石油工程专业论文石油行业相关论文
垂直气电焊技术在石油行业的应用
摘要：垂直气电焊是一种可实现自动化的大热输入的高效焊接工艺，是比传统埋弧自动焊、手工电弧焊焊接热源更集中，焊接线能量更大，更加高效的先进工艺。本文通过研究石油行业垂直自动气电焊的应用，分析其影响因素，同时分析不同钢材的垂直气电焊焊接情况，进一步指出TMCP钢因其具有热敏性小且低温高韧性的特点，适合在垂直气电焊工艺中使用。
关键词：垂直气电焊TMCP钢材应用
1 垂直气电焊工艺
1.1 垂直气电焊技术简介垂直气电焊技术是一种大热输入的高效焊接工艺，具有焊接效率高，焊接热源集中等特点，可实现自动化焊接[1]。与传统焊接工艺如埋弧自动焊、手工电弧焊等相比，其焊接热源更加集中，焊接线能量比传统焊接工艺更大，是一种更加先进的焊接工艺。
由于垂直气电焊焊接线能量是传统焊接工艺的3~4倍，目前普通正火钢或轧制钢，采用垂直气电焊工艺会使得焊接接头脆化，降低接头的弹塑性，因此在应用垂直气电焊等大热输出焊接工艺时，对钢材品质有更高的要求。
垂直气电焊焊接设备主要由以下几部分组成：①带齿条的靠永磁
铁吸附在钢板上的铝合金导轨；②机头；③送丝机构；④CO2半自动焊接电源；⑤水冷循环装置；⑥机头。
1.2 垂直气电焊工艺操作垂直气电焊工艺操作[2]要点如下：
①在焊前必须对焊接设备进行检查，确定全套设备的安全稳定运行；②焊接时必须保证钢板边差小于2mm，从而确保滑块的顺利通过；
③焊接过程中如出现熄弧现象，必须彻底修补接头；④焊接时必须铲平焊接钢板表面的马脚、增强高以及横向焊缝，同时还应清除钢材表面污垢水渍，从而保证焊接质量；⑤焊接时置于反面的衬板必须贴紧钢材且正中对齐；⑥焊接时必须保证装配马间距为300~400mm以内，且保证其合适固定的高度与宽度，从而保证对焊接中钢材变形和装配间隙收缩的控制。
2垂直气电焊技术在油田的应用
2.1 垂直气电焊技术在油田应用性能随着钻采技术的不断发展，钻采设备的不断更新，对连续油管、高压喷射管、滤砂管等钻采工具的焊接工艺有了新的要求[3]，石油行业应用垂直自动气电焊技术，能够提高钻采设备的焊接质量和焊接效率，具有巨大的发展空间。本文通过研究垂直自动气电焊在高压喷射管焊接的应用，分析其影响因素，同时分析不同钢材的垂直气电焊焊接情况。
垂直气电焊的性能影响因素主要有：
2.1.1 电焊丝的伸出长度。垂直气电焊的机头上升的速度是依靠焊丝伸出长度来控制的，因此焊丝的伸出长度在固定焊枪位置的条件
下就决定着熔池在焊接过程中的高低。焊丝伸出过长会导致焊接性能下降，接头抗冲击韧性下降，甚至焊穿钢材；焊丝伸出过短会导致滑块气口堵塞甚至造成导电嘴短路。适合的焊丝伸出长度应该在30~55mm的范围内。
2.1.2 焊接电压和电流。由于垂直气电焊正反面焊缝一次成型，其焊丝为直径1.6mm药芯焊丝，因而其采用较大的焊接规范。焊接电流根据钢材厚度不同在340~380A之间适当选择，电压与电流之间应合理匹配。
2.1.3 焊丝摆动和焊丝停留时间。对于厚度不同的钢材应有不同的摆动和停留时间，摆动幅度和停留时间视电弧位置而定。合理的摆动和停留能够有利于焊接性能的提高。
2.1.4 钢材特性。焊接接头的焊接性能主要由钢材的性能而定，本文针对不同钢材的垂直气电焊焊接效果进行进一步分析。
2.2 不同钢材的垂直气电焊焊接效果
采用垂直气电焊技术，对国产正火钢、国产TMCP钢进行垂直气电焊实验，分析其力学性能，实验结果见表1，绘制其表面及根部硬度曲线如图1，图2所示。
由实验分析可知，TMCP钢较正火钢相比，其冲击性能更好，并且更加稳定，焊接质量好而且对大热输入的敏感性比较低具有低温高韧性的特点[4]，适合在垂直气电焊工艺中使用。
3 结论
垂直气电焊技术是一种大热输入的高效焊接工艺，具有焊接效率高，焊接热源集中等特点，是一种更加先进的焊接工艺。由于垂直气电焊焊接线能量大，因此在应用垂直气电焊等大热输出焊接工艺时，对钢材品质有更高的要求。
随着钻采技术的不断发展，钻采设备的不断更新，对钻采设备的焊接工艺有了新的要求。石油行业垂直自动气电焊的应用，能够提高钻采设备的焊接质量和焊接效率，具有巨大的发展空间。
TMCP钢因其具有热敏性小且低温高韧性的特点，采用垂直气电焊技术冲击性能更好，并且更加稳定，焊接质量好而且对大热输入的敏感性比较低，适合在垂直气电焊工艺中使用。
参考文献：
[1]焊接技术手册[M].河南郑州：河南科学技术出版社．
[2]焊接技术手册[M].山西太原：山西科学技术出版社．
[3]栗卓新.高效低成本焊接技术在化工、石化行业的应用[J].化学施工技术，1999，21(1)：13~19．
[4]Yukihiko Horii Masakuni Wakabayashi, Nippon Steel Technical Report，1988，37(3):1.
