一种实现石油钻杆加厚焊和耐磨焊一次成型的方法

专利名称：一种实现石油钻杆加厚焊和耐磨焊一次成型的方法
技术领域：
本发明涉及石油机械，特别涉及到一种实现石油机械中石油钻杆上两个接头的加厚焊和耐磨焊的一次性成型的工艺方法。
背景技术：
对于勘探和开采石油来说，最重要和使用量最多的是石油机械中石油钻杆。对于石油钻杆来说，其结构主要包括有钻杆本体以及分别设置在钻杆本体两端的公接头和母接头。众所周知，在钻井过程中由于钻杆与井壁不断的摩擦，导致钻杆接头外径变小。因此，众多钻探和石油开采研究人员都着力解决钻杆和耐磨问题。 在现有技术中，针对于钻杆的摩擦损耗问题，基本采取了如下处理方式，以保证钻井工作的安全性在修理过程中首先要对钻杆接头进行加厚焊，为了提高钻杆接头寿命，在加厚过的钻杆母接头上统一焊接耐磨带。上述现有技术在钻杆耐磨性处理过程中存在如下不足，钻杆的公接头和母接头要分别进行处理，需要两次操作，中间还得实现钻杆的调头作业；由于要分别进行耐磨焊和加厚焊，操作过程中如果要调头或者将耐磨焊装置换位置，耗费大量时间，造成加厚焊前耐磨焊的焊接部位温度下降，影响了加厚焊的质量。

发明内容
本发明的目的是为了上述现有技术中存在的不足，提供一种可以实现石油钻杆加厚焊和耐磨焊一次成型的方法。本发明的工艺方法所需设备要结构简单，操作时间要短，降低成本并提高耐磨焊的质量。为了达到上述发明目的，本发明提供的技术方案如下
一种实现石油钻杆加厚焊和耐磨焊一次成型的方法，所述的石油钻杆包括有钻杆本体和分别位于其两端的公接头和母接头，其特征在于，该方法包括如下步骤
第一步，将石油钻杆放置于支撑设备上，所述的母接头伸出于支撑设备的卡盘外，第一焊接设备上的焊枪对准所述的母接头，转动所述的石油钻杆并开始在母接头上焊接加厚焊丝，直至加厚层厚度达到要求；
第二步，迅速将所述的石油钻杆调头，使石油钻杆的公接头伸出于支撑设备的卡盘外，并用第一焊接设备的焊枪对准所述的公接头，另一端的母接头处设置有第二焊接设备，第二焊接设备上的焊枪对准所述的母接头；
第三步，转动所述的石油钻杆，利用第一焊接设备在所述的公接头焊接加厚焊丝，同时利用第二焊接设备在所述的母接头上焊接耐磨焊丝，待母接头上的加厚层厚度达到要求，停止第一焊接设备和第二焊接设备，完成石油钻杆加厚焊和耐磨焊的一次性成型焊接工作。在本发明实现石油钻杆加厚焊和耐磨焊一次成型的方法中，所述的支撑设备包括有横向支撑滚轮、纵向支撑滚轮、丝扣滚筒、齿轮和卡盘，所述的横向支撑滚轮为两个，分列于纵向支撑滚轮的两侧，所述的丝扣滚筒放置于两个带轴承支架上，丝扣滚筒的一端同轴固定所述的齿轮，另一端同轴固定所述的卡盘，所述的齿轮连接有变速箱和调速电机以提供旋转动力，所述带轴承支架上部设有调节杆，该调节杆上设有与丝扣滚筒啮合的丝杆，所述石油钻杆的钻杆本体放置于横向支撑滚轮和纵向支撑滚轮上，石油钻杆带有公接头的一端穿过所述的齿轮、丝扣滚筒和卡盘，并固定在卡盘上。在本发明实现石油钻杆加厚焊和耐磨焊一次成型的方法中，所述的第一焊接设备包括有第一直流焊机、第一送丝机、第一焊枪和第一二氧化碳瓶，所述的第一焊枪固定在调节杆的一端并伸入到石油钻杆的公接头或母接头处，第一焊枪连接所述的第一二氧化碳瓶，第一焊机依次连接第一送丝机和第一焊枪。