连续管全位置自动对接焊工艺和接头性能研究

为了进一步提高连续管在油田现场的使用价值和经济效益,设计了一种连续管全位置自动对接焊(自动TIG焊)工艺。采用该焊接工艺对Φ38.1 mm×3.4 mm规格CT80连续管进行了管-管对接焊,并对其焊接接头的强度、塑性、硬度及疲劳寿命进行了检测。检测结果表明,采用该焊接工艺获得的连续管管-管对焊接头,其内外焊缝成形良好,具有优良的强塑性和抗弯曲变形能力,具有较高的疲劳寿命,能满足作业现场的使用要求。     

2018年第9期导读

正本期论文广场栏目中,连续管激光焊对接接头组织性能分析一文,介绍了连续管管—管对接焊由氩弧焊改为激光焊的焊接工艺,并对环焊缝的接头组织性能进行分析,以探索激光焊技术用于连续管对接焊的可行性。实验取得了一些成果。大型两段式板式空气预热器的结构特点及运行控制、不圆度对承压设备的影响分析、搅拌器三大混合性能的模拟计算、国内FPSO码头临时系     

连续管激光焊对接接头组织性能分析

目前连续管管—管对接焊多采用氩弧焊工艺,但存在稳定性及可靠性不足的问题。鉴于激光焊热影响区小、不需要填充金属等优点,笔者拟对连续管进行激光焊焊接,并对环焊缝的接头组织性能进行分析,以探索激光焊技术用于连续管对接焊的可行性。实验结果表明,由于功率较小、焊接速度慢导致环缝的软化区出现在不完全相变区、回火区,尚需要进一步优化调整焊接工艺。     

连续管管-管对接打底焊试验研究

打底焊对连续管管-管对接焊缝的内成型起着决定性作用,打底焊质量是整个焊缝成型及性能优劣的基础。对直径25.4~50.8 mm,壁厚在2.11~4.44 mm的连续管在其他参数不变的条件下,通过单参数变化,进行了焊接电流、坡口形式及壁厚尺寸对焊缝成型质量的影响规律进行试验研究。结果表明,当壁厚小于3.5 mm时,采用V形坡口焊接,可获得平整的内成型;对于壁厚大于3.5 mm的连续管打底焊时,采用V形坡口很难获得平整的内成型,需采用U形坡口。     

热输入对CT90连续管对接接头热影响区组织及性能的影响

为了保证连续油管对接焊后焊接接头的使用性能,研究了不同热输入对CT90连续油管对接接头热影响区组织及性能的影响,采用TIG焊工艺分析了3层对接焊过程中焊缝热影响区的组织和性能的变化。结果显示,粗晶区、完全重结晶区组织以贝氏体为主,不完全重结晶区、回火区组织为块状铁素体、少量珠光体和渗碳体,随着热输入的增加,焊缝的晶粒尺寸变大,热影响区中软化区的宽度及幅度增大,软化区逐渐远离焊缝中心。     

焊接工艺对双金属复合管对接焊缝晶间腐蚀的影响

为了保证双金属复合管对接焊焊缝的耐腐蚀性能,结合双金属复合管对接焊的特点与特殊要求,从焊材的选取和焊接工艺参数的设计出发,验证了不同焊接工艺对复合管对接焊焊缝晶间腐蚀的影响。结果显示,实芯焊材正常焊接工艺下,焊缝的晶粒度与母材相当,没有出现腐蚀坑和晶间腐蚀弯曲开裂现象;药芯焊材及大热输入焊接工艺下,焊缝均出现不同程度的腐蚀。试验结果表明,双金属复合管在对接焊时最好选择与覆层材质相当的实芯耐蚀合金焊材,同时,要注意焊接热输入量的控制和内部惰性气体的保护。     

