CN106403656A - 一种用于低油气比的原油加热器及其焊接方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种用于低油气比的原油加热器，包括盘管、集管和连通所述盘管与所述集管的锥管；所述锥管的窄端与所述盘管采用焊接方式连接，所述锥管的宽端与所述集管采用焊接的方式连接。本发明提供的原油加热器，有效解决了盘管和集管直接交汇处的应力集中导致的开裂失效的问题，延长了原油加热器的使用寿命。本发明的实施例结果表明，本发明提供的原油加热器在塔里木油田低油气比工况下使用，显著延迟了原油加热器的非正常开裂失效，原油加热器的使用寿命由原来的不超过两年提高到了3～4年。本发明还提供了上述技术方案所述原油加热器的焊接方法，可原地进行，且无需加热，避免较大尺寸产品难以在热处理炉中直接加工的弊端，操作灵活。

Description

一种用于低油气比的原油加热器及其焊接方法
技术领域
本发明属于原油加热器技术领域，尤其涉及一种用于低油气比的原油加热器及其焊接方法。
背景技术
我国油井工况复杂，有相当部分的油井具有油气体积比小于20％的较低油气比，尤其我国西部沙漠地区油井工况更为复杂，昼夜温差大，风沙大，输送距离长，人工维护成本高，有大量低油气比的原油。为解决低油气比原油常温流动性差，难于输送的问题，现有技术常采用原油加热器对低油气比原油进行加热。现有技术中的原油加热器多为技术成熟且承载能力强的管壳式加热器；但是管壳式原油加热器盘管和集管直接焊接连接，盘管和集管直接焊接连接会导致连通处管路通道大小的突变，进而导致内应力的不均匀分布，盘管和集管交汇处多出现应力集中的状况，并且低油气比原油容易导致气液两相紊流，引起盘管的共振，更促进管壳式原油加热器在低应力作用下发生非正常开裂失效，故障率较高，使用寿命短。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种用于低油气比的原油加热器及其焊接方法，本发明提供的原油加热器能够有效避免盘管和集管交汇处的应力集中导致的开裂失效，延长使用寿命。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种用于低油气比的原油加热器，包括盘管、集管和连通所述盘管与所述集管的锥管；所述锥管的窄端与所述盘管采用焊接方式连接，所述锥管的宽端与所述集管采用焊接的方式连接。
优选的，所述锥管为绕中心轴线的回转体，所述锥管的中心轴线垂直于所述集管的中心轴线，所述锥管的中心轴线重合于所述盘管端面的中心轴线。
优选的，所述锥管的窄端内表面与所述盘管内表面在相交处相切；所述锥管窄端的外直径和所述盘管的外直径一致；所述锥管窄端的内直径和所述盘管的内直径一致。
优选的，所述锥管的内表面为光滑曲面，所述光滑曲面上任意处的一阶微分连续。
优选的，所述锥管宽端的外直径为70～130mm；所述锥管窄端的外直径为25～40mm；所述锥管的厚度为4～10mm。
本发明提供了一种用于低油气比的原油加热器的焊接方法，采用角焊的方法焊接锥管和集管，所述锥管的宽端与所述集管相连接；采用对接焊的方法焊接锥管和盘管，所述锥管的窄端与所述盘管相连接。
优选的，所述角焊的坡口角度为45～60°；所述对接焊的坡口面角度为20～35°。
优选的，所述角焊包括以下步骤：
(1)采用氩弧焊方式对待焊接的集管和锥管进行点固焊；
(2)采用氩弧焊方式对所述点固焊后的集管和锥管进行第一层打底焊；
(3)采用电弧焊所述第一层打底焊后集管和锥管进行填充焊；
