Le aste di perforazione petrolifera vengono realizzate collegando il giunto dell'asta di perforazione e il corpo dell'asta dopo essere stati prodotti separatamente. Sebbene la tecnologia di saldatura a frizione sia stata applicata con successo alla saldatura delle aste di perforazione, il processo di saldatura vero e proprio presenta ancora alcuni difetti, come dislocazioni di saldatura, sbavature sulla parete esterna e struttura grossolana nell'area di saldatura. Considerate le carenze nella saldatura a frizione delle aste di perforazione, la giunzione per diffusione in fase liquida di transizione dell'asta di perforazione è stata realizzata mediante apparecchiature di saldatura a diffusione (TLP) in condizioni atmosferiche con protezione di gas Ar, ottenendo un giunto con struttura e prestazioni ottimali, il che riveste una certa importanza per la promozione dell'applicazione della tecnologia di saldatura a diffusione nell'industria petrolifera.
Per prima cosa, testare i materiali
Il test utilizza un corpo e un giunto per aste di perforazione da 127 mm x 10 mm, il materiale è 35CrMo. Lo strato intermedio utilizzato è un foglio amorfo a base di ferro-nichel FeNi-CrSi-B, il punto di fusione è 1050~1100 °C e lo spessore è 25 μm.
In secondo luogo, le attrezzature per la saldatura
L'attrezzatura speciale per la saldatura a diffusione di tubi di perforazione è composta principalmente da un alimentatore a media frequenza e un riscaldatore a induzione, un sistema di serraggio e un sistema idraulico, di raffreddamento, di protezione e di controllo. Il riscaldatore a induzione è un sistema a giro singolo, con due circuiti superiore e inferiore separati, un canale per l'acqua di raffreddamento interno e un circuito per il gas di protezione esterno. Integra acqua, elettricità e gas, è facile da usare e facilita l'installazione e la rimozione dei pezzi. Il sistema idraulico fornisce la forza di serraggio e la forza superiore per ottenere la pressione di fissaggio e saldatura del pezzo. Il sistema di controllo adotta un modulo PLC+PRC e imposta i parametri di processo tramite il touch screen per realizzare il dialogo con l'interfaccia uomo-macchina. Il sistema di raffreddamento è costituito da un serbatoio dell'acqua, una pompa dell'acqua, un dissipatore di calore e una ventola e raffredda l'attrezzatura, il riscaldatore a induzione e il sistema idraulico attraverso la circolazione dell'acqua.
Terzo, il processo di saldatura a diffusione
① Ruotando il giunto dell'asta di perforazione e la superficie terminale dell'asta, la rugosità media è Ra6,3um.
2. Accendere il riscaldatore a induzione e sollevare il mandrino sul telaio a C e sul portale. Il giunto dell'asta di perforazione viene installato sulla sede di posizionamento del telaio a C. L'interruttore di spostamento controlla il telaio a C affinché si muova finché la superficie terminale del giunto da saldare non si trova al centro del riscaldatore a induzione. Il corpo dell'asta di perforazione viene caricato dal lato destro e il corpo dell'asta viene bloccato quando le due superfici terminali di saldatura sono a contatto. Regolare la sede di posizionamento sul telaio a C per la regolazione del disallineamento.
3. Far scorrere il telaio a forma di C per separare le due superfici terminali da saldare, posizionare la lamina di lega dello strato intermedio Fe-Ni-Cr-Si-B con la stessa forma della superficie terminale di saldatura sulle due superfici terminali da saldare, spingere il telaio a forma di C verso il telaio superiore e premere la lamina di lega dello strato intermedio.
④ Chiudere il riscaldatore a induzione, collegare il termometro a fibra ottica, accendere l'acqua di raffreddamento e la protezione Ar, impostare i parametri di saldatura e i parametri di post-trattamento termico sul touch screen ed eseguire il programma di saldatura tramite PLC + PRC. La saldatura a diffusione del tubo di perforazione viene eseguita con i parametri di processo di temperatura di riscaldamento di 1215 °C, tempo di isolamento di 4 minuti e pressione di 9 MPa. Temperatura di riscaldamento post-saldatura di 650 °C, isolamento di 5 minuti di rinvenimento.
⑤Una volta completato il programma di saldatura, accendere il riscaldatore a induzione e sollevare il mandrino sul telaio a C e sul portale. Dopo la saldatura, il tubo di perforazione viene scaricato dal lato destro tramite il meccanismo di scarico, il telaio a C torna sul lato sinistro e la saldatura è completata.
Quarto, analisi congiunta
Le prove di trazione e flessione vengono eseguite sul campione post-saldatura. Il tubo di perforazione è saldato mediante il processo di saldatura a diffusione in fase liquida di transizione, la deformazione del giunto è minima, non si verificano sbavature durante la saldatura ad attrito e la saldatura è esteticamente gradevole. Durante la prova di trazione, il giunto si è rotto sul materiale di base. La resistenza del giunto saldato a diffusione è risultata superiore a quella del materiale di base. Durante la prova di flessione, il giunto non si è rotto dopo una flessione frontale e posteriore di 180". Il giunto ha mostrato una buona plasticità.
Data di pubblicazione: 08-04-2025