第一篇：鋁合金鉆桿

鋁合金鉆桿材料生產工藝及磨損研究進展

來源:西南石油大學材料科學與工程學院作者:王小紅

綜述了國內外主要的石油鉆桿用鋁合金的化學成分、物相組成及性能特點;介紹了鋁合金鉆桿的生產工藝，重點闡述了其獨特的擠壓成形、淬火、矯直及裝配工藝，探討了不同使用工況下鋁合金鉆桿的磨損機理。最后，指出鋁合金鉆桿研發是一個涉及材料、裝備、工藝的系統工程，我國開發石油鉆桿用鋁合金材料應以Al-Zn-Mg 系鋁合金為基礎，著力解決其熱強性差、擠壓成形后橫向性能差等關鍵問題，并根據使用工況有針對性的設計其耐磨性能。

石油鉆桿是用于傳遞動力、輸送泥漿的主要工具，在整個鉆柱中鉆桿用量約占85% 以上，是鉆井中的主要工具。隨著鉆井進行，井深不斷加深，鉆桿一根接一根不斷加長鉆柱，其自重不斷增加，對鉆機能力的要求也不斷增加，僅靠增加鉆機能力來完成深井、超深井的鉆進十分困難。鋁合金鉆桿密度小、自重輕，彎曲應力小，耐H2S 腐蝕，在深井、超深井、定向井及酸性氣井的鉆探中有得天獨厚的優勢。

目前，世界上只有俄羅斯、美國、日本及法國等少數發達國家掌握了該技術并能批量生產鋁合金鉆桿。我國石油勘探用鋁合金鉆桿的研發還處于起步階段，地質鉆探用高強度鋁合金鉆桿的研制尚屬空白。本文圍繞石油鉆桿用鋁合金材料、生產工藝特點及磨損三個方面，綜述近年來鋁合金鉆桿研發及生產中取得的重要成果，在此基礎上，提出我國發展鋁合金鉆桿必須解決的幾個關鍵技術。

1、石油鉆桿用鋁合金材料

最早的鋁合金鉆桿于20 世紀60 年代分別由瑞典的克芮留斯公司及前蘇聯冶金機械科學研究所研制成功。俄羅斯(前蘇聯)作為最早研制和使用鋁合金鉆桿的國家之一，對石油鉆桿用鋁合金材料也進行了深入研究，其鉆桿用鋁合金材料分為常用鋁合金(D16T)(相當于美國的AA2024，我國的2A12)、高強度、耐腐蝕合金(1953T1)(相當于美國的AA7014，我國無相應牌號)、特殊耐熱合金(AK 4-1T1)(相當于美國的AA2618，相當于我國的2A70)三大材料體系。美國是較早研究鋁合金鉆桿的國家之一，“雷諾金屬”公司常選用AA2014T6 和AA2024T6 合金生產鋁合金鉆桿，該兩種合金分別相當于我國的2A14T6 和2A12T6?！鞍柨肌惫緞t常用選用AA7075T6合金(相當于我國的7A09T6)制備鋁合金鉆桿。法國則采用與我國2A12 合金相當的A-U4GS 合金制作鋁合金鉆探管。其它可用于制備石油鉆桿用的鋁合金還有1070A、3A21、包鋁的3A21、6061、6063，5083、5056、6070、6351 等合金。俄羅斯的D16 及美國的AA2014 均為Al-Cu-Mg系鋁合金，其主要合金元素為Cu、Mg、Mn，其組織為α(Al)相、θ(Al2Cu)及S 相組成的共晶體，由于θ相、S相均為高硬度相(顯微硬度分別為5488 MPa、4400 MPa)，故該系合金擠壓材經時效后室溫抗拉強度最高可達487 MPa，且在150 ℃下保溫200 h后抗拉強度仍達446MPa，故該合金可用于制造在150 ℃溫度下工作的鉆桿。俄羅斯的1953T1 與美國的AA7075均為Al-Zn-Mg-Cu系鋁合金，其主要合金元素為Zn、Mg、Cu，該系合金成分常處于α + T(AlZnMgCu)，θ + T(AlZnMgCu)+S，α(Al)+η(MgZn2)+ T(AlZnMgCu)及α(Al)+η(MgZn2)+ S+ T(AlZnMgCu)四個相區的交界附近，合金凝固速度及合金成分的變化都會導致其組織的變化。該系合金的主要強化相是η(MgZn2)相及T(Al2Mg3Zn3)相，可通過調節Mg、Zn含量、Zn/Mg及添加少量細化晶粒的Ti、Zr元素，從而控制組織中強化相的含量，提高其強度。時效處理后，該系列合金擠壓材室溫下的抗拉強度最高可達538 MPa。