(4)采用电弧焊对所述填充焊后的集管和锥管进行盖面焊。
优选的，所述对接焊包括以下步骤：
(1)采用氩弧焊方式对所述待焊接的盘管和锥管进行点固焊；
(2)采用氩弧焊方式对所述点固焊后的盘管和锥管进行第一层打底焊；
(3)采用氩弧焊对所述第一层打底焊后的盘管和锥管进行填充焊；
(4)采用氩弧焊对所述填充焊后的盘管和锥管进行盖面焊。
优选的，对所述盖面焊后集管和锥管以及对所述盖面焊后的盘管和锥管进行焊后处理，无需进行焊后热处理，所述焊后处理具体为超声冲击，包括以下步骤：
(1)、采用超声滚珠冲击头对焊缝焊趾区的余高、凹坑和咬边进行冲击，得到具有圆滑过渡的焊缝焊趾区；
(2)、采用扁形冲击头对焊缝区和热影响区进行冲击，得到具有压应力的焊缝区和具有压应力的热影响区。
本发明提供了一种用于低油气比的原油加热器，包括盘管、集管和连通所述盘管与所述集管的锥管；所述锥管的窄端与所述盘管采用焊接方式连接，所述锥管的宽端与所述集管采用焊接的方式连接。本发明提供的原油加热器，在盘管和集管之间采用焊接的方式连接有锥管，通过锥管将盘管和集管连通，避免盘管和集管直接焊接连接导致连通处管道尺寸的突变和内应力的不均匀分布，有效解决了盘管和集管直接交汇处的应力集中导致的开裂失效的问题，延长了原油加热器的使用寿命。本发明的实施例结果表明，本发明提供的原油加热器在塔里木油田低油气比工况下使用，显著延迟了原油加热器的非正常开裂失效，原油加热器的使用寿命由原来的不超过两年提高到了3～4年。
进一步的，本发明通过管道均匀变化的锥管连通盘管和集管，在不减少盘管数目的基础上能够显著提高强度，进一步延长了原油加热器的使用寿命，提高了经济性。
本发明还提供了上述技术方案所述原油加热器的焊接方法，本发明提供的焊接方法，无需挪动位置，可原地进行，且无需加热，避免较大尺寸产品难以在热处理炉中直接加工的弊端，操作灵活。
进一步的，本发明提供的焊接方法通过超声冲击方法进行焊后去应力处理，能够更为彻底地去除残余应力，残余应力消除率大于85％。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1为现有技术中油井采用的常规无锥管加热器的结构图；
图2为现有技术中油井采用的常规无锥管加热器开裂失效图示；
图3为本发明实施例提供的原油加热器中锥管的结构示意图；
图4为本发明实施例提供的原油加热器焊接结构示意图；
图5为本发明实施例提供的原油加热器的局部外观图；
图6为本发明实施例提供的原油加热器全部外观图。
具体实施方式
本发明提供了一种用于低油气比的原油加热器，包括盘管、集管和连通所述盘管与所述集管的锥管；所述锥管的窄端与所述盘管采用焊接方式连接，所述锥管的宽端与所述集管采用焊接的方式连接。
本发明提供的原油加热器采用锥管实现盘管和集管的连通，能够有效避免盘管和集管交汇处的应力集中导致的开裂失效，延长使用寿命。
本发明提供的用于低油气比的原油加热器包括盘管，在本发明中作为加热管对低油气比的原油进行加热。在本发明中，所述低油气比的原油为本领域技术人员所熟知的油气体积比不高于20％的原油，本发明中所述油气体积比是指开采过程中天然气从原油中逸出，油气分离，以开采出1吨原油为计量，含有的气体和原油的体积比。在本发明中，所述盘管优选为螺线型；本发明对所述螺线型盘管的组数没有特殊要求，本发明实施例中螺线型盘管的组数可具体为8组、10组或12组。在本发明中，对所述盘管的材质没有特殊要求，采用本领域技术人员所熟知的原油加热器的加热管材质即可。在本发明中，所述盘管外直径优选为25～40mm，进一步优选为30～35mm；在本发明中，所述盘管的厚度优选为4～10mm，与所述锥管的尺寸相一致有助于提高连接的牢固度。在本发明中所述集管和所述锥管的材质一致，优选采用L245NS或者L360NS。
