一种钛合金钻杆摩擦焊接工艺的制作方法

本发明涉及钻杆，尤其涉及一种钛合金钻杆摩擦焊接工艺。

背景技术：

1、随着石油天然气的需求与日俱增，我国油气开发在两个方向上发展较快，第一个方向是向深部地层和海洋油气开发高速拓展。近年来，我国油气田采掘重心逐渐向西部地区及海洋石油转移，常规油气资源的深部开采及非常规页岩气钻采技术得到极大发展，钢质油井管已经不能满足超深井、水平井等油气开发环境的要求，超深井数量增加，油气生产现场需要发展完善7000米以内深井综合配套技术，储备8000米超深井钻井技术；同时在海洋油气及深层开发中遇到的小半径钻井、下管柱遇阻等问题，这就对高性能的钛合金钻杆提出了巨大的需求。通过开发高强度低密度大规格的钛合金钻具，降低钻机负荷、提高作业效率、优化井身结构等，可以实现7000米钻机钻进8000米超深井的开发，可以极大的拓宽我国可开采油气储量，对我国能源安全和战略储备具有重要意义。

2、根据钛合金特征，在空气中焊接极易氧化和氢化，造成材料出现韧性变低现象。为此，传统钛合金焊接时一般采用氩气保护焊或真空焊接。但由于钻杆焊接是700～800mm长接头与9m左右管体焊接在一起，采用氩气保护焊或真空焊接不易实现。

3、基于上述情况，研发一种钛合金钻杆摩擦焊接工艺，实现钛合金钻杆接头与管体焊接。

技术实现思路

1、鉴于此，本发明的目的在于，提供一种钛合金钻杆摩擦焊接工艺，以解决上述背景技术中所指出的问题。

2、为了达到上述发明目的，进而采取的技术方案如下：

3、一种钛合金钻杆摩擦焊接工艺，包括以下步骤：

4、s1、焊接面处理

5、接头以外圆找正，管体以加厚端找正，找正误差≤0.5mm，车端面，要求端面平整，不能有毛刺、尖角和倒钝；

6、s2、摩擦焊接

7、以钢材焊接总能量的0.5为设计基础，随后根据焊接后内外飞边情况，调整转动惯量和转速；

8、s3、焊后退火处理

9、摩擦焊接完成后，立即采用感应加热方式对焊缝进行退火处理，退火温度为680℃，保温时间为400s；

10、s4、焊后检测

11、焊接后距焊缝两边各100mm切取焊缝试样，去除内外圆飞边，内表面打磨平整，外表面去除外飞边后车削平整，观察焊缝颜色及热影响区，对焊缝处进行超声波探伤，不允许出现大于或等于φ1.6当量的任何缺陷,对焊缝进行磁粉探伤，不允许有任何裂纹。

12、本发明的有益效果是：本发明利用焊件接触端面相对旋转运动中相互摩擦所产生的热，使端部达到热塑性状态，致使摩擦面产生真空接触时，迅速顶锻，实现焊接。整个焊接过程实质上是一种通过表面激活、扩散、再结晶等作用，使接头与管体形成锻造层牢固焊接在一起。

技术特征：

1.一种钛合金钻杆摩擦焊接工艺，其特征在于，包括以下步骤：

技术总结
本发明涉及钻杆技术领域，公开了一种钛合金钻杆摩擦焊接工艺，包括以下步骤：S1、焊接面处理，接头以外圆找正，管体以加厚端找正，找正误差≤0.5mm，车端面；S2、摩擦焊接，以钢材焊接总能量的0.5为设计基础，随后根据焊接后内外飞边情况，调整转动惯量和转速；S3、焊后退火处理，摩擦焊接完成后，立即采用感应加热方式对焊缝进行退火处理，退火温度为680℃，保温时间为400s；S4、焊后检测。本发明利用焊件接触端面相对旋转运动中相互摩擦所产生的热，使端部达到热塑性状态，致使摩擦面产生真空接触时，迅速顶锻，实现焊接，使接头与管体形成锻造层牢固焊接在一起。

技术研发人员：李桂变,秦旭欣,马欣华,郑锡坤,李晓浩,周大鹏,张剑,张雷,任庆维
受保护的技术使用者：山西风雷钻具有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/5