国产CT80级连续油管用钢带对接焊焊接方法探讨

论述了连续油管(coiled tubing,简称CT)用钢带对接焊的重要性及对接焊要求,同时就国产CT80级3.18mm连续油管钢带的实验室板-板对接焊的焊接方法进行了探讨,涉及的焊接方法有MIG/MAG焊、TIG焊和等离子弧焊接。通过对各种焊接方法的线能量、焊缝成形、焊丝匹配、引熄弧板安装、飞溅的比较,进行了焊接方法选择的评价,初步认为TIG焊线能量可以控制,焊缝成形美观,焊丝达到连续油管使用要求,引熄弧板安装不伤及母材,无飞溅,是比较理想的连续油管钢带焊接方法。由于TIG焊焊接板厚有限,较厚板-板对接可以考虑使用等离子弧焊。     

起焊位置对连续油管全位置自动焊焊缝成形的影响

为了研究起焊位置对连续油管全位置自动焊焊缝成形的影响,以国产CT80级Φ31.8 mm×3.18 mm连续油管为研究对象,采用全位置自动TIG焊分别以10点、 6点、 2点为起焊位置进行试验,分析起焊位置与内、外焊缝成形及组织之间的关系。结果表明,以10点为起焊位置(平焊位置起焊)的成形效果较好,且焊缝内、外成形也容易控制。并根据试验结果优化了全位置焊的区域划分及焊接参数,为连续油管现场全位置管-管对接提出合理化建议,为以后连续油管焊接技术的研究开发和应用提供参考。     

不同热输入对X80弯管母管焊缝组织性能的影响

为了提高X80弯管埋弧焊单丝多道焊焊接质量,以埋弧焊单丝多道焊焊缝为研究对象,采用扫描电镜分析、夏比冲击试验等研究方法,对比研究了两种大小不同的焊接热输入对X80弯管母管焊缝组织和性能的影响。试验结果显示,采用小焊接热输入(17.4 kJ/cm)焊接时,焊缝组织主要以针状铁素体组织为主,冲击断口大部分区域为韧窝+解理,焊缝具有较高的强度和韧性;采用大的焊接热输入(27.3 kJ/cm)焊接时,焊缝组织主要以沿奥氏体晶界分布的先共析铁素体为主,冲击断口大部分区域组织为解理+准解理,焊缝强度和韧性相对于小焊接热输入较差。研究表明,对于壁厚为34.5 mm的X80弯管进行埋弧焊单丝多层多道焊焊接时,建议实际生产时焊接热输入不宜超过20 kJ/cm。     

压力管道碳素钢与奥氏体不锈钢焊接存在的问题及防止措施

在压力管道施工过程中，碳素钢与不锈钢对接焊焊缝质量是施工的技术难点，两种不同材质的钢管对接时会产生焊缝金属稀释，熔合区出现脆性过渡层，存在碳的扩散迁移等，造成接头熔合区发生脆性断裂以及热疲劳等焊接质量问题。提出在碳素钢母材金属侧用含高铬镍焊条堆焊过度层来减小稀释和碳的迁移；采用U型坡口、小电流、高电压、快速焊和多层焊的焊接工艺来提高熔合比，减小稀释，提高焊接韧性，通过焊前预热和焊缝缓冷充分消除热应力等一系列防止措施。     

CT110连续油管环焊工艺对焊接接头组织性能的影响

为了确保连续油管现场修复对接焊缝性能,提高连续油管的使用寿命,设计了两种CT110连续油管环焊对接工艺方案,并进行了焊接试验。采用金相组织分析、显微硬度测试、拉伸性能检测及疲劳试验等方法,分析了两种工艺方案下焊接接头的组织与力学性能。结果显示,两种工艺下所焊CT110连续油管焊接接头的焊缝及热影响区粗晶区组织均以铁素体和粒状贝氏体为主,显微硬度及抗拉强度相当,但工艺方案二所焊接头均匀变形能力更强,疲劳寿命相对提高92%。研究表明,采用工艺方案二将盖面层改为两道焊的工艺措施,能够降低因焊接热作用引起的热影响区回复与再结晶程度,提高焊接接头均匀变形能力,从而提高接头抗低周疲劳性能。     