本发明提供的用于低油气比的原油加热器包括集管。在本发明中，所述集管的外直径优选为70～130mm，进一步优选为75～125mm；在本发明中，所述集管的厚度优选为10～25mm，进一步优选为15～20mm。本发明对所述集管的材质没有特殊要求，采用本领域技术人员所熟知的L360NS，即GB/T9711-2011中的石油天然气工业管线输送用钢管，提高原油加热器在使用过程中的耐蚀性。
本发明提供的用于低油气比的原油加热器包括位于设置在所述盘管和所述集管之间的锥管，所述锥管实现盘管和集管的连通。在本发明中，所述锥管的窄端与所述盘管的端口相接，所述锥管的宽端与所述集管的开口处相接。
在本发明中，所述锥管的厚度优选为4～10mm，本发明实施例中所述锥管的厚度可具体为5mm、6mm、7.5mm、8.0mm、8.5mm、9.0mm或9.5mm。在本发明中，所述锥管各处的厚度优选处处相等，也可以不同部位厚度不等，优选为中间厚，两端薄；在本发明中，当所述锥管不同部位厚度不等时，不同部位的厚度均匀过渡。在本发明中，所述厚的部位的厚度与所述薄的部位的厚度差不超过6mm。
在本发明中，所述锥管的宽端的外直径径优选为70～130mm，进一步优选为75～125mm，更具体为90mm；在本发明中，所述锥管的宽端的外直径和内直径均不超过所述集管的相应尺寸。
在本发明中，所述锥管的窄端的外直径优选为25～40mm，进一步优选为30～35mm。
在本发明中，所述锥管窄端的外直径和所述盘管的外直径优选一致；所述锥管窄端的内直径和所述盘管的内直径一致。在本发明中，所述锥管窄端的厚度和所述盘管的厚度优选一致。
在本发明中，所述锥管与所述盘管之间、所述集管与所述锥管之间均采用焊接的方式进行连接，进一步的所述锥管与所述盘管优选采用对接焊的方式进行连接，所述锥管和所述集管优选采用角焊的方式进行连接。
在本发明中，所述锥管的窄端内表面与所述盘管内表面在相交处相切。本发明优选将所述锥管的窄端内表面与所述盘管的内表面在相交处相切，提高了所述锥管与所述盘管间的连接牢固度。
在本发明中，所述锥管优选为绕中心轴线的回转体；所述锥管的中心轴线优选垂直于所述集管的中心轴线；所述锥管的中心轴线优选重合于所述盘管端面的中心轴线。
在本发明中，所述锥管的内表面优选为光滑曲面，进一步的，所述光滑曲面上任意处的一阶微分连续。
本发明提供了一种用于低油气比的原油加热器的焊接方法，采用角焊的方法焊接锥管和集管，所述锥管的宽端与所述集管相连接；采用对接焊的方法焊接锥管和盘管，所述锥管的窄端与所述盘管相连接。
在本发明中，对所述锥管和集管采用角焊的方式时，将所述锥管的宽端和所述集管采用角焊的方式进行连接。本发明，所述角焊的坡口的角度优选为45～60°，本发明实施例中坡口的角度可具体为45°、50°或55°。在本发明中，对所述锥管和盘管采用所述对接焊的方式时，将所述锥管的窄端和所述盘管采用对接焊的方式进行连接。本发明，所述对接焊的坡口面角度优选为20～35°，本发明实施例中坡口面角度可具体为22°、25°、28°、30°或35°。
本发明，所述角焊优选包括以下步骤：
(1)采用氩弧焊方式对待焊接的集管和锥管进行点固焊；
(2)采用氩弧焊方式对所述点固焊后的集管和锥管进行第一层打底焊；
(3)采用电弧焊所述第一层打底焊后集管和锥管进行填充焊；
(4)采用电弧焊对所述填充焊后的集管和锥管进行盖面焊。
