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0CrMnMo厚壁管的窄间隙脉冲MAG焊

发布时间:2020-05-24 次浏览

根据钻铤石油公司小直径厚壁管的结构和40CrMnMo材料的特点,优化了窄间隙脉冲自耗电极气体保护焊接方法。针对窄间隙焊接中气体保护性差和侧壁熔合缺陷的难题,进行了大量的焊接工艺试验,并对窄槽电弧的气体保护性、电弧形状、电弧稳定性、焊缝成形质量进行了探讨。优化了窄间隙连续多层焊的工艺参数。设计了一种专用窄间隙焊机。其结构简单紧凑,可达性好,气体保护效果好,具有易起弧、稳弧燃烧和避免侧壁电弧的特点。力学性能测试和金相组织分析结果表明,焊接接头的力学性能满足钻铤石油公司的要求。

石油钻采钢管需求量大,价格昂贵。在使用过程中,管道的体端部螺纹非常容易磨损,并且有大量的废料。如果能够修复,可以大大降低油田的钻井和生产成本。钻铤的焊接修复是在钻铤,焊接一段接头的末端切断连接螺纹,并转动接头上的螺纹。钻铤管体与接头的焊接属于小直径厚壁管的对接环缝焊接。为此,研究开发了钻铤窄间隙脉冲自耗电极气体保护自动焊接技术,开发了专用焊接设备和焊机。设计了焊接工艺和坡口。优化了焊接工艺参数,并对钻铤焊接接头的力学性能进行了深入分析。厚壁自动焊接技术在石油和地质行业有着广阔的应用前景,是一项修旧利废、节约资金的好措施。它在航空、电力、制造等行业也有着广阔的应用前景[1]。1试验方法1.1试验中使用的钻铤管材料为进口中碳调质高强度钢4145H(相当于国产40立方毫米汞柱),材料因国家而异。焊接工具接头材料在中国制造,时间为4145小时,母材的化学成分如表1所示。焊接钻铤和接头为厚壁管,内径80毫米,壁厚54毫米,其中管长约8米,工具接头长0.6米,总长约9米

根据母材,的化学成分,该材料碳当量大,硬化倾向强,焊接性差。1.2焊接工艺优化石油钻铤的结构特点是直径小、管壁厚,目前窄间隙焊接是厚板焊接的有效方法之一。窄间隙焊接是一种以高沉积速率在窄间隙中完成多层焊接的方法。由于窄间隙焊接坡口横截面积小,填充金属少,具有成本低、生产率高的优点。此外,窄间隙焊接具有焊接热输入低、热影响区窄和多层焊接的回火效果,提高了焊接接头的质量。特别是冲击韧性高。目前,窄间隙焊接采用埋弧焊、钨极氩弧焊和熔化极氩弧焊。采用埋弧焊时,由于钻铤,焊剂直径小,铁水容易流失,不适用。采用氩弧焊时,焊接生产效率太低。MIG焊生产效率高,但焊接电弧难以控制。脉冲电流用于控制电弧和熔滴过渡,可有效提高电弧稳定性,减少焊接热输入,也有利于提高焊接接头的力学性能[2]。

1.3专用窄间隙焊机的优化设计

经过多次改不锈钢焊管厂家进和试验,研制出一种结构简单紧凑、使用性好、能伸入窄间隙槽内的焊机。喷嘴是椭圆形的,沿着喷嘴的长轴有两个导流翅片。喷嘴外增加一个椭圆形水冷保护套。椭圆形喷嘴和椭圆形水冷保护套之间有滑动作用。当焊接在凹槽中时,水冷导电棒和导流片伸入凹槽中,保护气体从喷嘴中流出。焊接区被引入到导向板和凹槽侧壁进行保护。随着焊道的增加,焊接机的升降带动喷嘴导板和导电杆一起上升,而椭圆形水冷保护套沿椭圆形喷嘴滑下,一直粘在焊件上。当焊接在焊件外表面焊缝附近时,保护效果主要通过水冷304不锈钢焊管保护套实现。该焊机具有良好的保护效果。底层和表层的焊接可以有效地保护焊接区区域而没有气孔。焊丝的延伸长度可以调节,这使得引弧容易,焊接过程稳定。更重要的是,焊机提高了窄间隙焊接电弧的稳定性,避免了侧壁电弧的产生。

1.4 钻铤焊接工艺及焊接工艺参数的优化

1.4.1焊接工艺

(1)选用直径为1.6 mm的H10Mn2SiMoVE高强度焊丝作为焊丝。

(2)图1是钻铤焊接的示意图。接头的钻铤和待焊端加工成2.5毫米钝边的U形槽。根据钻铤水孔的大小选择耐火土衬里。将钻铤和待焊接的接头夹在焊接机床上并找到。焊丝的延伸长度调整在1214毫米以内,过长的焊丝容易产生焊接缺陷,烧坏导电嘴,引起爆炸。

(3)用频率加热器在300-350预热焊接坡口710分钟。



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