潍坊钻杆焊缝(石油钻杆的过渡液相扩散焊)

Posted 2023-06-01

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潍坊钻杆焊缝(石油钻杆的过渡液相扩散焊)

石油钻杆的过渡液相扩散焊
石油钻杆是由钻杆接头和杆体两构件分别制造后再连接而成。虽然摩擦焊工艺已成功地应用于钻杆焊接，但在实际焊接过程中还存在一些缺陷，例如会产生焊接错位、外壁留有飞边、焊接区组织粗大等。针对钻杆摩擦焊中的缺点，采用用扩散焊(TLP)设备，在大气条件下加Ar气保护进行了钻杆的过渡液相扩散焊连接，获得了组织与性能合格的接头，对推进扩散焊技术在石油工业中的应用有一定的意义
一、试验材料
试验采用127mmX10mm的钻杆杆体和钻杆接头，材料为35CrMo. 所用中间层为FeNi-CrSi-B铁镍基非晶箔片，熔点为1050~1100℃，厚度为25μm，其化学成分见表1。
表1中间层的化学成分

表1

二、焊接设备
钻杆专用扩散焊设备，主要由中频电源及感应加热器、夹具及液压、冷却系统、保护系统和控制系统组成。其中感应加热器为单匝上下对开，内部有冷却水通道，外侧有保护气路，水电气一体化，操作简单，便于工件的安装和拆卸。液压系统提供夹紧力和顶紧力，实现工件的固定和焊接压力。控制系统采用PLC+PRC模块，并通过触摸屏设定工艺参数，实现人机界面对话。冷却系统由水箱、水泵、散热片及风扇组成，通过循环水冷却夹具、感应加热器及液压系统。
图1钻杆TLP连接设备示意图

图1

1—后顶架，2一基座；3C形架；4一钻杆接头；5一感应加热器；6一控制面板；7一龙门架；8一钻杆杆体

三、扩散焊工作过程
①车削加工钻杆接头和杆体端面，平均粗糙度为Ra6.3um.
②打开感应加热器，C形架和龙门架上夹头抬起。钻杆接头安装在C形架定位座上行程开关控制C形架运行直到接头待焊端面位于感应加热器中心。钻杆杆体从右侧装入，待两焊接端面接触时夹紧杆体。调整C形架上的定位座进行错位调整。
③运行C形架分离两待焊端面，将与焊接端面等形状的Fe-Ni-Cr-Si-B中间层合金箔片置于两待焊端面，C形架推后顶架，压紧中间层合金箔片。
④合上感应加热器，接通光纤测温仪，打开冷却水和Ar保护，触摸屏设定焊接参数和后热处理参数，通过PLC＋PRC运行焊接程序。在加热温度1215℃、保温时间4min，压力9 MPa的工艺参数下进行钻杆扩散焊。焊后加热温度650℃，保温5min回火,
⑤焊接程序结束后，打开感应加热器，C形架和龙门架上夹头上抬。焊接后的钻杆通下料机构从右侧下料，C形架退回左侧，焊接完毕。
四、接头分析
对焊后试样进行拉伸、弯曲试验。采用过渡液相扩散焊工艺焊接钻杆，接头变形小，焊缝处无摩擦焊时的飞边，焊缝成形美观。拉伸试验时断在母材上，扩散焊接头强度高于母材，弯曲试验时，接头处面弯、背弯180"未断，接头具有很好的塑性。