技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種鉆桿，具體涉及一種用于地質(zhì)勘探和煤礦開采等地質(zhì)巖心鉆探的地質(zhì)鉆桿及其制造方法。

背景技術(shù)：

鉆桿在鉆柱系統(tǒng)中起著傳遞動力、輸送泥漿的作用，工作過程中會受到極為苛刻的交變扭矩和震動，因此必須具備良好的抗扭性能和抗沖擊性能才能保證鉆桿的正常使用。

目前國內(nèi)使用的地質(zhì)鉆桿多為帶螺紋的接頭與平端桿體焊接而成。這種鉆桿的抗扭性能和抗沖擊性能較差，在遇到硬度巖石、地質(zhì)塌陷等突發(fā)變化，造成鉆桿的瞬間受力過載現(xiàn)象時，常常會出現(xiàn)接頭漲扣、焊縫斷裂、管體刺漏等鉆具失效事故。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是克服上述不足，提供一種地質(zhì)鉆桿及其制造方法，通過合理配比鉆桿的成分，采用合適的制造方法制得的鉆桿抗拉、抗扭、抗沖擊性能好，有效減少了在鉆探作業(yè)時發(fā)生的鉆桿接頭漲扣、焊縫斷裂、管體剌漏等鉆具失效事故，提高了鉆桿的使用壽命。

本發(fā)明的技術(shù)方案：一種地質(zhì)鉆桿的制造方法，包括以下步驟：

A、按重量百分比計，將C 0.23～0.28%，Mn 1.05～1.2%，Si 0.17～0.35%，P ≤0.015，S ≤0.01，Mo 0.15～0.25%，Cr 0.8～1%，余量為Fe及不可避免的雜質(zhì)，通過電爐冶煉成鋼水，冶煉溫度為1230～1350℃，再經(jīng)過連鑄平臺連鑄，制得鉆桿管坯；

B、采用400/800T壓力機，在加熱溫度為1150～1280℃的條件下對步驟A制得的鉆桿管坯的兩端進行一次加熱一次成型的加厚處理，得到鉆桿管體；

C、按照鉆桿的設(shè)計要求，通過數(shù)控機床對步驟A制得的鉆桿管坯進行加工，制成鉆桿公接頭和鉆桿母接頭；

D、利用400BX焊機將步驟C制得的鉆桿公接頭和鉆桿母接頭通過摩擦焊接的方式焊接在步驟B制得的鉆桿管體兩端的加厚部，焊機的頂鍛力為280psi，轉(zhuǎn)速為490rpm，轉(zhuǎn)動慣量為4608.5 WK2，焊接后對鉆桿管體內(nèi)、外焊縫處的飛邊進行車削；

E、采用中頻感應(yīng)加熱爐按照退火→淬火→回火的工藝路線對焊縫進行熱處理，其中：退火溫度690℃±5℃，保溫時間240s；淬火溫度935℃±5℃，保溫時間45 s，噴淬時間40s；回火溫度675 ℃±5℃，保溫時間260s，自然冷卻至室溫即得到最終的地質(zhì)鉆桿。

進一步地，步驟A中采用的電爐為高頻電爐，冶煉鋼水的溫度為1280℃，冶煉后的鋼水經(jīng)VD真空處理，鎮(zhèn)靜10分鐘。

進一步地，步驟A中連鑄平臺連鑄的拉坯速度為2m/min。

進一步地，步驟B中鉆桿管體兩端采用一次加熱一次成型的加厚處理，加熱溫度為1230℃，成型時間為2～5秒。

進一步地，步驟E中淬火工藝為鉆桿的外表噴淬火液并同時往鉆桿的內(nèi)表噴空氣。

一種地質(zhì)鉆桿，該鉆桿的成分重量百分比為：C 0.23～0.28%，Mn 1.05～1.2%，Si 0.17～0.35%，P ≤0.015，S ≤0.01，Mo 0.15～0.25%，Cr 0.8～1%，余量為Fe及不可避免的雜質(zhì)。

進一步地，該鉆桿的成分重量百分比為：C 0.25%，Mn 1.2%，Si 0.25%，P ≤0.015，S ≤0.01，Mo 0.2%，Cr 1%，余量為Fe及不可避免的雜質(zhì)。

進一步地，該鉆桿的成分重量百分比為：C 0.23%，Mn 1.1%，Si 0.35%，P ≤0.015，S ≤0.01，Mo 0.25%，Cr 0.8%，余量為Fe及不可避免的雜質(zhì)。

