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洞察市場本質,行業專家教你如何選擇鉆桿耐磨帶焊絲
http://www.icoyrb.live 2019-01-18 12:29:37 中國石油機械網
石油機械網】訊

耐磨帶產品的選擇

耐磨帶焊絲,作為石油鉆具行業最有價值的材料之一,一直在隨著時間的發展而進步。在最早期,耐磨帶焊絲的技術方案,主要是在較軟的碳鋼基體上包含碳化鎢耐磨顆粒。這種碳化鎢耐磨帶焊絲當時廣泛地應用于鉆桿接頭,因為當時的鉆井工作很多是淺井、直井而且沒有套管保護。隨著深井、斜井和套管保護越來越多,碳化鎢耐磨帶焊絲逐漸被淘汰,這是因為碳化鎢耐磨帶會很快磨穿套管。

 

隨后,基于碳化鉻的耐磨帶材料取代了碳化鎢,成為耐磨帶合金的普遍技術方案。這些產品包括含鉻的鐵基噴焊粉末,以及碳化鉻耐磨帶焊絲。這些耐磨帶材料堆焊后,表面會有明顯的裂紋。多起鉆井事故表明,這些裂紋可能導致耐磨帶合金材料脫落和掉塊,發生事故。此外,在碳化鉻耐磨帶上進行復焊也是非常困難的工作,復焊后容易產生氣孔和脫落現象。為了保證良好的復焊效果,碳化鉻耐磨帶復焊時最好將舊的殘留耐磨帶完全去除,這極大地增加了施工單位的成本。為了節省成本,不完整地進行去除工作,又為以后的脫落和掉塊埋下了隱患。從2016年開始,碳化鉻耐磨帶材料逐漸被無裂紋的耐磨帶合金材料所取代,比如北京固本科技有限公司的KB150/350型耐磨帶焊絲。通過控制碳化物的類型和數量,新一代的無裂紋耐磨帶焊絲提供優秀的耐磨性能,同時對套管非常友好。

 

極具磨損性的地質條件,硫化氫的腐蝕,斜井,水平導向井等越來越復雜的因素,都對鉆桿耐磨帶材料的選擇提出了更多的挑戰和要求。除了必須對套管友好(也就是耐磨帶不能對套管造成太強的磨損),同時必須考慮到鉆桿的工作要求:比如鉆井速度,井深,斜井甚至水平鉆井。所以,在耐磨帶材料選擇時,我們必須考慮以下3個關鍵因素:

1. 耐磨帶合金的選擇;

2. 堆焊工藝指南或手冊;

3. 新技術、新工藝;

 

耐磨帶合金的選擇

 

市場上的耐磨帶產品主要有噴焊鐵基粉末、等離子噴焊鎳基粉末、耐磨帶焊絲,品牌和價位也各自不同。在剛開始選擇耐磨帶合金和產品時,除了既要保證產品達到設計上的要求,還同時需要盡可能地降低采購成本,以及后期復焊的綜合成本。耐磨帶的選型和采購工作,對于沒有經驗或者沒有及時跟蹤市場動態的用戶來說,顯得非常困難。

 

但是,秉持以下原則進行耐磨帶的選擇,將使工作變得容易:

*選擇無裂紋的耐磨帶合金及產品;

*生產廠商提供了產品的堆焊流程、工藝、檢驗等工作的詳細說明。這些說明應該是專業的,清晰的,保持更新的。確保廠商提供的文檔,覆蓋了耐磨帶堆焊和復焊的各個環節細節,其中的關鍵數據最好經過廠商實測或者由第三方檢測得出;

*耐磨帶合金和產品的復焊兼容性有非常明確的說明;

 

無裂紋是耐磨帶合金和產品選擇最為重要的一個因素。在過去,由于合金設計的原因,很多耐磨帶產品堆焊后會出現裂紋。即使只是微小的裂紋,長期的觀察表明,這些裂紋是耐磨帶失效的深層原因,同時也是耐磨帶復焊失敗的主要原因。堆焊裂紋的產生,可能來自于合金設計,也可能來自于不當地焊接工藝和操作。焊接過程中裂紋的產生,同時還容易引發焊接氣孔、飛濺、影響焊縫的最終成型等。雖然很多市場上的產品宣稱自己無裂紋,但前提是在高標準的焊接工藝保障之下,這類產品在客戶現場特別是鉆井生產現場焊接環境中,仍然會出現裂紋。同時,應當注意耐磨帶產品是僅對新鉆桿首次堆焊保證無裂紋,還是多次復焊仍然保證無裂紋。根根據我們的經驗,美國安科150XT/350XT和北京固本KB150/350型耐磨帶焊絲,在無裂紋方面擁有出色的表現。