在本发明实现石油钻杆加厚焊和耐磨焊一次成型的方法中，为了实现对加厚焊后母接头进行耐磨焊，利用第二焊接设备来实现耐磨焊，所述的第二焊接设备包括有第二直流焊机、第二送丝机、第二焊枪和第二二氧化碳瓶，所述的第二焊枪固定在一个简易支架上并伸入到石油钻杆的公接头处，第二焊枪连接所述的第二二氧化碳瓶，第二焊机依次连接第二送丝机和第二焊枪，所述第二送丝机内设有耐磨焊丝。 基于上述技术方案，本发明的实现石油钻杆加厚焊和耐磨焊一次成型的方法与现有技术的工艺方法相比具有如下技术效果
I.本发明的方法在母接头进行加厚焊完成后，石油钻杆调头对公接头进行加厚焊的同时对母接头进行耐磨焊，由于母接头刚刚完成加厚焊，其温度仍然有几百度，趁此时进行吧耐磨焊可以大大提高耐磨焊的质量。2.由于是在公接头进行加厚焊的同时对母接头进行耐磨焊，与现有技术相比省去了对石油钻杆的公接头和母接头加厚焊之后再统一焊接耐磨带的贡献，也省去了由于环境温度低还要对钻杆母接头进行加温的程序，这样对母接头的焊接耐磨带的时间要比对公接头加厚焊的时间短三分之二。3.本发明专利方法中所需要的焊接和支撑设备小巧轻便，并且移动方便操作简单。4.采用本发明的方法和设备可以满足3台加厚焊设备工作的同时，同步完成耐磨带焊接的目的，缩短了修理时间，又节约了修理成本。在平时的工作中统计，此方法比钻杆加厚焊后再统一进行耐磨带的方法，每根可节省时间30分钟，节约电、氧气、乙炔10元，以1000根钻杆为例，一天工作12小时，可以节约时间41. 6天，节约成本10000元。


图I是本发明实现石油钻杆加厚焊和耐磨焊一次成型的方法中对石油钻杆的母接头进行加厚焊的状态示意图。图2是本发明实现石油钻杆加厚焊和耐磨焊一次成型的方法中同时对石油钻杆的公接头进行加厚焊和母接头进行耐磨焊的状态示意图。
具体实施例方式下面我们结合附图和具体的实施例来对本发明实现石油钻杆加厚焊和耐磨焊一次成型的方法做进一步的详细阐述，以求更为清楚明白地理解本发明的工艺方法和所需的工艺装备，但不能以此来限制本发明的保护范围。本发明是一种实现石油钻杆加厚焊和耐磨焊一次成型的工艺方法，该方法包括如下步骤
第一步，由于石油钻杆包括有钻杆本体20和分别位于其两端的公接头15和母接头19。而石油钻杆的公接头15和母接头19又是本发明工艺方法的施工位置，需要在进行公接头15和母接头19上分别进行加厚焊，还得对母接头19实行耐磨焊。在施工时，先用龙门吊将石油钻杆放置于支撑设备上，所述的母接头19伸出于支撑设备的卡盘6外，第一焊接设备上的第一焊枪4对准所述的母接头19，转动所述的石油钻杆并开始在母接头19上焊接加厚焊丝5，直至加厚层厚度达到要求，此时也就是母接头19处的外径达到石油钻杆的规格要求，如图I所示。第二步，迅速将所述的石油钻杆调头，使石油钻杆的公接头15伸出于支撑设备的 卡盘6外，并用第一焊接设备的第一焊枪4对准所述的公接头15，另一端的母接头19处设有第二焊接设备，第二焊接设备上的第二焊枪21对准所述的母接头19，由于调头及时，此时母接头19上由于焊接加厚层，其温度尚高，免去了耐磨焊时需要加热的工序，如图2所
