一种摩擦焊接式全钛合金钻杆
专利汇可以提供一种摩擦焊接式全钛合金钻杆专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种 摩擦 焊接 式全 钛 合金 钻杆 ，属于钻杆技术领域，包括采用钛合金制备的杆体，还包括采用钛合金制备的接头，所述杆体与接头之间采用 摩擦焊接 方法焊接。本发明旨在降低钻杆整体重量，避免钻杆接头与钻杆本体连接段产生位移和弯曲应 力 ，提高连接 稳定性 ，减小 应力 集中，提升钻杆的疲劳寿命。，下面是一种摩擦焊接式全钛合金钻杆专利的具体信息内容。
1.一种摩擦焊接式全钛合金钻杆，包括采用钛合金制备的杆体（3），其特征在于：还包括采用钛合金制备的接头（1），所述杆体（3）与接头（1）之间采用摩擦焊接方法焊接。
2.根据权利要求1所述的一种摩擦焊接式全钛合金钻杆，其特征在于：所述摩擦焊接方法为，1)、焊前处理；2)、初始摩擦；3)、二次摩擦；4)、顶段处理。
3.根据权利要求2所述的一种摩擦焊接式全钛合金钻杆，其特征在于：所述焊前处理，包括对钻杆的杆体（3）的连接端面和钻杆的接头（1）的连接端面进行机械加工，并进行开坡口处理，然后将所述杆体（3）的连接端面与所述接头（1）的连接端面对接。
4.根据权利要求3所述的一种摩擦焊接式全钛合金钻杆，其特征在于：所述坡口为带钝边的单边V形坡口，并开设在所述接头（1）连接端面上，所述钝边为1～2mm，所述坡口的角度为30°～45°。
5.根据权利要求2所述的一种摩擦焊接式全钛合金钻杆，其特征在于：所述初始摩擦，包括设定初始摩擦压力为45～50 kN，初始摩擦时间为1.5～2 s，初始摩擦转速为530～560 rpm。
6.根据权利要求2所述的一种摩擦焊接式全钛合金钻杆，其特征在于：所述二次摩擦，包括设定二次摩擦压力为100～110 kN，二次摩擦时间设定为18～20 s，二次摩擦转速530～560 rpm。
7.根据权利要求2所述的一种摩擦焊接式全钛合金钻杆，其特征在于：所述顶段处理，包括设定顶锻压力为430～450kN，顶锻时间为16～18s。
一种摩擦焊接式全钛合金钻杆
技术领域
背景技术
殊工艺井的钻井要求，开发了一系列的钻井工具和设备，其中钛合金钻杆就是近年来发展
起来的一个新品种。钛合金钻杆与常规的钢制钻杆相比具有更大的柔性，具有结构应力小、
耐疲劳、耐腐蚀和质量轻的特点，在高腐蚀井，超短半径水平井，深井、超深井钻井应用中有良好的适应性。
合金钢的弹性模量的差异会引起钻杆接头与钻杆本体连接段产生相对位移，在这一点上会
产生极大的弯曲应力，从而导致钻杆接头与钻杆本体连接处的疲劳寿命大幅降低。
发明内容
的接头，所述杆体与接头之间采用摩擦焊接方法焊接。
接方法进行焊接，依次经过焊前处理、初始摩擦、二次摩擦和顶段处理等步骤，本钛合金的
钻杆是全钛合金的，相比以往钢制接头加钛合金杆体的钻杆，钛合金钻杆接头耐腐蚀性强、
韧性好、无磁性、疲劳寿命长以及密度小，减轻钻杆整体重量；采用摩擦焊接工艺改变钻杆
接头与杆体的连接方式，相比以往钢制接头和钛合金杆体只能采用冷装配方式，摩擦焊接
能够提升杆体与接头连接稳定性，减小连接处应力集中，提升钛合金钻杆疲劳寿命，通过精
确的参数控制，有效防止钛合金高温下快速氧化，大幅增加接头与杆体连接的强度和稳定
性，保证摩擦焊接式全钛合金钻杆整体性能优异。
附图说明
具体实施方式
不用于限定本发明。
相对位移，从而避免在这一点上会产生极大的弯曲应力，从而大幅提升钻杆接头1与钻杆杆
体3连接处的疲劳寿命，钛合金钻杆接头耐腐蚀性强、韧性好、无磁性且密度小。
并进行开坡口处理，然后将所述杆体3的连接端面与所述接头1的连接端面对接；所述坡口
为带钝边的单边V形坡口，并开设在所述接头1连接端面上，所述钝边B为1～2mm，所述坡口
的角度a为30°～45°。
态，接头1的焊接端面呈斜面状态（如图2所示），上述坡口设计，能够在摩擦焊接过程中实现杆体3的端面与接头1的焊接面逐渐接触，实现逐步升温熔合，保证焊接部位金属流线分布
均匀，提升钻杆的接头1与钻杆的杆体3连接处的焊接强度。
转速为530～560 rpm；
初始摩擦阶段，随着摩擦压力增大至初始摩擦压力值，焊接接触的钛合金表面被摩擦
破坏，杆体3和接头1纯净金属相互接触，摩擦变形量逐渐增加，摩擦接触面表面温度也随着
升高，钛合金强度略有下降，而塑性和韧性逐步提高，这些因素促使摩擦系数增大，摩擦加
热功迅速提高，随着接触面温度身高至1100～1200℃，主轴转速和加热功率达到稳定值，这
个阶段钛合金表面在高温塑性状态下既相互结合，又被主轴的旋转扭力矩剪断，并相互渗
透，接触良好的塑性钛合金充满摩擦面，使之与空气完全隔离，防止钛合金摩擦面快速氧
化。
次摩擦转速530～560 rpm。
向压力作用下，变形钛合金层从摩擦表面挤出形成飞边并不断增大。
的氧化组织、杂质被完全挤出，以保证获得良好的焊接质量。
证摩擦焊接式全钛合金钻杆整体性能优异，摩擦焊接能够提升杆体3与接头1连接的稳定
性，减小连接处应力集中，提升钛合金钻杆疲劳寿命。
人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进
和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
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