低溫結構鋼在石油鑽機井架設計製造中的應用的製作方法
2023-05-13 00:29:41
專利名稱：：低溫結構鋼在石油鑽機井架設計製造中的應用的製作方法
技術領域：
：本發明涉及石油鑽機井架製造技術，特別涉及一種低溫結構鋼在石油鑽機井架設計製造中的應用。
背景技術：
：石油鑽機井架是石油鑽機的重要部分，主要用於安放和懸掛天車、遊車、大鉤等起升設備與工具，安放和懸桂立管、水龍頭、水龍帶等泥漿循環設備與工具，承受起下鑽、下套管、打撈及其他作業所產生的載荷，提供起下鑽與存放立4艮操作的高度與空間，處理井下事故等鑽井作業。石油鑽機井架一般是橫截面為正方形或矩形的空間框架結構，前面敞開，主要由位於四角的四根立柱、背面和兩側面的橫撐、斜撐焊接而成。已知技術中，石油鑽機井架普遍釆用一般碳素結構鋼製造，該類鋼只適合使用於常溫條件的環境溫度，而不能適合於低溫環境，低溫環境對該類鋼的抗脆斷能力影響很大，特別是在-3(TC以下，易造成鋼材的機械性能發生改變，使井架出現脆性斷裂等問題。
發明內容本發明的目的是提供一種低溫結構鋼在石油鑽機井架設計製造中的應用，應用低溫結構鋼的該石油鑽機井架最低應用環境溫度可達-45。C。實現本發明目的採用的技術方案是一種低溫結構鋼在石油鑽機井架製造中的應用，該石油鑽機井架為橫截面為正方形或矩形的空間框架結構，由位於四角的四根立柱、背面和兩側面的橫撐、斜撐焊接而成，所述石油鑽機井架的四才艮立柱、背面和兩側面的橫撐、斜撐均應用低溫結構鋼，所述石油鑽機井架的天車底座應用低溫結構鋼。所述低溫結構鋼為Q345E。所述應用低溫結構鋼的石油鑽機井架的焊接工藝為採用埋弧焊接，採用H10Mn2牌號埋弧焊絲，焊絲化學成分重量百分比為C《0.12%,Mnl.5~1.9%，Si<0.07%，S<0.035%,P《0.035%，Ni《0.30%,Cr《0.20%，CiKO.20%;焊劑SJIOI。焊接工藝參數是焊絲直徑(J)4mm,電流(A):550-650,電弧電壓(V):34~38，焊接速度(mm/min):400-500，極性直流反4妄。本發明應用低溫結構鋼作為石油鑽機井架的原材料進行焊接製造，焊接材料和焊接參數的選擇達到了與母材的強度匹配和韌性匹配，使本井架成為可滿足在-45°C環境溫度下服役的低溫鑽機井架，解決了常規採用普通碳素鋼作為井架原材料在低溫環境特別是在-3(TC以下由於鋼材的機械性能改變，造成的井架出現脆性斷裂等問題。圖l是石油鑽機井架結構簡圖。圖2是圖1的側3見圖。具體實施例方式下面結合具體實施方式對本發明做進一步描述。圖1、圖2所示為石油鑽機井架結構簡圖，在井架設計製造時，井架的四根立柱l、背面橫撐2、背面斜撐3、兩側面的橫撐4、兩側面的斜撐5、天車底座6均應用低溫結構鋼Q345E,本井架還包括人字架7，人字架7也應用低溫結構鋼Q345E焊接。井架焊接工藝為採用埋弧焊接，採用H10Mn2牌號埋弧焊絲，焊絲化學成分重量百分比為(XO.12%，Mnl.5~1.9%，Si《0.07%,S《0.035%,P<0.035%,Ni《0.30%,Cr《0.20%，Cu470~630N/mm2，延伸率55>17%，衝擊功AKv(-50°C)>27J。製造和熱處理工藝熱軋4立拔成型，正火處理。高可焊性低溫結構鋼具有良好的焊接性能，適合於各種焊接手段和工藝H10Mn2牌號埋弧焊絲機械性能如下機械性能屈服強度as》330N/mm2，抗拉強度crb:415~550N/腦2,延伸率5》22%，沖擊功AKv(-40°C)>27J。通過上述對母材Q345E低溫結構鋼和焊接材料H10Mn2牌號埋弧焊絲的化學成份、機械性能及其他性能的描述可知，本發明焊接材料的選擇達到了與母材的強度匹配和韌性匹配，按此焊接材料和焊接參數施焊，可保證井架焊接質量要求。本發明實施例力學性能試驗記錄見表1表ltableseeoriginaldocumentpage5從表1看出，試樣的屈服強度ab超過母材Q345E低溫結構鋼的相應值，彎曲試驗合格，-45。C衝擊試驗結果也遠遠超過美國鋼結構焊接規範AWSW.1-2000規定的27J。經焊縫外觀檢測和超聲波探傷，焊縫外觀質量和內部質量完全達到美國鋼結構焊接規範AWSDl.1-2000標準的合格要求。權利要求1、一種低溫結構鋼在石油鑽機井架製造中的應用，該石油鑽機井架為橫截面為正方形或矩形的空間框架結構，由位於四角的四根立柱、背面和兩側面的橫撐、斜撐焊接而成，其特徵在於所述石油鑽機井架的四根立柱、背面和兩側面的橫撐、斜撐均應用低溫結構鋼，所述石油鑽機井架的天車底座應用低溫結構鋼。2、如權利要求1所述低溫結構鋼在石油鑽機井架製造中的應用，其特徵在於所述低溫結構鋼為Q345E。3、如權利要求1或2所述低溫結構鋼在石油鑽機井架製造中的應用，其特徵在於所述應用低溫結構鋼的石油鑽機井架的焊接工藝為採用埋弧焊接，採用H10Mn2牌號埋弧焊絲，焊絲化學成分重量百分比為(XO.12%,Mnl.5~1.9%，Si《0.07%，S《0.035%，P<0.035%，Ni《0.30%，Cr《0.20%,Cu《0.20%;焊劑SJIOI。焊接工藝參數是焊絲直徑cf)4mm，電流(A):550-650,電弧電壓(V):34~38,焊才妄速度(ran/ndn):400-500，極性:直流反接。全文摘要本發明涉及石油鑽機井架製造技術，特別涉及一種低溫結構鋼在石油鑽機井架設計製造中的應用。本發明井架的四根立柱、背面橫撐及斜撐、兩側面的橫撐及斜撐、天車底座均應用低溫結構鋼，井架焊接採用H10Mn2牌號埋弧焊絲進行埋弧焊接。本發明應用低溫結構鋼作為石油鑽機井架的原材料進行焊接製造，焊接材料和焊接參數的選擇達到了與母材的強度匹配和韌性匹配，使本井架成為可滿足在-45℃環境溫度下服役的低溫鑽機井架，解決了由於常規採用普通碳素鋼作為井架原材料在低溫環境特別是在-30℃以下，井架出現的脆性斷裂等問題。文檔編號C22C38/00GK101109271SQ20071003843公開日2008年1月23日申請日期2007年3月26日優先權日2007年3月26日發明者勇張,張學瑜,趙旭平申請人:南陽二機石油裝備(集團)有限公司