本发明进行点固焊前，优选对所述待焊接的集管和锥管进行净化处理。在本发明中，所述净化处理优选具体为清除所述角焊的坡口两侧的油污、铁锈和氧化皮；本发明对所述净化处理的方法没有特殊的限制，采用本领域技术人员熟知的焊接前净化处理的技术方案即可。在本发明实施例中，所述坡口两侧可具体为距坡口中间位置10～35mm范围内。
完成对所述待焊接的集管和锥管的净化处理后，本发明优选采用氩弧焊方式对所述待焊接的盘管和锥管进行点固焊。在本发明中，所述点固焊优选采用焊丝型号为ER50-G(焊丝牌号为TG50)焊丝，所述焊丝的直径优选为2.4mm；本发明进行点固焊过程中，优选采用直流正接的方式，所述直流正接的电流优选为100～180A，本发明实施例可具体为105A、108A、110A、120A、130A、140A、150A、160A或180A；所述直流正接的电压优选为12～20V，本发明实施例中可具体为12.5V、13V、14V、15V、15.5V或16V。
完成对所述待焊接的集管和锥管进行点固焊后，本发明优选采用氩弧焊方式对所述点固焊后的集管和锥管进行第一层打底焊。在本发明中，第一层打底焊优选采用焊丝牌号为TG50焊丝，所述焊丝的直径优选为2.4mm；本发明进行第一层打底焊过程中，优选采用直流正接的方式，所述直流正接的电流优选为100～180A，在本发明实施例可具体为105A、108A、110A、120A、130A、140A、150A、160A或180A；所述直流正接的电压优选为12～20V，在本发明实施例中可具体为12.5V、13V、14V、15V、15.5V或16V；在本发明中，第一层打底焊的焊接速度优选为8～16cm/min，在本发明的实施例中，可具体为8.5cm/min、9.0cm/min、10.0cm/min、11.0cm/min、12.0cm/min、13.0cm/min、13.5cm/min、14.0cm/min、14.5cm/min、15.0cm/min或15.5cm/min。
完成对所述点固焊后的集管和锥管的第一层打底焊后，本发明优选对焊层进行测试探伤，测试探伤显示无焊接缺陷时再进行后续步骤。在本发明中，对所述测试探伤方法没有特殊要求，采用本领域技术人员所述的测试探伤方法即可，本发明实施例采用100％渗透探伤。
本发明在完成第一层打底焊后或测试探伤显示无焊接缺陷后，本发明优选采用电弧焊对所述第一层打底焊后的集管和锥管进行填充焊。本发明对电弧焊的方式没有特殊要求，采用本领域技术人员所熟知的电弧焊方式即可，本发明实施例采用手工电弧焊方式。在本发明中，所述填充焊优选采用型号为J507焊条，所述焊条的直径优选为3.2mm；本发明进行填充焊过程中，优选采用直流反接的方式，所述直流反接的电流优选为110～150A，在本发明实施例可具体为110A、120A、130A、140A或150A；所述直流反接的电压优选为20～25V，在本发明实施例中可具体为21.5V、22V、22.5V、23V、23.5V、24.5或24.8V；在本发明中，填充焊的焊接速度优选为8～13cm/min，在本发明的实施例中，可具体为8.5cm/min、8.8cm/min、9.0cm/min、9.2cm/min、9.5cm/min、10.0cm/min、10.2cm/min、10.5cm/min、10.8cm/min、11.0cm/min或12.5cm/min。
