CN113579418A - 一种制造镍基合金镀层的方法、处理器及介质 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种制造镍基合金镀层的方法该方法包括打磨套管内壁，去除杂质与氧化物，然后擦拭酒精或丙酮去除油污；配置焊接设备；配置焊接旋转工作台，将所述套管固定在所述焊接旋转工作台上；设定焊接工艺参数；焊接。该方法的焊接效率高，焊缝质量高并且焊缝稀释率低，耐腐蚀性能强。本发明还提供了一种处理器及介质，该处理器设置在焊接设备上，用于执行制造镍基合金镀层的指令，该介质设置在处理器中用于存储制造镍基合金镀层的指令。本发明提供的处理器及介质有利于实现镍基合金镀层的自动化制造。
Description
技术领域
本发明涉及焊接技术领域，特别是涉及一种制造镍基合金镀层的方法、处 理器及介质。
背景技术
进入21世纪以来，由于人类现代社会对化石能源需求的急剧上升，世界 已经进入能源不安全期，无论是发达国家还是发展中国家都在加速本国对海洋 资源的开发与利用。我国经济的高速发展同样使得对海洋能源(天然气、石油 等)的需求持续增长，带动了海洋油气钻井平台与石油管道工业发展迅速，截 止目前，我国的油管长度已经超过12万公里。油管因具有密闭安全、运输量 大、便于管理等优点，在海洋石油开采、天然气处理、储存和传输过程中起到 了至关作用。
P110钢级油管是世界各国技术套管和油层管的主要管材之一，大量用于 油气资源的开发与利用。油气田的开发过程中为了增加产量，会对其介质进行 酸化。因此在作业过程中，油管连接处会加速腐蚀，极易发生油气泄露事故， 造成巨大的经济损失。这就要求在开采、运输等过程中使用的材料必须要有良 好耐腐蚀性。仅通过改善油套管的化学成分或进行热处理不能从根本上解决其 耐腐蚀能力弱的问题。
众所周知，镍基合金具有良好的力学性能、耐腐蚀性能、较好的可加工性 及焊接性。该合金属于Ni-Cr固溶强化合金，其中合金元素Cr在腐蚀环境中 形成Cr2O3膜会阻止腐蚀的进一步发生，起到抗氧化腐蚀的作用。Mo、Ni主 要起到抗还原腐蚀的作用，Mo元素的存在使得合金具有良好的抗点蚀与抗缝 隙腐蚀性能，因此镍基合金可用于低合金钢、不锈钢无法满足的苛刻而复杂的 腐蚀条件。然而其价格远高于碳钢，通常其价格为普通抗硫钢材的10-15倍， 整体使用镍基合金成本太高，而且应用时发现，油管连接处通常会沉积大量的腐蚀物，与管体相比更容易被腐蚀。
镍基合金复合管的焊接制造最常见的是钨极氩弧焊(GTAW)，但其焊接 效率低，并且因为稀释率较大，碳钢基板中的C、Fe元素会向镍基合金堆焊 层中扩散，形成二次相，降低堆焊层的耐腐蚀性能。冷金属过渡加脉冲(CMT /P)是在传统CMT基础上加入了脉冲焊接技术发展起来的更为先进的工艺， 具有母材稀释率低、焊缝组织致密、残余应力与变形小、电弧稳定、焊接缺陷 少等优点。将CMT/P焊接工艺用于P110内壁堆焊镍基合金(Inconel625)， 有望克服传统GTAW焊焊接效率低稀释率高等不足，从而大幅提升油管的综 合性能。
发明内容
本发明的目的是提供一种制造镍基合金镀层的方法、处理器及介质，能够 提高镍基合金镀层的耐腐蚀性。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
一种制造镍基合金镀层的方法，所述方法包括：
打磨套管内壁，去除杂质与氧化物，然后擦拭酒精或丙酮去除油污；
配置焊接设备；所述焊接设备包括：焊丝，焊接机器人、CMT/P焊机电 源、水箱和CMT/P焊枪，所述CMT/P焊机电源为所述CMT/P焊枪供电， 所述水箱用于冷却所述CMT/P焊枪；
配置焊接旋转工作台，将所述套管固定在所述焊接旋转工作台上；
设定焊接工艺参数；所述焊接工艺参数包括：送丝速度、焊接速度、电流、 电压、CMT/P、焊枪倾角、保护气流和焊接稀释率；
焊接。
可选的，所述送丝速度为6.0–8.0m/min，所述焊接速度为36–48cm/min， 所述电流为135-183A，所述电压为20.3-23.3V，所述CMT/P为1:10、1:15 或1:20，所述焊枪倾角为15°，所述保护气流为Ar保护气流，所述保护气流 的速率为20L/min。
