Ống khoan dầu được chế tạo bằng cách nối khớp ống khoan và thân cần khoan sau khi chúng được sản xuất riêng biệt. Mặc dù công nghệ hàn ma sát đã được ứng dụng thành công trong hàn ống khoan, nhưng vẫn còn một số khuyết điểm trong quá trình hàn thực tế, chẳng hạn như lệch mối hàn, bavia trên thành ngoài và cấu trúc thô ráp trong vùng hàn. Nhận thấy những nhược điểm của hàn ma sát ống khoan, phương pháp hàn khuếch tán pha lỏng chuyển tiếp (TLP) được thực hiện trên thiết bị hàn khuếch tán trong điều kiện khí quyển với sự bảo vệ của khí Ar, và thu được mối hàn có cấu trúc và hiệu suất đạt tiêu chuẩn, điều này có ý nghĩa nhất định trong việc thúc đẩy ứng dụng công nghệ hàn khuếch tán trong ngành công nghiệp dầu khí.
Đầu tiên, vật liệu thử nghiệm
Thí nghiệm sử dụng thân ống khoan và khớp nối ống khoan có kích thước 127mm x 10mm, vật liệu là 35CrMo. Lớp trung gian được sử dụng là lá kim loại vô định hình gốc sắt-niken FeNi-CrSi-B, có điểm nóng chảy từ 1050 đến 1100℃ và độ dày 25μm.
Thứ hai, thiết bị hàn
Thiết bị hàn khuếch tán chuyên dụng cho ống khoan chủ yếu bao gồm nguồn điện trung tần và bộ gia nhiệt cảm ứng, kẹp và hệ thống thủy lực, hệ thống làm mát, hệ thống bảo vệ và hệ thống điều khiển. Bộ gia nhiệt cảm ứng là loại một vòng quay tách rời trên dưới, có kênh dẫn nước làm mát bên trong và mạch khí bảo vệ bên ngoài. Nó tích hợp nước, điện và khí, dễ vận hành và thuận tiện cho việc lắp đặt và tháo dỡ phôi. Hệ thống thủy lực cung cấp lực kẹp và lực ép trên để đạt được lực cố định và lực hàn của phôi. Hệ thống điều khiển sử dụng mô-đun PLC+PRC và thiết lập các thông số quy trình thông qua màn hình cảm ứng để thực hiện giao diện tương tác người-máy. Hệ thống làm mát bao gồm bể chứa nước, bơm nước, tản nhiệt và quạt, làm mát bộ gá, bộ gia nhiệt cảm ứng và hệ thống thủy lực bằng cách tuần hoàn nước.
Thứ ba, quy trình hàn khuếch tán
① Khi gia công khớp nối cần khoan và mặt đầu cần, độ nhám trung bình là Ra6,3um.
② Bật máy gia nhiệt cảm ứng, nâng mâm cặp trên khung chữ C và cần trục. Lắp khớp nối cần khoan vào giá đỡ định vị trên khung chữ C. Điều khiển công tắc hành trình cho khung chữ C chạy cho đến khi mặt cuối của khớp nối cần hàn nằm ở giữa máy gia nhiệt cảm ứng. Nạp thân cần khoan từ phía bên phải, và kẹp chặt thân cần khi hai mặt cuối cần hàn tiếp xúc với nhau. Điều chỉnh giá đỡ định vị trên khung chữ C để điều chỉnh độ lệch.
③Sử dụng khung hình chữ C để tách hai mặt đầu cần hàn, đặt lá hợp kim lớp trung gian Fe-Ni-Cr-Si-B có hình dạng giống với mặt đầu cần hàn lên hai mặt đầu cần hàn, đẩy khung hình chữ C trở lại khung trên và ép chặt lá hợp kim lớp trung gian.
④ Tắt máy hàn cảm ứng, kết nối nhiệt kế quang học, bật nước làm mát và hệ thống bảo vệ Ar, cài đặt các thông số hàn và xử lý nhiệt sau hàn trên màn hình cảm ứng, và chạy chương trình hàn thông qua PLC + PRC. Quá trình hàn khuếch tán ống khoan được thực hiện với các thông số quy trình: nhiệt độ nung 1215℃, thời gian giữ nhiệt 4 phút và áp suất 9 MPa. Nhiệt độ nung sau hàn 650℃, thời gian giữ nhiệt 5 phút để tôi luyện.
⑤Sau khi chương trình hàn hoàn tất, bật máy gia nhiệt cảm ứng, nâng mâm cặp trên khung chữ C và cần trục. Ống khoan sau khi hàn được dỡ xuống từ phía bên phải thông qua cơ cấu dỡ hàng, và khung chữ C trở lại phía bên trái, quá trình hàn hoàn tất.
Thứ tư, phân tích chung
Các thử nghiệm kéo và uốn được thực hiện trên mẫu sau khi hàn. Ống khoan được hàn bằng quy trình hàn khuếch tán pha lỏng chuyển tiếp, biến dạng mối hàn nhỏ, không có bavia tại mối hàn trong quá trình hàn ma sát, và mối hàn đẹp. Trong thử nghiệm kéo, mối hàn bị đứt trên vật liệu gốc. Độ bền của mối hàn khuếch tán cao hơn so với vật liệu gốc. Trong thử nghiệm uốn, mối hàn không bị đứt sau khi uốn cong 180 độ cả mặt trước và mặt sau. Mối hàn có độ dẻo tốt.
Thời gian đăng bài: 08/04/2025