专利名称：一种等离子熔覆耐磨螺旋钻杆的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及煤矿探水与瓦斯抽放设备，特别是一种等离子熔覆耐磨螺旋钻 杆。
二背景技术：
深孔高效钻进技术是煤矿瓦斯抽采的关键技术之一，钻孔深度决定着瓦斯抽采的 范围和效率。由于各地区的煤层赋存条件不同，煤层深孔钻进的难易程度差别很大。松软 煤层和瓦斯突出煤层在我国可采煤层中占有很大比例，在这类煤层中钻孔，尤其是在地应 力高的区域，容易出现塌孔和卡钻现象，造成钻孔成孔率低，成孔深度浅。在松软煤层和突 出煤层中进行钻孔施工一直是国内外钻探技术的难题之一。目前国内瓦斯抽放常用的钻进方式有光面钻杆钻进，风力或水力排屑(这种钻进 方法一般钻头比钻杆的直径大，依靠高压气流或水流将钻屑从钻杆和钻孔壁之间的空隙中 排出)和螺旋叶片钻杆钻进，依靠螺旋机械动力排屑。光面钻杆风力或水力排屑在没有瓦 斯突出，煤的硬度系数较高的煤层中钻速度快、成孔质量好、钻孔也比较深。但是在松软煤 层和瓦斯突出煤层钻进时，由于地应力、瓦斯压力、钻杆震动等因素，在钻孔内经常出现局 部塌孔抱钻杆现象，此时风力或水力排屑通道堵塞，轻者卡钻、丢钻，严重时因摩擦发热引 起煤和瓦斯燃烧酿成重大安全事故。使用螺旋叶片钻杆钻进，螺旋叶片排屑需要强大的机 械动动力，在钻到一定的深度时容易出现吸钻、断杆钻现象，钻孔长度受到限制。为解决该类难题，专家、学者和现场技术人员在不断的努力研究。如专利授权号为 200610111830. 5公开的一种突出煤层扒孔降温钻具及钻进方法，该专利中提供了一种在光 面钻杆上车上螺旋沟槽的新型钻杆。该种钻杆在实际应用中起到了疏通因塌孔被堵塞的主 排屑通道作用，但由于沟槽造成了钻杆断面积减少，再加上应力集中、磨损等因素，钻杆更 易折断。专利公开号为200910064357. 5公开了双动力低螺旋钻杆及其加工方法。该专利 中提供了两种方法制作螺旋钻杆，一种是将钢管轧制成一条或多条的直线凸棱然后再加热 扭转成螺旋凸棱钻杆，另一种是用特制高硬度模具将普通光面钻杆辊(挤)压成螺旋凸棱 钻杆。这两种方法制成的螺旋钻杆都能依靠低螺旋动力疏通主排屑通道，增加钻进长度，但 其缺点是加工成本高，钻杆表面所形成的螺旋凸棱和钻杆主体是同一种材质硬度低，在钻 进过程将很快被磨损掉，不能真正满足生产上的需要，因此钻杆上的改进和创新势在必行。
三、发明内容针对上述情况，为克服现有钻杆之缺陷，本实用新型之目的，就是制造一种等离子 熔覆耐磨螺旋钻杆，可有效解决在钻进过程发生塌孔时，依靠螺旋动力有效带走紧抱在钻 杆上的煤屑，疏通风力或水力排屑通道，提高钻进速度和成孔长度，同时还提高了钻杆的机 械强度、刚度和耐磨性能，延长其使用寿命。本实用新型解决的技术方案是，包括外螺纹接头、厚皮无缝钢管、熔覆耐磨螺旋凸 棱和内螺纹接头，所述的外螺纹接头和内螺纹接头分别装在厚皮无缝钢管的两端，并经摩擦焊接在一起，构成光面钻杆，光面钻杆表面上有熔覆耐磨螺旋凸棱，耐磨螺旋凸棱和光面 钻杆的表面冶金结合在一起。本实用新型结构新颖、独特、科学合理，易生产制造，耐磨性能好，机械强度和刚度 大，有效用于在松软煤层和瓦斯突出煤层中钻瓦斯抽放孔或探水孔，具有协助排渣的功能， 当钻孔发生塌孔时可有效将抱在钻杆上的煤渣依靠螺旋凸棱机械动力排走，疏通气流或水 流排渣通道，减少或消除抱钻、卡钻，断钻的现象。用于岩层钻进时，耐磨螺旋凸棱可避免钻 杆和岩石孔壁直接接触，明显延长钻杆的使用寿命。
四
附图为本实用新型的结构主视图。
五具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的具体实施方式
