本发明专利技术公开了一种石油方钻杆窄间隙脉冲熔化极气保护无衬套打底焊方法，用于解决现有的焊接方法在焊接石油方钻杆时操作困难而导致焊接质量差的技术问题。技术方案是将待焊接的左、右钻杆焊缝坡口加工成相互配合的钝边，左、右钻杆找正对准后，形成窄间形坡口；采用脉冲ＴＩＧ焊枪进行底层焊接，采用脉冲ＭＡＧ焊进行填充焊接，直至焊接完成。由于采用将焊缝坡口的钝边加工成锥口后配合对缝，钝边之上加工成与焊件内壁成一定夹角的斜边，这种锥口配合的窄间形焊缝坡口有效的拟制了转动错边和焊接变形导致的焊穿问题，采用不加填丝钨极脉冲氩弧焊进行打底焊，操作简便，且保证了脉冲ＴＩＧ打底焊的焊缝质量。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种石油钻铤焊接方法，特别是一种石油方钻杆窄间隙脉冲熔化极气 保护焊无衬套打底焊接方法。
技术介绍
现有的窄间隙脉冲熔化极气体保护自动焊方法(以下简称MAG焊)，在焊接大厚壁 小直径的中碳合金结构钢管件时，为了防止底层的焊穿及反面产生过大的焊缝余高，必须 要在管体的内壁加衬套，衬套一般用耐火材料制作，等焊接过程结束后要将耐火材料衬套 击碎取出。这种方法在焊接钻铤时，由于管件壁厚且长，要将耐火衬套击碎取出，工艺较为 复杂。文献“方钻杆环缝自动焊机的研制蒋淑英、孙永兴、王玉彬、许敬年《石油机械》 2006年34卷12期第41-43页”公开了一种方钻杆环缝自动焊机，该焊机焊接方钻杆时用 钨极氩弧焊方法(以下简称TIG焊)进行打底焊，用熔化极CO2气保护焊进行多层填充焊 接。但现有的焊接方法存在以下问题1.石油方钻杆进行对接焊时，如果没有配装衬套的衬托和同心作用，首先焊口的 装配找正麻烦且费时；其二焊接对口转动时易错边相当于使钝边减薄易导致焊穿；第三焊 接变形使未焊接区段对缝间隙加大也易导致焊穿。2. MAG焊的电弧具有较强的穿透力，故常将TIG焊的焊缝焊穿，一旦底层焊穿，就 直接造成报废品。3. TIG焊的穿透能力有限，故打底焊焊缝的厚度有限，一般在3mm以下。若要加厚 底层焊缝，必须要增加自动填充焊丝，大大增加了 MAG焊设备的复杂程度，亦影响设备的工 作稳定性。
技术实现思路
为了克服现有的焊接方法在焊接石油方钻杆时操作困难而导致焊接质量差的不 足，本专利技术提供一种石油方钻杆窄间隙脉冲熔化极气保护焊无衬套打底焊接方法。该方 法将焊缝坡口的钝边加工成锥口后配合对缝，钝边之上加工成与焊件内壁成一定夹角的斜 边，这种锥口配合的窄间形焊缝坡口可以有效地拟制转动错边和焊接变形导致的焊穿问 题，采用不加填丝钨极脉冲氩弧焊进行打底焊，操作简便，且可以保证脉冲TIG打底焊的焊 缝质量。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案一种石油方钻杆窄间隙脉冲熔化极气 保护无衬套打底焊接方法，其特点是包括下述步骤(a)将左钻杆1焊缝坡口加工成左钝边3，左钝边3与焊件内壁夹角65 75°，左 钝边3上方加工成与焊件内壁夹角为50 60°的左斜边4 ；同样，将右钻杆2焊缝坡口加 工成右钝边5，右钝边5与焊件内壁夹角105 115°，右钝边5上方加工成与焊件内壁夹 角为50 60°的右斜边6 ；左钻杆1与右钻杆2找正对准后，左钝边3与右钝边5贴合形成对接缝10，左斜边4与右斜边6形成窄间形坡口 7，窄间形坡口 7的宽度是10 15mm ； (b)将脉冲MAG焊枪8垂直于方钻杆轴线安装在窄间形坡口 7内，窄间形坡口 7向 前、或向后45°安装的脉冲TIG焊枪11，气动驱动脉冲TIG焊枪11进入窄间形坡口 7内， 脉冲TIG焊枪11的钨极使其指向对接缝10，设定焊接参数基值电流145 150A ；脉冲电 流220 235A ；电弧电压5 6V ；脉冲频率IOHz ；焊接速度0. 029 0. 033m/min ；氩气流 量0. 6 0. 7L/h，启动脉冲TIG自动焊程序，在焊件旋转的同时，使钨极端部与对接缝10之 间引燃电弧进行底层焊接，焊完底层环缝后将脉冲TIG焊枪11退出窄间形坡口 7 ； (C)从第二层起，在底层之上采用脉冲MAG焊进行填充焊接，将脉冲MAG焊枪8步 进驱动下落，使焊丝9指向底层焊缝，设定小焊接参数送丝速度2. 0 2. 2m/min ；焊接速 度0. 08 0. 10m/min ；脉冲电流125 129A ；基值电流50 60A ；氩气流量1300 1600L/ h ；二氧化碳气流量110 130L/h ；启动脉冲MAG自动焊程序，在焊件旋转的同时，焊丝9勻 速送出，焊丝端部与底层之间引燃电弧进行第二层焊接；(d)第二层焊接完成后，脉冲MAG焊枪8自动提升2. 8 3. 3mm进入第三层焊接， 直至焊接完成；这个阶段不停焊；采用大规范参数送丝速度0. 029 0. 033m/min ；焊接速 度0. 