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連續(xù)油管是一種看似結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但工作方式獨(dú)特，性能要求很高的焊接結(jié)構(gòu)產(chǎn)品。其工作特點(diǎn)是在復(fù)雜的載荷和疲勞循環(huán)條件下，下入到油氣井中進(jìn)行作業(yè)，由于作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)較大，連續(xù)管引發(fā)的任何事故都將造成重大的經(jīng)濟(jì)損失，甚至?xí)?dǎo)致井毀。 

管―管對(duì)接焊是連續(xù)管作業(yè)關(guān)鍵

連續(xù)管的性能和質(zhì)量是實(shí)現(xiàn)連續(xù)管作業(yè)的關(guān)鍵。回顧世界連續(xù)管技術(shù)的應(yīng)用發(fā)展歷史，在20世紀(jì)70年代，由于連續(xù)管焊接區(qū)域的性能低于管體的綜合性能，而導(dǎo)致連續(xù)管技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用在此期間處于低谷和中斷狀態(tài)。即使在連續(xù)管應(yīng)用已被譽(yù)為“萬(wàn)能作業(yè)”設(shè)備的今天，在現(xiàn)在已應(yīng)用的連續(xù)管中，管體焊縫特別是連續(xù)管管―管對(duì)接焊的焊縫，仍然是影響連續(xù)管性能發(fā)揮的重要因素。

現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)中，管―管對(duì)接焊是連續(xù)管作業(yè)技術(shù)中不可或缺的一項(xiàng)內(nèi)容。根據(jù)國(guó)內(nèi)外連續(xù)管管―管對(duì)接焊的經(jīng)驗(yàn)，要想獲得有質(zhì)量保障的連續(xù)管對(duì)接焊焊接接頭，需要具備4個(gè)基礎(chǔ)條件：適用的焊接設(shè)備和工裝設(shè)備；經(jīng)過(guò)培訓(xùn)技術(shù)熟練的焊接技師；經(jīng)過(guò)評(píng)定且性能穩(wěn)定的焊接工藝規(guī)范；嚴(yán)格按焊接規(guī)范執(zhí)行的操作規(guī)程。

本文就CNPC“十一五“重點(diǎn)項(xiàng)目《連續(xù)管管－管對(duì)接焊技術(shù)研究》專題中，有關(guān)焊接設(shè)備和工裝設(shè)備，以及相關(guān)工藝和應(yīng)用情況給與介紹。

連續(xù)管現(xiàn)場(chǎng)焊接的特點(diǎn) 相對(duì)于工廠和實(shí)驗(yàn)室的焊接，連續(xù)管的現(xiàn)場(chǎng)焊接主要具有以下特點(diǎn)：現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)環(huán)境相對(duì)較差，多屬于室外作業(yè)，焊接操作和焊接質(zhì)量易于受到溫度、風(fēng)、雨等氣象條件的影響；釋放后的連續(xù)管呈彎曲、橢圓狀態(tài)，影響被焊連續(xù)管組對(duì)的精度和拘束應(yīng)力狀態(tài)；受連續(xù)管長(zhǎng)度、纏繞、彎曲等因素的限制，連續(xù)管的對(duì)接焊只能采用管體固定、焊槍圍繞管體運(yùn)動(dòng)的全位置焊接方式進(jìn)行；連續(xù)管的現(xiàn)場(chǎng)焊接質(zhì)量調(diào)控手段有限，相對(duì)于工廠和實(shí)驗(yàn)室的焊接，無(wú)法實(shí)現(xiàn)焊縫碾壓和整管熱處理等質(zhì)量調(diào)控措施。

連續(xù)管現(xiàn)場(chǎng)焊接方法和工藝流程  連續(xù)管現(xiàn)場(chǎng)管―管對(duì)接焊方法采用外部填絲的全位置、手工鎢極氬弧焊，或全位置、自動(dòng)鎢極氬弧焊。現(xiàn)場(chǎng)施工必須具備針對(duì)管材和規(guī)格尺寸、經(jīng)過(guò)評(píng)定且性能穩(wěn)定的焊接工藝規(guī)范，以及經(jīng)過(guò)培訓(xùn)技術(shù)熟練的焊接技師。

