석유 시추 파이프는 시추 파이프 연결부와 로드 본체를 별도로 제작한 후 연결하여 만듭니다. 마찰 용접 기술이 시추 파이프 용접에 성공적으로 적용되어 왔지만, 용접 전위, 외벽 플래시, 용접 부위의 거친 구조와 같은 몇 가지 결함이 여전히 존재합니다. 시추 파이프 마찰 용접의 이러한 단점을 고려하여, 아르곤 가스 보호 하에 대기압 조건에서 확산 용접(TLP) 장비를 사용하여 시추 파이프의 전이 액상 확산 용접 연결을 수행했습니다. 그 결과, 구조와 성능이 우수한 접합부를 얻을 수 있었으며, 이는 석유 산업에서 확산 용접 기술의 적용을 촉진하는 데 중요한 의미를 갖습니다.
먼저, 테스트 재료
이 시험에서는 127mm x 10mm 드릴 파이프 본체와 드릴 파이프 연결부를 사용하며, 재질은 35CrMo입니다. 중간층으로는 FeNi-CrSi-B 철-니켈계 비정질 포일을 사용하며, 융점은 1050~1100℃이고 두께는 25μm입니다.
둘째, 용접 장비
드릴 파이프용 특수 확산 용접 장비는 주로 중주파 전원 공급 장치, 유도 가열기, 클램프 및 유압 시스템, 냉각 시스템, 보호 시스템 및 제어 시스템으로 구성됩니다. 유도 가열기는 상하 분리형 단회전 방식으로, 내부에 냉각수 통로와 외부에 보호 가스 회로가 있습니다. 물, 전기, 가스를 통합하여 작동이 간편하고 공작물 설치 및 제거가 용이합니다. 유압 시스템은 클램핑력과 상부 하중을 제공하여 공작물의 고정 및 용접 압력을 구현합니다. 제어 시스템은 PLC+PRC 모듈을 채택하고 터치스크린을 통해 공정 매개변수를 설정하여 사용자 친화적인 인터페이스를 제공합니다. 냉각 시스템은 물탱크, 워터 펌프, 방열판 및 팬으로 구성되며, 순환수를 통해 고정 장치, 유도 가열기 및 유압 시스템을 냉각합니다.
셋째, 확산 용접 공정
① 드릴 로드 조인트와 로드 엔드 면을 선삭했을 때 평균 표면 조도는 Ra6.3um입니다.
② 유도 가열기를 켜고 C-프레임과 갠트리의 척을 들어 올립니다. 드릴 로드 조인트를 C-프레임 위치 고정대에 설치합니다. 이동 스위치를 조작하여 용접할 조인트의 단면이 유도 가열기의 중앙에 위치할 때까지 C-프레임을 이동시킵니다. 드릴 로드 본체를 오른쪽에서 장착하고, 두 용접 단면이 접촉하면 로드 본체를 고정합니다. 정렬 불량을 보정하기 위해 C-프레임의 위치 고정대를 조정합니다.
③ C자형 프레임을 움직여 용접할 두 끝면을 분리하고, 용접할 두 끝면에 용접 끝면과 동일한 모양의 Fe-Ni-Cr-Si-B 중간층 합금 호일을 놓고, C자형 프레임을 상단 프레임으로 밀어 넣고 중간층 합금 호일을 눌러줍니다.
④ 유도 가열기를 끄고 광섬유 온도계를 연결한 후 냉각수와 아르곤 보호 장치를 작동시키고 터치스크린에서 용접 매개변수와 후열처리 매개변수를 설정한 다음 PLC + PRC를 통해 용접 프로그램을 실행합니다. 드릴 파이프 확산 용접은 가열 온도 1215℃, 유지 시간 4분, 압력 9MPa의 공정 매개변수 하에서 수행됩니다. 용접 후 가열 온도는 650℃, 유지 시간은 5분입니다.
⑤ 용접 프로그램이 완료되면 유도 가열기를 켜고 C자형 프레임과 갠트리의 척을 들어 올립니다. 용접된 드릴 파이프는 언로딩 메커니즘을 통해 오른쪽에서 언로딩되고, C자형 프레임은 왼쪽으로 돌아가 용접이 완료됩니다.
넷째, 공동 분석
용접 후 시편에 대해 인장 및 굽힘 시험을 수행했습니다. 드릴 파이프는 전이 액상 확산 용접 공정을 사용하여 용접되었으며, 접합부 변형이 적고 마찰 용접 시 용접부에 플래시가 발생하지 않아 용접면이 아름답습니다. 인장 시험에서 접합부는 모재에 대해 파손되었으며, 확산 용접 접합부의 강도는 모재보다 높았습니다. 굽힘 시험에서 접합부는 180도 정면 및 후면 굽힘 후에도 파손되지 않았으며, 접합부는 우수한 소성을 보였습니다.
게시 시간: 2025년 4월 8일