连续油管对接焊残余应力场分析

基于ABAQUS有限元模拟软件对CT90钢级Φ38.1 mm×2.7 mm连续油管焊接接头的残余应力进行模拟,建立了连续油管对接焊有限元模型,得到了连续油管对接焊时焊缝处残余应力分布规律。结果显示,随着热源的移动,温度降低,残余应力增加,期间周向出现了最大残余拉应力405.7 MPa,轴向出现了最大残余压应力195.7 MPa;冷却后,最大残余应力主要集中在焊缝处,并沿着垂直于焊缝方向逐步递减。试验结果对连续油管后续消除对接焊残余应力提供了理论依据。     

板对接立位实芯焊丝CO_2气体保护焊焊接工艺研究

为保证培训选手在"嘉克杯"国际焊工大赛中取得较好成绩,针对该比赛的实芯焊丝CO2气体保护焊比赛项目,即板对接立位实芯焊丝CO2气体保护焊展开了研究,通过工艺参数的细化调整,操作手法的改进,包括改进对口间隙、焊枪角度、摆动方式及控制热输入等措施,改善了焊缝根部及盖面成形,提高了接头质量,达到了提高选手焊接操作水平、控制焊缝外观成形和内部缺陷的目的。     

T91耐热钢激光焊和钨极氩弧焊接头组织及力学性能研究

为优化当前T91耐热钢管对接焊缝性能并缩小热影响区,通过对比研究T91耐热钢激光焊（LW）与钨极氩弧焊（GTAW）对接焊缝的微观组织及常温拉伸、高温拉伸、硬度、常温冲击等各项力学性能,探究通过改变当前T91耐热钢焊接工艺提升焊缝质量的新方法。研究结果表明,激光焊（LW）在T91耐热钢的焊接中相比当前使用的钨极氩弧焊（GTAW）展现出了较好的工艺适配性,激光焊（LW）在保证焊缝组织与性能满足接头标准要求的基础上,相比钨极氩弧焊在焊缝粗晶区获得了更为细化的微观组织,焊缝与热影响区更小,且焊缝熔化区室温冲击性能明显提升。     

连续油管环焊温度场及残余应力场数值分析

采用有限单元法,初步模拟了连续油管环焊温度场及残余应力场的分布情况。结果表明,在焊接过程中,焊缝附近温度梯度很大,在远离焊缝的地方温度梯度渐渐趋于平缓;随着焊接热源的移动,温度中心也随之移动,最高温度可达母材的熔点;在每一道焊接结束后,温度迅速下降,越接近层间温度,降温所用的时间也越长。焊后残余应力主要分布在焊缝附近,管体其他部位应力很小,只有几十兆帕;最大残余应力在焊缝壁厚的中心位置,其值为592 MPa,应力值较大,建议采用相关热处理技术来消除焊缝处的残余应力。     

CO2焊和MAG焊的工艺性能及焊丝的研发与应用

通过CO2气体保护焊和混合气体保护焊(MAG)工艺性能的对比,强调MAG焊在减少熔滴过渡过程中的飞溅、改善焊缝成型、提高焊缝金属冲击韧性方面优于CO2焊接工艺.列举了MAG焊在重要构件如管线钢管等焊接方面的应用实例,提出:对薄板及要求不高的构件可采用纯CO2焊;对中、厚板及对焊缝质量要求(如韧性、外观等)较高的重要构件,推荐采用纯CO2气体 药芯焊丝或富氩(Ar CO2)混合气体 实芯焊丝两种工艺;有条件的情况下应积极使用脉冲MAG电源,以进一步提高焊速,改善过渡.同时重点介绍了日本近年关于焊丝开发(无镀铜实芯焊丝、焊后去应力回火钢材用无再热裂纹全位置药芯焊丝、低相变温度焊丝)与应用方面的研究成果.