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  钻井水龙带高压由壬焊缝断裂的解决方法
  白军民,孙超
中原油田钻井二公司,河南蹼阳,457001
 

    [摘要】钻井水龙带是承接okex交易和水龙头之间的高压软连接币安网交易市场,其连接方式通常采用由壬连接。高压由壬和高压软管接头之间需要进行特殊的焊接,要求焊接无变形,焊缝牢固,承载能力高。
    钻井二公司机修大队担负着钻井二公司内、外部井队的设备维修及高压币安网交易市场的焊接与维护工作,钻井水龙带接头由于其特殊材质与连接部位的原因,成为这套循环通道的关键环节。高压由壬长时间使用后,焊缝断裂情况严重,泥浆、水、锈油较多,存在较大安全隐患,必须查找原因,制定措施,减少返修率,降低人工成本。
1.钻井水龙带及由壬连接部位断裂原因及断裂情况
1.1.钻井水龙带接头与高压由壬的焊接
    由于其材料是35Mn优质碳素结构钢的原因,成为焊接这套循环通道的关键环节。长时间使用后,由于受到高压泥浆的循环,药品的腐蚀,钻机的强烈震动,施焊人员技术水平不一。使其焊缝断裂情况严重,存在较大安全隐患。
1.2.焊缝从中间位置开裂见图(略)
1.3.焊缝存在大量缺陷
    经检查测量,以每个连接件为单位,缺陷长度、分布见表1。
表1 缺陷分布

缺陷 缺陷长度,mm 累计长度,mm 累计百分比
咬边 15 180 50%
未熔合 10 140 38%
夹渣 20 100 27%
弧坑裂纹 20 120 30%
其他 10 360 100%

1.3.1.缺陷分析
(1)咬边
    咬边缺陷占的比例较大,经测量,咬边深度>0.5mm.而且连续咬边。我们知道,咬边的存在降低了焊缝的有效工作面积,在咬边区域产生应力集中,形成裂纹,逐步扩展,最后结构发生断裂。
(2)未熔合、夹渣、弧坑裂纹
    焊工使用的焊接材料为φ4mm的E4303焊条,焊接电流130A。此种焊条熔渣粘度比碱性焊条小,熔渣流动性大,使用的焊接电流小,焊接时熔渣与铁水分不清,容易造成夹渣、未熔合,在缺陷处开裂。收弧时,弧坑未填满,造成弧坑裂纹。
(3)焊缝余高不足
    焊缝应与连接件齐平或稍高。要达到这个要求,至少要焊四层。为抓进度,组对时,连接件未完全点固,焊工就从一端开始焊接,另一端由于还未点固或点固焊缝长度较短,焊接产生较大的拉应力,将一端拉开,使连接件与由壬连接间隙增大,此时,只焊接一层焊缝,焊缝的余高不足,造成开裂。
1.4.焊接材料选择不当
    水龙带是在动载条件下使用,应选用强度等级为50-70MPa的E50系列焊条。E4303属碳钢焊条,药皮是钛钙型,主要用于低碳钢,软钢的焊接,故抗裂纹和冷裂纹的能力差,其塑性和冲击韧性较差,致使焊缝抗拉强度低于母材,造成焊缝从中间开裂。
1.5.结构刚度与焊接顺序的影响
    焊接过程中可以听到焊缝断裂的响声。刚度越大,焊缝金属冷却收缩时受到的应力越大,内变形量及变形增长率都要增加。
1.6.其他
    连接件没有按图纸尺寸配焊,由壬质量不符合技术要求。一些未经焊接技能培训的人员都参与了焊接工作,造成大量焊接缺陷。
2.高压由壬焊接性分析
2.1. 35Mn钢材料的元素含量(如表2)
表2 35Mn钢的元素含量

碳,C 硅Si 锰,Mn 硫,S 磷,P 铬,Cr 镍,Ni
0.32~0.40 0.17~0.37 0.70~1.00 ≤0.035 ≤0.035 ≤0.025 ≤0.030

2.2. 35Mn钢的焊接性分析
    冷变形时塑性中等,切削性尚可,但焊接性差。与30Mn钢相比,含碳量高,具有更高的强度、耐磨性及淬透性,但塑性却稍有降低,且有白点敏感性及过热和回火脆性倾向,淬火时容易形成裂纹的倾向。
    针对以上问题进行分析,必须从焊接装配、焊接顺序、焊接材料等几个方面解决。
3.高压由壬装配、定位焊
    焊件坡口度采用两点定位焊,定位焊缝长度≥20mm。
4.高压由壬焊接顺序
4.1.第一道根焊,第二道第三道续充,第四道盖面。
4.2.焊接参数见表3。
表3 工艺参数

焊接材料 焊道层数 焊条直径(mm) 焊接电流(A) 电源
E5016 4 Φ3.2 1层,100~110 直流
2~3层,120~130
4层,110~120 反接

    E5016属低氢钾型焊条,其机械性能比钦钙型焊条好,特别是冲击韧性远超过钦钙型焊条,抗裂纹能力较强,适合焊接中碳钢及重要结构合金钢结构。使用前烘干至350℃,保温2小时,随用随取,焊接时,应采用短电弧,以减少气孔。E5016渣粘度大,熔渣滞后熔池铁水,易观察熔池,不易产生夹渣。焊条左右摆动时,两侧稍做停留,防止产生咬边。收弧时采用回焊法,填满弧坑。
5.高压由壬焊接操作
    合理的焊接顺序可有效的降低接的刚度及变形量,可以按以下几个步骤施焊:坡口准备,点固焊,根焊(必须一次完成,做到单面焊双面成型),填充,盖面,自然冷却。
6.结论
    综合上述方法焊接的钻井水龙带高压由壬的焊口断裂、开裂减少。效果良好,翻修率降低,人工成本降低,能够满足生产需要。以上方法也适合钻井泥浆okex交易的焊接。

 
 
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