完成对所述第一层打底焊后的集管和锥管的填充焊后，本发明优选采用电弧焊对所述填充焊后的集管和锥管进行盖面焊。在本发明中，盖面焊优选采用型号为J507焊条，所述焊条的直径优选为4.0mm；本发明进行盖面焊过程中，优选采用直流反接的方式，所述直流反接的电流优选为150～190A，在本发明实施例可具体为155A、160A、165A、170A、175A、180A、或185A；所述直流反接的电压优选为22～28V，在本发明实施例中可具体为23.0V、24V、25.V、26.5V、27.0V、27.5或27.8V；在本发明中，填充焊的焊接速度优选为8～13cm/min，在本发明的实施例中，可具体为8.4cm/min、8.7cm/min、9.0cm/min、9.3cm/min、9.4cm/min、10.0cm/min、10.3cm/min、10.6cm/min、10.9cm/min、11.2cm/min或12.8cm/min。
本发明，所述对接焊优选包括以下步骤：
(1)采用氩弧焊方式对所述待焊接的盘管和锥管进行点固焊；
(2)采用氩弧焊方式对所述点固焊后的盘管和锥管进行第一层打底焊；
(3)采用氩弧焊对所述第一层打底焊后的盘管和锥管进行填充焊；
(4)采用氩弧焊对所述填充焊后的盘管和锥管进行盖面焊。
本发明进行点固焊前，优选对所述待焊接的盘管和锥管进行净化处理。在本发明中，所述净化处理优选具体为清除所述对接焊的坡口及其所述对接焊的坡口两侧的油污、铁锈和氧化皮；本发明对所述净化处理的方法没有特殊的限制，采用本领域技术人员熟知的焊接前净化处理的技术方案即可。在本发明实施例中，所述坡口两侧可具体为距坡口中间位置10～35mm范围内。
完成对所述待焊接的盘管和锥管进行净化处理后，本发明优选采用氩弧焊方式对所述待焊接的盘管和锥管进行点固焊。在本发明中，所述点固焊优选采用焊丝牌号为TG50焊丝，所述焊丝的直径优选为2.4mm；本发明进行点固焊过程中，优选采用直流正接的方式，所述直流正接的电流优选为100～160A，本发明实施例可具体为115A、118A、125A、135A、145A、155A或158A；所述直流正接的电压优选为12～20V，本发明实施例中可具体为12.3V、13.5V、14.5V、16V、16.5V或17V。
完成对所述待焊接的盘管和锥管进行点固焊后，本发明优选采用氩弧焊方式对所述点固焊后的盘管和锥管进行第一层打底焊。在本发明中，第一层打底焊优选采用焊丝牌号为TG50焊丝，所述焊丝的直径优选为2.0mm；本发明进行第一层打底焊过程中，优选采用直流正接的方式，所述直流正接的电流优选为100～160A，在本发明实施例可具体为115A、118A、125A、135A、145A、155A或158A；所述直流正接的电压优选为10～18V，在本发明实施例中可具体为10.5V、11.5V、12.5V、13V、14V、16V、16.5V或17V；在本发明中，第一层打底焊的焊接速度优选为9～15cm/min，在本发明的实施例中，可具体为9.5cm/min、9.8cm/min、10.5cm/min、11.5cm/min、12.5cm/min、13.5cm/min或14.5cm/min。
完成对所述点固焊后的盘管和锥管的第一层打底焊后，本发明优选对焊层进行测试探伤，测试探伤显示无焊接缺陷时再进行后续步骤。在本发明中，对所述测试探伤方法没有特殊要求，采用本领域技术人员所述的测试探伤方法即可，本发明实施例采用100％渗透探伤。