作详细说明。由附图给出，本实用新型包括外螺纹接头、厚皮无缝钢管、熔覆耐磨螺旋凸棱和内 螺纹接头，其特征在于，所述的外螺纹接头ι和内螺纹接头4分别装在厚皮无缝钢管2的两 端，并经摩擦焊接在一起，构成光面钻杆，光面钻杆表面上有熔覆耐磨螺旋凸棱3，耐磨螺旋 凸棱和光面钻杆的表面冶金结合在一起。为了保证使用效果，所述的耐磨螺旋凸棱的横截面为方形或圆弧形；所述的耐磨 螺旋凸棱呈凸起的螺旋状分布在光面钻杆全长外表面上，或一段外表面上，或多段外表面 上；所述的耐磨螺旋凸棱还可为沿着钻杆长度呈直线均布在光面钻杆外表面上。所述的外螺纹接头，厚皮无缝钢管和内螺纹接头在同一中心轴线上。本实用新型在实施时，所述的内螺纹接头4是由中碳合金钢(如40Cr、42CrMo) 加工而成，厚皮无缝钢管2是由地质钻杆专用钢管制成，外螺纹接头1、厚皮无缝钢管2、和 内螺纹接头4用摩擦焊接工艺焊接在一起，并保持三者的中心在一条轴线上。所述的等离 子熔覆耐磨螺旋凸棱3是用等离子熔覆设备加工而成，过程是，将制好的光面钻杆装卡在 专用的等离子熔覆设备上，在等离子能量束流的作用下和控制系统的控制下，将钻杆的表 面和合金陶瓷粉末瞬间同步熔化，原位生成等离子熔覆耐磨螺旋凸棱3，待既定程序执行完 毕，就将普通光面钻杆制成等离子熔覆耐磨螺旋钻杆。为了保证熔覆效果，所述的合金陶瓷粉末地和钻杆外螺纹接头1，厚皮无缝钢管2 和内螺纹接头4的材质相匹配，合金陶瓷粉末是由Cr、C、Si、B、Mn、Ni、MO、Al203、Re (稀土)、 Fe混合均勻在一起组成，配比见下表合金粉末成分表(wt %重量百分比)
权利要求1.一种等离子熔覆耐磨螺旋钻杆，包括外螺纹接头、厚皮无缝钢管、熔覆耐磨螺旋凸棱 和内螺纹接头，其特征在于，所述的外螺纹接头(1)和内螺纹接头(4)分别装在厚皮无缝钢 管O)的两端，并经摩擦焊接在一起，构成光面钻杆，光面钻杆表面上有熔覆耐磨螺旋凸棱 (3)，耐磨螺旋凸棱和光面钻杆的表面冶金结合在一起。
2.根据权利要求1所述的等离子熔覆耐磨螺旋钻杆，其特征在于，所述的耐磨螺旋凸 棱的横截面为方形或圆弧形。
3.根据权利要求1所述的等离子熔覆耐磨螺旋钻杆，其特征在于，所述的耐磨螺旋凸 棱呈凸起的螺旋状分布在光面钻杆全长外表面上，或一段外表面上，或多段外表面上。
4.根据权利要求1所述的等离子熔覆耐磨螺旋钻杆，其特征在于，所述的外螺纹接头、 厚皮无缝钢管和内螺纹接头在同一中心轴线上。
5.根据权利要求1所述的等离子熔覆耐磨螺旋钻杆，其特征在于，所述的耐磨螺旋凸 棱为沿着钻杆长度呈直线均布在光面钻杆外表面上。
专利摘要本实用新型涉及等离子熔覆耐磨螺旋钻杆，可有效解决在钻进过程发生塌孔时，依靠螺旋动力有效带走紧抱在钻杆上的煤屑，疏通风力或水力排屑通道，提高钻进速度和成孔长度，同时还提高了钻杆的机械强度、刚度和耐磨性能，延长其使用寿命，本实用新型解决的技术方案是，包括外螺纹接头、厚皮无缝钢管、熔覆耐磨螺旋凸棱和内螺纹接头，所述的外螺纹接头和内螺纹接头分别装在厚皮无缝钢管的两端，并经摩擦焊接在一起，构成光面钻杆，光面钻杆表面上有熔覆耐磨螺旋凸棱，耐磨螺旋凸棱和光面钻杆的表面冶金结合在一起，本实用新型结构新颖、独特、科学合理，易生产制造，耐磨性能好，机械强度和刚度大，使用寿命长。
文档编号E21F7/00GK201883962SQ20102068503
公开日2011年6月29日 申请日期2010年12月28日 优先权日2010年12月28日
发明者刘鸣放, 张兵权, 张文平, 张海云, 李二兴, 王春林, 陈涛, 马东彬 申请人:河南省煤科院耐磨技术有限公司