CN101323041B - 石油方钻杆窄间隙脉冲熔化极气保护自动焊方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种石油方钻杆窄间隙脉冲熔化极气保护自动焊方法。首先在待焊接的两个方钻杆端面分别设置圆形辅助块，使方钻杆整个环形窄间隙焊缝的坡口由不规则转变成了规则的环形窄间隙坡口，再用脉冲熔化极气保护自动焊方法进行焊接，完成焊接后，再将辅助块和高出的焊缝加工掉，保持方钻杆的原形状。由于本发明在待焊接的两个方钻杆端面设置了圆形辅助块，使方钻杆整个环形窄间隙焊缝的坡口由不规则转变成了规则的环形窄间隙坡口，确保了从底层引弧焊接至表层时的气体保护效果、电弧燃烧的稳定性及电弧熔池形态的稳定性，提高了焊缝质量。
Description
技术领域
本发明涉及一种石油钻杆自动焊方法，特别是石油方钻杆窄间隙脉冲熔化极气保护自动焊方法。
背景技术
石油方钻杆断面形状有四方和六方两种，由于断面形状的限制，故长期以来，一直采用手工电弧焊的方法来修复石油方钻杆。方钻杆属厚壁管体，需采用连续多层环缝焊接，显然用手工电弧焊方法焊接时间长，每根焊接修复需要二小时左右，生产效率低，劳动强度大，焊接成本高，接头的焊接质量也不能保证。
文献“方钻杆环缝自动焊机的研制蒋淑英、孙永兴、王玉彬、许敬年《石油机械》2006年34卷12期41-43页”公开了一种方钻杆环缝自动焊机。使用该焊机焊接方钻杆时，用钨极氩弧焊进行底层焊接，用熔化极CO2气体保护焊进行多层填充焊接。但是由于方钻杆断面形状为四方或六方形，故当从底层连续多层焊接到四方或六方形的棱角位置时，整个环形窄间隙焊缝的坡口发生了明显的不均匀性，即在棱角位置呈窄间隙焊缝坡口，而在平面位置就不是窄间隙焊缝坡口了，这使焊接时无法保持电弧燃烧和气体保护的稳定性及正常均匀的熔池形态、导致熔池金属流淌和保护气流形态发散，使焊缝成形急剧恶化，出现大量气孔、夹杂及未焊透缺陷，使焊缝质量降低。
发明内容
为了克服现有技术在焊接方钻杆时焊缝质量低的不足，本发明提供一种石油方钻杆窄间隙脉冲熔化极气保护自动焊方法，该方法在待焊接的两个方钻杆端面分别设置圆形辅助块，使方钻杆整个环形窄间隙焊缝的坡口由不规则转变成了规则的环形窄间隙坡口，可以提高焊缝质量。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案：一种石油方钻杆窄间隙脉冲熔化极气保护自动焊方法，其特点是包括以下步骤：
(a)将待焊接的方钻杆端面加工成半U形状，在焊接时方钻杆端面对准后接缝处形成U形坡口；
(b)准备两个厚度为20～25mm的圆形辅助块，直径Φ＝D+6mm，其中D为方钻杆的对角线长度，内孔与待焊接的方钻杆形状相同；
(c)将辅助块分别安装在待焊接的方钻杆端面U形坡口的两侧壁，使辅助块内侧表面与U形坡口之侧壁对齐，将辅助块外侧分别与钻杆本体通过点焊固定；
(d)调整焊枪下落，使焊丝指向U形坡口的底层位置，焊枪气体保护罩的下沿与辅助块的外圆相接触，方钻杆旋转时，气体保护罩沿两辅助块的外圆面作平滑均匀运动；
(e)设定焊接参数，送丝速度3.16m/min、焊接速度0.296m/min、脉冲电流110～150A、基值电流50A、氩气流量2000L/h、二氧化碳气流量120L/h，当Ar和CO2气体从保护罩流出，方钻杆旋转，焊丝匀速送出，焊丝端部与焊接U形坡口的底层之间引燃电弧后将持续多层焊接，每焊完一层，焊枪自动提升3mm，直至焊接到表层停止；
(f)完成焊接后，再将辅助块和高出的焊缝加工掉，保持方钻杆的原形状。
本发明的有益效果是：本发明针对方钻杆焊接时焊缝质量低的问题，在待焊接的两个方钻杆端面分别设置圆形辅助块，使方钻杆整个环形窄间隙焊缝的坡口由不规则转变成了规则的环形窄间隙坡口，确保了从底层引弧焊接至表层时的气体保护效果、电弧燃烧的稳定性及电弧熔池形态的稳定性，提高了焊缝质量。
