Главная

Контакты

Случайная статья

• Автоматизация
• Антропология
• Археология
• Архитектура
• Биология
• Ботаника
• Бухгалтерия
• Военная наука
• Генетика
• География
• Геология
• Демография
• Деревообработка
• Журналистика
• Зоология
• Изобретательство
• Информатика
• Искусство
• История
• Кинематография
• Компьютеризация
• Косметика
• Кулинария
• Культура
• Лексикология
• Лингвистика
• Литература
• Логика
• Маркетинг
• Математика
• Материаловедение
• Медицина
• Менеджмент
• Металлургия
• Метрология
• Механика
• Музыка
• Науковедение
• Образование
• Охрана Труда
• Педагогика
• Полиграфия
• Политология
• Право
• Предпринимательство
• Приборостроение
• Программирование
• Производство
• Промышленность
• Психология
• Радиосвязь
• Религия
• Риторика
• Социология
• Спорт
• Стандартизация
• Статистика
• Строительство
• Технологии
• Торговля
• Транспорт
• Фармакология
• Физика
• Физиология
• Философия
• Финансы
• Химия
• Хозяйство
• Черчение
• Экология
• Экономика
• Электроника
• Электротехника
• Энергетика

МОДЕРНИЗАЦИЯ СВАРКИ ОБСАДНЫХ КОЛОНН И ВЫБОР ОПТИМАЛЬНЫХ РЕЖИМОВ ЛАЗЕРНОЙ СВАРКИ ДЛЯ СТАЛИ 09Г2С

МОДЕРНИЗАЦИЯ СВАРКИ ОБСАДНЫХ КОЛОНН И ВЫБОР ОПТИМАЛЬНЫХ РЕЖИМОВ ЛАЗЕРНОЙ СВАРКИ ДЛЯ СТАЛИ 09Г2С

Шамсрахманов Т.М., бакалавр, инженер каф. Технологии Машиностроительных Производств, тел. 8-987-414-3082, e-mail: ololokzn@gmail.com

ФГБОУ ВПО Казанский Национальный Исследовательский Университет им. А.Н. Туполева, КНИТУ-КАИ им. А.Н. Туполева

REENGINEERING OF WELDING CASING PIPE AND SELECTION OF LASER WELDING CONDITIONS FOR 09G2S-STEEL GRADE

Shamsrakhmanov T.M., bachelor, engineer of dep. Mechanical Engineering, tel. 8-987-414-3082, -mail: ololokzn@gmail.com

В качестве несущей магистрали нефтепродуктов на данный момент чаще всего применяются обсадные колонны из марки стали 09Г2С. Внутренний и наружный диаметры составляют 265 мм и 285 мм соответственно.  Длина колонн составляет 3 м.

Соединение труб на данный момент производится двумя методами: резьбовое и сварное соединение. Сварка происходит полуавтоматической аргонно-дуговой сваркой с предварительной разделкой кромок. Данный метод достаточно прост в исполнении, не требователен к предварительной подготовке как самого изделия, в нашем случае – трубы, так и специализированного персонала. Также данный метод соединения имеет преимущество в виде использования в условиях жесткой внешней среды – повышенная влажность, загрязнения, содержащиеся в зоне сварки (пыль, гарь).

Основные требования по конструкции сварного соединения и его испытания предоставлены в ГОСТ 14771-76 и ГОСТ5817-2009. В качестве испытаний сварного соединения обсадных колонн назначают испытание на разрыв, изгиб, гидравлические испытания, рентгенографию шва на проверку чужеродных включений и возможных чужеродных включений.

На базе ОАО Регионального Инжинирингового Центра «КАИ-ЛАЗЕР» была предложена модернизация существующего метода соединения обсадных колонн и рассмотрение метода лазерной сварки. Преимущества данного метода:

1. Высокая скорость сварки, по сравнению с используемым методом ( 0.02-0.06 м/с против 0.005-0.01 м\с)

2. Большая глубина проплавления материала

3. Меньшая зона нагрева (диаметр пучка на поверхности металла – 240 мкм) и как следствие меньшие размеры зоны термического влияния.

4. Возможность большого удаления от зоны сварки

5. Возможность использования системы зеркал и механизации приводов для сварки в труднодоступных местах

К недостаткам данного метода относится:

1. Требование на допуск овальности трубы, соосности соединения, выдерживание расстояния между соединяемыми колоннами – не более 300 мкм

2. Использование оптической системы влечет за собой требование на её защиту плотной струей воздуха и строгий порядок регламентных работ по её очистке в условиях жесткой внешней среды.

3. Необходимость использования робототехнических или автоматических комплексов позиционирования луча, что негативно сказывается на общей цене комплекса.

Для рассмотрения метода лазерной сварки как, возможный путь модернизации соединения обсадных колонн был произведен выбор режимов сварки и испытания полученных образцов.

Для создания образцов сварки был использован модуль лазерной гибридной сварки LASER WELD с иттербиевым волоконным лазером фирмы ИРЭ-Полюс. Максимальная мощность лазера на выходе – 30кВт. Общий вид комплекса представлен на илл.№1

Для отработки оптимальных режимов сварки было подготовлено 4 вида шва, которые были подвергнуты визуальному контролю на наличие зарезов, провалов, «выливания» материала со стороны корня сварного шва. Также уделялось большое внимание на степень проплавления материала по глубине и появления зоны термического слияния.

Данные швы представлены на илл. №2.

Режимы сварки при отработке оптимальных значений указаны в табл№1.

Выбрав за основу режим №1, было подготовлено 3 образца сварки для дальнейших испытаний. Вид швов в соединении и отдельно представлен на илл№3,4.

После подготовки образцов, были сделаны шлифы соединений и произведена проверка микроструктуры металла и его микротврдость в трех основных зонах. Полученные результаты показаны на илл.№5,6,7 и табл.№2.

Также, были произведены испытания на растяжение для трёх образцов. Внешний вид образцов, установки и график результатов указаны на илл.№9,10,11

Илл.№1, общий вид установки

Илл. №2, Швы, полученные в результате лазерной сварки

Табл№1, Режимы сварки при подборе оптимальных значений.

Илл.№3 Общий вид сварных швов в соединении

Илл.№4 Вид сварных швов на каждом отдельном соединении

Илл.5, Микроструктура сварного шва   Илл.№6, Микроструктура зоны термического влияния

Илл.№7, Микроструктура основного металла

Табл.№2, Микротвёрдость различных участков сварного шва

Илл.№8, Вид образцов до испытания                      Илл.№9, Вид образцов после испытания

Илл.№10, Общий вид установки для испытания на разрыв

Илл.№11, График зависимости напряжений от деформации в 3 испытанных образцах.