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等离子弧粉末堆焊在石油钻杆接头修复中的应用研究

作　者: 赵书远
导　师: 杜则裕；王茂堂
学　校: 天津大学
专　业: 材料工程
关键词: 石油钻杆接头耐磨性等离子堆焊铁基合金
分类号: TG455
类　型: 硕士论文
年　份: 2005年
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内容摘要

在金属零件的失效形式中,磨损破坏占很大比例。研究开发低成本、高耐磨性的新型堆焊材料,以解决生产中的磨损课题一直为人们所重视。石油钻杆接头是石油钻探过程中的关键性部件,由于它长期工作在高压强磨损的环境中,所以要求它应有较高的耐磨损性能和耐腐蚀性能。目前仍有某些油田的钻杆接头在使用一个井次就进行报废,进行更换。因此大大降低了钻井效率。提高石油钻杆接头的耐磨性能、延长其使用寿命、提高钻井效率是急需解决的工程实际课题。本课题研究过程中充分立足国有资源,降低成本,提高经济效益,获得了一种既有较高耐磨性能,又有较高经济效益,适合等离子堆焊的耐磨合金粉末(铁基合金系统)。本研究制定了等离子弧堆焊的最佳工艺参数及工艺措施,探讨了工艺参数对堆焊工艺指标及堆焊层质量的影响;其次,对铁基合金的堆焊层微观组织及强化机理进行了分析研究;最后,分析了堆焊层质量的影响因素。采用正交设计方法确定等离子弧粉末堆焊工艺参数,以及在堆焊层缺陷分析基础上制定的热处理工艺所得到的等离子堆焊层使得石油钻杆接头表面具有优良的耐磨性(硬度值为HRC70)。为石油钻杆接头延长使用寿命、降低成本、修复旧接头开辟了一个新途径。同时,研制出的高硬度耐磨合金体系堆焊层可用于其它工业部门中的耐磨零件的修复与制造,因此,本研究具有重要的经济价值及社会效益,应用前景广泛。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-7
第一章绪论  7-12
  1.1 国内外研究现状  7-8
  1.2 本课题的研究意义  8-9
  1.3 等离子堆焊材料分类  9-10
  1.4 研究的目的及内容  10-12
第二章等离子弧堆焊原理、特点及应用  12-17
  2.1 等离子弧及等离子弧堆焊的原理  12-15
  2.2 等离子弧堆焊的特点及应用  15-17
第三章石油钻杆接头磨损机理和耐磨堆焊材料的研制  17-22
  3.1 石油钻杆接头磨损机理  17
  3.2 等离子堆焊耐磨合金系统的设计  17-22
第四章耐磨合金堆焊层耐磨机理的研究  22-31
  4.1 试验方法  22
  4.2 碳化硼含量与堆焊层组织的关系  22-26
  4.3 碳化硼含量与堆焊层硬度的关系  26-28
  4.4 碳化硼含量与耐磨性的关系  28-30
  4.5 本章小结  30-31
第五章等离子弧粉末堆焊工艺研究  31-50
  5.1 等离子弧堆焊试验装置  31-35
  5.2 等离子弧堆焊工艺试验  35-37
  5.3 试验的正交设计  37-39
  5.4 试验数据及处理  39-44
  5.5 其它工艺参数对堆焊层质量的影响  44-46
  5.6 堆焊层易产生的缺陷及预防措施  46-50
第六章结论  50-51
参考文献  51-53
发表论文和参加科研情况  53-54
致谢  54

等离子弧粉末堆焊在石油钻杆接头修复中的应用研究

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