專利名稱：冷擴(kuò)管生產(chǎn)線拉桿焊接的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種焊接工藝，特別是一種冷擴(kuò)管生產(chǎn)線拉桿焊接的方法。
背景技術(shù)：
在油、田冷擴(kuò)管生產(chǎn)線上，拉桿是冷擴(kuò)管設(shè)備的關(guān)鍵部件，拉桿損壞后 直接影響生產(chǎn)。而修復(fù)拉桿的傳統(tǒng)焊接工藝是(1)、焊接前開坡口，對接 點固焊，局部預(yù)熱；(2)、選擇焊接材料，對接施焊，控制層間溫度；(3)、 焊后局部熱處理，無損探傷。
對于這種大型拉桿的焊接，傳統(tǒng)的焊接工藝方法因焊接生產(chǎn)技米的不 足，易帶來如下弊病
1、 焊接前拉桿坡口形式為v型或u型破口。 V型坡破口需要的焊縫填 充金屬多、焊接接頭受熱面積大、焊縫熱影響區(qū)增大，而且操作者勞動強(qiáng) 度大。U型坡口由于接頭部位工作間隙窄，拉桿直徑較大，焊接操作困難并 難以保證焊接接頭質(zhì)量。焊接前的預(yù)熱采用火焰局部預(yù)熱方法，此方法預(yù) 熱不均勻，熱的傳導(dǎo)受一定的制約而不能獲得理想的結(jié)果。
2、 拉桿為兩種不同鋼種的對接，屬于異種鋼的焊接。對于異種鋼的焊
接，其焊接材料的選擇要考慮到兼顧兩種不同鋼種的特性，并非一種焊接 材料能完成焊接過程的，既要選擇過渡層方法，又要選用過渡層焊接材料。 焊縫的層間溫度控制與有淬硬傾向的材料和過熱傾向的材料焊接時的冷卻 速度有關(guān)，層間溫度控制不好的話，容易造成冷卻溫度和冷卻速度的不均 勻而使焊縫產(chǎn)生裂紋。
3、 拉桿焊接后無法進(jìn)行整體熱處理，因為受拉桿體積的制約，只能采 用火焰局部熱處理。這種不均勻的火焰熱處理達(dá)不到理想的結(jié)果，并會導(dǎo)致焊接接頭出現(xiàn)裂紋。

發(fā)明內(nèi)容
為解決上述技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明的目的是提供一種冷擴(kuò)管生產(chǎn) 線拉桿焊接的方法， 一改傳統(tǒng)的焊接工藝，選用一種焊接材料既是填充金 屬又是過渡層，并對拉桿堆焊有過渡層的一端進(jìn)行整體熱處理，使焊接后
的拉桿能夠?qū)崿F(xiàn)1100噸工作拉力而不發(fā)生斷裂的技術(shù)要求。
為實、現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)解決方案是提供一種冷擴(kuò)管生產(chǎn)線拉
桿焊接的方法，拉桿是冷擴(kuò)管設(shè)備用于冷擴(kuò)定徑的關(guān)鍵部件，拉桿材質(zhì)
26CrNiMoV14. 5長度約16. 5M，配接42CrMo長度約770mm,精加工前拉桿為 總長度17.5M、直徑280mm的實心桿件；因冷擴(kuò)管產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的調(diào)整，需要將 原長度16. 5M的拉桿焊接加長至17..5M;其加長的770mm端稱為拉桿短節(jié)端， 原長度16.5M端稱為拉桿長節(jié)端，以下簡稱為拉桿短節(jié)端和拉桿長節(jié)端； 該方法包括以下步驟 ---、焊前準(zhǔn)備工作
(一) 焊接可行性的檢測分別采用冷焊和熱焊的方法焊接試件，觀察
金屬組織，以確定該焊接工藝的準(zhǔn)確性；
(二) 拉桿短節(jié)端的準(zhǔn)備
1) 、將拉桿短節(jié)端整體預(yù)熱，預(yù)熱溫度為30(TC，，升溫速率10(TC/小 時，立刻進(jìn)行表面堆焊，用M303焊條堆焊2-3層，堆焊層厚度6-8mm;
2) 、堆焊后的拉桿短節(jié)端加熱到65(TC，升溫速率15(TC/小時，保溫 2小時后緩冷至350°C，出熱處理爐待溫度下降至6(TC度后，按工藝要求加 工焊接坡口，并對坡口進(jìn)行超聲波和著色探傷，-
(三) 拉桿長節(jié)端的準(zhǔn)備工作
1)、拉桿長節(jié)端按工藝要求加工悍接坡口，將拉桿長節(jié)端的表面缺陷 車削掉5,直至拉桿母材基體，并對坡口進(jìn)行超聲波和著色探傷，確保無缺陷；
2) 、拉桿短節(jié)端堆焊后待冷卻至常溫后加工焊接坡口，進(jìn)行超聲波和
著色檢測；
3) 、將拉桿長節(jié)、短節(jié)端分別定位，并調(diào)整拉桿的軸向中心度，清 理拉桿長、短節(jié)對接的焊接坡口表面；.