04 0. 06m/min ；脉冲电流140 145A ；基值电流50 60A ；氩气流量1300 1600L/ h ；二氧化碳气流量110 130L/h。本专利技术的有益结果是由于采用将焊缝坡口的钝边加工成锥口后配合对缝，钝边 之上加工成与焊件内壁成一定夹角的斜边，这种锥口配合的窄间形焊缝坡口有效的拟制了 转动错边和焊接变形导致的焊穿问题，采用不加填丝钨极脉冲氩弧焊进行打底焊，操作简 便，且保证了脉冲TIG打底焊的焊缝质量。下面结合附图和实施例对本专利技术作详细说明。附图说明图1是本专利技术方法中焊件对接后的示意图。图2是图1的A向剖面图。图3是图1中左钻杆的示意图。图4是图1中右钻杆的示意图。图中，1-左钻杆，2-右钻杆，3-左钝边，4-左斜边，5-右钝边，6_右斜边，7_窄间形 坡口，8-脉冲MAG焊枪，9-焊丝，10-对接缝，11-脉冲TIG焊枪。具体实施例方式参照图1 4。第一步采用机械加工将左钻杆1焊缝坡口加工成左钝边3，左钝 边3与焊件内壁夹角65 75°，左钝边3上方加工成与焊件内壁夹角为50 60°的左斜 边4;采用同样的方法将右钻杆2焊缝坡口加工成右钝边5，右钝边5与焊件内壁夹角105 115°，右钝边5上方加工成与焊件内壁夹角为50 60°的右斜边6。左钻杆1与右钻杆2找正对准后，左钝边3与右钝边5贴合形成对接缝10，左斜边 4与右斜边6形成窄间形坡口 7，坡口 7宽度是10 15mm。第二步将脉冲MAG焊枪8垂直于方钻杆轴线安装在窄间形坡口 7内，窄间形坡口 7向前、或向后45°安装的脉冲TIG焊枪11，气动驱动脉冲TIG焊枪11进入窄间形坡口 7内，脉冲TIG焊枪11的钨极使其指向对接缝10，启动脉冲TIG自动焊程序，在焊件旋转的同 时，使钨极端部与对接缝10之间引燃电弧进行底层焊接，焊完底层环缝后将脉冲TIG焊枪 11退出窄间形坡口 7。设定焊接规范参数为基值电流145 150A ；脉冲电流220 235A ； 电弧电压5 6V ；脉冲频率IOHz ；焊接速度0. 029 0. 033m/min ；氩气流量0. 6 0. 7L/ h。第三步从第二层起，在底层之上采用脉冲MAG焊进行填充焊接，将脉冲MAG焊枪 8步进驱动下落，使焊丝9指向底层焊缝，焊枪的气体保护罩与焊管的外圆相接触，要求当 焊件旋转时，气体保护罩要能沿焊件的外圆面作平滑均勻运动。第二层脉冲MAG焊采用优 化的小焊接规范参数进行焊接，既要确保焊接质量又要底层不焊穿。设定小焊接规范参数 送丝速度2. 0 2. 2m/min ；焊接速度0. 08 0. 10m/min ；脉冲电流125 129A ；基值电流 50 60A ；氩气流量1300 1600L/h ；二氧化碳气流量110 130L/h。启动脉冲MAG自动 焊程序，在焊件旋转的同时，焊丝9勻速送出，焊丝端部与焊接坡口的底层之间引燃电弧进 行第二层焊接。第四步第二层焊接完成后，脉冲MAG焊枪8自动提升2. 8 3. 3mm进入第三层 焊接，直至焊接完成。这个阶段不停焊。采用大规范参数送丝速度0. 029 0. 033m/min ； 焊接速度0. 04 0. 06m/m本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
一种石油方钻杆窄间隙脉冲熔化极气保护无衬套打底焊方法，其特征在于包括下述步骤(a)将左钻杆(1)焊缝坡口加工成左钝边(3)，左钝边(3)与焊件内壁夹角65～75°，左钝边(3)上方加工成与焊件内壁夹角为50～60°的左斜边(4)；同样，将右钻杆(2)焊缝坡口加工成右钝边(5)，右钝边(5)与焊件内壁夹角105～115°，右钝边(5)上方加工成与焊件内壁夹角为50～60°的右斜边(6)；左钻杆(1)与右钻杆(2)找正对准后，左钝边(3)与右钝边(5)贴合形成对接缝(10)，左斜边(4)与右斜边(6)形成窄间形坡口(7)；(b)将脉冲MAG焊枪(8)垂直于方钻杆轴线安装在窄间形坡口(7)内，窄间形坡口(7)向前、或向后45°安装的脉冲TIG焊枪(11)，气动驱动脉冲TIG焊枪(11)进入窄间形坡口(7)内，脉冲TIG焊枪(11)的钨极使其指向对接缝(10)，设定焊接参数基值电流145～150A；脉冲电流220～235A；电弧电压5～6V；脉冲频率10Hz；焊接速度0.029～0.033m/min；氩气流量0.6～0.7L/h，启动脉冲TIG自动焊程序，在焊件旋转的同时，使钨极端部...
【专利技术属性】
技术研发人员：马彩霞，张瑟，黄旭升，李文亚，王晓莉，马福保，付东竹，杨思乾，蔺成效，
申请(专利权)人：西北工业大学，山西北方风雷工业集团有限公司，
类型：发明
国别省市：87
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