La soudabilité de la gaine de pétrole J55

Le tubage de pétrole est composé d'un collier et d'un corps de tuyau. Un seul corps de tube est raccordé au filetage du collier et transporté sur le site du gisement de pétrole avec un raccordement bout à bout pour faciliter le transport et l'utilisation après avoir atteint la longueur requise. Afin de renforcer la résistance et le contrôle anti-desserrage du raccord fileté, il est nécessaire de souder le raccord avec le corps du tuyau après le raccord fileté. Il est donc très important d'analyser les performances de soudage et de formuler un processus de soudage raisonnable. API 5A J55 est l'un des matériaux de tubage les plus couramment utilisés, et nous avons analysé sa soudabilité en fonction de son équivalent en carbone.

Composition chimique de l'API 5CT J55

Selon la formule de l'équivalent carbone de l'Institut international de la soudure :

CE＝C＋Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15

CE＝0,69＞0,4

Son équivalent carbone est supérieur à 0,4 et sa soudabilité est médiocre. Pour obtenir une bonne qualité de soudage, une température de préchauffage élevée et des mesures technologiques strictes sont nécessaires.

Sa soudabilité a été analysée en fonction de l'influence de la teneur en éléments de l'alliage J55 sur la microstructure et les propriétés :

• J55 tube d'enveloppe a une teneur élevée en carbone, soit 0,34%~0,39%, ce qui fait que la courbe de transition de l'austénite surfondue de l'acier se déplace vers la droite et augmente ; l'ajout de Cr, Mn, Ni, Cu et d'autres éléments d'alliage fait que la courbe de transition de l'austénite surfondue se déplace vers la droite, ce qui renforce la stabilité de l'austénite surfondue et augmente le point MS (le point de départ de la formation de la martensite). Tous ces effets augmentent la tendance à la trempe de J55, et des fissures de soudage sont apparues.
• J55 a une grande tendance à la fissuration à froid, principalement à la trempe et à la fragilisation. En raison de sa résistance élevée, de la valeur maximale élevée de la dureté de la zone affectée par la chaleur du soudage et du refroidissement rapide, la martensite est facilement générée. Lors du soudage, essayez de choisir une énergie de ligne et un courant de soudage importants, et ne réduisez pas excessivement la vitesse de soudage. Afin de réduire la vitesse de refroidissement, de prolonger le temps de refroidissement du joint soudé de 800 ℃ à 500℃, d'améliorer la microstructure du métal soudé et de la zone affectée par la chaleur, et de réduire la dureté maximale de la zone affectée par la chaleur, un préchauffage avant le soudage et un revenu après le soudage sont nécessaires.
• La tendance à la fissuration à chaud de J55 n'est pas élevée car sa conductivité thermique ne permet pas de générer facilement un eutectique à faible fusion ; la tendance à la fissuration de réchauffage n'est pas importante car il ne contient pas de carbure fort. Le fil de soudage ER55-G est sélectionné en fonction de sa résistance. Le fil de soudage présente d'excellentes performances en matière de processus de soudage, une teneur élevée en nickel, une forte résistance à la fissuration à froid et d'excellentes propriétés mécaniques globales du métal déposé.
• En raison de l'important apport de chaleur nécessaire au soudage J55, la valeur de résistance du matériau de base et du matériau de soudage est élevée, et la contrainte interne pendant le soudage est extrêmement importante. Pendant le soudage, il est nécessaire de marteler la soudure. Après le soudage, un traitement thermique est effectué pour éliminer la contrainte interne et éviter la fissuration post-soudure causée par une contrainte excessive. Le traitement thermique après soudage peut également améliorer les propriétés de la microstructure de soudage.

Procédé de soudage du J55

Méthode de soudage 1Soudage : 80% Ar+20%CO2 sous protection gazeuse. Matériel de soudage : fil de soudage ER55-G, diamètre Φ3.2mm. Paramètres de soudage : courant 250~320A, tension 26 ~30V ; vitesse de soudage 35~50cm/min ;

La température de préchauffage est de 100℃, et la température intercalaire n'est pas inférieure à la température de préchauffage, mais elle ne doit pas être supérieure à la température de préchauffage de 30℃.

Traitement post-soudage : refroidissement à l'air sans traitement thermique.

Résultats : L'essai de traction a été qualifié. Les valeurs d'impact des trois échantillons dans la zone affectée thermiquement sont 26, 47, 23, non qualifiées. Les quatre échantillons de flexion latérale présentent respectivement des fissures de 3,75 mm, 4 mm, 1,38 mm et 0,89 mm, qui ne sont pas qualifiées. Ce schéma technologique n'est pas raisonnable.

Méthode de soudage 2Soudage au gaz : 80%Ar+20%CO2. Matériel de soudage : fil de soudage ER55-G, diamètre Φ3.2mm. Paramètres de soudage : courant 250~320A, tension 26 ~30V ; Vitesse de soudage 35~50cm/min ; La température de préchauffage est 100℃, et la température intercalaire n'est pas inférieure à la température de préchauffage, mais il n'est pas permis d'être plus élevé que la température de préchauffage de 30℃.

Traitement post-soudage : traitement de trempe, température 600±20℃, temps de maintien 4h ; taux de chauffage 50℃/h, taux de refroidissement 50℃/h.

Résultats : L'essai de traction a été qualifié. Les valeurs d'impact des trois échantillons dans la zone affectée thermiquement sont respectivement de 51, 40 et 40, ce qui est qualifié.

Essai de flexion latérale, qualifié ; L'expérience prouve que ce schéma technologique est raisonnable. Le traitement thermique post-soudage peut améliorer la microstructure et les propriétés du soudage, ce qui est l'un des facteurs importants pour que le soudage J55 permette d'obtenir des joints soudés qui répondent aux exigences techniques.

L'environnement difficile du tubage API 5A J55 exige la qualité du tuyau lui-même, ainsi que la qualité du soudage. L'analyse et le test de soudage décrits ci-dessus permettent d'obtenir un processus de soudage capable de répondre aux exigences, ce qui fournit une base théorique et expérimentale pour le soudage correct des gaines de pétrole.