석유 시추 파이프는 시추 파이프 접합부와 로드 본체를 각각 별도로 제작한 후 접합하여 제작됩니다. 마찰 용접 기술이 시추 파이프 용접에 성공적으로 적용되었지만, 실제 용접 공정에는 용접 전위, 외벽 플래시, 용접 부위의 거친 조직 등 몇 가지 결함이 여전히 존재합니다. 이러한 시추 파이프 마찰 용접의 단점을 고려하여, 대기압 조건에서 Ar 가스 보호 하에 확산 용접(TLP) 장비를 사용하여 시추 파이프의 천이 액상 확산 용접 접합을 수행하여, 우수한 구조와 성능을 갖춘 접합부를 확보했습니다. 이는 석유 산업에서 확산 용접 기술의 적용을 촉진하는 데 중요한 의미를 지닙니다.
먼저, 시험재료
이 시험에는 127mmX10mm 드릴 파이프 본체와 드릴 파이프 조인트가 사용되었으며, 재질은 35CrMo입니다. 중간층으로는 FeNi-CrSi-B 철-니켈 기반 비정질 포일이 사용되었으며, 융점은 1050~1100℃이고 두께는 25μm입니다.
둘째, 용접장비
드릴 파이프용 특수 확산 용접 장비는 주로 중주파 전원 공급 장치 및 유도 가열기, 클램프 및 유압 장치, 냉각 시스템, 보호 시스템, 그리고 제어 시스템으로 구성됩니다. 유도 가열기는 단일 회전 상하 분리형으로, 내부에는 냉각수 채널이, 외부에는 보호 가스 회로가 있습니다. 물, 전기, 가스를 모두 사용하며, 작동이 간편하고 공작물의 설치 및 제거가 편리합니다. 유압 시스템은 클램핑력과 상하 힘을 제공하여 공작물의 고정 및 용접 압력을 달성합니다. 제어 시스템은 PLC+PRC 모듈을 채택하고 터치스크린을 통해 공정 파라미터를 설정하여 휴먼-머신 인터페이스(HMI)를 구현합니다. 냉각 시스템은 물탱크, 워터 펌프, 방열판, 팬으로 구성되어 있으며, 순환수를 통해 고정구, 유도 가열기, 유압 시스템을 냉각합니다.
셋째, 확산용접 공정
① 드릴로드 조인트와 로드 끝면을 회전시켰을 때 평균 거칠기는 Ra6.3um이다.
② 유도 히터를 켜고 C-프레임과 갠트리에서 척을 들어 올립니다. 드릴 로드 조인트는 C-프레임 위치 조정 시트에 설치됩니다. 이동 스위치는 용접할 조인트의 단면이 유도 히터 중앙에 위치할 때까지 C-프레임을 작동시킵니다. 드릴 로드 본체는 오른쪽에서 로드되고, 두 용접 단면이 접촉하면 로드 본체가 고정됩니다. 정렬 불량을 조정하려면 C-프레임의 위치 조정 시트를 조정합니다.
③C형 프레임을 돌려 용접할 두 단면을 분리하고, 용접 단면과 동일한 형상의 Fe-Ni-Cr-Si-B 중간층 합금 호일을 용접할 두 단면에 놓고 C형 프레임을 위쪽 프레임으로 밀어 넣고 중간층 합금 호일을 누릅니다.
④유도 히터를 닫고 광섬유 온도계를 연결한 후 냉각수와 Ar 보호 기능을 켠 후 터치스크린에서 용접 파라미터와 후열처리 파라미터를 설정하고 PLC + PRC를 통해 용접 프로그램을 실행합니다. 드릴 파이프 확산 용접은 가열 온도 1215℃, 절연 시간 4분, 압력 9MPa의 공정 파라미터로 수행됩니다. 용접 후열 온도는 650℃, 절연 템퍼링은 5분입니다.
⑤용접 프로그램이 완료되면 유도 가열 장치를 켜고 C형 프레임과 갠트리에 있는 척을 들어 올립니다. 용접 후 드릴 파이프는 언로딩 장치를 통해 오른쪽에서 언로딩되고, C형 프레임은 왼쪽으로 돌아가 용접이 완료됩니다.
넷째, 공동분석
용접 후 시편에 대해 인장 및 굽힘 시험을 수행했습니다. 드릴 파이프는 전이 액상 확산 용접 공정으로 용접되었으며, 접합부 변형이 적고 마찰 용접 시 용접부에 플래시가 발생하지 않았으며 용접부는 미려했습니다. 인장 시험 중 접합부는 모재에서 파단되었습니다. 확산 용접 접합부의 강도는 모재보다 높았습니다. 굽힘 시험 중 접합부는 180인치(약 60.6cm)의 앞면 및 뒷면 굽힘 후에도 파단되지 않았습니다. 접합부는 양호한 가소성을 보였습니다.
게시 시간: 2025년 4월 8일