52MP管汇的焊接工艺分析

摘 要 52MP高压管汇的研制为2012年渤海某石油装备制造公司的科技项目。目前，整个项目已通过项目验收，并且荣获了石油机械厂科技进步奖。该产品具有操作方便、耐高压、管汇通用、联接灵活等特点，获得了众多用户的好评。结合自身的技术实践流程分析52MP高压管汇的焊接技术的相关内容。

关键词 52MP管汇；焊接工艺；钻机

中图分类号：TG434 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2013）18-0120-02

高压管汇的设计制造属于高生产风险及高市场风险的产品，对产品的要求根据压力等级的提高要求也越来越高，不具备相应能力是不能生产出合格产品的。随着钻井工艺技术水平的提高，用户对高压力等级的管汇需求越来越大，所以52MP管汇的前景被空前看好。

1 技术来源

钻井液循环管汇（简称高压管汇）是一种用于高压喷射钻井的主要设备之一，它将泥浆泵排出的高压泥浆导入井内，清洗井底，携出岩屑，完成钻井工艺过程，并可配合固井等其他作业。

近年来我厂为长城公司、中技开的出口项目及国内渤海一些钻井公司配套了大量的高压管汇，均为35MPa级别。管汇从外观到内在质量方面取得用户的普遍好评。

去年开始，随着渤海钻探几个钻井公司水平井、复杂井钻探数量增多，钻井压力也随之升高，各钻井公司机动部门相继提出52MPa级别高压管汇的需求。借此契机，利用我们多年常规高压管汇的设计生产的经验，我们自主研发出52MPa甚至更高级别的高压管汇，同时严格按照石油部标准和API标准规范来生产，做出技术水平在国内领先的产品，占领很大的市场份额，取得不错的经济效益。

管汇承受52MPa高压，焊缝是其薄弱环节，因此如何改进焊接工艺，提高焊缝质量，既能保证焊缝强度达到设计要求，又能够通过改进工艺，使焊缝达到PSL3规范级别，承受最高70MPa的强度试验，并且通过磁粉，超声和射线探伤成了52MPa高压管汇生产中的主要技术，同时在此基础上提高焊缝合格率，保证产品质量，提高生产效率。

2 技术工艺简述

2.1 技术简介

52MPa高压管汇具有承压高的特点，因此对焊缝强度具有较高的要求，并且焊缝需要经过磁粉探伤、超声探伤、射线探伤检测及静水压强度试验合格后才能交付使用，52MPa高压管汇焊口强度试验压力达到70MPa，因此我们对焊缝的高压焊接工艺进行焊接技术研究，最终采用氩弧焊单面焊双面成型技术，焊缝在背面直接成型，同时确保整个焊缝的外观质量和力学性能。

技术秘密的内容主要是通过对焊接工艺要求及工艺参数的详细控制来达到提高焊接质量、焊接效率及成品合格率的方法，其具有明显的优点。

1）焊接效率好，无需再进行背面除渣，清根，大大减少了焊材和人工的使用。

2）焊缝外观成型光滑均匀，充分保证余高和外观质量。

3）焊缝质量较以往提高，已经有十几套管汇的焊缝检测达到100%标准Ⅰ，Ⅱ类焊缝的要求。

4）降低工人的劳动强度。

5）降低对焊工技能的依赖，降低加工成本。

6）降低了返工成本，综合成本（人工，焊材，电费等）节约50%以上。

2.2 技术要点

1）对坡口形状尺寸及坡口对接等工艺参数保密。焊件的坡口加工采用机械方法，焊件组对前将坡口及其内外侧面一定范围内的油、漆、垢、锈、毛刺及镀锌层等清除干净，且不得有裂纹、夹层等缺陷。管子或管件对接焊缝组队时，内壁应齐平，对内壁错变量有严格的数据要求。

2）对分层焊接方法及焊接工艺参数保密。根据焊接特点设计分层焊接，并对层数，每层所采用的焊接方式，焊材类型做出严格规定。焊件组对时应预热并固定牢固，并采取措施防止焊接和热处理过程中产生附加应力和变形。

3）对焊接工艺的改进方法进行保密。在改进过程中，我们进行了大量的试验，通过试验掌握了提高焊接质量及焊接效率的方法，为我们今后生产更高压力等级的管汇产品打下了坚实的基础。

3 工艺技术方案内容

3.1 图纸、工艺的设计

1）根据52MPa钻井液循环管汇的设计方案，对图纸、工艺及其他技术文件进行了设计输出。

2）对每个零部件都编制了详细的加工工艺。尤其是对承压部件合理编写加工工艺顺序，并且完全按照程序文件编制了相应的作业指导书、工艺流程卡及先关检验记录。在产品制造过程中，严格执行工艺纪律，严格检验，保证每个工序的制造质量。