進一步地，該鉆桿的成分重量百分比為：C 0.28%，Mn 1.05%，Si 0.17%，P ≤0.015，S ≤0.01，Mo 0.15%，Cr 0.9%，余量為Fe及不可避免的雜質(zhì)。

進一步地，Mn 1.05～1.2%，Cr 0.8～1%。

下面分別對各成分的選擇予以說明：

碳：為了保障調(diào)制處理后材料的力學(xué)性能，以免造成鋼的力學(xué)性能下降，脆性增強。本發(fā)明中碳含量控制在0.23～0.28之間。

錳：可促進奧氏體化，增加淬火馬氏體含量，細化回火索氏體晶粒，同時錳可替代價格昂貴的鉬的一部分作用。因此鋼中加入錳的含量相對高些以降低鉬含量。但錳含量過高易形成MnS析于晶界而產(chǎn)生微裂紋，故本發(fā)明中錳含量控制在1.05%～1.20%。

鉬：有提高淬透性以及增強鋼的塑性，同時提高回火穩(wěn)定性，有利于回火索氏體形成，但含量過高會使材料的脫碳性提高，影響強度指標(biāo)提升，同時鉬價格昂貴，從對材料影響的性能及經(jīng)濟兩方面衡量，本發(fā)明中鉬含量控制在0.15%～0.25%。

硅：硅元素加入鋼中主要以鉻配合發(fā)揮其抗氧化性，使馬氏體轉(zhuǎn)化時不產(chǎn)生脆性組織，但硅含量過高又會使碳石墨化傾向增大，造成塑性下降，因此本發(fā)明中硅含量控制在0.17%～0.35%。

鉻：具有提高淬透性作用，在本合金鋼中與硅、鎳組合可起到提高抗氧化性組織出現(xiàn)以及增加奧氏體化傾向，有利于回火索氏體的形成，因此本發(fā)明中鉻含量控制在0.80%～1.0%。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下有益效果：本發(fā)明通過合理配比鉆桿的成分，采用合適的制造方法制得的地質(zhì)鉆桿在桿體、焊縫及接頭螺紋的抗拉、沖擊、抗扭性能方面得到了改善，極大地提高了地質(zhì)鉆桿的性能和使用壽命，能夠有效地防止?jié)q扣、焊縫斷裂、管體刺漏等鉆具失效事故的發(fā)生，降低事故率，使地質(zhì)鉆桿獲得高產(chǎn)的鉆采要求。

具體實施方式

為了使本領(lǐng)域技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點，下面結(jié)合實施例對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

表1為本發(fā)明實施例的化學(xué)成分表，以重量百分比計，余量為Fe。

上述地質(zhì)鉆桿的制造方法，包括以下步驟：

A、按重量百分比計，將上述實施例中的化學(xué)成分（按重量百分比計）加入電爐，通過電爐冶煉成鋼水，冶煉溫度為1230～1350℃，再經(jīng)過連鑄平臺以2m/min的拉坯速度連鑄成φ73×9.19的鉆桿管坯；

B、采用400/800T壓力機，在加熱溫度為1150～1280℃的條件下對步驟A制得的φ73×9.19鉆桿管坯的兩端進行一次加熱一次成型的加厚處理，得到鉆桿管體；

C、按照鉆桿的設(shè)計要求，通過數(shù)控機床對步驟A制得的鉆桿管坯進行加工，制成鉆桿公接頭和鉆桿母接頭；

D、利用400BX焊機將步驟C制得的鉆桿公接頭和鉆桿母接頭通過摩擦焊接的方式焊接在步驟B制得的鉆桿管體兩端的加厚部，焊機的頂鍛力為280psi，轉(zhuǎn)速為490rpm，轉(zhuǎn)動慣量為4608.5 WK2，焊接后對鉆桿管體內(nèi)、外焊縫處的飛邊進行車削；

E、采用中頻感應(yīng)加熱爐按照退火→淬火→回火的工藝路線對焊縫進行熱處理，其中：退火溫度690℃±5℃，保溫時間240s；淬火溫度935℃±5℃，保溫時間45 s，噴淬時間40s；回火溫度675 ℃±5℃，保溫時間260s，自然冷卻至室溫即得到最終的地質(zhì)鉆桿。

上述實施例得到的地質(zhì)鉆桿的力學(xué)性能如表2所示。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。