[发明专利]一种连续管的管管对接焊工艺方法

摘要

一种连续管的管管对接焊工艺方法，步骤包括：连续管两侧管端矫直，两侧管端V型坡口加工，管端接头内外壁清理，对口组装，管端加装冷却块，两侧管内通内保护气，根据连续管高强度、高塑性的特点选取低组配等级连续管用焊丝，小线能量多层焊技术工艺，利用手工钨极氩弧焊进行打底、填充、盖面焊，本发明焊接工艺方法顺利实现了连续管管‑管对接焊，获得了综合性能优异的连续管管‑管对接焊接头，弥补了国内连续管管‑管对接焊技术规范的空白，为油气田企业产生了可观的经济效益。

主权项

1.一种连续管的管管对接焊工艺方法，其特征在于，包括以下步骤：(一)液压矫直机粗矫直截断管端部，通过一种现场用连续管液压矫直机粗矫，使管体在自由状态下不发生弯曲，然后，距管端500mm范围内精矫，使管体直线度达0.85‰，满足矫直精度要求，只有经过粗矫和精矫处理，才可以保证组对后两管体轴线重合，使之能在无应力状态下对接；(二)坡口加工，采用型号ISY‑80内涨式坡口机将两管端加工成V型坡口,加工的坡口角度应能够使填充金属进入，分配因焊接接头热收缩引起的焊接应力，坡口角度根据实际需要选择，范围30°～100°，单边37±2.5°或夹角75°±5°对分散应力和减小管件变形非常有效，V型坡口根据壁厚或间隙不同留有一定的钝边，钝边0.5～0.8mm；(三)管内外除湿，为防止焊接时管内外湿气影响焊接质量，离管端300mm范围内的水渍、油污产生湿气的介质应清理干净，采用氧‑乙炔火焰均匀加热管体外壁使湿气蒸发或放置适量吸油纸除湿；(四)管内外壁除锈，作业后的连续管管内外壁由于介质腐蚀出现锈、氧化皮及腐蚀坑，距管端10～15mm范围管内外臂需打磨清理并露出金属光泽，采用直柄角磨机，先用粒度60目棕刚玉锥形圆形磨头粗磨管内外壁，再用粒度80目布基棕刚玉圆柱形磨头抛光；(五)对口组装，将准备好对口的两个管端放置在一种现场用连续管对口组焊装置上无应力装卡组对，组对间隙1.5‑2.5mm，用一根不长于100mm的直钢板尺检查对中情况，确保对口错变量不大于管壁厚的10％且不大于0.4mm的规定值；(六)管端加装冷却块，将组对好准备施焊的连续管管端两侧距焊口10‑15mm处加装一种连续管对接焊用冷却装置，冷却装置可大大减小焊接热过程对焊缝区域的热输入，降低高温停留时间，减缓晶粒长大，从而改善焊接接头性能；(七)管内充填保护气，焊接前，向两侧管内充填质量纯度不小于99.99％氩气，使管内氧气的质量浓度不大于500ppm，以保证背面焊缝不被氧化；(八)焊接工艺规范：(1)焊接方式：选用手工钨级氩弧焊，引弧方式为非接触式高频引弧，钨极选用毒性较小的铈钨极，直径2.4‑3mm，钨极形状为圆锥形，锥度20‑25°，锥度长约为钨极直径2‑3倍；末端锥形以防止钨极末端熔化进入熔池，造成夹钨缺陷；(2)焊接材料：选用进口碳钢实芯焊丝AWS E70S‑6，焊丝直径和(3)焊接电流种类及极性：直流正接；(4)氩气流量：8‑12L/min；(5)层间温度：60‑100℃，温度测量用热电偶测温仪；(6)焊接工艺参数:采用小线能量多层焊技术工艺原则选取，焊接电流70‑85A，焊接电压15‑20V，焊接速度40‑55mm·min‑1；(九)焊接操作过程：将整个焊口视为一个钟表，下面是6点，左右分别为9点和3点；(1)点固焊，焊接电流选用第一道填充层电流，先在4点位置点固5‑10mm焊缝，后在10点位置点固5‑10mm焊缝；(2)打底层，先从右侧6点位置引燃电弧，采用上爬坡焊呈向12点方向移动焊枪，焊接开始后，待电弧烧出熔洞再填充焊丝，填丝时，焊丝须插进熔洞熔化，以防焊缝背面出现上凹缺欠，焊至12点位置后，同理，再从左侧6点位