 

堆焊工藝指南或手冊

 

一份完整、清晰、保持更新的耐磨帶堆焊指導指南或手冊,對于最終獲得高質量的耐磨帶有著關鍵性的作用。指南或手冊應該包括新桿首次堆焊和后續復焊的各個環節。在復焊時,不可避免地會遇到更多技術性的挑戰和問題,指南或手冊應該明確指出這些挑戰或問題產生于哪一方。此外,指南或手冊應該明確建議不合格的耐磨帶標準,以便檢驗方及最終用戶方作為檢驗依據。

 

以北京固本的中文版耐磨帶堆焊手冊為例,除了上述常規工藝外,還覆蓋了以下工況:

*極度磨損工況下的復焊操作指南

*在殘留碳化鎢耐磨帶鉆桿上的復焊操作指南

*使用北京固本KB100/150/350型耐磨帶焊絲,焊接兩層耐磨帶操作指南

*富硫化氫工況下的復焊操作指南

*無保護氣體(不加氣)的堆焊操作指南

*無磁鉆具的堆焊操作指南

 

通常,新鉆桿在出廠時已經堆焊了耐磨帶。但是,此時耐磨帶的選用,一般很少關注后續的復焊操作。事實上,第一次堆焊的耐磨帶合金和產品,將影響后續的復焊操作,以及復焊耐磨帶合金和產品的選用。

 

新技術、新工藝

 

新技術、新工藝指的是耐磨帶產品的廠商,通過自身的研發能力,對于石油鉆探行業需求的及時響應,以及對應的技術、工藝、產品。耐磨帶產品廠商除了不斷追求更好的焊接外觀、更強的耐磨性能、更穩定的產品品質外,在一些新興需求面前,廠商們也在不斷努力。目前,值得關注的新技術、新工藝有以下幾種。

 

*無磁耐磨帶

在無磁鉆具上,常見的做法是堆焊不銹鋼合金材料。雖然堆焊不銹鋼合金材料,能提供保護性能,但遠遠達不到最終用戶的預期。因為具有實力的耐磨帶產品廠商都在研發或已經推出了無磁耐磨帶合金和產品,通常,這類產品能提供不銹鋼合金材料4-5倍的耐磨效果。

 

*無須預熱的堆焊工藝

通常,耐磨帶的焊接需要對鉆桿接頭進行預熱。針對一些不具備或者不考慮預熱工藝的用戶需求,耐磨帶廠商通過產品合金設計調整,可以實現不預熱直接堆焊,并且耐磨帶的硬度仍保持在設計區間,且完全沒有裂紋。

 

*無須保護氣體的堆焊工藝

在一些海外現場復焊客戶的需求反饋下,北京固本率先在市場上完成了無須保護氣體的堆焊工藝研究。經測試和實踐表明,在完全不需要任何保護氣體的情況下堆焊北京固本耐磨帶焊絲產品,產品硬度達到要求,且沒有裂紋。這一工藝的實現,解決了中東、非洲等地區現場堆焊的特殊需求。

 

*低溫焊接工藝

隨著鉆桿的管內涂層工藝逐漸得到國內鉆桿生產企業的關注,隨之而來的問題是復焊時,由于焊接溫度過高,導致鉆桿內壁涂層失效。北京固本進行的專項工藝研究,通過合金調整和工藝設計,確保堆焊過程中鉆桿的受熱溫度控制在特定范圍內,耐磨帶的復焊工作不會影響內涂層的性能。

 

結語

耐磨帶產品的選擇并不是簡單地根據產品硬度來決定,需要考慮產品的合金設計、廠商堆焊工藝手冊的完整性、用戶自身的堆焊工況及最終用戶的使用工況。通常來說,歷史悠久的知名品牌,更加能夠提供優秀的產品和良好的服務。選用國產品牌,比進口產品具有更好的性價比。綜合各種因素,我們推薦以下品牌和型號的耐磨帶產品:

 

*美國安科,150XT/350XT

*北京固本,KB150/KB350

 

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