一種連續(xù)管的管管對接焊工藝方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于焊接工藝技術(shù)，特別涉及一種連續(xù)管的管管對接焊工藝方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 連續(xù)管（Coiled Tubing，簡稱CT，又被稱作連續(xù)油管、撓性油管、蛇形管或盤管） 是連續(xù)管作業(yè)技術(shù)的基礎(chǔ)和重要組成部分，它是一種長達幾百米至幾千米的沒有接頭的管 子，主要是鋼材制成，盤繞在大直徑（一般約為Im以上）卷筒上。
[0003] 作業(yè)施工過程中，盤繞在卷筒上的連續(xù)管經(jīng)過牽引、拉直、彎曲轉(zhuǎn)向和再次校直 后，被送入井下，成為作業(yè)介質(zhì)輸送的載體和工作管柱；作業(yè)后，卷筒反向運動，將連續(xù)管由 井下拽扯提升出來，重新盤繞到卷筒上，以便反復(fù)使用。連續(xù)油管作業(yè)中不可避免會產(chǎn)生連 續(xù)管管體的局部損傷和失效，去除局部損傷和失效的管體，在現(xiàn)場進行連續(xù)管的管-管對 接焊是解決該問題的唯一方法。
[0004] 然而，作業(yè)中，當(dāng)連續(xù)管局部出現(xiàn)硬彎、滲漏等管體損傷時，油田企業(yè)為了不影響 生產(chǎn)進度，使企業(yè)經(jīng)濟效益不受到損失，急于聘請無連續(xù)管焊接經(jīng)驗，無專用的焊接工裝， 也無成熟的焊接工藝規(guī)范的焊工，采用常規(guī)的手工電弧焊方法完成修復(fù)，結(jié)果是：施工過程 中，由于連續(xù)管焊后較大的焊接應(yīng)力以及連續(xù)管作業(yè)中惡劣的工況條件，短時間內(nèi)造成連 續(xù)管從修復(fù)處斷裂，輕者損壞井下設(shè)備，重者造成油井的報廢。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷或不足，本發(fā)明的目的在于提供一種連續(xù)管 管一管對接焊工藝方法，通過采用連續(xù)管對接焊焊前準備專用裝置，選用優(yōu)化的連續(xù)管對 接焊焊接工藝規(guī)范，獲得綜合性能優(yōu)異的連續(xù)管焊接接頭。
[0006] 為了達到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為：
[0007] 一種連續(xù)管的管管對接焊工藝方法，包括以下步驟：
[0008] (一）液壓矯直機粗矯直截斷管端部，通過專利號ZL2014 2 0323826. 7 -種現(xiàn)場 用連續(xù)管液壓矯直機粗矯，使管體在自由狀態(tài)下不發(fā)生彎曲，然后，距管端500mm范圍內(nèi)精 矯，使管體直線度達0.85%。，滿足矯直精度要求，只有經(jīng)過粗矯和精矯處理，才可以保證組 對后兩管體軸線重合，使之能在無應(yīng)力狀態(tài)下對接；
[0009] (二）坡口加工，采用型號ISY-80內(nèi)漲式坡口機將兩管端加工成V型坡口，加 工的坡口角度應(yīng)能夠使填充金屬進入，分配因焊接接頭熱收縮引起的焊接應(yīng)力，坡口角度 根據(jù)實際需要選擇，范圍30°~100°，一般為80°~100°，單邊（37±2. 5)?；驃A角 75° ±5°對分散應(yīng)力和減小管件變形非常有效；V型坡口根據(jù)壁厚或間隙不同留有一定 的鈍邊，鈍邊〇· 5~0· 8mm ;
