【正文】 和填充絲的焊前清理，距離坡口至少 20mm 范圍內(nèi)的油污、水分、灰塵和氧化物等雜物，這是保證焊接質(zhì)量的重要工藝步驟。 分別運(yùn)用大，小線能量進(jìn)行焊接對(duì)比結(jié)果如圖 31 所示。 (2) 電弧電壓：電弧電壓主要由鎢扳至管坯表面的距離決定。 (4) 氬氣流量：氬氣純度應(yīng)大于 ％ 。 (6) 鎢極直徑：鎢極直徑過(guò)大，易引起電弧飄浮與不穩(wěn)定；直徑過(guò)小，當(dāng)超過(guò)電流容量允許值時(shí)，鎢極會(huì)強(qiáng)烈發(fā)熱而致使其熔 化和揮發(fā)，引起電弧不穩(wěn)和焊縫夾鎢。 的平底錐形，錐底直徑 ～ 。在實(shí)際生產(chǎn)中，為提高生產(chǎn)效率，在 確保焊接質(zhì)量前提下，如何選取焊接電流和焊接速度就成為整個(gè)問(wèn)題的關(guān)鍵。 a) 焊接電源 b) 自動(dòng)焊 機(jī) 機(jī)頭 圖 32 焊接設(shè)備 全位置自動(dòng)焊接 機(jī)頭 ，該焊接 機(jī)頭 具有設(shè)計(jì)緊湊，裝卸快捷方便，功能全等特點(diǎn)。其主要包括：管子校直 、 整圓 、 加工坡口 、 焊前清理 (除銹、油、渣、水等 )、 工裝組對(duì) [16]。 連續(xù) 油 管整圓 連續(xù)油管在作業(yè)過(guò)程中反復(fù)纏繞、發(fā)生斷裂時(shí)斷口兩端的受力不同、受到擠壓時(shí)會(huì)造成管體截面變形為類橢圓狀。 連續(xù) 油 管坡口加工及尺寸 坡口的型式和尺寸對(duì)焊接質(zhì)量和焊接效率均產(chǎn)生關(guān)鍵性的影響。 圖 34 加工好坡口的管端 V形坡口主要特點(diǎn)：適用范圍廣，可適用于各種厚度的對(duì)接接頭；加工簡(jiǎn)單，加工成本低；通過(guò)調(diào)節(jié)坡口角度，較易得 到不同寬度的坡口。然而對(duì)于全位置自動(dòng)鎢極氬弧焊， α過(guò)小時(shí)，電弧穩(wěn)定性差，電弧易向坡口兩側(cè)飄移，產(chǎn)生未焊透。~100176。 a)外壁打磨對(duì) b) 內(nèi)壁打磨 圖 36 管端打磨除銹及毛刺 連續(xù) 油 管焊接工裝及組對(duì) 油管進(jìn)行對(duì)接焊縫組對(duì)時(shí)，內(nèi)壁應(yīng)齊平，內(nèi)壁錯(cuò)邊量不宜超過(guò)管壁厚度的 10%，且≤ 。 西安石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 20 圖 37 焊接工裝圖 各起焊位置的 工藝調(diào)試 及步驟 一般油管環(huán)縫的全位置焊接可分兩步走較好，第一步控制成 型 ，第二步再進(jìn)行組織調(diào)控。具體操作參考上一章焊前準(zhǔn)備規(guī)程。 每次焊接的具體操作如下： a) 清洗：組對(duì)裝夾后，用丙酮對(duì)管子內(nèi)外表面清洗； b) 通氣：打開(kāi)氬氣通氣閥，進(jìn)行通氣，速度適中，保護(hù)效果較好； c) 調(diào)整鎢極：在對(duì)中過(guò)程將鎢極端部垂直于焊接部位； d) 編寫(xiě)焊接程序； e) 模擬焊接過(guò)程； f) 進(jìn)行點(diǎn)焊； g) 開(kāi)始焊接； h) 焊接后，看外成型，用電刻筆編號(hào)； i) 每一道焊接工序完成后，要對(duì)焊縫外表面用鋼刷和棉花進(jìn)行清理，需注意，清理時(shí)棉花不用丙酮溶液浸濕； j) 在砂輪切割機(jī)上將焊縫處切成環(huán)，看內(nèi)成型。 