頂驅(qū)泥漿連接管焊接工藝

張軍巧， 李美華

(北京石油機械有限公司，北京 102206)

0 前言

頂驅(qū)裝置是一種高效的石油鉆井裝備，在鉆定向井、大位移井等復雜井及解決井下事故方面表現(xiàn)出了突出的優(yōu)勢[1]。泥漿連接管是頂驅(qū)裝置泥漿循環(huán)通道的一部分，一端連接水龍帶，一端連接鵝頸管，其作用是輸送高壓鉆井液，額定工作壓力70 MPa，最低環(huán)境溫度-35 ℃。受結(jié)構(gòu)限制，泥漿連接管形狀不規(guī)則，最主要的制作工藝是將各段管子間進行焊接。在鉆井過程中震動、鉆井液高壓和腐蝕等因素的作用下，各段管子之間的環(huán)形焊縫是薄弱環(huán)節(jié)，焊縫質(zhì)量的好壞直接影響著鉆井作業(yè)進度，涉及到鉆井設備和作業(yè)人員的安全。因此，需要確定泥漿連接管的焊接工藝，以保證焊接質(zhì)量，提高焊接效率。

1 泥漿連接管材料焊接性分析

用于計算預熱溫度的碳當量CE經(jīng)驗公式[2]如下。

CE=C+Mn/6+Ni/15+Cr/4+Mo/4+Cu/13

(1)

泥漿連接管材質(zhì)為35CrMo，CE為 0.713%，大于0.6%，且含有Cr,Mo 等提高淬透性的合金元素，這種鋼焊接性相對較差，焊接接頭的淬硬傾向大，特別是在調(diào)質(zhì)狀態(tài)下焊接時，熱影響區(qū)的冷裂紋傾向表現(xiàn)更為突出[3-4]。

2 泥漿連接管壁厚的確定

承受內(nèi)壓連接管設計壁厚與外徑、材料許用應力、溫度系數(shù)、腐蝕和沖蝕裕量、彎曲附加余量、質(zhì)量系數(shù)、焊縫接頭的強度系數(shù)等有關(guān)[5]，即

(2)

式中：tm為所需最小厚度；Y為溫度系數(shù)0.4；c為加工裕量與腐蝕和沖蝕裕量的和，考慮到鉆井液的作用，c為3 mm；P為泥漿的工作壓力70 MPa；S為材料許用應力207 MPa；E為質(zhì)量系數(shù)，使用35CrMo 時，E為1；W為焊接接頭強度降低系數(shù)，根據(jù)使用溫度和材料，W為1；……