/Jn ο第三步，转动所述的石油钻杆，利用第一焊接设备在所述的公接头15上焊接加厚焊丝5，同时利用第二焊接设备在所述的母接头19上焊接耐磨焊丝24，待公接头15上的加厚层厚度达到要求，停止第一焊接设备和第二焊接设备，完成石油钻杆加厚焊和耐磨焊的一次性成型焊接工作，将加工完成的石油钻杆从支撑设备上取下来。上述的工艺方法流程可以实现在石油钻杆的两端接头处加厚焊的同时进行耐磨带的焊接，这样提高耐磨带的焊接质量，并且节约了修理时间和生产成本。在上述的工艺流程中涉及到三种设备，分别是支撑设备，第一焊接设备和第二焊接设备。其具体的结构形式和与石油钻杆的连接关系如下
上述的支撑设备所起到的作用是在焊接是支撑石油钻杆保持水平，另外还为石油钻杆提供转动的动力。其具体结构包括有两个横向支撑滚轮16及18、纵向支撑滚轮17、丝扣滚筒7、齿轮12和卡盘6。两个横向支撑滚轮16和18分列于纵向支撑滚轮17的两侧。当石油钻杆先放到支撑设备上时，由横向支撑滚轮16和横向支撑滚轮18将其托起，而位于中间的纵向支撑滚轮17此时略低于石油钻杆。当需要将石油钻杆放入到卡盘6内时，用纵向支撑滚轮17将石油钻杆升起，脱离两个横向支撑滚轮16和18。上述的丝扣滚筒7放置于两个带轴承支架13和14上，由于轴承的存在，可以为丝扣滚筒7的转动提供了便利。丝扣滚筒7的一端同轴固定所述的齿轮12，另一端同轴固定所述的卡盘6。所述的齿轮12与变速箱11和调速电机10连接，通过调速电机10带动变速箱11旋转，变速箱11的输出端设有与齿轮12相啮合的齿轮，从而通过调速电机10为齿轮12及整个支撑装置提供旋转动力。在上述带轴承支架13和14上部设有调节杆9，该调节杆9上设有可以与丝扣滚筒7啮合的丝杆8。这样当丝扣滚筒7转动时，可以通过丝杆8带动调节杆9移动，其目的是可以实现第一焊枪4与石油钻杆之间的同步移动。所述石油钻杆的钻杆本体放置于两个横向支撑滚轮上，通过升高纵向支撑滚轮17将石油钻杆升起，则石油钻杆带有母接头19的一端穿过所述的齿轮12、丝扣滚筒7和卡盘6。在母接头19伸出于卡盘6以后，缩紧所述的卡盘6，以压住石油钻杆的钻杆本体27，保持石油钻杆此时处于水平状态。完成上述操作以后，我们还需要设置的是第一焊接设备。第一焊接设备包括有第一直流焊机2、第一送丝机3、第一焊枪4和第一二氧化碳瓶I。上述的第一焊枪4固定在支撑设备的调节杆9的一端，并伸入到石油钻杆调头前的母接头19处，也可以是调头后公接头15处。在第一焊接设备中，第一直流焊机2连接第一送丝机3，在第一送丝机3内安装有加厚焊丝5，该第一直流焊机2连接第一焊枪4，第一送丝机3将加厚焊丝5输送至第一焊枪4处。另外，第一焊枪4还连接有第一二氧化碳瓶1，以向焊接位置输送二氧化碳气体作为保护气体。利用第一焊接设备是在石油钻杆的公接头或者母接头处焊接加厚焊丝，使得公接头和母接头外径增大。