表 32 對(duì)接焊縫外形允許尺寸 外形∕接頭類別 Ⅰ Ⅱ Ⅲ 焊縫余高 平焊 0～ 2 0～ 3 0～ 4 其他位置 ≤ 3 ≤ 4 ≤ 5 焊縫寬度 比坡口增寬 ＜ 2 ≤ 4 ≤ 5 每側(cè)增寬 ＜ 2 ≤ 2 ≤ 3 焊縫余高差 平焊 ≤ 2 ≤ 2 ≤ 3 其他位置 2 ＜ 3 ＜ 4 注： 1. 焊縫表面不允許有深度大于 1mm 的尖銳凹槽，且不允許低于母材表面。 內(nèi) 凹 ≤ 0～ ≤ 西安石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 22 內(nèi)成型評(píng)定標(biāo)準(zhǔn) (1) 焊接接頭從起焊位置鋸開(kāi)，鋪展開(kāi)來(lái)觀察，檢查 成型，拍照。 注：采用氬弧焊打底的接頭不允許有根部未焊透。 西安石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 23 4 焊接試驗(yàn) 對(duì)于連續(xù)油管焊接， 打底焊是 焊接過(guò)程的重要部分 之一 。 (2) TIG 焊焊前準(zhǔn)備工作是一個(gè)非常重要的過(guò)程，關(guān)系到焊縫最終的成型質(zhì)量。 表 34 焊縫斷面宏觀檢驗(yàn)合格標(biāo)準(zhǔn) 缺陷名稱∕厚度(mm)∕ 焊接接頭類別 Ⅰ Ⅱ Ⅲ ≤ 6 6 ≤ 6 6 ≤ 6 6 裂紋、未熔合 不允許 未焊透 單面焊雙面成型 不允許 不允許 深度 ≤ 15%δ且 ≤ 2mm，累計(jì)長(zhǎng)度 ≤ 焊縫長(zhǎng)度的 15% 內(nèi)凹 (塌腰 ) 深度 ≤20%δ且≤ 1mm 深度 ≤15%δ且 ≤ 深度 ≤25%δ且 ≤ 2mm 深度 ≤20%δ且≤ 2mm 深度 ≤ 30%δ且 ≤ 2mm 深度 ≤ 25%δ ， 且 ≤ 單個(gè) 夾渣 徑向 ≤ 25%δ ≤ 20%δ且 ≤ 3mm ≤ 25%δ ≤ 20%δ且 ≤ 4mm ≤ 25%δ ≤ 25%δ且≤ 4mm 軸、周向 ≤ 30%δ ≤ 25mm且 ≤ 4mm ≤ 30%δ ≤ 25%δ且 ≤ 4mm ≤ 30%δ ≤ 30%δ且≤ 5mm 密集氣孔夾渣 不允許 每 1cm面積內(nèi)有直徑≤ 渣不超過(guò) 5個(gè) ， 或總面積不超過(guò) 3mm。 (3) 焊縫外表面魚(yú)鱗紋均勻，余高平齊，允許有不超過(guò)壁厚負(fù)偏差的劃道、刮傷、焊縫錯(cuò)位、燒傷和結(jié)疤等輕微缺陷存在，允許焊縫處壁厚增厚和內(nèi)縫焊筋存在 ，焊縫表面缺陷應(yīng)符合表 33 要求。 表 31 接頭分類 分類 Ⅰ Ⅱ Ⅲ 工作壓力范圍 大于 8MPa的汽、水、油、氣管道 4～ 8MPa或大于 且小于 4MPa的汽、水、油、氣管道 ～ 、水、油、氣管道 外成型評(píng)定標(biāo)準(zhǔn) (1) 外表面不允許有裂紋，氣孔，未融合，咬邊等缺陷。 基本的工藝參數(shù)確定后，暫不做變化，對(duì)于一個(gè)起焊位置先進(jìn)行單參數(shù)的變化試驗(yàn)，分析各個(gè)焊接接頭的內(nèi)外成型情況，對(duì)焊接工藝不斷作出調(diào)整。 (1) 焊前準(zhǔn)備 。 將工件裝夾在專用工裝上，見(jiàn)圖 35。 連續(xù) 油 管清理 全位置自動(dòng) TIG 焊焊接技術(shù)對(duì)材料的表面質(zhì)量要求很高，焊前必須經(jīng)過(guò)嚴(yán)格清理，在焊接過(guò)程中對(duì)坡口上的油、銹、水分等雜質(zhì)特別敏感，清理不凈就會(huì)產(chǎn)生氣孔。