋转钻具接头的装置。

焊枪控制装置需要注意。（4）夹紧焊枪并可以带动焊枪自由摆动，摆动幅度为15~40mm。（5）焊枪在上、下、左、右范围内均可大幅度移动。

二、耐磨带焊丝的选型

不同型号的耐磨带焊丝具有不同的合金成分，焊接后的表面硬度、焊缝裂纹也有所差异。根据钻杆的应用场合和设计要求，可自行选择合适的耐磨带焊丝型号。所有耐磨带焊丝应遵循和符合以下要求：

（1）直径为1.2或1.6mm，直径误差不得超过3%；

（2）焊丝使用SPCC钢带轧制工艺制成，表面应光滑平整，没有毛刺；

（3）焊缝表面没有裂纹。某些型号耐磨带焊丝允许焊缝表面裂纹存在，但裂纹不得渗透到钻杆基体；

（4）随焊丝产品附带材质保证书，无磁型耐磨带焊丝附带磁导率检查报告。

三、焊前准备

严格地进行焊前准备工作，可以更好地确保耐磨带焊接工作正常进行，获得最佳的焊接效果。具体地，焊前准备工作分为下列3点：

（1）检查钻杆接头表面，保证表面干净，没有任何杂质，如飞尘、污物、油脂和油漆等。

（2）对于钻杆接头，使用角磨机上的砂轮或金属刷清除接头上的杂物。

（3）检查并确保CO2保护气体的纯度>99.8%，最低不应<99.5%。

四、焊前预热

堆焊耐磨带之前，必须对钻杆堆焊部位进行预热。预热不充分可能导致基体金属上产生裂纹。预热温度过高将不利于耐磨带成形；预热温度过低，将会影响耐磨带母体的组织结构。

（1）预热温度为250~320℃。

（2）预热应该是渗透预热，而不是表面预热。

五、设定焊接参数

耐磨带的焊接参数主要涉及焊接电流电压、焊机摆频、敷焊速度、距离、角度等多种参数。焊接参数根据焊接设备、耐磨带焊接材料的不同会有细微的差异。

敷焊工艺参数:焊接电流300~350A、送丝速度6~8m/min、焊机摆频40~50r/min、敷焊速度120~130mm/min、敷焊距离8~12mm、敷焊角90°和保护气流量12~16L/min。按以上焊接参数敷焊，质量应达到以下技术要求:

（1）焊接过程稳定,送丝平稳；

（2）耐磨带尺寸符合标准要求,宽度30~35mm,高度2mm；

（3）耐磨带表面鱼鳞状花纹均匀、致密、平整、光滑；

（4）耐磨带表面无过多残渣、飞溅,无咬边现象,边缘齐整；

（5）耐磨带与基体熔合较好,无较大裂纹和针孔。

六、焊后保温

焊后保温是强制性要求，耐磨带焊接完成之后，应立即使用热绝缘好的石棉布保温缓慢冷却。包裹焊好的耐磨带接头必须在空气静止的环境下进行，禁止通风扇在接头逐渐冷却的过程中直接吹接头。

七、焊后清理

焊后清理是指使用砂轮机打磨耐磨带的重叠区域、飞溅的渣子和较小的焊瘤。对耐磨带进行焊后清理，可以使耐磨带表面平滑。

在进行耐磨带焊后清理时，应当注意必须等待钻杆接头冷却到70℃以下进行。

八、最终成品检验

所有的焊缝在焊后48小时应按JB/T6061–1992标准进行100%磁粉探伤检验。检验结果不允许出现裂纹。同时按GB2654–1989标准进行堆焊金属硬度试验，检验结果应达到设计要求。