在对石油钻杆上的母接头进行加厚焊时，用纵向支撑滚轮17将石油钻杆升起，脱 离两个横向支撑滚轮16和18的支撑，使卡盘6与钻杆本体20卡紧，启动调速电机10，这时石油钻杆开始逆时针旋转，调整好第一焊枪4与母接头19端面的位置，旋开第一二氧化碳瓶I的开关，启动第一直流焊机2，调节第一送丝机3的电流和送丝速度，启动第一焊枪4的开关，进行钻杆母接头的加厚焊，使得母接头的外径达到要求，关闭电源，松开卡盘6，纵向支撑滚轮17位置降低，使两个横向支撑滚轮16和18支撑石油钻杆，将石油钻杆推出丝扣滚筒7，用龙门吊将钻杆调头，便于后续进行石油钻杆上公接头15的加厚焊，其中，公接头15上加厚焊的操作方法和上面的相同。除了对石油钻杆的公接头和母接头进行加厚焊以外，还得对石油钻杆上经过加厚焊的母接头进行耐磨焊。进行耐磨焊时用到了第二焊接设备。第二焊接设备中所包含的部件与第一焊接设备相同，都包括了直流焊机、送丝机、焊枪和二氧化碳瓶，但是送丝机内的焊丝不相同。如图2所示，为了实现对加厚焊后石油钻杆的母接头19进行耐磨焊，利用第二焊接设备来实现耐磨焊。这里的第二焊接设备包括有第二直流焊机26、第二送丝机23、第二焊枪21和第二二氧化碳瓶25。所述的第二焊枪21固定在一个简易支架22上并伸入到石油钻杆的母接头19处。这里的简易支架22放置在地上，固定在简易支架22上的第二焊枪21可以实现上下位置移动。在第二焊接设备中，第二直流焊机26连接第二送丝机23，在第二送丝机23内安装有耐磨焊丝24，该第二直流焊机26连接第二焊枪21，第二送丝机23将耐磨焊丝24输送至第二焊枪21处。另外，第二焊枪21还连接有第二二氧化碳瓶25，以向焊接位置输送二氧化碳气体作为保护气体。利用第二焊接设备是在石油钻杆的母接头处焊接耐磨焊丝以形成耐磨带20。在进行石油钻杆上公接头15的加厚焊和母接头19的耐磨焊时，公接头15的第一焊接设备发生的情况与上面相同。对于母接头19上焊接耐磨焊，是把第二焊枪21安放于简易支架22上，旋开第二二氧化碳瓶25的开关，启动第二直流焊机26，调整第二焊枪21和母接头19的位置，调节第二送丝机23的电流和送丝速度，启动第二焊枪21的开关，借助支撑设备对石油钻杆的旋转，进行钻杆母接头19上耐磨带20的焊接。
本发明的方法中，先用龙门吊将石油钻杆吊运到加厚焊设备上，用加厚焊丝对石油钻杆的母接头进行加厚焊，当石油钻杆的母接头外径达到要求后，把石油钻杆进行调头，再进行石油钻杆上公接头的加厚焊，与此同时借助焊接设备对石油钻杆的匀速旋转，并用耐磨焊丝对石油钻杆的母接头进行耐磨带焊接。由于此时刚进行过加厚焊的母接头温度还在几百度，这时焊耐磨带可以大大提高耐磨带的质量。本发明的方法省去了对钻杆公、母接头加厚焊之后再统一焊耐磨带的工序，也省去了由于环境温度低还要对钻杆母接头进行加温的工序，对母接头焊接耐磨带的时间要比对公扣加厚焊的时间短2/3左右。本发明的方法中用到的焊耐磨带的设备小巧轻便，而且移动方便，操作简单，其可以满足3台加厚焊设备工作的同时，同步完成耐磨带焊接的目的，缩短了修理时间，又节约了修理成本。在平时的工作中统计，本发明的方法比石油钻杆加厚焊后再统一进行耐磨带的方法，每根可节省时间30分钟，节约电、氧气、乙炔10元，以1000根钻杆为例，一天工作12小 时，可以节约时间41. 6天，节约成本10000元。
权利要求
