[發(fā)明專利]一種連續(xù)管對(duì)接焊用冷卻裝置和方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310264762.8
• 申請(qǐng)日: 2013-06-27
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103350297A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-10-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 石凱;劉彥明;王洪鐸
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安石油大學(xué)
• 主分類號(hào): B23K37/00
• 分類號(hào): B23K37/00
• 代理公司: 西安智大知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所 61215
• 代理人: 弋才富

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及材料熱加工技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種連續(xù)管對(duì)接焊用冷卻裝置和方法。適用于目前使用的各種尺寸規(guī)格且屈服強(qiáng)度等級(jí)為482.65-689.5Mpa（70-100Kpsi）的鋼制連續(xù)管的管-管對(duì)接焊，同時(shí)也適用于其他管-管對(duì)接焊需要進(jìn)行焊接接頭加速冷卻的場(chǎng)合。

背景技術(shù)

連續(xù)管（Coiled?Tubing，簡(jiǎn)稱CT，又被稱作連續(xù)油管、撓性油管、蛇形管或盤(pán)管）是指采用金屬材料，主要是鋼材制成可盤(pán)繞在大直徑（一般約為1m以上）卷筒上，一種長(zhǎng)達(dá)幾百米至幾千米的沒(méi)有接頭的管子。連續(xù)管及其作業(yè)機(jī)組成的連續(xù)管作業(yè)技術(shù)，在石油勘探、鉆井、洗井、石油運(yùn)輸?shù)阮I(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，被譽(yù)為21世紀(jì)的“萬(wàn)能作業(yè)設(shè)備”。

連續(xù)管在連續(xù)管作業(yè)中扮演著十分重要的角色。施工過(guò)程中，盤(pán)繞在卷筒上的連續(xù)管經(jīng)過(guò)牽引、拉直、彎曲轉(zhuǎn)向和再次校直后，作為施工作業(yè)介質(zhì)輸送的工作管柱，被送入井下；作業(yè)后，卷筒反向運(yùn)動(dòng)，將連續(xù)管由井下拽扯提升出來(lái)，重新盤(pán)繞到卷筒上，以便反復(fù)使用。不同的工作內(nèi)容、作業(yè)環(huán)境及工作參數(shù)，要求連續(xù)管具備有優(yōu)良的綜合力學(xué)性能，可滿足在復(fù)雜的拉、壓、擠、脹、沖刷、腐蝕、疲勞等綜合作用條件下工作。

研究表明，超細(xì)晶粒是連續(xù)管管材在顯微組織上的一個(gè)重要特征，通過(guò)特定冶煉、軋制過(guò)程獲取細(xì)晶粒和超細(xì)晶粒，從而形成細(xì)晶強(qiáng)化，是連續(xù)管優(yōu)良綜合力學(xué)性能的保證。換句話說(shuō)就是，連續(xù)管的優(yōu)良綜合力學(xué)性能，主要基于管材具有的超細(xì)晶粒顯微組織。

連續(xù)管的管與管對(duì)接焊是連續(xù)管制造和連續(xù)管技術(shù)應(yīng)用中不可或缺的內(nèi)容。然而，焊接熱過(guò)程會(huì)促使焊接熱影響區(qū)的晶粒長(zhǎng)大，導(dǎo)致焊接接頭性能下降。為此，通過(guò)一定的冷卻手段，減小焊接熱過(guò)程對(duì)焊縫區(qū)域的熱輸入，對(duì)焊接熱影響區(qū)(HAZ)的焊接熱循環(huán)進(jìn)行控制，盡可能的減少焊接熱影響區(qū)的寬度、降低高溫停留時(shí)間，減少細(xì)晶的長(zhǎng)大，是有效保障和改善連續(xù)管管與管對(duì)接環(huán)焊縫組織性能的核心技術(shù)之一。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種連續(xù)管對(duì)接焊用冷卻裝置和方法，用于在連續(xù)管管與管焊接時(shí)，降低焊接熱過(guò)程對(duì)焊縫區(qū)域的熱作用，加速接頭及焊接熱影響區(qū)的冷卻速度，達(dá)到減小焊接熱影響區(qū)（heat?affected?zone，縮寫(xiě)HAZ）的寬度、降低高溫停留時(shí)間、減緩晶粒長(zhǎng)大傾向和改善焊接接頭性能的目的。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為：

