水力除焦钻杆的焊接技术讲义讲稿

论文题目：水力除焦钻杆P110的焊接技术摘要：

水力除焦钻杆钻杆P110属低合金耐热钢，具有一定的淬硬倾向，焊接时易出现裂纹，焊接难度较高，因此焊接时要严格执行焊接工艺才能确保焊接质量。关键字

钻杆P110淬硬倾向裂纹焊接工艺焊接质量一、前言中国石油克拉玛依石化分公司稠油集中加工技术改造及配套工程150万吨/年延迟焦化装置水力除焦系统里有两根水力除焦钻杆。每根钻杆长30多米。分三段在焦碳塔48.5m处组对焊接，此钻杆规格为φ177.8×12.65mm，材质为P110（27CrMo410S），耐热、耐蚀，但焊接难度较高，在焊接过程中容易引起硬化和脆化，易产生冷裂纹。需焊前预热及焊后后热,最后还需要热处理，在热处理的过程中还易产生再热裂纹。因此针对此情况，本文进行了以下分析。二、钻杆P110管材的化学性能对焊

接过程的影响1、钻杆的化学成分和力学性能

钻杆的化学成分见表（一）、力学性能见表（二）。表（一）钻杆的化学成分CSiMnPSNiCrMoCu0.260.200.600.0060.0020.0301.051.120.08表（二）钻杆的力学性能抗拉强度（MPa）屈服强度（MPa）断后伸长率A硬度HRC8977882702872、合金元素对焊缝的影响

合金元素的影响十分复杂,但非常重要,是影响焊缝质量本质因素。

(1)碳C

碳是影响钢材强度的重要元素,但较高的碳含量会导致钢的耐腐蚀和焊接性能下降,而且在焊接和加工过程中也有转变为马氏体的可能。

(2)钼Mo

钼在P110钢中能够形成特殊碳化物，在较高回火温度下，由于弥散分布，有二此硬化作用钼是提高钢热强度最有效的合金元素，主要在于强烈地提高钢中铁素体对蠕变的抗力，由于形成特殊的碳化物，可以改善在高温高压下抗氢侵蚀的作用。

(3)铬Cr

铬是显著提高钢的脆性转变温度的元素，随着铬含量的增加，钢的脆性转变温度也进一步提高，对钢有不利影响，冲击值随铬含量增加而下降。由于不平衡的加热的冷却,晶界可能产生偏析产物,从而增加热裂纹倾向。

(4)锰Mn

锰有脱硫作用，能置换FeS为MnS，同时也能改善硫化物的分布形态，使薄膜状FeS改变球体分布，从而提高焊缝的抗裂性。三、焊接性分析1.焊接冷裂纹钻杆具有一定的淬硬倾向，焊接时易出现裂纹，制定工艺时主要考虑如何防止裂纹。选择焊接材料是很关键，除了不产生冷、热裂纹外，还要求焊缝金属的合金组成应尽量与母材相似。但对引起焊缝裂纹及促使金属脆化的元素如C、S、Si、P等应限制的更加严格。同时还要采用预热、后热等措施，能提高抗冷裂性和改善过热区的组织性能。为消除过热区的马氏体脆化和防止产生延迟裂纹，必须正确选定预热温度，并应焊后及时进行回火处理。

2．过热区脆化、硬化

钻杆焊后HAZ出现的硬脆高碳马氏体，将使焊接接头的塑、韧性严重降低，所以一般在退火的状态下焊接，焊后通过调质处理获得所要求的接头性能。过热区脆化问题则完全可通过焊后调质处理来解决。焊接时不宜采用大线能量焊接，因为不但不能避免过热区

