A tubulação de perfuração de petróleo é fabricada pela união da junta da tubulação e do corpo da haste após sua fabricação separada. Embora a tecnologia de soldagem por fricção tenha sido aplicada com sucesso na soldagem de tubulações de perfuração, ainda existem alguns defeitos no processo de soldagem, como desalinhamento da solda, rebarbas na parede externa e estrutura grosseira na área de soldagem. Considerando as deficiências da soldagem por fricção de tubulações de perfuração, a união por soldagem por difusão em fase líquida transicional (TLP) foi realizada em condições atmosféricas com proteção de gás argônio, obtendo-se uma junta com estrutura e desempenho adequados. Este resultado é significativo para a promoção da aplicação da tecnologia de soldagem por difusão na indústria petrolífera.
Primeiro, materiais de teste
O teste utiliza tubos de perfuração de 127 mm x 10 mm e juntas de tubos de perfuração, sendo o material 35CrMo. A camada intermediária utilizada é uma folha amorfa à base de ferro-níquel FeNi-CrSi-B, com ponto de fusão entre 1050 e 1100 °C e espessura de 25 μm.
Em segundo lugar, equipamentos de soldagem
O equipamento especial de soldagem por difusão para tubos de perfuração é composto principalmente por uma fonte de alimentação de média frequência e um aquecedor por indução, sistema de fixação e hidráulico, sistema de refrigeração, sistema de proteção e sistema de controle. O aquecedor por indução é dividido em duas partes, com um canal de água de refrigeração interno e um circuito de gás de proteção externo. Ele integra água, eletricidade e gás, é fácil de operar e facilita a instalação e remoção das peças. O sistema hidráulico fornece força de fixação e força superior para atingir a pressão de fixação e soldagem da peça. O sistema de controle adota um módulo PLC+PRC e define os parâmetros do processo através da tela sensível ao toque para realizar o diálogo da interface homem-máquina. O sistema de refrigeração consiste em um tanque de água, uma bomba de água, um dissipador de calor e um ventilador, e resfria a fixação, o aquecedor por indução e o sistema hidráulico através da circulação de água.
Terceiro, o processo de soldagem por difusão
① Ao tornear a junta da haste de perfuração e a face da extremidade da haste, a rugosidade média é de Ra6,3um.
② Ligue o aquecedor por indução e levante o mandril na estrutura em C e no pórtico. A junta da haste de perfuração é instalada no assento de posicionamento da estrutura em C. O interruptor de deslocamento controla a estrutura em C para que ela se mova até que a face da extremidade da junta a ser soldada esteja localizada no centro do aquecedor por indução. O corpo da haste de perfuração é carregado pelo lado direito e fixado quando as duas faces de soldagem estiverem em contato. Ajuste o assento de posicionamento na estrutura em C para corrigir o desalinhamento.
③ Passe a estrutura em forma de C para separar as duas faces a serem soldadas, coloque a folha de liga da camada intermediária Fe-Ni-Cr-Si-B com o mesmo formato da face a ser soldada sobre as duas faces, empurre a estrutura em forma de C de volta para a estrutura superior e pressione a folha de liga da camada intermediária.
④ Feche o aquecedor por indução, conecte o termômetro de fibra óptica, ligue a água de resfriamento e a proteção contra argônio, defina os parâmetros de soldagem e os parâmetros de tratamento térmico posterior na tela sensível ao toque e execute o programa de soldagem por meio de PLC + PRC. A soldagem por difusão de tubos de perfuração é realizada com os seguintes parâmetros de processo: temperatura de aquecimento de 1215 °C, tempo de isolamento de 4 minutos e pressão de 9 MPa. A temperatura de aquecimento pós-soldagem é de 650 °C, com tempo de isolamento de 5 minutos para têmpera.
⑤Após a conclusão do programa de soldagem, ligue o aquecedor por indução e levante o mandril na estrutura em forma de C e no pórtico. O tubo de perfuração, após a soldagem, é descarregado pelo lado direito através do mecanismo de descarga, e a estrutura em forma de C retorna para o lado esquerdo, concluindo-se a soldagem.
Quarto, análise conjunta
Ensaios de tração e flexão foram realizados na amostra pós-soldagem. O tubo de perfuração foi soldado pelo processo de soldagem por difusão em fase líquida, apresentando pequena deformação na junta, ausência de rebarbas na solda (comparada à soldagem por fricção) e um acabamento esteticamente agradável. Durante o ensaio de tração, a junta rompeu no material base. A resistência da junta soldada por difusão foi superior à do material base. No ensaio de flexão, a junta não se rompeu após flexão frontal e posterior de 180°. A junta apresentou boa plasticidade.
Data da publicação: 08/04/2025