下面结合附图和实施例对本发明作详细说明。
附图说明
图1是本发明实施例1示意图。
图2是图1的A向剖面图。
图中，1-焊枪；2-气体保护罩；3-右辅助块；4-左辅助块；5-焊丝；6-U形坡口；7-钻杆；8-点焊。
具体实施方式
实施例1：四方钻杆窄间隙脉冲熔化极气保护自动焊。
参照图1～2，将待焊接的四方钻杆7端面加工成半U形状，在焊接时方钻杆端面对准后接缝处加工成U形且钝边留2mm的U形坡口6。
准备右辅助块3和左辅助块4，辅助块选用20号钢，外形为圆形，厚度为20～25mm，内孔为四方形状，内孔尺寸比待焊接的四方钻杆的断面形状尺寸大0.2～0.3mm，其直径Φ＝D+6mm，其中D为四方钻杆的对角线长度。
将右辅助块3和左辅助块4分别安装在待焊接钻杆端面U形坡口6的两侧壁，且辅助块内侧表面应与U形坡口6之侧壁对齐，然后用手工电弧焊将右辅助块3和左辅助块4的外侧分别与钻杆7本体通过点焊8固定。
调整焊枪1下落，使焊丝5指向U形坡口6的底层位置，焊枪气体保护罩2的下沿与右辅助块3和左辅助块4的外圆相接触，要求当方钻杆旋转时，气体保护罩能沿两辅助块的外圆面作平滑均匀运动。
设定焊接规范参数为送丝速度3.16m/min、焊接速度0.296m/min、脉冲电流110～150A、基值电流50A、氩气流量2000L/h、二氧化碳气流量120L/h。按启动按钮，当Ar和CO2气体从保护罩流出，方钻杆7旋转，焊丝5匀速送出，焊丝端部与焊接U形坡口6的底层之间引燃电弧后将持续的进行多层焊接，每焊完一层，焊枪自动提升3mm，以保证电弧长度不变，直至焊接到表层停止。
完成焊接后，再将辅助块和高出的焊缝加工掉，以还原四方钻杆的原形状。
实施例2：六方钻杆窄间隙脉冲熔化极气保护自动焊。
除右辅助块和左辅助块的内孔为六方形状外，其余同实施例1。
采用实施例1和实施例2方法焊接的四方和六方钻杆，其焊缝接头分别经热处理后用超声探伤检测，焊缝质量符合《GB/T 15830-1995》标准的规定。
研究人员对焊缝接头进行了机械性能试验，其焊缝、热影响区及熔合线的机械性能数据如表1、2所示。表中机械性能指标全部符合使用要求。
表1.冲击实验结果
表2.拉伸实验结果
Claims (2)
1.一种石油方钻杆窄间隙脉冲熔化极气保护自动焊方法，其特征在于包括以下步骤：
(a)将待焊接的方钻杆端面加工成半U形状，在焊接时方钻杆端面对准后接缝处形成U形坡口；
(b)准备两个厚度为20～25mm的圆形辅助块，直径Φ＝D+6mm，其中D为方钻杆的对角线长度，内孔与待焊接的方钻杆形状相同；
(c)将辅助块分别安装在待焊接的方钻杆端面U形坡口的两侧壁，使辅助块内侧表面与U形坡口之侧壁对齐，将辅助块外侧分别与钻杆本体通过点焊固定；
(d)调整焊枪下落，使焊丝指向U形坡口的底层位置，焊枪气体保护罩的下沿与辅助块的外圆相接触，方钻杆旋转时，气体保护罩沿两辅助块的外圆面作平滑均匀运动；
(e)设定焊接参数，送丝速度3.16m/min、焊接速度0.296m/min、脉冲电流110～150A、基值电流50A、氩气流量2000L/h、二氧化碳气流量120L/h，当Ar和CO2气体从保护罩流出，方钻杆旋转，焊丝匀速送出，焊丝端部与焊接U形坡口的底层之间引燃电弧后将持续多层焊接，每焊完一层，焊枪自动提升3mm，直至焊接到表层停止；
(f)完成焊接后，再将辅助块和高出的焊缝加工掉，保持方钻杆的原形状。
2.根据权利要求1所述的石油方钻杆窄间隙脉冲熔化极气保护自动焊方法，其特征在于：所述的辅助块，其材料为20号钢。
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