而 δ 過(guò)小時(shí)，焊接電流小，能承受的波動(dòng)范圍窄，控制困難，容易產(chǎn)生燒穿等缺陷。 圖 35 管－管對(duì)接示意圖 西安石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 19 注： D 是管徑， α 是單邊坡口角度， δ 是鈍邊尺寸， b 是對(duì)口間隙。在絕大部分的焊接試驗(yàn)和焊接工藝評(píng)定中，對(duì)坡口型式及尺寸都做了明確的規(guī)定。一方面坡口加工不好會(huì)使鈍邊不均勻，氬弧焊焊接時(shí)往往造成局部未焊透；另一方面其對(duì)點(diǎn)固造成影響，會(huì)造成局部錯(cuò)邊，影響焊縫成 型 。由于盤(pán)卷在連續(xù)油管作業(yè)車上或者是滾輪上的連續(xù)油管兩端有不同曲率半徑的弧彎，導(dǎo)致兩端不能很好地對(duì)中，如圖 31 所示。 焊前準(zhǔn)備工作 在全位置 TIG 焊焊接過(guò)程中，焊前準(zhǔn)備工作是一個(gè)非常重要的工序，直接影響到后續(xù)的焊接過(guò)程，影響到焊接接頭的質(zhì)量和油管內(nèi)表面成型，最終導(dǎo)致補(bǔ)焊好的連續(xù)油管壽命降低。該焊接電源采用了峰值脈沖的前緣疊加快速脈沖的技術(shù)，提高熱輸入效率，西安石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 17 減小熱影響區(qū)，增大了熔深，充分地改善了焊接熔池的結(jié)晶條件，獲得更高質(zhì)量的焊縫。 (7) 噴嘴至管坯表面的距離：距離越近，保護(hù)效果好，抗側(cè)向風(fēng)能力強(qiáng)，并可相應(yīng)減少氣體流量，節(jié)省氬氣；但過(guò)近，不便觀察和操作，則易燒損噴嘴 實(shí)取 4～ 6mm。 為防止鎢極溫度升高、燒損，我們采取直流正接法，即管坯接正，焊槍 (鎢極 )接負(fù)。實(shí)取氬氣流量 6～ 8l／ min。 (3) 焊接速度：由于氬氣保護(hù)是柔性的，當(dāng)焊速過(guò)快，則氬氣流會(huì)產(chǎn)生彎曲，減弱了對(duì)鎢極、熔池和電弧的保護(hù)作用，容易產(chǎn)生未焊透、氣孔等缺陷；同時(shí)，不利于管子的成型調(diào)整，廢品率高。 西安石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 16 焊接 參數(shù) 對(duì)接頭內(nèi)外成型質(zhì)量的影響 全位置 自動(dòng) TIG焊時(shí)，焊接工藝參數(shù)有 ： 焊接電流 、 電弧電壓 、 焊接速度 、 氬氣流量，噴嘴直徑 、 鎢極直徑 、 噴嘴及管坯表面的距離等。可用機(jī)械清理和化學(xué)清洗除去氧化膜；鋁合金用刮刀清理。通常 4mm以下板厚對(duì)接焊采用 I 形坡口，其裝配間隙為零時(shí)可 不加填充絲，否則加填充絲。 (3) 確定焊接方法后，制定具有可行性的焊接方案，為后續(xù)焊接試驗(yàn)做準(zhǔn)備。 (4) 對(duì) 2 點(diǎn)位置起焊的焊接工藝進(jìn)行調(diào)試。因此，采用全位置自動(dòng)鎢極氬弧焊焊接技術(shù) 進(jìn)行試驗(yàn) 。 西安石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 14 (3) 勞動(dòng)條件的優(yōu)越性 ： 由于整個(gè)焊接過(guò)程都是機(jī)器自動(dòng)完成，操作員可遠(yuǎn)離焊接區(qū)，有效防止焊接弧光輻射、煙塵等焊接有害物對(duì)人體造成傷害。 