J55オイルケーシングの溶接性

オイルケーシングは、カラーとパイプボディで構成されています。 単一のパイプ本体がカラースレッドに接続され、必要な長さに達した後の輸送と使用を容易にするために、エンドツーエンド接続で油田サイトに輸送されます。 ねじ接続の強度と緩み防止制御を強化するためには、ねじ接続後にパイプ本体とのカップリングを溶接する必要があるため、溶接性能を分析し、合理的な溶接プロセスを策定することが非常に重要です。 API 5A J55 は最も一般的に使用されているケーシング材料のXNUMXつであり、炭素当量の観点から溶接性を分析しました。

API 5CTJ55化学組成

グレードCSiMnPSCrNiCuMo
API 5CT J550.34-0.390.20-0.351.25-1.500.0200.0150.150.200.20/

国際溶接研究所の炭素当量式によると:

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

CE = 0.69> 0.4

炭素当量が0.4以上で溶接性が悪い。 適格な溶接品質を得るためには、高い予熱温度と厳格な技術的対策が必要です。

その溶接性は、微細構造と特性に対するJ55合金元素含有量の影響に従って分析されました。

  • J55ケーシングチューブ 炭素含有量が高く、0.34%〜0.39%であるため、鋼の過冷却オーステナイト遷移曲線が右に移動して増加します。 Cr、Mn、Ni、Cuなどの合金元素を添加すると、過冷却オーステナイトの遷移曲線が右にシフトし、過冷却オーステナイトの安定性が向上し、MSポイント(マルテンサイト形成の開始点)が増加します。 これらすべての効果により、J55の焼入れ傾向が高まり、溶接亀裂が発生しました。
  • J55は、主に焼入れおよび脆化亀裂を含む、コールドクラックの傾向が大きい。 マルテンサイトは、その高強度、溶接熱影響部の高い最大硬度値、および急速冷却により、容易に生成されます。 溶接するときは、大きなラインエネルギーと溶接電流を選択するようにしてください。溶接速度を過度に低下させないでください。 冷却速度を下げるには、溶接継手の冷却時間を800℃から500℃に延長し、溶接金属と熱影響部の微細構造を改善し、熱影響部の最大硬度を下げて予熱します。溶接前と溶接後の焼戻しが必要です。
  • J55の熱伝導率は低溶融共晶を生成しにくいため、J55のホットクラック傾向は高くありません。 強い炭化物を含まないため、再熱割れの傾向は大きくありません。 強度に合わせた溶接ワイヤERXNUMX-Gを選択します。 溶接ワイヤは、優れた溶接プロセス性能、高いNi含有量、強力な耐寒性、および溶着金属の優れた包括的な機械的特性を備えています。
  • J55溶接では入熱が大きいため、母材と溶接材料の強度値が大きく、溶接時の内部応力が非常に大きくなります。 溶接中は、溶接中にハンマーで溶接する必要があります。 溶接後、内部応力を除去し、過度の応力による溶接後の亀裂を回避するために熱処理が行われます。 溶接後の熱処理も、溶接の微細構造の特性を向上させることができます。

J55の溶接工程

溶接方法1:80%Ar + 20%CO2ガスシールド溶接。 溶接材料:溶接ワイヤーER55-G、直径Φ3.2mm。 溶接パラメータ:電流250〜320A、電圧26〜30V; 溶接速度35〜50cm / min;

予熱温度は100℃であり、中間層温度は予熱温度以上であるが、予熱温度である30℃を超えることは許されない。

溶接後処理:熱処理なしの空冷。

結果:引張試験は適格でした。 熱影響部の26,47,23つのサンプルの衝撃値は3.75、4、1.38であり、認定されていません。 0.89つの側面曲げサンプルには、それぞれXNUMXmmの亀裂、XNUMXmmの亀裂、XNUMXmmの亀裂、XNUMXmmの亀裂があり、これらは認定されていません。 この技術スキームは合理的ではありません。

溶接方法2:80%Ar + 20%CO2ガス溶接。 溶接材料:溶接ワイヤーER55-G、直径Φ3.2mm。 溶接パラメータ:電流250〜320A、電圧26〜30V; 溶接速度35〜50cm / min; 予熱温度は100℃であり、中間層温度は予熱温度以上であるが、予熱温度である30℃を超えることは許されない。

溶接後処理:焼戻し処理、温度600±20℃、4時間の保持時間。 加熱速度50℃/ h、冷却速度50℃/ h。

結果:引張試験は適格でした。 熱影響部の51つのサンプルの衝撃値は、それぞれ40、40、XNUMXであり、認定されています。

側面曲げ試験、認定済み。 実験は、この技術スキームが合理的であることを証明しています。 溶接後の熱処理により、溶接の微細構造と特性を改善できます。これは、技術要件を満たす溶接継手を得るためのJ55溶接の重要な要素のXNUMXつです。

過酷なAPI5A J55ケーシング環境では、パイプ自体の品質と溶接の品質が必要です。 上記の溶接解析と試験により、要件を満たすことができる溶接プロセスが得られ、オイルケーシングの正しい溶接の理論的および実験的基礎が提供されます。

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