本发明在完成第一层打底焊后或测试探伤显示无焊接缺陷后，本发明优选采用氩弧焊对所述第一层打底焊后的盘管和锥管进行填充焊。在本发明中，所述填充焊优选采用焊丝牌号为TG50焊丝，所述焊丝的直径优选为2.4mm；本发明进行第一层填充焊过程中，优选采用直流正接的方式，所述直流正接的电流优选为100～160A，在本发明实施例可具体为115A、118A、125A、135A、145A、155A或158A；所述直流正接的电压优选为10～18V，在本发明实施例中可具体为10.5V、11.5V、12.5V、13V、14V、16V、16.5V或17V；在本发明中，第一层填充焊的焊接速度优选为9～15cm/min，在本发明的实施例中，可具体为9.5cm/min、9.8cm/min、10.5cm/min、11.5cm/min、12.5cm/min、13.5cm/min或14.5cm/min。
完成对所述第一层打底焊后的盘管和锥管的填充焊后，本发明优选采用氩弧焊对所述填充焊后的盘管和锥管进行盖面焊。在本发明中，所述盖面焊优选采用焊丝牌号为TG50焊丝，所述焊丝的直径优选为2.4mm；本发明进行第一层填充焊过程中，优选采用直流正接的方式，所述直流正接的电流优选为100～160A，在本发明实施例可具体为115A、118A、125A、135A、145A、155A或158A；所述直流正接的电压优选为10～18V，在本发明实施例中可具体为10.5V、11.5V、12.5V、13V、14V、16V、16.5V或17V；在本发明中，第一层填充焊的焊接速度优选为9～15cm/min，在本发明的实施例中，可具体为9.5cm/min、9.8cm/min、10.5cm/min、11.5cm/min、12.5cm/min、13.5cm/min或14.5cm/min。
本发明优选对所述盖面焊后集管和锥管以及对所述盖面焊后的盘管和锥管进行焊后处理，无需进行焊后热处理。在本发明中，所述焊后处理的温度优选为20～25℃。在本发明中，所述焊后处理的方法优选为超声冲击方法；在本发明中，优选采用超声滚珠冲击头对焊缝焊趾区的余高、凹坑和咬边进行冲击，得到具有圆滑过渡的焊缝焊趾区，进而显著降低焊缝焊趾处的应力集中，减少应力集中导致的开裂，从而达到提高产品疲劳寿命的目的。本发明采用超声滚珠冲击头进行的所述冲击的电流优选为1.8～2.4A，进一步优选为1.9～2kw；本发明采用超声滚珠冲击头进行的所述冲击的速度优选为20～40m/h，进一步优选为22～30m/h；本发明采用超声滚珠冲击的所述冲击的频率优选为1.5～2.2wHz，进一步优选为1.8～2wHz。
本发明优选采用扁形冲击头对焊缝区和热影响区进行冲击，得到具有压应力的焊缝区和具有压应力的热影响区，通过变形冲击头的冲击作用，将焊缝区和热影响区的拉应力转变为压应力，减少因焊接收缩产生裂纹的几率，进而延长原油加热器的使用寿命，更为彻底地去除残余应力，残余应力消除率大于85％。本发明采用超声滚珠冲击头进行的所述冲击的电流优选为1.8～2.4A，进一步优选为1.9～2kw；本发明采用扁形冲击头进行的所述冲击的速度优选为20～40m/h，进一步优选为22～30m/h；本发明采用扁形冲击头的所述冲击的频率优选为1.5～2.2wHz，进一步优选为1.8～2wHz。
本发明提供了一种用于低油气比的原油加热器，包括盘管、集管和连通所述盘管与所述集管的锥管；所述锥管的窄端与所述盘管采用焊接方式连接，所述锥管的宽端与所述集管采用焊接的方式连接。本发明提供的原油加热器，在盘管和集管之间采用焊接的方式连接有锥管，通过锥管将盘管和集管连通，避免盘管和集管直接焊接连接导致连通处管道尺寸的突变，内应力的不均匀分布，有效解决了盘管和集管直接交汇处的应力集中导致的开裂失效的问题，延长了原油加热器的使用寿命。
本发明还提供了上述技术方案所述原油加热器的焊接方法，本发明提供的焊接方法，无需挪动位置，可原地进行，且无需加热，避免较大尺寸产品难以在热处理炉中直接加工的弊端，操作灵活。
