近年來,由于連續(xù)油管的成本低、安全可靠等優(yōu)點被廣泛運用于各種石油工程作業(yè)中,而連續(xù)油管的焊接往往是使用中必不可少的一環(huán)。焊接接頭的熱影響區(qū)受到焊接熱循環(huán)的作用,使得組織和性能存在不均勻性,導致連續(xù)油管的服役壽命大大減少。本文對CT90級連續(xù)油管焊接熱影響區(qū)組織性能、焊接工藝進行了較為系統(tǒng)的研究,為以后連續(xù)油管焊接作業(yè)提供理論依據(jù)和參考。本文使用Gleeble-3500型熱模擬機對CT90級連續(xù)油管的焊接熱影響區(qū)進行了模擬,并對獲得的試樣進行分析和研究。研究發(fā)現(xiàn)在熱影響區(qū)的粗晶區(qū)出現(xiàn)硬度上升、強度下降,但可以滿足實際需求。在熱影響區(qū)的回火區(qū)和不完全重結晶區(qū)出現(xiàn)軟化現(xiàn)象,其中不完全重結晶區(qū)的軟化程度最大,并且不完全重結晶區(qū)的屈服強度和抗拉強度均出現(xiàn)下降現(xiàn)象,軟化區(qū)的存在使得焊接接頭的整體均勻性下降。為了明確焊接熱影響區(qū)的軟化機理,利用EBSD、TEM對不完全重結晶區(qū)進行詳細的分析和研究。研究結果表明:（1）不完全重結晶區(qū)出現(xiàn){110}<001>織構,該織構的出現(xiàn)降低了韌性和屈服強度;（2）大熱輸入時晶粒會發(fā)生粗化,根據(jù)Hall-Petch公式,晶粒粗化導致了性能的下降;（3）2... 

【文章來源】：西安石油大學陜西省

【文章頁數(shù)】：64 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

差熱分析結果

11圖2-2差熱分析結果Fig.2-2Differentialthermalanalysisresults由于焊接過程是一個加熱、冷卻非常快的過程，其相變點會偏離平衡狀態(tài)，當過熱度為200℃時，相變溫度將達到850℃以上，另外，由于塊體材料溫度不均勻，整體完成相變時測溫點的溫度可能略高于該溫度。因此，峰值溫度為1300℃、1150℃、920℃、820℃、650℃、400℃的區(qū)間分別為粗晶區(qū)、完全重結晶區(qū)、不完全重結晶區(qū)、不完全重結晶區(qū)、回火區(qū)、低溫加熱區(qū)，如圖2-3所示。圖2-3熱模擬試樣在熱影響區(qū)中的位置Fig.2-3PositionofthermalsimulationspecimeninHAZ（4）熱循環(huán)計算方法試樣鋼級為CT90，模擬管壁厚為4.44mm（薄板），試樣厚度2mm，升溫速度為130℃/s，峰值溫度分別為1300℃、1150℃、920℃、820℃、650℃、400℃。式2-2和式子2-3為經(jīng)典焊接傳熱學常用計算式，在焊接熱模擬實驗中廣泛應用，本次實驗中也采用該公式計算熱循環(huán)參數(shù)，主要參數(shù)計算結果如表2-3所示。（2-2）（2-3）式中，λ為熱傳導系數(shù)，J/s·m·℃；α為熱擴散系數(shù)，m2/s；ρ為密度，kg/m3；E為熱

13組織及性能特征取決于熱循環(huán)過程，同時與試樣的尺寸也有一定關系。特別是在冷卻階段，試樣的冷卻效果主要是由于外部氣體及水冷作用產(chǎn)生的，因此，冷卻過程是一個從外到內的過程，當冷卻速度特別大時，可能會出現(xiàn)表面熱循環(huán)與設定熱循環(huán)一致，但試樣心部的熱循環(huán)滯后于表面，從而出現(xiàn)試樣截面上組織、性能不均勻的現(xiàn)象。（a）（b）（c）（d）圖2-4試樣裝夾及熱循環(huán)Fig.2-4Sampleclampingandthermalcycling2.2.2TIG焊試驗TIG焊接試驗材料為CT90鋼級的連續(xù)油管，規(guī)格為Φ50.8mm×4.4mm，管段長度為400mm。焊接設備為VRTP400型TIG焊焊機。試樣裝夾及焊接過程如圖2-5所示。連續(xù)油管采用旋轉卡盤裝夾，焊槍固定于11點位置，焊接速度為1mm/s、由旋轉卡盤控制，焊縫兩側安裝強制冷卻裝置，強制冷卻參數(shù)可以進行多級調節(jié)。圖2-5焊接過程中連續(xù)油管的裝夾及冷卻Fig.2-5Clampingandcoolingofcoiledtubingduringwelding焊槍冷卻塊進水口出水口卡盤

【參考文獻】：
期刊論文
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博士論文
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碩士論文
[1]強制冷卻對鋁合金焊接接頭組織性能的影響[D]. 曹益.河北科技大學 2016
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本文編號：3344655