4) 、拉桿選擇焊接設(shè)備ZX7-315型逆變焊機(jī)進(jìn)行焊接，調(diào)試焊接電 流、電弧電壓參數(shù)及焊接工、機(jī)具的準(zhǔn)備工作；
二、 焊接
(一) 焊前預(yù)熱將拉桿坡口部位預(yù)熱到50-IO(TC ，預(yù)熱寬度為拉桿坡口 兩測各50mm;
(二) 確認(rèn)選擇的焊接規(guī)范，用直徑為2.4mm或3.2mm焊條打底焊接， 釆用小焊接規(guī)范，并焊透無缺陷；
(三) 控制層間溫度，多層、多道焊控制層間溫度不低于15(TC,用直 徑3.2 mm焊條進(jìn)行填充焊接，對焊道要清理焊渣，待溫度降到150度，進(jìn) 行下一層的焊接；
(四) 拉桿焊后熱處理；
三、 焊后檢測
拉桿焊接后對焊接接頭進(jìn)行超聲波和著色探傷。
本發(fā)明的效果是使用該方法產(chǎn)生了一定的社會效益和較大的經(jīng)濟(jì)效 益，拉桿由德國引進(jìn)，是油田冷擴(kuò)管生產(chǎn)線設(shè)備的關(guān)鍵部件，拉桿損壞后 直接影響生產(chǎn)運(yùn)行，其停機(jī)損失為32萬元/小時。若向國外購置備件需數(shù) 月的時間，損失會更大。
采取上述非傳統(tǒng)方法焊接修復(fù)冷擴(kuò)管生產(chǎn)線拉桿，避免了許多工藝缺 陷，縮短了修復(fù)時間，為油田減少了損失。拉桿焊接后實際使用近二年來， 運(yùn)行時間已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出協(xié)議的服役期限。拉桿的焊接修復(fù)具有一定的社會效益和較大經(jīng)濟(jì)效益，同時也為類似項目提供了科學(xué)的修復(fù)方法用于指導(dǎo)生
產(chǎn)實踐。
具體實施例方式
結(jié)合實施例對本發(fā)明的冷擴(kuò)管生產(chǎn)線拉桿焊接的方法加以說明。 本發(fā)明提供的拉桿焊接創(chuàng)新點如下:
1、 26CrNiMoV14. 5鋼與42CrMo鋼屬于焊接淬硬鋼種。拉桿直徑約 270mm，長度達(dá)17. 5M，難以實現(xiàn)整體預(yù)熱和焊后熱處理，低溫狀態(tài)下難以 焊接。為此，采取對42CrMo鋼拉桿短節(jié)端堆焊過渡層并做整體熱處理的方 法。
2、 拉桿的正常工作拉力是1100噸，最低也達(dá)到750噸。拉桿焊接接 頭強(qiáng)度的保證與拉桿對接焊時同心度的精確度的控制非常關(guān)鍵。'
3、 對于異種鋼的焊接采用一種焊接材料焊接拉桿，并用同一種焊接材 料作為堆焊過渡層。
本發(fā)明的拉桿焊接技術(shù)關(guān)鍵
改V形坡口為U形坡口，而U形破口的上端寬度大于下端，呈梯形； 使用同種焊接材料作為過渡層；采用焊后熱處理的方法，針對不同鋼種修 訂熱處理溫度，使低溫狀態(tài)下堆焊過渡層而產(chǎn)生的馬氏體組織發(fā)生轉(zhuǎn)變。
由于拉桿是冷擴(kuò)管設(shè)備用于冷擴(kuò)定徑的關(guān)鍵部件，拉桿材質(zhì)
26CrNiMoV14. 5長度約16. 5M，配接42CrMo長度約770mm，精加工前拉桿為 總長度17.5M、直徑280mm的實心桿件；因冷擴(kuò)管產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的調(diào)整，需要將 原長度16. 5M的拉桿焊接加長至17. 5M;其加長的770mm端稱為拉桿短節(jié)端， 原長度16. 5M端稱為拉桿長節(jié)端，以下簡稱為拉桿短節(jié)端和拉桿長節(jié)端。
