本发明涉及焊接技术领域,具体涉及一种16Cr不锈钢连续管的全位置焊接方法。
背景技术:
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连续管是一种可以反复塑性变形、重复使用的新型油气管材,广泛应用于油田修井、钻井、完井、测井、增产等领域。随着国内油气开采领域的不断扩大,某些油田长期处于CO2、H2S、Cl-等腐蚀环境下,严重影响了碳钢和低合金高强钢连续管的使用。16Cr不锈钢连续管是针对石油天然气开采过程中腐蚀问题所研发的一种连续管。
由于井深不断增大,有时现场连续管的长度不能满足使用要求,就需要对两根连续管进行现场对接;或者是连续管在工作过程中不断承受拉伸、弯曲、挤压、磨损等复合载荷,使管体出现裂纹、损伤或断脱等情况,影响了连续管的正常使用,为了提高连续管的使用价值,把存在缺陷的部分管段截取下来,将其余完好的连续管两端重新对接并重复利用。因此,需要一种焊接方法来实现两根连续管的对接焊。
2012年7月18日公布的公布号为CN102581432A的中国发明专利,专利名称为一种单弧双丝管道全位置焊接方法,该焊接方法包括坡口加工,管端对口,待焊管端预热以及由内至外分别进行根焊、热焊、填充焊和盖面焊,通过该焊接方法解决了焊缝不易融合、焊接参数不易调整的问题,缩短了焊接时间、提高焊接速度。本发明不同于该焊接方法,本发明不仅可以实现两根连续管管--管对接焊,而且有效提高了连续管重复再利用率。
技术实现要素:
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本发明的目的是提供一种16Cr不锈钢连续管的全位置焊接方法,通过本发明的焊接方法不仅实现管-管对接焊,而且有效提高了连续管的重复再利用率。
为了解决上述技术问题,本发明采取的技术方案是:一种16Cr不锈钢连续管的全位置焊接方法,包括:切除管体两端有损伤的部位,将两根管子的待焊接管端用矫直机校直,用胀管器胀圆管口,然后加工坡口和清理待焊接管端内外表面氧化皮,将两根管子的待焊接管端无间隙对中;采用全自动钨极氩弧焊脉冲焊进行焊接,所述对接后的待焊接管端依次进行打底层焊接和盖面层焊接;焊接完成后,对焊缝进行电弧热处理,首先对焊缝一侧热影响区进行电弧热处理,冷却到常温后再对另一侧热影响区进行电弧热处理,最后对焊缝中心进行电弧热处理。
上述坡口为V型坡口,坡口角度为60°,钝边为1.0mm。
上述打底层焊接的工艺参数包括:脉冲峰值/基值电流为50/20~90/35A;脉冲峰值与基值时间比为1:1,电弧电压5.5~6.2V,焊接速度以60~90mm/min,送丝速度为200~400mm/min,线能量为1.9~2.7kJ/cm。
上述盖面层焊接的工艺参数包括:脉冲峰值/基值电流为55/20~90/35A,脉冲峰值与基值时间比为3:5,电弧电压5.5~6.8V,焊接速度以50~85mm/min,送丝速度为300~500mm/min。
上述焊缝两侧热影响进行电弧热处理的工艺参数包括:脉冲峰值/基值为40/20~60/30A,脉冲峰值与基值时间比为1:1,电弧电压为5~6.5V,速度为80~120mm/min。
上述焊缝中心进行电弧热处理的工艺参数包括:脉冲峰值/基值为50/25A~70/30A,脉冲峰值与基值时间比为1:1,电弧电压为5~6.5V,速度为80~120mm/min。
本发明的有益效果:
采用16Cr不锈钢连续管的全位置焊接工艺进行现场焊接,提高了现场连续管在现场的工作效率和重复再利用率,减少连续油管的应用成本。
具体实施方式:
一种16Cr不锈钢连续管的全位置焊接方法,规格为包括以下步骤:
1、焊前准备:
第一、选择全自动钨极氩弧脉冲焊进行焊接;
第二、焊接材料为ER240焊丝,焊丝规格为氩气纯度为99.999%;
第三、将管体两端有损伤的部位切除掉,对有裂纹、机械压痕坑和腐蚀斑坑、机械划沟的部分也切除掉,并平端面;
第四、将管体待焊处左右各10m内用矫直机校直;
第五、将切断后的管端放置于工作台,去除内焊缝,用胀管器胀圆;
第六、用专用坡口机对管口开V型坡口,坡口角度为60°,钝边为1.0mm,去除内焊缝长度1.0mm;
第七、将距管端30mm管体内外表面氧化皮用角磨机清理干净,露出金属光泽。
第八、调整工作台及两侧支撑使两端连续管无间隙对中,同时在坡口附近装好闭合管路循环水冷却装置,装好机头,通内保护气体氩气。
2、焊接:
第一、打底层焊接,把环焊进行360°区间划分,分为四个区域,10点位置起弧,按照表1的工艺参数进行焊接。
表1打底焊工艺
第二、焊缝冷却到常温下,对焊缝及两侧的氧化皮进行清理,直到露出金属光泽;
第三、盖面层焊接,把环焊进行360°区间划分,分为五个区域,11点位置起弧,按照表2的工艺参数进行焊接。
表2盖面焊工艺
3、电弧热处理
第一、在焊缝两侧热影响区分别进行电弧热处理,同时采用循环水冷却装置进行冷却。采用电流为50/30A,脉冲峰值与基值时间比为1:1,电弧电压为5.5V,速度为100mm/min;在一侧热处理完后冷却到常温在进行下一步热处理。
第二、在焊缝中心进行电弧热处理,同时采用循环水冷却装置进行冷却。采用电流为70/30A,脉冲峰值与基值时间比为1:1,电弧电压为5.5V,速度为100mm/min。
焊缝拉伸断口位于管体上,抗拉强度平均为715MPa≥705MPa;管体的抗拉强度平均为730MPa,屈服强度平均为650MPa,延伸率平均为47%;焊缝疲劳寿命平均为485次≥459次,管体疲劳寿命平均为1020次,焊缝疲劳寿命达到管体疲劳寿命的48%,满足自动焊45%的要求,达到了具有优异的使用性能。