連續(xù)管現(xiàn)場(chǎng)管―管對(duì)接焊基本施工工藝流程如下：檢測(cè)―切管―校直―整圓―開(kāi)坡口―焊前清理―通內(nèi)保護(hù)氣―組對(duì)―焊接―敲擊消應(yīng)力處理―電弧熱處理―保溫―外形修整―無(wú)損檢測(cè)―打壓試驗(yàn)―卷管作業(yè)。其中電弧熱處理和保溫兩項(xiàng)的應(yīng)用與否，將依據(jù)不同材質(zhì)所制定的焊接工藝規(guī)范來(lái)確定。所有工序步驟必須嚴(yán)格按有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和操作規(guī)范進(jìn)行。

連續(xù)管現(xiàn)場(chǎng)焊接專用工具和設(shè)備

除焊接設(shè)備、無(wú)損檢測(cè)設(shè)備、以及常規(guī)工具外，連續(xù)管現(xiàn)場(chǎng)管―管對(duì)接焊的配套裝備主要有連續(xù)管現(xiàn)場(chǎng)校直裝置、連續(xù)管現(xiàn)場(chǎng)管端整圓裝置、連續(xù)管現(xiàn)場(chǎng)管端坡口加工裝置、連續(xù)管現(xiàn)場(chǎng)管―管對(duì)中裝置及工作臺(tái)、連續(xù)管焊接熱影響區(qū)冷卻裝置、現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境保護(hù)裝備等六個(gè)部分。部分裝置實(shí)物照片見(jiàn)圖1。

連續(xù)管現(xiàn)場(chǎng)校直裝置  連續(xù)管現(xiàn)場(chǎng)校直裝置由主機(jī)、液壓系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)及不同規(guī)格尺寸的靠模組成。通過(guò)三點(diǎn)彎曲實(shí)現(xiàn)連續(xù)管管體的校直。

連續(xù)管現(xiàn)場(chǎng)管端整圓裝置  連續(xù)管現(xiàn)場(chǎng)管端整圓裝置由電動(dòng)脹管器、電動(dòng)控制儀及不同規(guī)格尺寸的脹管頭組成。安裝在電動(dòng)脹管器上的脹管頭在電動(dòng)控制儀的控制下旋轉(zhuǎn)推進(jìn)，對(duì)擬焊接的連續(xù)管管端部位進(jìn)行整圓，實(shí)現(xiàn)管體對(duì)接組隊(duì)的尺寸精度要求。  

連續(xù)管現(xiàn)場(chǎng)管端坡口加工裝置  連續(xù)管現(xiàn)場(chǎng)管端坡口加工裝置是一臺(tái)電動(dòng)內(nèi)脹式管體坡口加工機(jī)。配備相應(yīng)刀具，可完成多種規(guī)格形狀的焊接坡口加工；采用內(nèi)脹式定心，加工精度較高。

連續(xù)管現(xiàn)場(chǎng)管―管對(duì)中裝置及工作臺(tái)  連續(xù)管現(xiàn)場(chǎng)管―管對(duì)中裝置及工作臺(tái)由升降式液壓平臺(tái)車、十字滑動(dòng)平臺(tái)、V型虎鉗、及對(duì)中調(diào)節(jié)系統(tǒng)組成。十字滑動(dòng)平臺(tái)、V型虎鉗依次安置在升降式液壓平臺(tái)車上，擬焊接的連續(xù)管夾持在V型虎鉗上，通過(guò)升降式液壓平臺(tái)車的上下移動(dòng)，十字滑動(dòng)平臺(tái)的前后、左右移動(dòng)，以及V型虎鉗的旋轉(zhuǎn)、傾角調(diào)整，實(shí)現(xiàn)焊口的對(duì)中組裝，以及焊前整圓、坡口加工的管體夾持固定。              