可选的，所述利用
确定所述焊接稀释率；其中D为焊接 稀释率，As为熔化的母材面积，Af为堆焊层的面积，母材为P110管。
可选的，所述焊接设备为FRONIUS CMT焊接机，所述焊丝为 ERNiCrMo-3，所述焊丝的直径1.2mm。
可选的，焊丝干伸长13mm-15mm。
可选的，利用角磨机装载打磨片对所述套管内壁进行打磨。
一种处理器，所述处理器设置在焊接设备上，用于执行制造镍基合金镀层 的指令。
一种介质，所述介质设置在处理器中，用于存储制造镍基合金镀层的指令。
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：
焊接效率高。本发明相比于传统的手工氩弧焊工艺，CMT/P法通过加快 送丝速度和焊接速度，在保证焊接热输入的情况下大大提高了焊接效率。
焊缝质量高。CMT/P法在焊接过程中减小了短路电流，焊缝飞溅小，熔 滴过度稳定，得到的焊缝成型良好，没有气孔、缺陷和夹杂物等缺陷。
焊缝稀释率低，耐腐蚀性能强。CMT/P法通过控制焊丝回抽避免了熔滴 过渡过程中短路电流的产生，得到焊缝熔深小，稀释率低，仅为2.99％。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施 例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是 本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性 的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明采用CMT/P法得到的镍基合金堆焊层双环EPR试验取样 示意图；
图2为本发明采用CMT/P法得到的镍基合金堆焊层双环EPR试验极化 曲线示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清 楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是 全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造 性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种制造镍基合金镀层的方法、处理器及介质，能够 提高镍基合金镀层的耐腐蚀性。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和 具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
本发明采用CMT/P法在P110管内壁堆焊Inconel 625，该方法具体包括：
步骤1：使用角磨机装载打磨片对P110管内壁进行打磨，去除P110工件 表面杂质与氧化物，然后擦拭酒精或丙酮以去除工件表面的油污。
步骤2：配置焊接设备；焊接设备包括：焊丝，焊接机器人、CMT/P焊 机电源、水箱和CMT/P焊枪，CMT/P焊机电源为CMT/P焊枪供电，水箱 用于冷却CMT/P焊枪。优选的，焊接设备为FRONIUS CMT焊接机，焊丝 为Inconel 625，焊丝的直径1.2mm，保持焊丝干伸长13mm-15mm。
步骤3：配置焊接旋转工作台，将套管固定在焊接旋转工作台上；焊接过 程中焊枪保持不动，旋转卡槽带动P110管旋转。
步骤4：设定焊接工艺参数；焊接工艺参数包括：送丝速度、焊接速度、 电流、电压、CMT/P、焊枪倾角、保护气流和焊接稀释率；优选的，送丝速 度为6.0–8.0m/min，焊接速度为36–48cm/min，电流为135-183A，电压为 20.3-23.3V，CMT/P为1:10、1:15或1:20，焊枪倾角为15°，保护气流为 Ar保护气流，保护气流的速率为20L/min。更有选的，送丝速度为8.0m/min， 焊接速度为48cm/minCMT/P为1:15，电流为183A，电压为23.3V。利用