产生马氏体，反而增加了奥氏体的过热程度和稳定性，促使形成粗大的马氏体，更增加过热区硬化程度。因此宜采用小线能量焊接，以减少粗晶区的高温停留时间，降低奥氏体的晶粒长大程度和稳定性，从而降低过热区的脆化倾向。还有利于缩小软化程度。3．HAZ软化钻杆如果在焊后不能进行调质处理情况下，则必须在调质的状态下焊接。这时除了防止裂纹外，还需要解决HAZ性能恶化问题，即过热区高碳马氏体引起的脆化及高温回火区软化引起度降低。钻杆在退火的状态下进行焊接是比较理想的，因为焊后HAZ的性能会变差，使焊前的调质处理失去意义。因此焊前只需退火即可，不但组织均匀且内应力小，焊后不存在HZA软化问题。为避免HAZ软化，应尽量采用能量密度大、热量集中的焊接方法，采用小线能量焊接，以获得细晶组织和减小HAZ宽度而减低软化倾向。4．氢脆性P110钢过热区低碳马氏体的氢脆性敏性大，少量的氢就足以导致焊接时产生裂纹。为了降低焊接接头的含氢量，除采用预热、及时后热及低氢焊接材料和焊接方法外，还应特别仔细清理工件坡口周围和焊丝表面的油、锈；严格烘干焊条；避免在高温湿度的低温环境下焊接。焊接接头不允许有咬边、未焊透等缺陷，以免可能成为裂纹或脆断的裂源。四、焊接工艺制定1、钻杆的施工顺序钻杆组对→钻杆焊接→无损检测→焊后热处理2、钻杆组对顺序先安装风动水龙头再安装钻杆。钻杆在48.5m平台上组对，组对一根提升一根。坡口型式为单V型破口60°，组对间隙为2mm（见图一）。3、焊革接方法倦的选择焊接工艺勇方法是否苦焊好钻杆趴的关键，炮除考虑焊扁接性特点滋外，还得拖结合具体忘生产条件伞和结构特延点进行选细择，一般城采用钨极旗氩弧焊打喜底，手工屈电弧焊填泄充及盖面安焊。钨极纠氩弧焊焊吐接线能量烈小，过热筐区小，高稍温停留时泰间短,冷馒却速度快阴，适合钻昨杆材料的祖特点。4、焊前配准备（1）焊偶前工作及愿焊丝清理焊前应彻软底清除坡丛口及其内湖外表面各种20mm运范围的油件污、铁锈勒、油漆、旬水迹、污讽垢、氧化填皮及其他检对焊接有毕害的物质淡，并用砂顾轮机打磨屈直至露出途金属光泽迅。坡口表建面不得有鞭裂纹、夹批层等缺陷怕。焊丝的禽表面要求沸保证无锈若蚀、油污际，焊前须庆用丙酮溶沉剂清洗焊阵丝表面，续并及时使伪用，剩余娘焊丝下次为使用前重锐新清洗后袭使用。(2)厕装配按尺寸进能行装配，铁定位焊采腥用在坡口轮内定位焊超（对称四促点均布傻）固定，券装配定位庭图见图（耗一）。5、预热模和后热（1）药焊前预矮热预热温度咸在150~200凭℃之间姑。采用工氧乙炔感火焰加细热。预稠热范围林以对口蜓中心线厚为基准泳两侧各秃不小于较3倍壁呢厚，且友不小于灶100总mm。记用点式彼测温仪纠测温。笼在加热圈区以外车100跨mm范漏围内应耀予以保馋温。要底作好预未热记录林。（2）后跨热后热应总在焊后伶立即进锅行。后早热温度块在30易0~350馒℃之间季。采用缎氧乙炔糕火焰加颗热。恒店温时间蹲在15~30m甲in之事间。后塞热范围葵以焊缝雅中心为霜基准，杂每侧在炭焊缝宽漏度的3法倍以上抬，且不封小于2启5mm助，后热奏应均匀寺。采用丘点式测毙温仪测爬温。在拖焊缝两糟侧各1年00m纹m范围厚内应予身以保温份。要作流好后热胀记录。6、钨拒极氩弧各焊焊接皆工艺钨极氩昨弧焊具洪有热能理量集中思、能量紫密度大醒，热能院量容易公控制的菠优点，张因此采胳用它作雁为焊接雁打底，吊采用直墨流正极袍性。选菊用H1奶8Cr躲MoA况焊丝，秤它的化架学成分渣见表（刃三）。表（三）宵H18C项rMoA屡的化学成也分CSiMnPSNiCrMoCu0.210.20.480.0050.0120.090.890.160.18（1）雕氩气作车保护气侧体氩气是一蛮种惰性气些体，它既遗不与金属饱化学反应氧，也不溶必解与金属示中，另一营特点是导牲热系数很励小，而且溜是单元子棒气体，高悬温时不分瓦解吸热，亡在氩气中三燃烧的电钥弧热量损祖失较少。（2）钨优极钨极耐高耐温，在焊或接过程中吐不易损耗标。若焊接驶电流越过唯许用电流缴，就易使回钨极端部沈熔化形成歉熔球，则疮位于熔球躺表面上的屈电弧斑点裕易受外界循因素干扰编而游动，葵使电弧飘鹊荡，电弧伴不稳定。篇钨极磨成升尖部直径镰0.4m拦m，夹角们30~60度及的尖状尾，可保笛证电弧释稳定。（3）工屯艺特点引弧部脾位在焊项接方向译前10皱mm率左右，档用擦弧坊法引弧旬，即在迟破口范熊围内由躬上向下预摩擦引迫燃电弧混，引弧提后，电惰弧始终至保持在委间隙中乳心。对骄于焊丝央的稳定舅性要求唤特别高青，且送忧丝速度辰要保持备基本恒陡定。收像弧时，蜘焊把应勿由内侧块坡口处认稍向外滩拉至电伏弧熄灭遭，并要色注意控灾制速度扔，不能融过快，智以免产贡生缩孔猾。焊接逃参数见龙表(六茎)。表（六）胸焊接参数焊接方法焊材牌号规格(mm)电流(A)电压(V)焊接速度(cm/min)线能量(KJ/cm)电特性GTAWH18CrMoAφ2.560~9010~155~98直流正接SMAWJ107Crφ3.290~11022~247~1016直流反接焊接时应剪严格按焊股接工艺及乖参数进行骨，严禁在格坡口之外鸟的母材表弟面引弧和托试验电流菊，并应防备止电弧擦偿伤母材。知焊缝宽度堪以每边盖盼过坡口2煤mm为宜竟。焊缝余胸高：0~3mm。7、手皂工电弧吧焊工艺（1）开焊条的建采用焊条采用号J107印Cr，它迎的化学成诞分见表（茅四）、力宗学性能见挂表（五）跪。使用前鞠应检验焊企条是否在舅保质期内甲，表面药宾皮是否圆患整光滑，参无“竹结祝”、皱皮惧、气泡、械开裂现象尖。J10痛7Cr副为碱性裕焊条，裹焊前需向要烘干宅，烘干犬温度3返50℃输，恒温糖一个小删时。待锯用温度近为10富0~1授50℃妇，采用击直流反波极性，漆小电流段、短电御弧。表（四）胖J107继Cr的化猎学成分CSiMnPSNiCrMoV0.110.51.830.0300.0130.091.020.580.10表（五）碰J107缝Cr的力房诚学性能抗拉强度（MPa）屈服强度（MPa）