本發(fā)明的冷擴(kuò)管生產(chǎn)線拉桿焊接的方法包括以下步驟
一、焊前準(zhǔn)備工作
(一)焊接可行性的檢測分別采用冷焊和熱焊的方法焊接試件，觀察金屬組織，以確定焊接工藝的準(zhǔn)確性。
該階段主要目的檢測所擬訂的焊接工藝方案是否能達(dá)到避免42CrMo 鋼的沾硬傾向，使42CrMo鋼焊接熱影響區(qū)的金屬組織保持細(xì)化的目的，并 檢測分析推論的正確性。
(二) 拉桿短節(jié)端的準(zhǔn)備
1、 將拉桿短節(jié)端整體預(yù)熱，預(yù)熱溫度為300。C，升溫速率為10(TC/小 時，預(yù)熱以后用M303焊條進(jìn)行表面堆焊，堆焊層厚度為6-8mm，用4)4.8醒 焊條焊接，焊接電流為140-200安培，焊后即刻爐內(nèi)加熱到65CTC,升溫速 率為15(TC/小時，保溫2小時后爐內(nèi)緩冷至35(TC。
該階段目的避免42CrMo鋼在焊接過程中產(chǎn)生沾硬傾向，使熱影響 區(qū)的金屬組織細(xì)化；避免42CrMo鋼局部缺陷所造成的危害，并為下一步焊 接奠定基礎(chǔ)。
2、 預(yù)熱后的拉桿短節(jié)端待溫度降低至6(TC，按圖加工焊接坡口，并對 坡口進(jìn)行超聲波和著色探傷，確認(rèn)無缺陷后備用。
(三) 拉桿主體的準(zhǔn)備工作
1、 拉桿長節(jié)端按圖加工焊接坡口，將原缺陷車削掉5kn直至拉桿基體， 并對坡口進(jìn)行超聲波和著色探傷，確保無缺陷；
2、 拉桿短節(jié)端則將堆焊層待冷卻至常溫后再加工其焊接坡口，進(jìn)行超 聲波和著色檢測。
3、 按工藝方案將拉桿長節(jié)、短節(jié)端定位和調(diào)整拉桿軸向中心度，清理 焊接坡口表面。
4、 調(diào)試焊接設(shè)備ZX7-315型逆變焊機(jī)的電流、電弧電壓參數(shù)及焊接工、 機(jī)具的準(zhǔn)備工作。
該階段主要目的拉桿長節(jié)、短節(jié)端焊前的準(zhǔn)備工作以及拉桿定位并 調(diào)整軸向中心度嚴(yán)格與否，將會影響到焊接接頭質(zhì)量和焊后拉桿機(jī)械加工的精確度。
二、 焊接
(1) 焊前預(yù)熱將拉桿坡口部位預(yù)熱到50-100°C，預(yù)熱寬度為坡口兩 測各50mm。
(2) 選擇適當(dāng)?shù)暮附右?guī)范用小直徑2. 4mm或3. 2mm焊條打底焊接， 焊接電流2.4,—40-80A, 3.2mm--65-110A，采用小焊接規(guī)范，確保焊透無 缺陷。、
(3) 嚴(yán)格控制層間溫度多層、多道焊控制層間溫度不底于15(TC，用 直徑3.2麗焊條進(jìn)行填充焊接，采用窄焊道。每條焊道都要進(jìn)行細(xì)致的清 理焊渣，待溫度降到150度左右，進(jìn)行下一層的焊接。
(4)拉桿焊后熱處理拉桿焊后即刻進(jìn)行消除應(yīng)力熱處理，焊后拉桿 總長度為17.5M，故選擇焊接接頭局部熱處理。
三、 焊后檢測
拉桿焊接后對焊接接頭進(jìn)行超聲波和著色探傷。
權(quán)利要求