[0010] (三）管內(nèi)外除濕，為防止焊接時管內(nèi)外濕氣影響焊接質(zhì)量，離管端300mm范圍內(nèi) 的水漬、油污等產(chǎn)生濕氣的介質(zhì)應(yīng)清理干凈，可采用氧-乙炔火焰均勻加熱管體外壁使?jié)?氣蒸發(fā)或放置適量吸油紙除濕；
[0011] (四）管內(nèi)外壁除銹，作業(yè)后的連續(xù)管管內(nèi)外壁由于介質(zhì)腐蝕出現(xiàn)銹、氧化皮及 腐蝕坑，距管端10~15mm范圍管內(nèi)外臂需打磨清理并露出金屬光澤，采用直柄角磨機，先 用粒度60目棕剛玉錐形圓形磨頭粗磨管內(nèi)外壁，再用粒度80目布基棕剛玉圓柱形磨頭拋 光；
[0012] (五）對口組裝，將準備好對口的兩個管端放置在專利號ZL2013 2 0377421. 7 一種現(xiàn)場用連續(xù)管對口組焊裝置上無應(yīng)力裝卡組對，組對間隙I. 5-2. 5mm，用一根不長于 IOOmm的直鋼板尺檢查對中情況，確保對口錯變量不大于管壁厚的10%且不大于0. 4_的 規(guī)定值；
[0013] (六）管端加裝冷卻塊，將組對好準備施焊的連續(xù)管管端兩側(cè)距焊口 10_15mm處加 裝專利號ZL2013 2 0377777.0 -種連續(xù)管對接焊用冷卻裝置，冷卻裝置可大大減小焊接 熱過程對焊縫區(qū)域的熱輸入，降低高溫停留時間，減緩晶粒長大，從而改善焊接接頭性能；
[0014] (七）管內(nèi)充填保護氣，焊接前，向兩側(cè)管內(nèi)充填質(zhì)量純度不小于99. 99 %氬氣，使 管內(nèi)氧氣的質(zhì)量濃度不大于500ppm，以保證背面焊縫不被氧化，成形良好；
[0015] (八）焊接工藝規(guī)范：
[0016] (1)焊接方式：選用手工鎢級氬弧焊（TIG焊），引弧方式為非接觸式高頻引弧，鎢 極選用毒性較小的鈰鎢極，直徑2. 4-3mm，鎢極形狀為圓錐形，錐度20-25°，錐度長約為鎢 極直徑2-3倍。末端錐形以防止鎢極末端熔化進入熔池，造成夾鎢缺陷；
[0017] (2)焊接材料：選用進口碳鋼實芯焊絲AWS E70S-6,焊絲直徑φ2ιτητι和(p3mm;
[0018] (3)焊接電流種類及極性：直流正接；
[0019] (4)氬氣流量：8-12L/min ;
[0020] (5)層間溫度：60-100°C，溫度測量用熱電偶測溫儀；
[0021] (6)焊接工藝參數(shù)：采用小線能量多層焊技術(shù)工藝原則選取，焊接電流70-85A，焊 接電壓15-20V，焊接速度40-55mm · miiT1;
[0022] (九）焊接操作過程：
[0023] 將整個焊口視為一個鐘表，下面是6點，左右分別為9點和3點；
[0024] (1)點固焊，焊接電流選用第一道填充層電流，先在4點位置點固5-10mm焊縫，后 在10點位置點固5-10mm焊縫；
[0025] (2)打底層，先從右側(cè)6點位置引燃電弧，采用上爬坡焊呈向12點方向移動焊槍， 焊接開始后，待電弧燒出熔洞再填充焊絲，填絲時，焊絲須插進熔洞熔化，以防焊縫背面出 現(xiàn)上凹缺欠，焊至12點位置后，同理，再從左側(cè)6點位置引燃電弧焊至12點10分，增加10 分為了使焊縫重疊15_20mm，以保證焊縫接頭的質(zhì)量，其余焊道都須保證焊縫接頭重疊；
