【摘 要】
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连续管是一种新兴的石油作业管,广泛应用于钻井、完井、采油、修井等作业的各个领域,解决了许多常规作业技术难以解决的问题,应用效果明显。连续管的管-管对接焊技术是连续管作
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连续管是一种新兴的石油作业管,广泛应用于钻井、完井、采油、修井等作业的各个领域,解决了许多常规作业技术难以解决的问题,应用效果明显。连续管的管-管对接焊技术是连续管作业技术系统中的组成之一。对接焊在焊接热源作用下产生的焊接热影响区(Heat Affect Zone,简称HAZ)存在着组织、性能的不均匀和不连续,特别是在高钢级连续管的焊接热影响区会出现软化区,以及强度及延伸率指标大幅下降的现象,破坏了整体连续管性能的一致性,大大减少了连续管的服役寿命,限制了连续管技术的普及和推广应用。本文以国产Φ50.8×4.44mm CT90级连续管为研究对象,在前人的研究基础上,采用较为成熟的焊接工艺和焊接方法,研究不同焊接线能量下连续管接头热影响区组织及其性能,力图建立焊接线能量-HAZ温度变化曲线-HAZ组织形态的关系,了解不同工艺下连续管焊接接头组织与性能之间的关系,在理论上用于指导焊接工艺的制定。文章采用全位置自动TIG焊对连续管进行管-管对焊,测定了环焊缝接头HAZ的焊接热循环,采用Ansys有限元软件模拟了连续管瞬时温度场,采用光学显微镜和扫描电镜观察了不同焊接工艺下HAZ组织,并对其进行了显微硬度测试,通过分析得到以下结论:(1)连续管对接焊时,起、灭弧位置附近温度会受到焊接热源二次作用而出现波动起伏现象;(2)焊接线能量越小,连续管对接焊热积累效应越明显,环焊缝周向不同位置间的峰值温度相差越大,温度场达到准稳定状态所需的时间也越长;(3)同一焊接线能量下,热积累效应影响环焊缝周向不同位置的接头形貌,随着焊接的进行,熔池尺寸逐渐增大;(4)CT90钢级连续管焊接热影响区中包括粗晶区、完全重结晶区、不完全重结晶区和回火区。其中,粗晶区和完全重结晶区组织以贝氏体为主,不完全重结晶区及回火区组织主要以块状铁素体、少量珠光体和渗碳体组成;(5)随着焊接热输入的增加,焊接热影响区组织晶粒度尺寸增加,软化区域逐渐远离焊缝,软化幅度逐渐增大。
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