置引燃电弧焊至12点10分，增加10分为了使焊缝重叠15‑20mm，以保证焊缝接头的质量，其余焊道都须保证焊缝接头重叠；(3)第一道填充层，焊接时，引弧位置须错过6点位置，在6点10分或5点50分处引弧，以弥补打底层引弧处可能出现的缺欠，相比打底层，第一道填充层焊接电流略大于打底层焊接电流，焊丝直径小于打底层焊丝直径；(4)第二道填充层，焊接时，引弧位置须错过第一道填充层引弧位置，由于本层填丝量增加，焊接电流略大于第一道填充层焊接电流，送丝采用连续送丝方式，焊枪做月牙形摆动，焊枪摆动时，当摆至坡口夹角处，电弧轴线应对准第一道填充层与坡口面的夹角，稍作停顿使夹角熔化后再填入焊丝，填入的焊丝量使本填充层距试件上表面棱边0.5mm的余量并尽可能不破坏上棱边，以确保盖面层基准线的平直和盖面层与母材过渡圆滑；(5)盖面层，同理，焊接时，引弧位置须错过第二道填充层引弧位置，盖面层是修整不规则的填充层并填满焊道，盖面层焊接操作时，电弧轴线摆至坡口棱边处，在棱边附近稍做停顿，形成熔池后送入焊丝，填入焊丝量应填满填充层所留余量并溢出棱边0.5‑1.5mm左右为准，然后摆动焊枪至另一侧棱边；(十)焊接完成后，取下冷却块，采用角磨机用80目的角磨片打磨焊道表面余高，打磨至与母材平齐，其作用：一是，连续管下井时须穿过与母材外径相同的注入头夹紧机构；二是，后续无损检测，焊缝处须平整、光滑；(十一)焊后检验，采用外观检验、渗透探伤检验和水压检验方法检测焊缝表面是否存在裂纹、气孔等缺陷，若未检出缺陷，表明焊缝内部存在缺陷的可能性较小，由于钨极氩弧焊在焊接过程中，若出现微小裂纹、气孔，裂纹、气孔会贯通每层焊道，直至盖面焊道；所述的步骤七管内充填保护气，焊接前，将组对好成同一轴线的连续管两管端利用组对装置前后错开，先向错开的两侧距管端1‑1.5米处管内塞入揉成一团的疏松卫生纸阻断连通的连续管，然后向管内通入流量15L/min的氩气保护气，通气5‑8分钟后，用打火机火苗在管口检验，若火苗熄灭证明阻断的连续管内已充满氩气，氩气充填质量纯度不小于99.99％，使管内氧气的质量浓度不大于500ppm，以保证焊接时背面焊缝不被高温氧化，成形良好；充满氩气后复位两管端为组对后或充保护气前的状态；所述的步骤九上爬坡焊方式是连续管水平放置时，由接头焊道的底部开始向上焊接，即将整个焊口视为一个钟表，下面是6点，左右分别为9点和3点，从6点位置开始焊接，呈向12点方向移动焊枪；所述的一种现场用连续管液压矫直机，包括一电控柜，电控柜通过电缆线与电动泵站相连，电动泵站通过两根高压输油管与油缸相连，油缸与油缸座连接，油缸座上端连接上翼板，油缸座下端连接下翼板，上、下翼板对称位置设置有锁紧孔，上翼板与下翼板两端对称的孔位设置有两个回转式被动靠模，油缸活塞杆头与夹模连接，夹模与主动靠模通过双头螺栓连接采用蝶形螺母拧紧；所述的一种连续管对接焊用冷却装置，水泵放置在盛有足够水的供回水装置内，水泵出水口通过管线与五通接头相连，在水泵出水管路上安装流量调节装置，调节装置与温度测控装置相连接，五通接头固定在隔板上，五通接头上部的4个接头分别与4根冷却块进水管线相连并连接至两个相对设置的冷却块；每个冷却块均由两个半圆基体组成，每个半圆基体分别安装有2个快速接头，分别为进、出水口；4根冷却块进水管线通过固定在两个冷却块上的快速接头与每个冷却块的个半圆基体相连；所述的一种现场用连续管对口组焊装置，包括手推液压升降平台车、装配平台、空间支架、十字滑台和V形虎钳，装配平台的四个角用4个吊环螺栓和螺母与其下部的手推液压升降平台车联接为一体，装配平台的左右两端各安装一付空间支架，每个空间支架上均固定有十字滑台，每个十字滑台的上滑板通过T型槽安放有一个V形虎钳。