[0026] (3)第一道填充層，焊接時，引弧位置須錯過6點位置，在6點10分或5點50分處 引弧，以彌補打底層引弧處可能出現(xiàn)的缺欠，相比打底層，第一道填充層焊接電流略大于打 底層焊接電流，焊絲直徑小于打底層焊絲直徑；
[0027] (4)第二道填充層，焊接時，引弧位置須錯過第一道填充層引弧位置，由于本層填 絲量增加，焊接電流略大于第一道填充層焊接電流，送絲采用連續(xù)送絲方式，焊槍做月牙形 擺動，焊槍擺動時，當(dāng)擺至坡口夾角處，電弧軸線應(yīng)對準第一道填充層與坡口面的夾角，稍 作停頓使夾角熔化后再填入焊絲，填入的焊絲量使本填充層距試件上表面棱邊〇. 5mm的余 量并盡可能不破壞上棱邊，以確保蓋面層基準線的平直和蓋面層與母材過渡圓滑；
[0028] (5)蓋面層，同理，焊接時，引弧位置須錯過第二道填充層引弧位置，蓋面層是修整 不規(guī)則的填充層并填滿焊道，蓋面層焊接操作時，電弧軸線擺至坡口棱邊處，在棱邊附近稍 做停頓，形成熔池后送入焊絲，填入焊絲量應(yīng)填滿填充層所留余量并溢出棱邊〇. 5-1. 5mm 左右為準，然后擺動焊槍至另一側(cè)棱邊；
[0029] (十）焊接完成后，取下冷卻塊，采用角磨機用80目的角磨片打磨焊道表面余高， 打磨至與母材平齊，其作用：一是，連續(xù)管下井時須穿過與母材外徑相同的注入頭夾緊機 構(gòu)；二是，后續(xù)無損檢測，焊縫處須平整、光滑；
[0030] (十一）焊后檢驗，采用外觀檢驗、滲透探傷檢驗和水壓檢驗方法檢測焊縫表面是 否存在裂紋、氣孔等缺陷，若未檢出缺陷，表明焊縫內(nèi)部存在缺陷的可能性較小，由于鎢極 氬弧焊在焊接過程中，若出現(xiàn)微小裂紋、氣孔，裂紋、氣孔會貫通每層焊道，直至蓋面焊道。
[0031] 所述的步驟七管內(nèi)充填保護氣，焊接前，將組對好成同一軸線的連續(xù)管兩管端利 用組對裝置前后錯開，先向錯開的兩側(cè)距管端1-1. 5米處管內(nèi)塞入揉成一團的疏松衛(wèi)生紙 阻斷連通的連續(xù)管，然后向管內(nèi)通入流量15L/min的氬氣保護氣，通氣5-8分鐘后，用打火 機火苗在管口檢驗，若火苗熄滅證明阻斷的連續(xù)管內(nèi)已充滿氬氣，氬氣充填質(zhì)量純度不小 于99. 99%，使管內(nèi)氧氣的質(zhì)量濃度不大于500ppm，以保證焊接時背面焊縫不被高溫氧化， 成形良好。充滿氬氣后復(fù)位兩管端為組對后或充保護氣前的狀態(tài)。
[0032] 所述的步驟九上爬坡焊方式是連續(xù)管水平放置時，由接頭焊道的底部開始向上焊 接，即將整個焊口視為一個鐘表，下面是6點，左右分別為9點和3點，從6點位置開始焊接， 呈向12點方向移動焊槍。
[0033] 本發(fā)明采用小線能量多層焊技術(shù)工藝，焊接電流在滿足成型的基礎(chǔ)上以小為宜， 一方面，可在控制熱輸入的過程中使焊道和焊接熱影響區(qū)（HAZ)的晶粒不會過分長大，另 一方面，通過后一焊道對前一焊道的再熱作用實現(xiàn)回火或正火處理以細化前道晶粒，在焊 道表面形成的較粗大柱狀晶被重熔再結(jié)晶，得到細小的組織結(jié)構(gòu)，極大地提高焊接接頭塑 性性能；焊接四層，其優(yōu)點：一是，焊接變形量減小，在焊接結(jié)構(gòu)的剛性比較大時，所產(chǎn)生的 拘束應(yīng)力會大大減少；二是，多層焊時的輸入熱量比單層焊時小，焊縫的熱影響區(qū)小，焊縫 高溫停留時間短，焊縫接頭不易過熱，從而使焊縫接頭的金相組織有效得到改善；三是，多 層焊時，后道焊縫對前道焊縫的熱處理作用，減少了前道焊縫的應(yīng)力，同時由于后道焊縫對 前道焊縫的再加