1、一種冷擴(kuò)管生產(chǎn)線拉桿焊接的方法，拉桿是冷擴(kuò)管設(shè)備用于冷擴(kuò)定徑的關(guān)鍵部件，拉桿材質(zhì)26CrNiMoV14.5長度約16.5M，配接42CrMo長度約770mm，精加工前拉桿為總長度17.5M、直徑280mm的實心桿件；因冷擴(kuò)管產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的調(diào)整，需要將原長度16.5M的拉桿焊接加長至17.5M；其加長的770mm端稱為拉桿短節(jié)端，原長度16.5M端稱為拉桿長節(jié)端，以下簡稱為拉桿短節(jié)端和拉桿長節(jié)端；該方法包括以下步驟一、焊前準(zhǔn)備工作(一)焊接可行性的檢測分別采用冷焊和熱焊的方法焊接試件，觀察金屬組織，以確定該焊接工藝的準(zhǔn)確性；(二)拉桿短節(jié)端的準(zhǔn)備1)、將拉桿短節(jié)端整體預(yù)熱，預(yù)熱溫度為300℃，升溫速率100℃/小時，立刻進(jìn)行表面堆焊，用M303焊條堆焊2-3層，堆焊層厚度6-8mm；2)、堆焊后的拉桿短節(jié)端加熱到650℃，升溫速率150℃/小時，保溫2小時后緩冷至350℃，出熱處理爐待溫度下降至60℃度后，按工藝要求加工焊接坡口，并對坡口進(jìn)行超聲波和著色探傷；(三)拉桿長節(jié)端的準(zhǔn)備工作1)、拉桿長節(jié)端按工藝要求加工焊接坡口，將拉桿長節(jié)端的表面缺陷車削掉5mm直至拉桿母材基體，并對坡口進(jìn)行超聲波和著色探傷，確保無缺陷；2)、拉桿短節(jié)端堆焊后待冷卻至常溫后加工焊接坡口，進(jìn)行超聲波和著色檢測；3)、將拉桿長節(jié)、短節(jié)端分別定位，并調(diào)整拉桿的軸向中心度，清理拉桿長、短節(jié)對接的焊接坡口表面；4)、拉桿選擇焊接設(shè)備ZX7-315型逆變焊機(jī)進(jìn)行焊接，調(diào)試焊接電流、電弧電壓參數(shù)及焊接工、機(jī)具的準(zhǔn)備工作；二、焊接(一)焊前預(yù)熱將拉桿坡口部位預(yù)熱到50-100℃，預(yù)熱寬度為拉桿坡口兩測各50mm；(二)確認(rèn)選擇的焊接規(guī)范，用直徑為2.4mm或3.2mm焊條打底焊接，采用小焊接規(guī)范，并焊透無缺陷；(三)控制層間溫度，多層、多道焊控制層間溫度不低于150℃，用直徑3.2mm焊條進(jìn)行填充焊接，對焊道要清理焊渣，待溫度降到150度，進(jìn)行下一層的焊接；(四)拉桿焊后熱處理；三、焊后檢測拉桿焊接后對焊接接頭進(jìn)行超聲波和著色探傷。
全文摘要
本發(fā)明提供一種冷擴(kuò)管生產(chǎn)線拉桿焊接的方法，包括以下步驟焊前準(zhǔn)備工作；拉桿短節(jié)端的準(zhǔn)備；拉桿長節(jié)端的準(zhǔn)備工作；焊接；焊后檢測，拉桿焊接后對焊接接頭進(jìn)行超聲波和著色探傷。本發(fā)明的效果是使用該方法采取非傳統(tǒng)方法焊接修復(fù)冷擴(kuò)管生產(chǎn)線拉桿，解決了拉桿整體預(yù)熱、焊后熱處理以及低溫狀態(tài)下進(jìn)行焊接的技術(shù)難題，避免了許多工藝缺陷，縮短了修復(fù)時間，為油田減少了損失。拉桿是油田冷擴(kuò)管生產(chǎn)線設(shè)備的關(guān)鍵部件，拉桿損壞后直接影響生產(chǎn)運(yùn)行，其停機(jī)損失為32萬元/小時，若向國外購置備件需數(shù)月的時間。該方法產(chǎn)生了一定的社會效益和較大的經(jīng)濟(jì)效益，同時也為同領(lǐng)域項目提供了科學(xué)的修復(fù)方法用于指導(dǎo)生產(chǎn)實踐。
文檔編號B23K9/02GK101433989SQ200810154228
公開日2009年5月20日 申請日期2008年12月18日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月18日
發(fā)明者劉和平, 弘 盧, 邊克勇 申請人:天津鋼管集團(tuán)股份有限公司