專利名稱：：抗硫化氫井下隔熱油管的焊接方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及管材焊接工藝，特別是抗硫化氫井下隔熱油管的焊接方法，適用于井下隔熱油管的焊接，尤其適用于2030MoCuTi高抗硫化氫井下隔熱油管的焊接。
背景技術(shù)：
：隔熱油管是稠油井注蒸汽開釆過程采用的重要裝備，其用途是作為注汽通道往井下注入高溫、高壓蒸汽，并保護(hù)油井套管及固井水泥環(huán)免受熱應(yīng)力損害，降低井筒熱力損失，提高注汽采油效果。中國專利97115719.7，公開了一種《真空隔熱油管及其制造工藝技術(shù)》，該發(fā)明提供的真空隔熱油管制造工藝技術(shù)如下1.內(nèi)管加工處理，內(nèi)管兩端采用中頻加熱后用平鍛機(jī)擴(kuò)成喇叭口形，喇叭口尺寸與外管內(nèi)徑相同；對內(nèi)管外表面進(jìn)行拋丸處理；2.內(nèi)、外管組裝，將烘烤后的內(nèi)管組件裝入內(nèi)表面經(jīng)噴丸處理的外管中；用C02.氣體保護(hù)焊方法焊接環(huán)焊縫，先將內(nèi)外管一端焊接；然后用熱伸長法給內(nèi)管施加預(yù)應(yīng)力；待內(nèi)管伸長到設(shè)計(jì)要求時(shí)用同樣方法焊另一端；3.抽真空；4.封堵焊接；5.安裝附件。該發(fā)明采用中頻加熱配用平鍛機(jī)的方法脹內(nèi)管喇叭口，所用材料均進(jìn)行烘烤干燥處理，金屬表面進(jìn)行噴丸處理，隔熱油管兩端環(huán)焊縫采用C02氣體保護(hù)焊。該技術(shù)以下問題有待改進(jìn)1、管材采用的鋼級為符合API5CT標(biāo)準(zhǔn)要求的N80鋼級，不具備抗硫化氫性能，不能在硫化氫腐蝕井中使用；2、隔熱油管焊接過程中所用焊絲為C02熔化焊用實(shí)芯焊絲，實(shí)芯焊絲存在的問題是焊絲的化學(xué)成分不容易調(diào)整且焊接時(shí)飛濺大，易出現(xiàn)氣孔，影響焊接質(zhì)量；3、隔熱油管焊接使用單一高純度的二氧化碳?xì)鈱λ置舾?，焊接時(shí)容易產(chǎn)生氣孔。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供抗硫化氫井下隔熱油管的焊接方法，針對現(xiàn)有技術(shù)中實(shí)芯焊絲和使用高純度的二氧化碳?xì)夂附哟嬖诘娜毕荩蛊溥m用于抗硫化氫隔熱油管管材的加工，為高抗硫化氫管材隔熱油管的加工提供技術(shù)方案。本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的抗硫化氫井下隔熱油管的焊接方法，包括外管預(yù)處理、內(nèi)管預(yù)處理、焊i端、預(yù)應(yīng)力處理和悍n端，焊絲選擇藥芯焊絲，焊接所用保護(hù)氣體選自高純度氬氣和二氧化碳的混合氣體；焊接樣品完成后，對焊縫進(jìn)行抗硫化氫試驗(yàn)。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下顯著的進(jìn)步本發(fā)明焊接的是能夠適應(yīng)硫化氫腐蝕井的管材，所選擇焊接材料、焊接參數(shù)，保證了母材和焊縫的強(qiáng)度、致密性和抗硫化氫性能，能夠滿足硫化氫腐蝕井的使用要求。本發(fā)明選用的焊接材料和焊接保護(hù)氣體具有以下優(yōu)點(diǎn)1、由于藥芯焊絲的成分含有銅、鎳、鉻、鉬等多種化學(xué)元素，改變了焊接時(shí)電弧氣氛的物理化學(xué)性質(zhì)，因而飛濺少，且飛濺顆粒細(xì)，容易清除，方便操作。此外，熔池表面有熔渣覆蓋，所以焊縫成形類似手弧焊，比用實(shí)芯焊絲焊接時(shí)更平整、美觀。2、經(jīng)抗腐蝕性能試驗(yàn)，其中對抗硫化氫起主要作用的化學(xué)元素為Cu、Ni、Cr、Mo等元素的含量。調(diào)整藥芯焊絲的配方，就可焊接不同的鋼種，通過調(diào)整藥芯焊絲中的銅、鎳、鉻、鉬等多種化學(xué)成分的含量，使焊縫具有與母材相同的抗硫腐蝕能力。3、本發(fā)明的藥芯焊絲焊接熔池受到二氧化碳和氬氣混合氣體及藥芯產(chǎn)生的熔渣兩方面的保護(hù)，抗氣孔能力比單純二氧化碳保護(hù)氣體的實(shí)心焊絲焊接更具優(yōu)越性。4、本發(fā)明所選用的焊接保護(hù)氣體既具有氬氣保護(hù)焊的特點(diǎn)，如電弧燃燒穩(wěn)定、飛濺小、容易獲得軸向噴射過渡等，又克服了用單一氬氣焊接時(shí)產(chǎn)生的陰極飄移、氣孔、咬邊及焊縫成形不良等問題。