连续油管焊接

金属焊接大作业（2013-2014学年第一学期）学院石油工程学院专业班级储运11101班学生姓名戚本杨学号/序号201100961 / 28目录第一节：连续油管性质 (3)第二节:油管焊前准备 (4)第三节：焊接方法选用 (6)第四节：焊接工艺特点 (7)第五节：焊接技术要求 (9)第六节：油管焊接过程 (11)第七节：油管焊接应用与发展 (13)连续油管焊接摘要：连续油管焊接技术作为20世纪90年代国外大力研究和发展起来的热门钻井技术之一，是石油天然气勘探开发中一项具有广泛应用价值的先进技术。

在连续油管技术的生产应用中,管体失效、损伤等情况出现时，都需要采用焊接方法解决。

于用螺纹连接下井的定尺常规而言的，一般几百米至几千米，又称为挠性油管、蛇形管或盘管。

连续油管的管一管现场对接焊技术是连续油管技术中不可或缺的关键技术之一。

国外对于连续油管生产应用中的焊接核心技术严密封锁，现有的国外可供参考的连续油管焊接文献很少。

国外连续油管生产和应用中可能采用活性气体保护焊、钨极氩弧焊、等离子弧焊等焊接方法。

本文主要介绍油管的焊接方法，工艺，以及应用。

Abstract:the coiled tubing welding technology to study abroad in the 1990 s and developed one of the hot drilling technology, is a widely used in oil and gas exploration and development of a value of advanced technology. In the production of coiled tubing technology applications, the tube body failure, the circumstance such as damage occurs, all need welding method is used to solve. Under with threaded connections from the perspective of the scale of conventional Wells, generally a few hundred meters to thousands of meters, also known as flexible tubing, coil, or coil.Coiled tubing at the scene of the（一）连续油管性质连续油管是一种单根长度达几千米并可反复弯曲、实现多次塑性变形的连续油管新型石油管材。

连续油管主要用于油阳修井、测井、钻井、完井等作业，也可作为管线管应用于质井场或海洋的油气输送。

由于连续油管作业的多样性、快捷性和可靠性，连续油管是连续油管作业中的关键部件，由于在作业中要反复弯曲变形，并承受井下高温、高压和腐蚀介质、固体流体介质的冲蚀，以及拉、压、扭、弯等复合载荷作用，对其性能和质量要求高，制造技术难度大。

被称作“万能作业机”。

在国外特别是美国、加拿大等国家。

连续油管已成为油田作业中必不可少的石油装备连续油管的概念最早起源于第二次世界大战时期，当时盟军为实现快速敷设海上油管线，将一根根短管通过焊接方式对接起来并缠绕在滚筒上．可在海上快速打开，用于燃油供给。

1962年，美国加利福尼亚石油公司和Bowen公司研制出了世界上第一台连续油管作业机．同时采用对接的方法将长度为15．2 m的短管对接成1卷4 573m长的连续管．并用于墨西哥湾油气井的冲砂解堵，实现了真正意义上的连续油管井下作业。

20世纪70年代，由于材料的韧性强度不够和焊接接头性能等问题。

连续油管在应用中事故频出，发展一度处于“停滞”阶段。

20世纪90年代以后，特别是近年来，随着材料冶金技术的发展和制管技术的创新。

连续管制造技术和产品质量不断提高．进一步推动了连续油管作业技术的快速发展。

经过几十年的发展，连续油管产品从最初的短管对接发展到能直接生产几千米长的单根连续油管，材料已从普通碳素钢发展成高强度低合金钢，钢级已从最初的CT55发展到CT90．对应屈服强度级别为483～689 MPa，产品性能(强度、塑性、抗腐蚀性以及疲劳寿命等)也发生了根本性改变。

目前美国已研制开发出了CTll0超高强度的连续油管[2-31。

同时，根据酸性介质和特殊服役要求，还开发出了16Cr、钛合金等抗腐蚀性连续油管以及玻璃纤维和碳纤维复合连续油管。

连续油管还具有以下特点：（1）：设备操作集中、方便，自动化程度高，大大减轻了作业工人的劳动强度。

（2）：作业安全可靠，可带压力连续进行作业，避免因压井而伤害地层。

（3）：节省费用。

由于上述优点使其作业成本同比节约1／3—1陀。

连续油管除作为油井管以外，还可作为陆上或海上油气输送管线而得到广泛应用。

1．3 高性能连续油管开发随着连续油管应用范围和领域的不断扩大。

（二）油管焊前准备在现场连续油管管-管对接焊中焊前准备工作主要包括选材、校直、整圆、开坡口、组对等工作，实际操作时也应按上述顺序进行。

一：焊接材料的选择原则是保证焊缝金属的合金成分、强度性能与母材基本一致焊接材料中碳的质量分数应略低于母材。

若二者成分相差很大，则焊接接头在长期高温条件下工作时，会因成分不均匀而导致合金元素扩散，使焊接接头的高温性能不稳定；焊缝强度不能选得过高，以免使焊缝塑性变差，甚至产生冷裂纹。