确定焊接稀释率；其中D为焊接稀释率，As为熔化的母材面 积，Af为堆焊层的面积，母材为P110管。
步骤5：焊接参数设置完毕，进行焊接。根据焊接效率确定是否摆动和焊 接速度；根据焊接速度确定电弧软硬度和弧长，进行焊接时需注意焊道之间的 清渣操作，道间搭接率控制在50％。
焊接完成后，在堆焊层三个不同高度位置分别选取一个试样采用双环电化 学再活化方法测量出敏化指数来评价耐腐蚀性能，具体测试结果如图1所示， 试验极化曲线示意图如图2所示。镍基合金的耐晶间腐蚀性能与C、Fe含 量成反比，而低稀释率使得母材P110管中的有害元素如C、Fe等向Inconel 625 堆焊层中的扩散受到抑制，因而采用CMT/P法得到的Inconel 625堆焊层具 备更加优异的耐晶间腐蚀性能。
本发明提供的基于CMT/P法制造抗腐蚀镍基合金镀层的堆焊工艺，基于Inconel625合金的优良综合性能，将其堆焊在油套管内壁管口连接处，在堆焊 处开螺纹使管与管螺纹连接，有望从根本上解决这一问题，即以P110套管为 基体，将Inconel 625合金堆焊在管口连接处，之后在堆焊层表面开螺纹，实 现管与管的螺纹连接，该方法具备成型效率高，环境友好，飞溅小，稀释率低， 成本低，焊缝耐晶间腐蚀性能高等特点。
本发明还提供了一种处理器及介质，该处理器设置在焊接设备上，用于执 行制造镍基合金镀层的指令，该介质设置在处理器中用于存储制造镍基合金镀 层的指令。本发明提供的处理器及介质有利于实现镍基合金镀层的自动化制 造。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是 与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施 例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的 一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变 之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (8)
1.一种制造镍基合金镀层的方法，其特征在于，所述方法包括：
打磨套管内壁，去除杂质与氧化物，然后擦拭酒精或丙酮去除油污；
配置焊接设备；所述焊接设备包括：焊丝，焊接机器人、CMT/P焊机电源、水箱和CMT/P焊枪，所述CMT/P焊机电源为所述CMT/P焊枪供电，所述水箱用于冷却所述CMT/P焊枪；
配置焊接旋转工作台，将所述套管固定在所述焊接旋转工作台上；
设定焊接工艺参数；所述焊接工艺参数包括：送丝速度、焊接速度、电流、电压、CMT/P、焊枪倾角、保护气流和焊接稀释率；
焊接。
2.根据权利要求1所述的制造镍基合金镀层的方法，其特征在于，所述送丝速度为6.0–8.0m/min，所述焊接速度为36–48cm/min，所述电流为135-183A，所述电压为20.3-23.3V，所述CMT/P为1:10、1:15或1:20，所述焊枪倾角为15°，所述保护气流为Ar保护气流，所述保护气流的速率为20L/min。
3.根据权利要求1或所述的制造镍基合金镀层的方法，其特征在于，所述利用
确定所述焊接稀释率；其中D为焊接稀释率，As为熔化的母材面积，Af为堆焊层的面积，母材为P110管。
4.根据权利要求1所述的制造镍基合金镀层的方法，其特征在于，所述焊接设备为FRONIUS CMT焊接机，所述焊丝为ERNiCrMo-3，所述焊丝的直径1.2mm。
5.根据权利要求1所述的制造镍基合金镀层的方法，其特征在于，焊丝干伸长13mm-15mm。
6.根据权利要求1所述的制造镍基合金镀层的方法，其特征在于，利用角磨机装载打磨片对所述套管内壁进行打磨。
7.一种处理器，其特征在于，所述处理器设置在焊接设备上，用于执行制造镍基合金镀层的指令。
8.一种介质，其特征在于，所述介质设置在权利要求7所述的处理器中，用于存储制造镍基合金镀层的指令。
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