本發(fā)明使用二氧化碳和氬氣混合氣體，用藥芯焊絲焊接，為高抗硫化氫管材提供了一套完整的焊接方案，可以滿足高抗硫化氫管材的加工需要。具體實(shí)施例方式以下結(jié)合實(shí)施例具體說明焊接的全過程以及藥芯焊絲和混合保護(hù)氣體的使用方法，所焊母材為203CrMoCuTi高抗硫化氫井下隔熱油管外管預(yù)處理1、材料復(fù)驗(yàn)按外管管材質(zhì)量證明書復(fù)驗(yàn)管材的常溫機(jī)械性能和管材的化學(xué)成分；2、內(nèi)壁除銹用除銹機(jī)對外管內(nèi)壁進(jìn)行除銹處理；3、加熱除氣和內(nèi)管一同進(jìn)加熱除氣爐，加熱并進(jìn)行保溫處理。內(nèi)管預(yù)處理1、材料復(fù)驗(yàn)按內(nèi)管管材質(zhì)量證明書復(fù)驗(yàn)管材常溫機(jī)械性能和管材的化學(xué)成分；2、脹鐓在脹鐓機(jī)上用中頻加熱，.把內(nèi)管兩端頭脹成喇叭口形狀；3、外壁除銹用外壁除銹機(jī)對內(nèi)管外壁進(jìn)行除銹處理；4、平端面按配對要求，車內(nèi)管喇叭口端面；5、加熱除氣和外管一同進(jìn)加熱除氣爐，加熱并進(jìn)行保溫處理；6、套裝把包扎后的內(nèi)管套入外管，并按要求留出焊接尺寸；焊I端按評定后的焊接工藝焊I端，焊后及時(shí)加保溫套保溫。預(yù)應(yīng)力處理對內(nèi)管內(nèi)壁采用電加熱的方式加熱伸長內(nèi)管，并當(dāng)內(nèi)管伸長到要求的長度時(shí)立即進(jìn)行焊II端，從而在常溫時(shí)內(nèi)外管間具有預(yù)應(yīng)力。焊II端按評定后的焊接工藝焊II端，焊后及時(shí)加保溫套保溫。隔熱油管的焊接樣品完成后，對焊縫進(jìn)行抗硫化氫試驗(yàn)，試驗(yàn)合格后投入批量生產(chǎn)。出廠前對所加工管件進(jìn)行在線X射線探傷，對管件兩端環(huán)焊縫探傷檢測，并按GB3323評定。6上述焊接工藝的焊絲選擇藥芯焊絲。藥芯焊絲的粉劑配方主要包括c、Si、Mn、Cu、Ni、Cr和Mo，其余為Fe，按重量百分比，其含量如下<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>藥芯焊絲的粉劑配方可以根據(jù)所焊接母材的材質(zhì)構(gòu)成進(jìn)行調(diào)整。經(jīng)抗腐蝕性試驗(yàn)，其中對抗硫化氫起主要作用的化學(xué)元素為Cu、Ni、Cr、Mo，調(diào)整化學(xué)成分的含量，可以焊接不同的鋼材，可以使焊縫與母材的抗硫化氫性能相同。焊接工藝所用的保護(hù)氣體選自高純度氬氣和二氧化碳的混合氣體，其混合氣體優(yōu)選20—30%的氬氣和70—80%的二氧化碳?xì)?，其純度均?9.9%以上，選擇兩種氣體中的任意一項(xiàng)數(shù)值的氣體進(jìn)行混合。以下是焊接所用藥芯焊絲和保護(hù)氣體的實(shí)施例，以下實(shí)施例在隔熱油管焊I端和焊II端的工序中使用，藥芯焊絲和保護(hù)氣體的選擇如下實(shí)施例l:混合保護(hù)氣體中兩種氣體所占比例為二氧化碳70%，氬氣30%;藥芯焊絲粉劑配方的主要化學(xué)成分如下表，其余為Fe，按重量百分比，其含量為-<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>實(shí)施例2:混合保護(hù)氣體中兩種氣體所占比例為二氧化碳78%，氬氣22%;藥芯焊絲粉劑配方的主要化學(xué)成分如下表，其余為Fe，按重量百分比，其含量為-<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>實(shí)施例3:混合保護(hù)氣體中兩種氣體所占比例為二氧化碳80%，氬氣20%;藥芯焊絲粉劑配方的主要化學(xué)成分如下表，其余為Fe，按重量百分比，其含量為<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>使用此方案焊接后的焊縫外觀光滑、飽滿，x射線探傷合格、n級，但焊縫機(jī)械性能中的彎曲性能和沖擊性能略低于母材。實(shí)施例4:混合保護(hù)氣體中兩種氣體所占比例優(yōu)選二氧化碳79%，氬氣21%;藥芯焊絲粉劑配方的主要化學(xué)成分如下表，其余為Fe，按重量百分比，其含量為<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>使用本方案所焊接的高抗硫化氫井下隔熱油管焊縫外觀光滑、飽滿，X射線探傷合格、n級水平。