断后伸长率A980

1240

17（2）倡工艺特廊点氩弧焊材打底后幅，须立季即进行斑电弧焊功接，这肝是最为酱关键的学一步。歉应尽可丹能一次配焊完，笨如在一愁个工日填中不能卡完成，代必须按诉后热要残求加热科并保温坦缓冷，长下次焊爪接时必凯须重新框预热。寻焊接过泪程中焊推条采用塔横向位森上下摆扬动，焊沫接参数己（见表树六）应友尽量选梅用较小垮电流电敲压，以英控制热险输入。残焊前预抗热和焊貌后后热联缓冷来击控制冷检裂纹及露咬边，地同时要秀避免焊糕接缺陷鼓（气孔岂、夹渣蛋、未焊脑透等）团的形成威。五、无损露检测焊缝表面带应无气孔义、夹渣、苹未焊透、赵未熔合、杆咬边等缺确陷。焊接跑接头的无朝损检测应希在焊后2抓4h方可哥进行。对摊接焊缝按呆JB47斧30-9弯4进行1得00%射惯线检测，致合格等级共为II级询，透照度豪为AB级蜓。经无损咸检测后羡，合格烦率达到止100锤%。合廊格后将窃焊缝余短高去除蹄，消除幸应力集把中。六、焊雁后热处幸理1、焊宾后热处佳理设备智能型徒温度程浴序控制海箱WC识K-3奏60-齿121炮2。2、焊卧后热处绘理方法电加热统法（绳昏式加热想器）。3、焊垂后热处零理温度规格热处理温度加热速度恒温时间冷却速度φ177.8×12.65650~700℃＜220℃/h1h＜260℃/h4、测温愈方法热电偶5、焊后宏热处理加熄热范围：以焊缝弄中心为论基准，夸每侧在哑焊缝宽崖度的3融倍以上序，且不别小于2鉴5mm败，加热期应均匀加（见下酷图）。b3b加热范围3b6、热处理的奏加热速度皱、恒温时动间及铃冷却速度肉应符合下低列要求：加热升温临至300毫℃后，加井热速度不予应大于5赵125/仓δ℃/h艰计算，且衔不大于2量20℃/陡h；在恒选温期间各研测点的温螺度均应在兰热处理温滩度规定的神范围内，占其温差不饲应大于5甩0℃；恒箱温后的冷暮却速度不神应大于6笋500/仁δ℃/h颜且不得大忘于260辱℃/h，