La soldabilidad de la carcasa de aceite J55

La carcasa de aceite está compuesta por un collar y un cuerpo de tubería. Un solo cuerpo de tubería se conecta con la rosca del collar y se transporta al sitio del campo petrolero con una conexión de extremo a extremo para facilitar el transporte y el uso después de alcanzar la longitud requerida. Para fortalecer la resistencia y el control anti-aflojamiento de la conexión roscada, es necesario soldar el acoplamiento con el cuerpo de la tubería después de la conexión roscada, por lo que es muy importante analizar el rendimiento de la soldadura y formular un proceso de soldadura razonable. API 5A J55 es uno de los materiales de carcasa más utilizados, y analizamos su soldabilidad en términos de su equivalente de carbono.

Composición química API 5CT J55

Grado CSiMnPSCrNiCuMo
API 5CT J550.34-0.390.20-0.351.25-1.500.0200.0150.150.200.20/

Según la fórmula de carbono equivalente del Instituto Internacional de Soldadura:

CE = C + Mn / 6 + (Cr + Mo + V) / 5 + (Ni + Cu) / 15

CE = 0.69 > 0.4

Su equivalente de carbono es superior a 0.4 y su soldabilidad es pobre. Para obtener una calidad de soldadura calificada, se necesitan altas temperaturas de precalentamiento y estrictas medidas tecnológicas.

Su soldabilidad se analizó de acuerdo con la influencia del contenido del elemento de aleación J55 en la microestructura y propiedades:

  • Tubo de revestimiento J55 tiene un alto contenido de carbono, que es 0.34% ~ 0.39%, lo que hace que la curva de transición de austenita superenfriada del acero se mueva hacia la derecha y aumente; La adición de Cr, Mn, Ni, Cu y otros elementos de aleación hace que la curva de transición de la austenita superenfriada se desplace hacia la derecha, lo que mejora la estabilidad de la austenita superenfriada y aumenta el punto MS (el punto de inicio de la formación de martensita). Todos estos efectos aumentan la tendencia al temple de J55 y han aparecido grietas en la soldadura.
  • J55 tiene una gran tendencia al agrietamiento en frío, principalmente al agrietamiento por enfriamiento y fragilización. Debido a su alta resistencia, alto valor de dureza máxima de la zona afectada por el calor de soldadura y enfriamiento rápido, la martensita se genera fácilmente. Al soldar, intente elegir una gran energía de línea y corriente de soldadura, no debe reducir excesivamente la velocidad de soldadura. Para reducir la velocidad de enfriamiento, extienda el tiempo de enfriamiento de la junta soldada de 800 ℃ a 500 ℃, mejore la microestructura del metal de soldadura y la zona afectada por el calor, y reduzca la dureza máxima de la zona afectada por el calor, precalentamiento antes de soldar y templar después de soldar.
  • La tendencia al agrietamiento en caliente de J55 no es alta porque su conductividad térmica no es fácil de generar eutécticos de baja fusión; La tendencia al agrietamiento por recalentamiento no es grande, porque no contiene carburo fuerte. Se selecciona el alambre de soldadura ER55-G a juego con su resistencia. El alambre de soldadura tiene un excelente rendimiento en el proceso de soldadura, alto contenido de Ni, fuerte resistencia al agrietamiento en frío y excelentes propiedades mecánicas integrales del metal depositado.
  • Debido a la gran entrada de calor requerida para la soldadura J55, el valor de resistencia del material base y el material de soldadura es grande, y la tensión interna durante la soldadura es extremadamente grande. Durante la soldadura, es necesario martillar la soldadura mientras se suelda. Después de la soldadura, se realiza un tratamiento térmico para eliminar la tensión interna y evitar el agrietamiento posterior a la soldadura provocado por una tensión excesiva. El tratamiento térmico posterior a la soldadura también puede mejorar las propiedades de la microestructura de la soldadura.

Proceso de soldadura de J55

Método de soldadura 1: 80% Ar + 20% CO2 Soldadura con gas blindado. Material de soldadura: alambre de soldadura ER55-G, diámetro Φ3.2mm. Parámetros de soldadura: corriente 250 ~ 320A, voltaje 26 ~ 30V; Velocidad de soldadura 35 ~ 50 cm / min;

La temperatura de precalentamiento es de 100 ℃, y la temperatura de la capa intermedia no es más baja que la temperatura de precalentamiento, pero no se permite que sea más alta que la temperatura de precalentamiento de 30.

Tratamiento post-soldadura: refrigeración por aire sin ningún tratamiento térmico.

Resultados: Se calificó la prueba de tracción. Los valores de impacto de las tres muestras en la zona afectada por el calor son 26,47,23, sin calificar. Las muestras de flexión de cuatro lados tienen una grieta de 3.75 mm, una grieta de 4 mm, una grieta de 1.38 mm y una grieta de 0.89 mm, respectivamente, que no están calificadas. Este esquema tecnológico no es razonable.

Método de soldadura 2: 80% Ar + 20% CO2 gas soldadura. Material de soldadura: alambre de soldadura ER55-G, diámetro Φ3.2mm. Parámetros de soldadura: corriente 250 ~ 320A, voltaje 26 ~ 30V; Velocidad de soldadura 35 ~ 50 cm / min; La temperatura de precalentamiento es de 100 ℃, y la temperatura de la capa intermedia no es más baja que la temperatura de precalentamiento, pero no se permite que sea más alta que la temperatura de precalentamiento de 30.

Tratamiento posterior a la soldadura: tratamiento de revenido, temperatura 600 ± 20 ℃, tiempo de espera de 4 h; Velocidad de calentamiento 50 ℃ / h, velocidad de enfriamiento 50 ℃ / h.

Resultados: Se calificó el ensayo de tracción. Los valores de impacto de las tres muestras en la zona afectada por el calor son 51, 40 y 40, respectivamente, los cuales están calificados.

Ensayo de flexión lateral, calificado; El experimento demuestra que este esquema tecnológico es razonable. El tratamiento térmico posterior a la soldadura puede mejorar la microestructura y las propiedades de la soldadura, que es uno de los factores importantes para que la soldadura J55 obtenga las uniones soldadas que cumplan con los requisitos técnicos.

El duro entorno de la carcasa API 5A J55 requiere la calidad de la tubería en sí, también la calidad de la soldadura. Mediante el análisis y ensayo de soldadura anterior, se obtiene el proceso de soldadura que puede cumplir con los requisitos, lo que proporciona una base teórica y experimental para la correcta soldadura de la carcasa de aceite.

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