进一步的，本发明通过管道均匀变化的锥管连通盘管和集管，在不减少盘管数目的基础上能够显著提高强度，进一步延长了原油加热器的使用寿命，提高了经济性；
进一步的，本发明提供的焊接方法通过超声冲击方法进行焊后去应力处理，能够更为彻底地去除残余应力，残余应力消除率大于85％。
下面结合实施例对本发明提供的用于低油气比的原油加热器及其焊接方法进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
500KW原油加热器，采用12组螺线盘管作为加热管，在盘管和集管的联接处，连接一个锥管，将锥管分别焊接在盘管和集管上。其中集管和锥管材质均采用L360NS，集管外直径尺寸为80mm，管厚度为10mm，锥管宽端外直径为80mm，锥管窄端直径为25mm，锥管的管壁厚度两端为7mm，锥管的中间部位管壁厚度为10mm，锥管的内表面为光滑曲面，该曲面上任意处的一阶微分连续，锥管的窄端内表面与盘管的内表面相切。
集管和锥管采用角焊的方式连接：
(1)、坡口角度为50度，清除坡口及其两侧各20mm范围内的油污、铁锈、氧化皮杂物；
(2)、对锥管和集管首先采用氩弧焊进行点固焊，采用直径的TG50焊丝,直流正接，电流为100A，电压为12V；
(3)、采用氩弧焊进行第一层打底焊，采用直径的TG50焊丝,直流正接，电流为110A，电压为14V，焊接速度为12cm/min。打底焊完毕后进行100％PT探伤，无焊接缺陷合格后再进行下一步；
(4)、采用手工电弧焊进行填充焊，采用直径的J507焊条，直流反接，电流为130A，电压为22V，焊接速度为10cm/min；
(5)、采用手工电弧焊进行盖面焊，采用φ4直径的J507焊条，直流反接，电流为170A，电压为24V，焊接速度为10cm/min。
(6)、用频率为2万赫兹的滚珠超声冲击头，输出功率为2kw，将焊缝焊趾处的余高、凹坑和咬边冲击成圆滑的几何过渡。
(7)用同样的工艺参数更换扁形冲击头冲击焊缝区，将焊缝区和热影响区的拉应力转变为压应力。
盘管和锥管采用对接焊方式进行连接：
(1)、坡口面角度为25度，清除坡口及其两侧各20mm范围内的油污、铁锈、氧化皮杂物
(3)、对锥管和集管首先采用氩弧焊进行点固焊，采用φ2直径的TG50焊丝,直流正接，电流为100A，电压为12V；
(3)、采用氩弧焊进行第一层打底焊，采用φ2直径的TG50焊丝,
直流正接，电流为140A，电压为16V，焊接速度为13cm/min。打底焊完毕后进行100％PT探伤，无焊接缺陷合格后再进行下一步；
(4)、采用氩弧焊进行填充焊，采用φ2.4直径的TG50焊丝，直流正接，电流为140A，电压为17V，焊接速度为11cm/min；
(5)、采用氩弧焊进行盖面焊，采用φ2.4直径的TG50焊丝，直流正接，电流为160A，电压为15V，焊接速度为9cm/min。
(6)、用频率为1.8万赫兹的滚珠超声冲击头，电流为2A，速度为20m/h，将焊缝焊趾处的余高、凹坑和咬边冲击成圆滑的几何过渡。
(7)用同样的工艺参数更换扁形冲击头冲击焊缝区，将焊缝区和热影响区的拉应力转变为压应力。
焊接完成后得到的原油加热器的局部结构示意图如图5所示，其中9为盘管，10为锥管，11为集管；原油加热器焊接结构示意图如图4所示，其中5为盘管，6为对接焊缝，7为锥管，8为角焊缝，所得到的原油加热器中的锥管如图3所示，其中3为锥管窄端，4为锥管宽端；现有技术中油井采用的常规无锥管加热器的结构图如图1所示，其中1为盘管，2为集管，可以看出，现有技术中原油加热器的盘管和集管直接连接，现有技术中油井采用的常规无锥管加热器开裂失效如图2所示。