焊縫的機(jī)械性能拉伸性能、彎曲性能和沖擊性能，均與母材相當(dāng)，經(jīng)抗腐蝕試驗(yàn)，抗硫化氫性能與母材相當(dāng)。實(shí)施例5:混合保護(hù)氣體中兩種氣體所占最佳比例為二氧化碳75%，氬氣25%;藥芯焊絲粉劑配方的主要化學(xué)成分如下表，其余為Fe，按重量百分比，其含量為<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>本方案是最佳藥芯焊絲和最佳的混合保護(hù)氣體方案。使用本方案所焊接的高抗硫化氫井下隔熱油管焊縫外觀光滑、飽滿，焊縫熔化完全，晶相組織致密，x射線探傷合格、n級。焊縫的機(jī)械性能拉伸性能、彎曲性能和沖擊性能，均略高于母材，經(jīng)抗腐蝕試驗(yàn)，抗硫化氫性能高于母材。焊接后，在焊縫處取樣，在上海寶鋼進(jìn)行抗腐蝕試驗(yàn)。試驗(yàn)用腐蝕性溶液為NACE頂0177A溶液，循環(huán)載荷5.035認(rèn)。試樣在上述腐蝕性溶液和循環(huán)載荷的共同作用720小時(shí)后，試樣未發(fā)生斷裂。權(quán)利要求1、抗硫化氫井下隔熱油管的焊接方法，包括外管預(yù)處理、內(nèi)管預(yù)處理、焊I端、預(yù)應(yīng)力處理和焊II端，其特征是焊絲選擇藥芯焊絲，焊接所用保護(hù)氣體選自高純度氬氣和二氧化碳的混合氣體；焊接樣品完成后，對焊縫進(jìn)行抗硫化氫試驗(yàn)。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的抗硫化氫井下隔熱油管的焊接方法，其特征是藥芯焊絲的粉劑配方主要包括C、Si、Mn、Cu、Ni、Cr和Mo，其余為Fe，按重量百分比，其含量如下<table>tableseeoriginaldocumentpage2</column></row><table>3、根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的抗硫化氫井下隔熱油管的焊接方法，其特征是藥芯焊絲的粉劑配方優(yōu)選下述方案，主要化學(xué)成份如下表，其余為Fe，按重量百分比，其含量如下<table>tableseeoriginaldocumentpage2</column></row><table>4、根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的抗硫化氫井下隔熱油管的焊接方法，其特征是藥芯焊絲的粉劑配方可以根據(jù)所焊接母材的材質(zhì)構(gòu)成，調(diào)整Cu、Ni、Cr、Mo化學(xué)成分的含量，使焊縫與母材的抗硫化氫性能相同。5、根據(jù)權(quán)利要求1所述的抗硫化氫井下隔熱油管的焊接方法，其特征是焊接所用二氧化碳和氬氣的混合氣體，其純度均在99.9%以上。6、根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的抗硫化氫井下隔熱油管的焊接方法，其特征是焊接所用的混合氣體優(yōu)選20—30%的氬氣和70—80%的二氧化碳?xì)猓x擇兩種氣體中的任意一項(xiàng)數(shù)值的氣體進(jìn)行混合。7、根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的抗硫化氫井下隔熱油管的焊接方法，混合保護(hù)氣體中二氧化碳和氬氣兩種氣體所占比例優(yōu)選二氧化碳75%，氬氣25%。全文摘要本發(fā)明公開的是抗硫化氫井下隔熱油管的焊接方法，特別適用于高抗硫化氫井下隔熱油管的焊接。本焊接方法包括外管預(yù)處理、內(nèi)管預(yù)處理、焊I端、預(yù)應(yīng)力處理和焊II端，焊絲選擇藥芯焊絲，焊接所用保護(hù)氣體選自高純度氬氣和二氧化碳的混合氣體；焊接樣品完成后，對焊縫進(jìn)行抗硫化氫試驗(yàn)。本發(fā)明焊接的是能夠適應(yīng)硫化氫腐蝕井的管材，所選擇焊接材料、焊接參數(shù)，保證了母材和焊縫的強(qiáng)度、致密性和抗硫化氫性能，能夠滿足使用要求。由于藥芯焊絲的成分改變了焊接時(shí)電弧氣氛的物理化學(xué)性質(zhì)，因而飛濺少，且飛濺顆粒細(xì)，容易清除。焊接保護(hù)氣體既具有氬氣保護(hù)焊的特點(diǎn)，又克服了用單一氬氣焊接時(shí)產(chǎn)生的陰極飄移、氣孔及焊縫成形不良等問題。文檔編號B23K35/30GK101670477SQ200910018559公開日2010年3月17日申請日期2009年9月17日優(yōu)先權(quán)日2009年9月17日發(fā)明者付鳳君,孫元寧,孫永興,王建民申請人:勝利油田孚瑞特石油裝備有限責(zé)任公司