鉆桿的質量取決于鉆桿管體、接頭及焊接區域。鉆桿的失效形式主要是疲勞斷裂、腐蝕疲勞和超載,失效部位主要在鉆桿管體加厚過渡區、鉆桿接頭螺紋和焊縫區3個部位。因此,研究和改進鉆桿生產工藝技術,提高鉆桿質量及使用壽命也應從這3個部位著手。針對上述問題,目前國內外用于生產鉆桿管體和接頭的鋼材大都選用專門的材料,專門設計鋼的化學成分,如Cr-Mo系列AISI4137HM鋼,同時嚴格控制冶金工藝,增加鋼的淬透性,細化晶粒,保證均勻的顯微組織和機械性能及良好的可焊性能,保證均勻一致的硬度,增加材料韌性,提高鋼的斷裂韌性,延長疲勞裂紋孕育期。 上世紀70年代初,加壓氣焊及閃光對焊技術用于舊鉆桿的修復和新鉆桿的生產,但這兩種焊接方法的焊接工藝參數不易控制,容易在焊接部位因粒狀或塊狀氧化物和硅酸鹽類非金屬夾雜物殘留在焊縫中,形成致命的淺平微坑狀焊接灰斑缺陷。存在灰斑缺陷的對焊鉆桿在使用中極易導致早期脆性斷裂,遠不能滿足鉆井要求,因此這兩種焊接方法逐漸被淘汰。 后來,為滿足鉆井技術對鉆桿的要求,研究了一種新型鉆桿生產技術———摩擦焊接工藝。這種焊接方法由于加熱時間短,熱影響區狹小(焊縫兩端均不超過20mm),焊接加壓頂端能擠掉焊縫中產生的有害夾雜物微粒等,使鉆桿焊接質量大大提高,避免了閃光焊等焊接方法易產生的各種有害焊接缺陷。隨著摩擦焊接工藝的不斷改進和完善以及焊接參數控制程序化和自動化,焊接質量進一步穩定提高,且生產效率高、成本低。當今摩擦焊工藝在鉆桿生產工藝中占主導地位。 鉆桿構件中,鉆桿管體加工工藝最復雜,技術含量也最高,其生產工藝流程為:轉爐或電爐煉鋼→爐外精煉→連鑄管坯→管坯驗收→管坯環行爐加熱→管坯穿孔→定徑→連軋→再加熱→張力減徑→矯直→外表面檢驗→切頭切定尺→內表面及尺寸檢驗→管端加厚→管端修磨及檢驗→調質熱處理→熱矯直→取樣機械性能分析→縱、橫向無損探傷及內外表面缺陷檢查。 在管端加厚過程中,Miu和R不易達到合理的數值,這主要取決于鐓粗設備及對溫度梯度的控制,美國格蘭特公司的鉆桿管體在此方面處理較好。 國內鉆桿接頭質量已達到國外水平,通過引進先進的摩擦對焊機及焊接工藝,焊縫性能已穩定,若使用高質量的鉆桿管體,國產鉆桿的整體性能完全能達到進口鉆桿的性能。 |