全位置自動(dòng) TIG 焊的技術(shù)特點(diǎn) (1) 焊接技術(shù)的先進(jìn)性 ： 全自動(dòng)氬弧焊技術(shù)主要針對(duì)被焊管材規(guī)格編制出相應(yīng)的焊接程序，通過(guò)將程序輸入主機(jī)進(jìn)行存儲(chǔ)，并通過(guò)適當(dāng)?shù)脑嚭刚{(diào)整得到該規(guī)格管材的施焊程序。 (3) 等離子弧焊。 MAG焊接時(shí) ， 電流大于 200A， 。 (3) 等離子弧焊。初步試驗(yàn)采用國(guó)產(chǎn)和進(jìn)口兩種焊絲 ， 焊接后焊縫成 型 美觀、無(wú)氣孔等缺陷。 西安石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 13 (3) 等離子弧焊。采用 MAG焊接 ， 在保護(hù)氣體中加入一定量的 O2 或 CO2 ， 增大電弧活度 ， 由于其具有氧化作用 ， 會(huì)在熔池表面連續(xù)不斷地形成氧化膜 ， 而氧化膜電子溢出功低 ， 陰極霧化作用得以連續(xù)不斷的進(jìn)行 ， 因此電弧燃燒穩(wěn)定 ， 焊縫成 型 較好。能量密度高達(dá) 105～ 106W/cm2。 (2) TIG焊?，F(xiàn)從以下幾個(gè)方面對(duì)這些焊接方法進(jìn)行探討分析 [13] [14]。 連續(xù)油管 焊接對(duì)焊接方法的要求，目前國(guó)內(nèi)外說(shuō)法不一， 但結(jié)果都是得到內(nèi)外成型美觀，過(guò)渡圓滑，各項(xiàng)性能優(yōu) 良的焊接接頭。 對(duì) 連續(xù)油管 補(bǔ)焊接頭的性能要求也隨著變得苛刻， 焊接接頭的熱影響區(qū)時(shí)整個(gè) 連續(xù)油管 的薄弱環(huán)節(jié)，最容易在受到拉伸，擠壓等綜合作用力時(shí)，發(fā)生斷裂。 以及作業(yè)的 井口壓力 不斷增大， 現(xiàn)在連續(xù)油管則 需要 在井口壓力高達(dá) 10000 psi 的井中進(jìn)行施工應(yīng)用。預(yù)熱溫度取決于焊件的含碳量、焊件的厚度、焊條類型和焊接規(guī)范。淬硬傾向和冷裂傾向大，焊接性更差。 西安石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 11 (2) 使用性能：即在一定焊接工藝條件下，焊接接頭對(duì)使 用要求的適應(yīng)性。另外該鋼適宜于采用控溫、控冷和控制變形 量 等方法加工，其產(chǎn)品勿需調(diào)質(zhì)即可達(dá)到要求的 性能，由此簡(jiǎn)化了生產(chǎn)工藝。焊接起始位置的選擇關(guān)系到連續(xù)油管焊接接頭內(nèi)外成型，耐沖擊磨損性能，研究不同的焊接位置時(shí)，連續(xù)油管對(duì)焊接頭成型的特點(diǎn)，獲得其中的變化規(guī)律，分布特點(diǎn) ，并提出優(yōu)化的焊接工藝，為以后連續(xù)油管焊接的研究提供參考和支持。 (7) 總結(jié)：綜合上述資料、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，得出不同焊接起始位置對(duì)連續(xù)油管對(duì)接焊的影響規(guī)律。 在油管對(duì)接接頭中，表面余高不能過(guò)高，要以焊接件厚度為基準(zhǔn)，參考相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)。 (2) 管體性能分析：了解管體材料成分，強(qiáng)度，各種性能 指標(biāo)。 (2) 理論分析：通過(guò)理論分析初步了解連續(xù)油管，對(duì)接焊接， TIG 焊焊接，焊接接頭強(qiáng)度測(cè)試方法。 5) 缺乏熟練的操作者。 2) 作業(yè)設(shè)備一味依賴進(jìn)口，使一些重要液壓件的維修得不到保證。為了提高強(qiáng)度，還可以有限制地加入一定量的錳、鉻、鉬和鎢等合金材料，隨著連續(xù)油管壁厚的增加，這些提高強(qiáng)度的添加劑越來(lái)越重要。管材的最小屈服強(qiáng)度取決于鋼級(jí) ， 隨著連續(xù)油管屈服強(qiáng)度的增大，連續(xù)油管的抗拉強(qiáng)度也在增大。 (2) 大部分油田配套工具不完善，使得應(yīng)用的作業(yè)工藝少，有些油田適合連續(xù)油管作業(yè)的井次少，作業(yè)成本比較高 。從圖中可以看出，作為主要常規(guī)作業(yè)項(xiàng)目的 連續(xù)油管 注氮、洗井和注酸共占 連續(xù)油管 作業(yè)量的 75%，其中僅洗井一項(xiàng)就占了 58%。 從以上六個(gè)方面來(lái)看，用連續(xù)油管鉆井其技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)是比較先進(jìn)的，也減少了對(duì)環(huán)境的污染，這是符合節(jié)能環(huán)保的技術(shù)。 (6) 保護(hù)油藏 產(chǎn)量最佳在鉆井過(guò)程中，鉆井階段損害油藏是影響獲得最佳產(chǎn)量的主要原因之一。由于采用連續(xù)油管鉆井，可以連續(xù)不停地循環(huán)鉆井液，井內(nèi)欠平衡狀態(tài)成穩(wěn)定流動(dòng)狀態(tài)，從而形成了“真正的”欠平衡狀態(tài)。另一方面，連續(xù)油管鉆井的連續(xù)作業(yè)也有助于提高平均機(jī)械鉆速 (ROP)來(lái)降低成本。原西德克隆斯用常規(guī)技術(shù)鉆一口 1524m 油井的總成本為 25— 35 萬(wàn)美元，而用小井眼 連續(xù)油管 鉆井的成本為 15 萬(wàn)美元。國(guó)外對(duì)于 連續(xù)油管 生產(chǎn)應(yīng)用中的焊接技術(shù)核心技術(shù)嚴(yán)密封鎖，現(xiàn)有的國(guó)外可供參考的連續(xù)油管焊接文獻(xiàn)很少。這種工藝是對(duì)過(guò)去對(duì)焊工藝的一次重大革新 ， 明顯地提高了連續(xù)油管的可靠性 [6]。即便每條管柱上的焊點(diǎn)少于 10 個(gè) ， 但仍存在著可靠性問(wèn)題。它的誕生將推動(dòng)中國(guó)焊管技術(shù)水平再上新臺(tái)階，實(shí)現(xiàn)焊管機(jī)組制造水平歷史性的突破。 2021 年，鉆井院江漢機(jī)械研究所具有獨(dú)立自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的車載式 連續(xù)油管 作業(yè)機(jī)和配套井下 工具研制成功。此外，石油大學(xué)、青島建筑工程學(xué)院等對(duì)連續(xù)油管的受力、疲勞及可 靠性進(jìn)行了研究；吉林石油管理局還申請(qǐng)了“油井多功能復(fù)合連續(xù) 油管”專利，但沒(méi)有形成產(chǎn)品。 1972 年，我國(guó)引進(jìn)了第一臺(tái)波恩公司生產(chǎn)的 連續(xù)油管作業(yè)機(jī) (CTU)。 20 世紀(jì) 90 年代以來(lái)，鋼質(zhì) 連續(xù)油管 的規(guī)格、材質(zhì)以及制造技術(shù)都