一種連續(xù)管對(duì)接焊用冷卻裝置，包括水泵2，水泵2放置在盛有足夠水的供回水裝置6內(nèi)，水泵2出水口通過(guò)管線與五通接頭7相連，在水泵2出水管路上安裝流量調(diào)節(jié)裝置3，調(diào)節(jié)裝置3與溫度測(cè)控裝置4相連接，五通接頭7固定在隔板8上，五通接頭7上部的4個(gè)接頭分別與4根冷卻塊進(jìn)水管線5相連并連接至兩個(gè)相對(duì)設(shè)置的冷卻塊1；每個(gè)冷卻塊1均由兩個(gè)半圓基體9組成，每個(gè)半圓基體9上分別安裝有2個(gè)快速接頭10，分別為進(jìn)、出水口；4根冷卻塊進(jìn)水管線5通過(guò)固定在兩個(gè)冷卻塊上的快速接頭與每個(gè)冷卻塊的2個(gè)半圓基體相連。

所述的4根冷卻塊回水管線5連接在冷卻塊1每個(gè)半圓基體9的出水口與供回水裝置之間，其中一端與兩個(gè)冷卻塊1通過(guò)快速接頭10相連，另一端與固定在隔板8上的回水接頭相連。

所述的冷卻塊1外型是一個(gè)前端為錐臺(tái)的圓筒，壁厚10-20mm，每個(gè)前端為錐臺(tái)的圓筒由兩個(gè)半圓基體9通過(guò)鉸鏈或活頁(yè)16連接組成，冷卻塊1內(nèi)徑與被焊連續(xù)管外經(jīng)相同，每個(gè)半圓基體9內(nèi)部加工有2個(gè)直孔13和1個(gè)環(huán)形凹槽15，相互聯(lián)通構(gòu)成密封的循環(huán)水通道，直孔13尾端與進(jìn)、出水接頭連接；循環(huán)水通道上部的槽用等寬、等厚的環(huán)狀條形銅加工蓋板14鑲?cè)氩⒚芊猓h(huán)狀條形銅加工蓋板一個(gè)較長(zhǎng)，一個(gè)較短，在兩個(gè)半圓基體扣合時(shí)，其中蓋板長(zhǎng)出來(lái)的部分將插入到另一個(gè)半圓基體的加工槽中。

基于上述裝置的一種連續(xù)管對(duì)接焊用冷卻方法，包括以下步驟：

步驟一、點(diǎn)固熱電偶絲，將熱電偶絲點(diǎn)焊在管體表面需要控制最高加熱溫度或高溫停留時(shí)間的監(jiān)測(cè)點(diǎn)上，在焊接過(guò)程中起到測(cè)量溫度的作用；根據(jù)待焊連續(xù)管的外徑選擇并加裝與之配套的銅質(zhì)的冷卻塊1，銅質(zhì)的冷卻塊1距離管端距離為10～15mm；

步驟二、連接管路；將冷卻塊1進(jìn)出水端與水泵2及隔板8通過(guò)塑料管相連，確保水路暢通；

步驟三、將溫度測(cè)控裝置4與熱電偶絲及流量調(diào)節(jié)裝置相連；

步驟四、將供回水裝置6加入30-50L水，確保焊接過(guò)程對(duì)焊接接頭的冷卻效果；

步驟五、溫度調(diào)控，開(kāi)始焊接，將溫度測(cè)控裝置4和水泵2通電，使冷卻裝置工作。