俄羅斯的AK 4-1為Al-Cu-Mg-Fe-Ni系耐熱鎂合金，該系列合金除含Al、Cu、Mg元素外還添加含量約1%的Ni、Fe元素及微量的Ti。該系列合金主要耐熱相為S(CuMgAl2)、FeNiAl9相，鐵和鎳加入量不當，會減少合金中主要耐熱相S 的數量，降低合金的耐熱性，故通常采用鐵與鎳含量為1∶1的方式加入0.8%～1.4%含量的鐵和鎳，使合金主要位于α(Al)+FeNiAl9的兩相區，促進鐵、鎳與鋁結合形成難溶的FeNiAl9相而不與銅發生反應，從而保證合金中的銅能充分形成S 相。常用鋁合金石油鉆桿化學成分如表1所示，要求鋁合金中各單個雜質元素含量小于0.05%，雜質元素總量小于0.15%。

表1 常用鋁合金鉆桿化學成分(質量分數，%)

結語

鋁合金作為一種新型的鉆桿材料，具有質量輕、柔性大、抗疲勞、耐蝕等優點，在深井、超深井及酸性氣藏開采領域具有廣闊的應用前景。迄今為止，我國鋁合金鉆桿生產還是一片空白，隨著我國深井、超深井及酸性氣藏開采技術的發展，自主研發石油鉆井用鋁合金鉆桿勢在必行。目前，石油鉆桿用Al-Cu-Mg系、Al-Zn-Mg-Cu 系及Al-Cu-Mg-Fe-Ni 系三大鋁合金材料盡管在強度和塑性指標上能滿足石油鉆井的需要，但是由于鋁合金硬度低，在服役時易出現磨損，降低鉆柱的可靠性，我國在研發石油鉆桿用鋁合金材料時，應以該三大鋁合金材料體系為基礎，著重發展高熱強性的Al-Zn-Mg 系鋁合金，并區分鉆桿使用工況，有針對性的提高石油鉆桿用鋁合金的耐磨性能，開發高品質的石油鉆桿用鋁合金材料。

鋁合金鉆桿具有不同于鋼鉆桿的連接結構和特殊的生產工藝，由于滿足強度要求的鉆桿用鋁合金均屬于難擠壓合金，加之鋁合金在擠壓時具有很高的黏著性，惡化制品表面質量，故擠壓工藝是鋁合金鉆桿成形的關鍵環節，我國要自主開發鋁合金鉆桿，必須針對鋁合金鉆桿結構特點，設計并優化鋁合金鉆桿擠壓磨具，開發并優化鋁合金鉆桿擠壓工藝，提高鋁合金鉆桿的橫向性能。同時，鋁合金鉆桿開發是一個系統工程，要研發優質的石油鉆井用鋁合金鉆桿，我國還需研發相應的熱處理設備、矯直設備，開發并優化相應的熱處理工藝、矯直工藝。

第二篇：鉆桿、鉆鋌生產廠家

鉆桿生產廠家

目前國內鉆桿生產鉆桿的廠家有幾十家，規模一般為

上海寶鋼年產20000多噸

渤海能克（河北青縣）年產18000噸

江蘇格蘭特（揚州）年產20000噸

天津無縫鋼管廠(主要出口)

民用企業也比較多，如無錫西姆萊斯、江陰德瑪斯特，產量也比較大，其他的也有，勝利油田管具公司鉆桿制造曾經獲得過國家科技進步獎、石油部科技進步一等獎。山西風雷鉆桿起步較晚，還有一個山西環界，產品質量不知道怎么樣，聽說北京安東、北京海隆、石家莊探礦機械廠也產。（各大油田都有自己的鉆桿制造企業，大慶鉆技，中原管具處，華北油田剛上該項目、勝利油田黃河管具公司均走在各大油田之列，自80年代修復到現在焊接新鉆桿，產品質量可以和國內任何廠家相比美。當然勝利高原公司聽說也生產鉆桿。規模小點的民營企業更多，在此不一一列舉）

在國有鉆井企業中,優先選擇以下廠家：曼內斯曼、格蘭特、渤海能克、寶鋼.國內和國際技術比較接近,主要因為大都是合資企業,技術為中西合壁.鉆鋌生產廠家

內蒙古北方重工業集團有限公司

河南省國泰石油機械配件有限公司

河北石探機械制造有限責任公司

大慶金利多種經營實業公司

山西風雷機械制造有限責任公司 河北河間市君子鉆采配件站 山西金鉆石油機具制造有限公司 天合石油機械股份有限公司 江蘇曙光波紋管有限公司

江陰佩尼特石油鉆探設備制造有限公司 濟源三和正源石油機械有限公司 侯馬普天錦源機電設備有限公司 北京麥特沃克科貿有限公司

東營市創元石油機械制造有限公司

第三篇：輪滑鉆桿比賽

今年暑假我們米高輪滑初級班的12名學員，在教練的組織下，舉行了一次輪滑鉆桿比賽。

輪滑鉆桿就是穿著輪滑鞋從竹桿底下鉆過，身體不得接觸地面，否則犯規。你可別小看輪滑鉆桿，完全憑借輪滑鞋的慣性鉆過竹桿，竹竿落地無效，每人只有三次機會，鉆不過就被淘汰掉。