1.一种实现石油钻杆加厚焊和耐磨焊一次成型的方法，所述的石油钻杆包括有钻杆本体和分别位于其两端的公接头和母接头，其特征在于，该方法包括如下步骤 第一歩，将石油钻杆放置干支撑设备上，所述的母接头伸出干支撑设备的卡盘外，第一焊接设备上的焊枪对准所述的母接头，转动所述的石油钻杆并开始在母接头上焊接加厚焊丝，直至加厚层厚度达到要求； 第二步，迅速将所述的石油钻杆调头，使石油钻杆的公接头伸出干支撑设备的卡盘外，并用第一焊接设备的焊枪对准所述的公接头，另ー端的母接头处设置有第二焊接设备，该第二焊接设备上的焊枪对准所述的母接头； 第三步，转动所述的石油钻杆，利用第一焊接设备在所述的公接头焊接加厚焊丝，同时利用第二焊接设备在所述的母接头上焊接耐磨焊丝，待公接头上的加厚层厚度达到要求，停止第一焊接设备和第二焊接设备，完成石油钻杆加厚焊和耐磨焊的一次性成型焊接エ作。
2.根据权利要求I所述的ー种实现石油钻杆加厚焊和耐磨焊一次成型的方法，其特征在于，所述的支撑设备包括有横向支撑滚轮、纵向支撑滚轮、丝扣滚筒、齿轮和卡盘，所述的横向支撑滚轮为两个，分列于纵向支撑滚轮的两侧，所述的丝扣滚筒放置于两个带轴承支架上，丝扣滚筒的一端同轴固定所述的齿轮，另一端同轴固定所述的卡盘，所述的齿轮连接有变速箱和调速电机以提供旋转动力，所述带轴承支架上部设有调节杆，该调节杆上设有与丝扣滚筒啮合的丝杆，所述石油钻杆的钻杆本体放置于横向支撑滚轮和纵向支撑滚轮上，石油钻杆带有公接头的一端穿过所述的齿轮、丝扣滚筒和卡盘，并固定在卡盘上。
3.根据权利要求I所述的ー种实现石油钻杆加厚焊和耐磨焊一次成型的方法，其特征在于，所述的第一焊接设备包括有第一直流焊机、第一送丝机、第一焊枪和第一ニ氧化碳瓶，所述的第一焊枪固定在调节杆的一端井伸入到石油钻杆的公接头或母接头处，第一焊枪连接所述的第一ニ氧化碳瓶，第一焊机依次连接第一送丝机和第一焊枪。
4.根据权利要求I所述的ー种实现石油钻杆加厚焊和耐磨焊一次成型的方法，其特征在于，所述的第二焊接设备包括有第二直流焊机、第二送丝机、第二焊枪和第二ニ氧化碳瓶，所述的第二焊枪固定在一个简易支架上井伸入到石油钻杆的公接头处，第二焊枪连接所述的第二ニ氧化碳瓶，第二焊机依次连接第二送丝机和第二焊枪，所述第二送丝机内设有耐磨焊丝。
全文摘要
本发明涉及一种实现石油钻杆加厚焊和耐磨焊一次成型的方法，石油钻杆包括有钻杆本体和位于两端的公接头和母接头，该方法包括先将石油钻杆放置于支撑设备上，母接头伸出于卡盘外，第一焊接设备上的焊枪对准母接头加厚焊至厚度达到要求；然后，将石油钻杆调头，使石油钻杆的公接头伸出于卡盘外，用第一焊接设备的焊枪对准该公接头，用第二焊接设备的焊枪对准母接头；最后，转动石油钻杆，用第一焊接设备在公接头焊接加厚焊丝，同时用第二焊接设备在母接头上焊接耐磨焊丝，待公接头的外径达到要求停止焊接，完成石油钻杆加厚焊和耐磨焊的一次性成型焊接工作。本发明的方法所需设备要结构简单，操作时间要短，降低了生产成本并提高耐磨焊的质量。
文档编号B23K9/16GK102837104SQ201210356788
公开日2012年12月26日 申请日期2012年9月24日 优先权日2012年9月24日
发明者张相武 申请人:上海中曼石油装备有限公司