石油钻杆接头是油井钻探过程中的关键部件，由于长期工作在高温、 高压强磨损的介质中， 所以要求其具有较高的耐磨损性能和耐腐蚀性能。
另外， 由于钻杆接头部位比钻杆本体粗约 20％～30％，因此在井下进行作业时， 被钻头破碎的岩石主要对钻杆接头部位产生切削式的磨料磨损， 同时， 由于目前钻井过程中套管的使用， 使得钻杆接头由原来单一与岩石的磨损变为了与岩石和套管的双重磨损形式， 导致钻杆接头磨损更快。
因此， 目前仍有某些油田的钻杆接头在使用一个井次就报废并更换，大大降低了钻井效率。
因而， 要求需使用高耐磨性和抗裂性的堆焊材料才能满足各类钻井的需求。目前， 广泛使用的耐磨带焊接材料主要是国外进口焊材， 其耐磨性能优异， 但是价格较高。因而， 研制出性能优异、 价格低廉、 用于石油钻杆的国产耐磨带药芯焊丝势在必行。
北京智双科技发展有限公司成功研制出一种具有高耐磨性的石油钻杆接头耐磨带用堆焊药芯焊丝——鸣锐 160GH 堆焊药芯焊丝， 通过添加 Cr， Ni， Mn， Mo， Nb， V， Ti 等合金和微合金元素来实现对石油钻杆基体的强化。 该产品已实际运用到中石油、中海油、中石化等优质企业中，并得到一致好评。
（鸣锐160GH焊丝实物图）
▼
耐磨带堆焊层硬度检测
通过对钻杆耐磨带堆焊层的金相显微组织实验可知：鸣锐 160GH 药芯焊丝
钻杆耐磨带堆焊层金相组织主要由马氏体 、铁素体、 渗碳体及 NbC 硬质
相组成，如下图所示。
（耐磨带堆焊层显微组织图-低倍）
（耐磨带堆焊层显微组织图-高倍）
在基体上可观察到弥散分布的白色方形 NbC 硬质相 ， NbC 的尺寸较小，约为 50~10 μm， 且均匀、 弥散地分布于基体上， 对基体起到强化作用， 可以显著提高堆焊层的硬度与耐磨性能。另外， NbC 的熔点高达 2500 ℃， 熔池冷却过程中*先形核， 起到了细化晶粒、 提高力学性能的作用。
耐磨带堆焊层硬度检测
检测依据 GB/T 230．1—2018 《金属材料洛氏硬度试验 第 1 部分：试验方法》， 将耐磨带堆焊层上表面进行洛氏硬度测试， 硬度值见下表:
耐磨带堆焊层洛氏硬度测试结果
测试点 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 平均值 |
硬度值HRC | 61.0 | 62.5 | 60.5 | 63.5 | 63.0 | 62.1 |
由实验结果可知：不同点的硬度值均在 HRC60 以上， 而且数值偏差很小。说明堆焊层具有均匀及较高的洛氏硬度， 主要是因为堆焊层中含有高硬度的 NbC 硬质相，NbC 硬质相均匀弥散分布于基体上， 显著提高了基体的整体宏观硬度。
耐磨带堆焊层磨损量及相对耐磨性检测
试验选用国外某公司制作的堆焊层作为对比试样。由试验结果表明， 鸣锐160GH 磨损量明显比国外某公司产品的少， 这表明鸣锐 160GH 与进口产品相比具有更强的耐磨粒磨损性能。具体实验数据见下表：
耐磨带堆焊层磨损量及相对耐磨性
载荷/N | 100 | 70 | 40 |
国外某公司焊丝堆焊层磨损量/g | 0.254 | 0.243 | 0.245 |
鸣锐 160GH 焊丝堆焊层磨损量/g | 0.183 | 0.175 | 0.157 |
相对耐磨性 | 1.38 | 1.38 | 1.56 |
鸣锐 160GH 堆焊层中高硬度 NbC 的加入使堆焊层宏观硬度得到显著提高，同时碳化铌弥散分布于基体上， 形成耐磨骨架， 抵抗物料对奥氏体基体磨损。
总结
（1） 钻杆耐磨带堆焊层组织主要由马氏体 、 铁素体、 渗碳体及 NbC 硬质相组成， 其中 NbC 硬质相均匀弥散分布于基体上，对基体起到强化作用， 可显著提高堆焊层的硬度与耐磨性能。
（2） 鸣锐 160GH 药芯焊丝耐磨带堆焊层硬度平均值为 HRC62.1，与进口产品相比具有更强的耐磨粒磨损性能， 平均相对耐磨性为 1.43。
（3）与国外同类进口产品相比， 鸣锐 160GH 石油钻杆耐磨带在磨损率、 抗裂性方面都较优。