比賽開始了，第一次桿的高度是70厘米，這對我們來說小菜一碟，我們像一只只小老鼠從桿底下滑過。教練把桿降到了60厘米，這次張冬妮姐姐由于個子太高了，連續三次都沒有鉆過，她被淘汰了。教練繼續把桿降低，55厘米、50厘米，桿越來越低，越來越多的學員被淘汰。最后的只剩下小胖、佳佳、小杰和我四個人了。

這時教練說：現在桿的高度是45厘米，同學們加油哦！讓劉潔瀅先來。噓隨著教練的一聲哨響，我深吸一口氣開始助跑，到了距桿1米左右時下蹲，兩手抓住輪滑鞋的兩側，頭深深地埋在兩腿之間。唰的一下我鉆過去了，只聽掌聲響起，我知道我已經成功過桿了。下一個是小胖，只見他左腳一蹬像箭一樣飛過去，由于速度太快，到滑桿前來不及把頭埋下，結果一頭把桿撞掉了，圍觀的人發出了嘆息聲。

要說最搞笑是是佳佳，由于助跑速度太慢，她剛鉆到滑桿底下就停住了，只見她急中生智用手在地上刨了兩下，幾乎是爬著過桿的，周圍的觀眾都笑的直不腰來。教練說這樣不算，小胖和佳佳還有兩次機會。最后他們終于用標準的動作順利鉆過了桿。

接下來高度降到了40厘米，這可是我從來沒鉆過的高度，而且和四、五歲的小胖他們比，我在身高上不占優勢，雖然我努力地試了三次，但還是沒有成功。

這次輪滑鉆桿比賽由佳佳獲得輪滑鉆桿的冠軍，雖然我只獲得了第四名，但是輪滑帶給我無與倫比的快樂。它不僅刺激而且動感十足。還是速度、力量和技巧的完美結合，更有健身和放松心情的作用。所以請大家一起來參于吧！你一定會喜歡上了這種在流動和跳躍中展現技巧美的休閑運動。

第四篇：37CrMnMo鉆桿接頭生產工藝

產品名稱：石油鉆桿接頭

材料名稱：37CrMnMo1、下料：鋸床，直徑Φ170，L＝290，確保端面平齊；

2、中頻爐透燒：要求出爐溫度1150℃～1200℃，芯表、頭尾溫差小于30℃；

3、1250T壓機墩粗脫氧化皮；

4、1250T壓機精密擠壓成型；

5、500T壓機收口；

6、500T壓機沖連皮；

7、鍛件檢驗：按鍛件圖紙要求檢驗，外形尺寸，同軸度，垂直度，公差等；

8、正火爐預冷處理；

9、零件鍛后正火處理：待上道工序后溫度小于600℃時均勻加熱至800℃-840℃，保溫45min；

10、超聲波探傷工序：逐件進行超聲波探傷；

11、調質處理：將淬火爐升溫至850℃～900℃，接頭裝爐，加熱，保溫45～50分鐘，油淬至500℃～550℃，風冷；回火：將回火爐升溫至560℃～670℃，接頭裝爐，啟動風機，加熱，保溫120～180分鐘；出爐，冷卻至常溫；

12、硬度檢驗：按圖紙要求測試硬度，HB＜285；

13、精車：按圖紙要求精車至尺寸；

14、成品檢驗：按圖紙要求檢驗各部尺寸；

15、成品入庫。

鉆桿接頭產品質量檢驗

1、原材料：原材料進廠后，憑鋼廠的材質化驗單復驗化學成分，合格后應逐件進行磁粉探傷；

2、下料后對下料件逐件檢驗，嚴格控制重量；

3、鍛件擠壓成型后，不應有鍛造缺陷，裂紋等；

4、

第五篇：地質螺旋鉆桿應用說明（推薦）

地質螺旋鉆桿應用說明

直徑73mm以下（含73mm）地質螺旋鉆桿可與各種礦用坑道鉆機直接配套使用，不需要改變使用方式，由鉆機直接夾持外圓進行鉆進和更換鉆桿，方便快捷，大大降低了工人的勞動強度。在高壓松軟煤層地質條件下，采用套管鉆進施工工藝時，可選用直徑為90mm、113mm、133mm、146mm的超大葉片地質螺旋鉆桿配合鉆進，實現套管的高效鋪設安裝。本系列鉆桿產品為礦井的高效深孔鉆探提供的保證，填補了國內空白。