連續(xù)管焊接熱影響區(qū)冷卻裝置  連續(xù)管焊接熱影響區(qū)冷卻裝置由進(jìn)排水系統(tǒng)和不同規(guī)格尺寸的銅水冷卻塊組成。進(jìn)排水系統(tǒng)由具有一定揚(yáng)程和流量的微型水泵及管線組成，向焊接熱影響區(qū)銅水冷卻塊提供冷卻循環(huán)水；銅水冷卻塊根據(jù)焊接工藝規(guī)范安裝在焊縫兩側(cè)的焊接熱影響區(qū)，調(diào)節(jié)焊接熱影響區(qū)的溫度及溫度場(chǎng)分布，達(dá)到減小軟化區(qū)寬度，調(diào)節(jié)組織的目的。

現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境保護(hù)裝備  現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境保護(hù)裝備主要由施工帳篷、管體加熱帶等組成。用于滿足現(xiàn)場(chǎng)焊接的施工條件。

連續(xù)管焊接技術(shù)的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用情況

自2009年起，針對(duì)不同類型的實(shí)際作業(yè)用連續(xù)管，該技術(shù)和裝備在江漢機(jī)械研究所、遼河油田、青海油田、新疆塔里木油田進(jìn)行了多次的連續(xù)管現(xiàn)場(chǎng)管—管焊接應(yīng)用，獲得了質(zhì)量?jī)?yōu)良的焊接接頭，解決了油田生產(chǎn)中的技術(shù)難題，取得了良好的效果。從現(xiàn)場(chǎng)反饋的信息，所焊連續(xù)管經(jīng)過(guò)多次井下作業(yè)，至今仍發(fā)揮著重要的作用。 

2011年，該技術(shù)和裝備通過(guò)CNPC連續(xù)管技術(shù)中心開(kāi)始向油田推廣。圖2、圖3是部分現(xiàn)場(chǎng)焊接施工的實(shí)物照片。

通過(guò)嚴(yán)格的焊接工藝評(píng)定、反復(fù)驗(yàn)證、現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)和應(yīng)用，證明針對(duì)規(guī)格為1 1/4″～2″，鋼級(jí)為CT70―HS90的連續(xù)管研究開(kāi)發(fā)的連續(xù)管現(xiàn)場(chǎng)管—管對(duì)接焊焊接工藝以及配套工藝裝備，在現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用效果上完全可以滿足生產(chǎn)實(shí)際的需要。焊接接頭的指標(biāo)達(dá)到API 1104、API SPEC 5ST等檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)和要求。以下是中國(guó)石油天然氣集團(tuán)公司石油管力學(xué)和環(huán)境行為重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，于2011年1月6日對(duì)塔里木油田Ф50.8×5.18mm HS90連續(xù)管環(huán)焊縫性能檢測(cè)報(bào)告的結(jié)論：

對(duì)送檢的帶環(huán)焊縫Ф50.8×5.18mm HS90連續(xù)管試樣的幾何尺寸、金相組織、實(shí)物拉伸性能和模擬工況酸化腐蝕檢測(cè)評(píng)價(jià)：送檢的帶環(huán)焊縫Ф50.8×5.18mm HS90連續(xù)管試樣的幾何尺寸符合API SPEC 5ST要求；對(duì)送檢的帶環(huán)焊縫Ф50.8×5.18mm HS90連續(xù)管實(shí)物拉伸試驗(yàn)中，試樣斷于環(huán)焊縫，斷裂載荷滿足API SPEC 5ST要求；根據(jù)SY5405-96 土酸酸化緩蝕劑試驗(yàn)方法及評(píng)價(jià)指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)HS90連續(xù)管母材和焊縫進(jìn)行模擬試驗(yàn)，TG201緩蝕劑加量為2.1%，腐蝕速率分別為2.26 g/(m2·h)和1.77g/(m2·h)，緩蝕效果達(dá)到一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)要求。