，其wc<0.12％，但不得低于0.07％，否则会造成焊缝金属的冲击韧度、热强性等降低。

焊接材料在使用前应作适当的预处理。

埋弧焊丝用光焊丝，表面要清理干净。

镀铜焊丝应将表面积尘和污垢仔细清理。

焊条和焊剂要妥善保管，在使用前，应严格按工艺规程的规定进行烘干。

二：校直。

在油田现场环境中，连续油管经过盘卷运输或在使用过程中挤压等情况，使得连续油管会挤压变形或是管端有弧弯等情况，如图1所示。

由于盘卷在连续油管作业车上或是滚轮上的连续油管两端有不同曲率的弧弯，导致两端不能很好地对中，如果强制对中，那焊接接头将会存在应力，影响焊接接头质量。

因此，除了对被焊管体进行检查，去除有裂纹、机械压痕坑和台、腐蚀斑坑。

三：整圆。

因连续油管在作业过程中反复缠绕、发生断裂时断口两端的受力不同、受到挤压等原因会造成管体截面变形时会出现管端椭圆度不一致导致后续加工坡口及焊接困难。

一方面影响坡口加工，使钝边不均匀，由于氩弧焊的小规范特点，往往造成局部未焊透；另一方面其对点固造成影响，会造成局部错边，影响焊缝成形。

即使强制扭转管体对中，管口可能出现错边或焊后应力集中过大等问题，增加安全隐患，影响连续油管的工作可靠性。

附表1为现场施工时不同位置处连续油管截面尺寸。

表明在管体同一位置不同方向其直径差异是非常明显的，所以对管端进行整圆是非常必要的。

四：开坡口：坡口的型式和尺寸是焊接的基础,更是自动焊接的重要基础坡口的型式和尺寸对焊接质量和焊接效率均产生关键性的影响。

在国家标准和行业标准中对坡口型式及尺寸均有较明确的规定。

在绝大部分的焊接试验和焊接工艺评定中，也是先规定了坡口型式及尺寸，然后进行焊接试验和焊接管-管对接环焊缝经试验研究对比分析，认为采用V型坡口能够满足质量要求且加工方便，易于实现现场施工，如图2。

V形坡口是应用最为广泛的一种坡口型式，V形坡口主要特点：适用范围广，可适用于各种厚度的对接接头；加工简单，加工成本低；通过调节坡口角度，较易得到不同宽度的坡口。

V形坡口尺寸和组装要求，见图2。

图1图4中D是管径，α是单边坡口角度，δ是钝边尺寸，b是对口间隙。

图2五：对中。

对中时错边量不得大于管壁厚的10％，且≤0．4mm。

为降低应力，对中时尽可能使对焊两管处于自由状态。

严禁在管子拉扯状态下对中固定。

六：坡口清理。

再次清理油管焊接坡口，管内通时气保护，准备焊接。

（三）焊接方法选用连续油管常用有如下几种方法。

一：手工电弧焊。

它是一种非常普遍、易使用的(1)焊缝金属与母材的强韧性配合。

为了使连焊接方法。

其不足之处表现在电弧长度决定于人手．续油管焊接接头达到与母材相近的综合力学性能，焊接时电弧易出现不稳定现象，且容易出现气孔、咬应选用等强匹配或高强匹配的焊接材料。

边、夹渣等焊接缺陷。

同时，对于连续油管焊接来说．。

在焊接材料选择时，除考虑焊缝电弧焊虽易于现场操作，但焊接接头的质量不稳定。

金属与母材的强度配合外。

把焊缝中缺陷的数量和(2)MIG／MAG焊。

它是一种高电流密度焊接尺寸控制在有关规范规定的范围之内，并尽量减少方法，可获得较高的焊接速度和熔敷率，焊接过程易焊缝金属中扩散氢含量是十分重要的。

环形焊缝中主于实现自动化。

由于连续油管对接焊需要小线能，要缺陷是气孔、夹杂、夹渣和根部区的咬边。

一般焊缝量、热源集中的焊接方法。

以防止HAZ过大影响调整中出现的气孔、成型差的关键因素是焊接材料中Mn、Si 个焊接接头性能。

MIG／MAG焊一方面焊接速度较元素的含量，因此，必须使焊缝材料保持适当的快，熔敷率较高。

二：等离子电弧焊。

等离子是一种压缩程度很高的(3)熔敷率。

不同的类型和规格的焊接材料的离子气流，其方向性好，弧柱中心温度可达8000一- 熔敷率是不同的。

熔敷率的大小影响着焊接速度，间10000℃。

但在收弧时为了避免弧坑产生，需要加少接影响工作效率。

统计数据表明，焊丝的熔敷率可达量填充金属，等离子弧焊的成本高，目前等离子弧的90％，而焊条的熔敷率通常为50％一55％，自保护药稳定性三：TIG焊。

TIG焊的优点是嘲：电弧可见、焊接(4)工艺性能。

焊接材料的T艺性能包括引弧质量易于控制、焊接线能量小、热量集中、HAZ窄、和稳弧性能、电弧吹力、铁水的流动性、熔渣的粘度、熔池较小、焊接应力和变形小、焊接接头美观，易于吸潮性、全位置的成形情况、脱渣性及飞溅率等。

T艺实现机械化和自动化：适用于薄板焊接、生产率高、性能的好坏。

一定程度上影响焊接接头的质量。

因此，可焊范围广。

特别适用于对接接头质量要求较高的在焊接接头理化性能符合要求的前提下．还有待进一步提高。

芯焊丝的熔敷率一般为75％左右。

筛选出工艺场合。

性能良好的焊接材料对控制焊接质量十分重要。

四：埋弧焊因采用较大的焊接电流，所以在第一层焊接时，液态熔渣和金属会从间隙中流失，造成焊缝成形不良，严重时甚至无法焊接。

因此在正面焊接时，反面一定要采取防漏措施，常用的措施有：在熔剂垫上焊接、在临时工艺垫板上焊接。

通过上述对比分析发现，TIG焊在所有电弧焊中熔合比。

焊缝的力学性能决定于焊缝实际电弧最稳定．且有效保护焊缝金属免予烧损、可单面的化学成分与组织。

同一焊材焊接同一管材时，坡口焊双面成形、易于控制和实现机械化、自动化，特别适形式不同。