[发明专利]石油方钻杆窄间隙脉冲熔化极气保护无衬套打底焊方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种石油钻铤焊接方法，特别是一种石油方钻杆窄间隙脉冲熔化极气保护焊无衬套打底焊接方法。

背景技术

现有的窄间隙脉冲熔化极气体保护自动焊方法(以下简称MAG焊)，在焊接大厚壁小直径的中碳合金结构钢管件时，为了防止底层的焊穿及反面产生过大的焊缝余高，必须要在管体的内壁加衬套，衬套一般用耐火材料制作，等焊接过程结束后要将耐火材料衬套击碎取出。这种方法在焊接钻铤时，由于管件壁厚且长，要将耐火衬套击碎取出，工艺较为复杂。

文献“方钻杆环缝自动焊机的研制蒋淑英、孙永兴、王玉彬、许敬年《石油机械》2006年34卷12期第41-43页”公开了一种方钻杆环缝自动焊机，该焊机焊接方钻杆时用钨极氩弧焊方法(以下简称TIG焊)进行打底焊，用熔化极CO₂气保护焊进行多层填充焊接。但现有的焊接方法存在以下问题：

1.石油方钻杆进行对接焊时，如果没有配装衬套的衬托和同心作用，首先焊口的装配找正麻烦且费时；其二焊接对口转动时易错边相当于使钝边减薄易导致焊穿；第三焊接变形使未焊接区段对缝间隙加大也易导致焊穿。

2.MAG焊的电弧具有较强的穿透力，故常将TIG焊的焊缝焊穿，一旦底层焊穿，就直接造成报废品。

3.TIG焊的穿透能力有限，故打底焊焊缝的厚度有限，一般在3mm以下。若要加厚底层焊缝，必须要增加自动填充焊丝，大大增加了MAG焊设备的复杂程度，亦影响设备的工作稳定性。

发明内容

为了克服现有的焊接方法在焊接石油方钻杆时操作困难而导致焊接质量差的不足，本发明提供一种石油方钻杆窄间隙脉冲熔化极气保护焊无衬套打底焊接方法。该方法将焊缝坡口的钝边加工成锥口后配合对缝，钝边之上加工成与焊件内壁成一定夹角的斜边，这种锥口配合的窄间形焊缝坡口可以有效地拟制转动错边和焊接变形导致的焊穿问题，采用不加填丝钨极脉冲氩弧焊进行打底焊，操作简便，且可以保证脉冲TIG打底焊的焊缝质量。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案：一种石油方钻杆窄间隙脉冲熔化极气保护无衬套打底焊接方法，其特点是包括下述步骤：

(a)将左钻杆1焊缝坡口加工成左钝边3，左钝边3与焊件内壁夹角65～75°，左钝边3上方加工成与焊件内壁夹角为50～60°的左斜边4；同样，将右钻杆2焊缝坡口加工成右钝边5，右钝边5与焊件内壁夹角105～115°，右钝边5上方加工成与焊件内壁夹角为50～60°的右斜边6；左钻杆1与右钻杆2找正对准后，左钝边3与右钝边5贴合形成对接缝10，左斜边4与右斜边6形成窄间形坡口7，窄间形坡口7的宽度是10～15mm；

(b)将脉冲MAG焊枪8垂直于方钻杆轴线安装在窄间形坡口7内，窄间形坡口7向前、或向后45°安装的脉冲TIG焊枪11，气动驱动脉冲TIG焊枪11进入窄间形坡口7内，脉冲TIG焊枪11的钨极使其指向对接缝10，设定焊接参数：基值电流145～150A；脉冲电流220～235A；电弧电压5～6V；脉冲频率10Hz；焊接速度0.029～0.033m/min；氩气流量0.6～0.7L/h，启动脉冲TIG自动焊程序，在焊件旋转的同时，使钨极端部与对接缝10之间引燃电弧进行底层焊接，焊完底层环缝后将脉冲TIG焊枪11退出窄间形坡口7；

(c)从第二层起，在底层之上采用脉冲MAG焊进行填充焊接，将脉冲MAG焊枪8步进驱动下落，使焊丝9指向底层焊缝，设定小焊接参数：送丝速度2.0～2.2m/min；焊接速度0.08～0.10m/min；脉冲电流125～129A；基值电流50～60A；氩气流量1300～1600L/h；二氧化碳气流量110～130L/h；启动脉冲MAG自动焊程序，在焊件旋转的同时，焊丝9匀速送出，焊丝端部与底层之间引燃电弧进行第二层焊接；

(d)第二层焊接完成后，脉冲MAG焊枪8自动提升2.8～3.3mm进入第三层焊接，直至焊接完成；这个阶段不停焊；采用大规范参数：送丝速度0.029～0.033m/min；焊接速度0.04～0.06m/min；脉冲电流140～145A；基值电流50～60A；氩气流量1300～1600L/h；二氧化碳气流量110～130L/h。

本发明的有益结果是：由于采用将焊缝坡口的钝边加工成锥口后配合对缝，钝边之上加工成与焊件内壁成一定夹角的斜边，这种锥口配合的窄间形焊缝坡口有效的拟制了转动错边和焊接变形导致的焊穿问题，采用不加填丝钨极脉冲氩弧焊进行打底焊，操作简便，且保证了脉冲TIG打底焊的焊缝质量。

下面结合附图和实施例对本发明作详细说明。

附图说明