3）考虑52MPa钻井液循环管汇压力高的特点，必须在由壬处加装安全链。在使用时，可根据实际情况，加装安全链，增加安全系数。

3.2 外购外协件质量保证措施

1）大量使用标准化零件，提高了装配精度，并提升外观质量。

2）精心选择个配件的规格型号，并由国内知名厂家生产，制造出了有气密封性能的密封件。

3）经过精确计算分析后，确定52MPa钻井液循环管汇选用壁厚19 mm的钢管，为了提高可靠性，经试验和研究后，弯头三通等受钻井液冲击较频繁的位置选用壁厚25的管件。

为了保证产品的质量，我们对于原材料及产品所需配件的供货商，进行严格的把关，在控制成本的基础上，选用具有产品认证及信誉度高的厂家，确保产品整体质量完整可靠。

3.3 设备及工装

1）采用先进的加工设备及机械加工方法加工焊接坡口，提高后序焊缝的焊接质量，优化产品的外形。

2）设计制作焊接旋转机及配套工装，保证同批加工各部件的同轴度及生产的效率。

3.4 零部件制作

1）52MPa钻井液循环管汇主体采用35CrMo材质，经调制处理后加工而成，能够满足高强度的使用要求。

2）焊缝采用氩弧焊打底，焊接时，采用分层焊接的模式，严格保证52MPa钻井液循环管汇的外形和质量。与符合高压管道焊接工艺相结合的焊接检验单据，从加工质量源头做起，严格控制每道焊缝的焊接质量。

3.5 安装

1）采用球面由壬，保证接口角度可调，避免管汇因现场条件改变产生安装困难。

2）由壬接口处加装安全链，防止工作过程中崩开。

3）阀门组采用多阀门控制，使用三台泥浆泵和两条钻井液循环管汇并联，可以使三台泥浆泵单独或同时为单根或两根管线同时供液。

3.6 外观质量

严格按照表面处理工艺进行表面处理，对每道处理工序实行严格检验把关，合格后方可进入下一道工序。对进行表面处理的工作环境提出严格要求，保证环境的温度、湿度及灰尘度，保证产品外观的美观。

1）所有需要进行涂装的钢铁制件表面在涂漆前，必须将铁锈、氧化皮、油脂、灰尘、泥土、污物等祛除。

2）严格按照喷涂工艺进行，控制漆层厚度，利用干膜层测试仪进行检测。

3）所有螺栓均为达克罗处理，满足盐雾处理1000小时无锈蚀的要求。即使在恶劣的海洋气候中使用也没有问题。

4）所有镀锌件要求镀锌层厚度达到0.03 mm。

4 技术成果赢利能力分析

4.1 目标市场分析及市场前景预测

现在市场内鱼目混杂良莠不齐，特别是在一些低端市场竞争比较激烈和残酷，我们的目标重点将放在中高端市场，目前这部分市场我们石油装备行业正在开发，其主要集中在中东地区、北美地区和欧洲地区。在这些区域产品的品质是能够占领市场的唯一的途径和法宝。

目标市场：

1）渤海钻探公司、各大油田。

2）中国石油技术开发公司国外配套项目。

管汇的压力等级越高，企业获得的利润越高，目前国内厂家主要生产35MPa以下管汇产品，具备35MPa级别以上管汇产品的生产能力的厂家并不多，随着钻井工艺技术水平的提高，用户对高压力等级的管汇需求越来越大，我们开始试制52MPa管汇以来，已经得到了渤钻市场及中技开的三十余套52MPa管汇的订购及意向，前景良好。

高压管汇为系列产品，根据钻机型号的规格选用相应的高压管汇；每部钻机均需配套高压管汇。

此产品为钻机的必备设备，随着钻井市场需求量增加，前景十分看好，能为企业带来更多的经济效益。

4.2 社会和经济效益分析

其主要经济指标体现在质量优势上，通过焊接工艺提高我们的整体竞争实力，可以满足不同用户的要求，提高我国钻机整体的技术水平。目前采用的焊接工艺技术可使焊缝焊接的一次成型合格率达到99%以上，比传统焊接工艺焊缝一次成型合格率70%，提高了29%，以ZJ50DB钻机作为参考，每套高压管汇的价格是65万元左右，每套的净利润为20万元左右，每年估计可以生产配套20套钻机，可创造产值65*20=1300万元，可创造利润20*20=400万元，其技术创新和优化设计在其中会直接提高利润在100万左右。

5 结束语

此产品为钻机的必备设备，随着钻井市场需求量增加，前景十分看好，能为企业带来更多的经济效益。

参考文献

[1]周兵.20钢管-管对接的焊接工艺[J].科技与生活，2012（3）.

[2]郭斌.直焊缝油井套管用钢J55的低温韧性[J].焊管，1997（02）.

[3]赵承谦.锅炉胀管改为焊接管的焊接工艺[J].焊接，1985（04）.