一种激光熔覆制备的石墨烯钻杆接头耐磨带制造技术

本发明专利技术公开了一种激光熔覆制备的石墨烯钻杆接头耐磨带，该耐磨带形状为环状，环状体的材料为石墨烯铁基复合粉末，通过激光熔覆的工艺与钻杆接头结合成一体。本发明专利技术工艺灵活，易于实现自动化，有利于减小井壁对钻杆接头的磨损以及耐磨带与井下套管的双向磨损效应，延长了耐磨带与井下套管的使用寿命。

Wear resistant band of graphite drill pipe joint prepared by laser cladding

The invention discloses a wear-resistant graphene prepared by laser cladding with the shape of the wear-resistant belt ring, ring material graphene composite powder, together with the pipe joint through the process of laser cladding. The invention has the advantages of flexible process, easy realization of automation, favorable for reducing abrasion of the small hole wall to the drill pipe joint, bidirectional abrasion effect of the wear-resistant belt and the downhole bushing, and prolonging the service life of the wearing belt and the downhole bushing.

【技术实现步骤摘要】
一种激光熔覆制备的石墨烯钻杆接头耐磨带
本专利技术涉及一种油田钻井和地质钻探用的钻具，特别涉及一种激光熔覆制备的石墨烯钻杆接头耐磨带。
技术介绍
随着油气田勘探开发钻井技术和深部地质科学钻探技术的不断发展，对钻杆接头的耐磨及减磨特性提出了更高的要求。在众多钻杆接头防磨技术中，钻杆接头耐磨带是操作性最好，减少钻杆接头磨损最有效技术。在国内，钻杆接头耐磨带和钻杆接头的连接多是通过焊接加工实现，在敷焊过程中耐磨带环接口易存在凹槽缺陷，在钻井过程中易造成耐磨带的脱落。而钻杆接头耐磨带材料多采用硬质合金，由于这种耐磨带的基体合金相对较软，硬质合金的过早出露对套管壁造成严重的磨粒磨损，并最终导致套管失效。鉴于以上情况，寻找一种新型的耐磨带材料及加工工艺具有很强的必要性。石墨烯作为一种二维纳米材料，具有优异的光学、电学和力学性能。研究表明，单层或少层的石墨烯具有高强度、高韧性和优异的自润滑性能，在各种流体、固体的耐磨减磨领域中具有广泛的应用前景。相比较堆焊、电镀、热喷涂等传统的表面改性技术，激光熔覆技术具有众多显著的优势：适用的材料体系广泛；涂层的稀释度低，保证设计涂层的性能；激光熔覆工艺灵活，易于实现自动化；激光熔覆层具有平整的外观形貌，致密的微观结构以及与基体良好的结合性。因此，利用激光熔覆技术制备钻杆接头耐磨带，具有非常广阔的应用前景。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种激光熔覆制备的石墨烯钻杆接头耐磨带，可以有效克服现有技术中存在的缺点。一种激光熔覆制备的石墨烯钻杆接头耐磨带，该耐磨带为环状，环状体的材料为石墨烯复合粉末，通过激光熔覆的工艺与钻杆接头结合成一体。环状体宽度为50mm，厚度为2mm。在石墨烯复合粉末中，石墨烯的质量分数为0.5％～5％，基体粉末可以是硬质合金粉末，不锈钢粉末等常用耐磨带材料粉末。。为提高石墨烯在铁粉中的均匀分散程度，需对基体粉末进行表面改性，首先将基体粉末在质量分数为0.5％的十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)水溶液中机械搅拌2小时，然后逐滴加入石墨烯丙酮分散液，真空干燥后获得石墨烯复合粉末。将石墨烯复合粉末稀释成浆液后，均匀地涂覆于钻杆接头(2)表面，真空干燥后制备成2mm厚的涂覆层，采用氩气保护的激光熔覆工艺与钻杆接头(2)结合成一体。本专利技术的有益效果是：不同于传统钻杆接头耐磨带的材料和制备工艺，该耐磨带采用耐磨和减磨性能更优异的石墨烯复合粉末，通过激光熔覆工艺与钻杆接头结合成整体，减少了钻杆接头的磨损以及耐磨带与井下套管的双向磨损效应，延长了耐磨带和井下套管的使用寿命。附图说明图1是本专利技术的结构示意图。其中：1-耐磨带，2-钻杆接头具体实施方式如附图1所示，本专利技术包括耐磨带1、钻杆接头2，耐磨带1,为环状，宽度为50mm，厚度为2mm。耐磨带1的材料为石墨烯铁基复合粉末，其中石墨烯的质量分数为2％，耐磨带是通过激光熔覆工艺与钻杆接头2结合成整体。为提高石墨烯在铁粉中的均匀分散程度，需对铁粉进行表面改性，首先将铁粉在质量分数为0.5％的十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)水溶液中机械搅拌2小时，然后逐滴加入石墨烯丙酮分散液，真空干燥后获得石墨烯铁基复合粉末。在进行激光熔覆之前，需将石墨烯铁基复合粉末稀释成浆液后，均匀地涂覆于钻杆接头2表面，真空干燥后制备成2mm厚的涂覆层，采用氩气保护的激光熔覆工艺与钻杆接头2结合成一体。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种激光熔覆制备的石墨烯钻杆接头耐磨带，其特征在于：包括有耐磨带(1)和钻杆接头(2)，耐磨带(1)位环状，环状体的材料为石墨烯复合粉末，通过激光熔覆的工艺与钻杆接头(2)结合成一体。

【技术特征摘要】
1.一种激光熔覆制备的石墨烯钻杆接头耐磨带，其特征在于：包括有耐磨带(1)和钻杆接头(2)，耐磨带(1)位环状，环状体的材料为石墨烯复合粉末，通过激光熔覆的工艺与钻杆接头(2)结合成一体。2.按照权利要求1所述的一种激光熔覆制备的石墨烯钻杆接头耐磨带，其特征在于：所述的环状体宽度为50mm，厚度为2mm。3.按照权利要求1所述的一种激光熔覆制备的石墨烯钻杆接头耐磨带，其特征在于：所述的石墨烯复合粉末中，石墨烯的质量分数为0.5％～5％，基体粉末为硬质合金...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙友宏，张弛，刘宝昌，高科，马少明，戴文昊，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：吉林,22