لحام الانتشار في الطور السائل الانتقالي لأنابيب حفر النفط

يُصنع أنبوب حفر النفط عن طريق وصل وصلة أنبوب الحفر بجسم القضيب بعد تصنيعهما بشكل منفصل. على الرغم من نجاح تطبيق تقنية اللحام الاحتكاكي في لحام أنابيب الحفر، إلا أن عملية اللحام الفعلية لا تزال تعاني من بعض العيوب، مثل انخلاع اللحام، وظهور نتوءات على الجدار الخارجي، وخشونة البنية في منطقة اللحام. ونظرًا لهذه العيوب في اللحام الاحتكاكي لأنابيب الحفر، تم استخدام تقنية اللحام الانتشارية في الطور السائل الانتقالي (TLP) في ظروف جوية عادية مع حماية بغاز الأرجون، مما أدى إلى الحصول على وصلة ذات بنية وأداء مثاليين، وهو ما يُعدّ ذا أهمية بالغة لتعزيز تطبيق تقنية اللحام الانتشارية في صناعة النفط.

أولاً، مواد الاختبار
يستخدم الاختبار جسم أنبوب حفر بقياس 127 مم × 10 مم ووصلة أنبوب حفر، ومادته 35CrMo. الطبقة الوسيطة المستخدمة هي رقائق غير متبلورة أساسها الحديد والنيكل FeNi-CrSi-B، درجة انصهارها 1050-1100 درجة مئوية، وسمكها 25 ميكرومتر.

ثانياً، معدات اللحام
تتألف معدات اللحام الانتشارية الخاصة بأنابيب الحفر بشكل أساسي من مصدر طاقة متوسط ​​التردد، وسخان حثي، ومشبك، ونظام هيدروليكي، ونظام تبريد، ونظام حماية، ونظام تحكم. يتميز السخان الحثي بتصميم أحادي الدورة، مقسم إلى جزأين علوي وسفلي، مع قناة تبريد مائية داخلية ودائرة غاز واقية خارجية. يجمع هذا السخان بين الماء والكهرباء والغاز، مما يجعله سهل التشغيل، ويسهل تركيب وإزالة قطع العمل. يوفر النظام الهيدروليكي قوة تثبيت وقوة علوية لتحقيق تثبيت قطعة العمل وضغط اللحام. يعتمد نظام التحكم على وحدة PLC+PRC، ويتم ضبط معلمات العملية من خلال شاشة لمس لتحقيق تفاعل بين المستخدم والآلة. يتكون نظام التبريد من خزان مياه، ومضخة مياه، ومشتت حراري، ومروحة، ويعمل على تبريد التركيبات والسخان الحثي والنظام الهيدروليكي من خلال تدوير الماء.

ثالثًا، عملية اللحام بالانتشار
① عند تدوير وصلة قضيب الحفر ووجه نهاية القضيب، يكون متوسط ​​الخشونة Ra6.3um.
٢- شغّل سخان الحث، وارفع ظرف التثبيت على الإطار C والرافعة. يتم تركيب وصلة قضيب الحفر على مقعد تحديد الموضع في الإطار C. يتحكم مفتاح الحركة في الإطار C ليتحرك حتى يصبح السطح النهائي للوصلة المراد لحامها في منتصف سخان الحث. يتم تحميل جسم قضيب الحفر من الجانب الأيمن، ويتم تثبيته عندما يتلامس سطحا طرفي اللحام. اضبط مقعد تحديد الموضع على الإطار C لضبط أي انحراف.
③ قم بتشغيل الإطار على شكل حرف C لفصل وجهي النهاية المراد لحامهما، وضع رقاقة سبيكة الطبقة الوسيطة Fe-Ni-Cr-Si-B بنفس شكل وجه نهاية اللحام على وجهي النهاية المراد لحامهما، وادفع الإطار على شكل حرف C مرة أخرى إلى الإطار العلوي، واضغط على رقاقة سبيكة الطبقة الوسيطة.
④ أغلق سخان الحث، وقم بتوصيل مقياس الحرارة بالألياف الضوئية، وشغّل نظام تبريد الماء ونظام الحماية بغاز الأرجون، واضبط معايير اللحام ومعايير المعالجة الحرارية اللاحقة على شاشة اللمس، ثم شغّل برنامج اللحام من خلال وحدة التحكم المنطقية القابلة للبرمجة (PLC) ووحدة التحكم المنطقية القابلة للبرمجة (PRC). يتم إجراء لحام الانتشار لأنبوب الحفر وفقًا لمعايير العملية التالية: درجة حرارة التسخين 1215 درجة مئوية، ومدة العزل 4 دقائق، والضغط 9 ميجا باسكال. درجة حرارة التسخين بعد اللحام 650 درجة مئوية، ومدة العزل 5 دقائق للتلطيف.
⑤ بعد اكتمال برنامج اللحام، قم بتشغيل سخان الحث، وارفع ظرف التثبيت على الإطار ذي الشكل C والرافعة. يتم تفريغ أنبوب الحفر بعد اللحام من الجانب الأيمن عبر آلية التفريغ، ويعود الإطار ذو الشكل C إلى الجانب الأيسر، وبذلك يكتمل اللحام.

رابعاً، التحليل المشترك
أُجريت اختبارات الشد والانحناء على العينة بعد اللحام. تم لحام أنبوب الحفر باستخدام عملية اللحام الانتشارية في الطور السائل الانتقالي، وكان تشوه الوصلة ضئيلاً، ولم تظهر أي نتوءات عند اللحام أثناء اللحام الاحتكاكي، وكان اللحام متقنًا. خلال اختبار الشد، انكسرت الوصلة عند المادة الأصلية. وكانت قوة وصلة اللحام الانتشارية أعلى من قوة المادة الأصلية. خلال اختبار الانحناء، لم تنكسر الوصلة بعد ثنيها بزاوية 180 درجة من الأمام والخلف. وقد أظهرت الوصلة مرونة جيدة.