将制得的原油加热器在塔里木油田低油气比工况下使用，使用寿命达到3～4年，相比传统方法制得的原油加热器在同样环境使用时间不超过两年，寿命得到显著延长，经济效益可观。
实施例2
600KW原油加热器，采用12组螺线盘管作为加热管，在盘管和集管的联接处，连接一个锥管，将锥管分别焊接在盘管和集管上。其中集管和锥管材质均采用L360NS，集管外直径尺寸为110mm，管厚度为12mm，锥管宽端外直径为110mm，锥管窄端外直径为40mm，锥管的管壁厚度两端为8mm，中间部位为10mm，厚度均匀过渡，锥管的内表面为光滑曲面，该曲面上任意处的一阶微分连续，锥管的窄端内表面与盘管的内表面相切。
集管和锥管采用角焊的方式连接：
(1)、坡口角度为60度，清除坡口及其两侧各20mm范围内的油污、铁锈、氧化皮杂物；
(2)、对锥管和集管首先采用氩弧焊进行点固焊，采用直径的TG50焊丝，直流正接，电流为110A，电压为12V；
(3)、采用氩弧焊进行第一层打底焊，采用直径的TG50焊丝，直流正接，电流为120A，电压为16V，焊接速度为11cm/min。打底焊完毕后进行100％PT探伤，无焊接缺陷合格后再进行下一步；
(4)、采用手工电弧焊进行填充焊，采用直径的J507焊条，直流反接，电流为130A，电压为22V，焊接速度为10cm/min；
(5)、采用手工电弧焊进行盖面焊，采用φ4直径的J507焊条，直流反接，电流为180A，电压为26V，焊接速度为12cm/min。
(6)、用频率为2万赫兹的滚珠超声冲击头，输出电流为2.3A，速度为25m/h，将焊缝焊趾处的余高、凹坑和咬边冲击成圆滑的几何过渡。
(7)用同样的工艺参数更换扁形冲击头冲击焊缝区，将焊缝区和热影响区的拉应力转变为压应力。
盘管和锥管采用对接焊方式进行连接：
(1)、坡口面角度为30度，清除坡口及其两侧各20mm范围内的油污、铁锈、氧化皮杂物；
(2)、对锥管和盘管首先采用氩弧焊进行点固焊，采用φ2.0直径的TG50焊丝,直流正接，电流为140A，电压为16V；
(3)、采用氩弧焊进行第一层打底焊，采用φ2直径的TG50焊丝，直流正接，电流为140A，电压为16V，焊接速度为13cm/min。打底焊完毕后进行100％PT探伤，无焊接缺陷合格后再进行下一步；
(4)、采用氩弧焊进行填充焊，采用φ2.4直径的TG50焊丝，直流正接，电流为140A，电压为17V，焊接速度为11cm/min；
(5)、采用氩弧焊进行盖面焊，采用φ2.4直径的TG50焊丝，直流正接，电流为160A，电压为15V，焊接速度为9cm/min。
(6)、用频率为2.2万赫兹的滚珠超声冲击头，电流为2A，速度为20m/h，将焊缝焊趾处的余高、凹坑和咬边冲击成圆滑的几何过渡。
(7)用同样的工艺参数更换扁形冲击头冲击焊缝区，将焊缝区和热影响区的拉应力转变为压应力。
焊接完成后得到的原油加热器的局部结构示意图如图5所示，其中9为盘管，10为锥管，11为集管；原油加热器焊接结构示意图如图4所示，其中5为盘管，6为对接焊缝，7为锥管，8为角焊缝，所得到的原油加热器中的锥管如图3所示，其中3为锥管窄端，4为锥管宽端；现有技术中油井采用的常规无锥管加热器的结构图如图1所示，其中1为盘管，2为集管，可以看出，现有技术中原油加热器的盘管和集管直接连接，现有技术中油井采用的常规无锥管加热器开裂失效如图2所示。
将制得的原油加热器在塔里木油田低油气比工况下使用，使用寿命达到3～4年，相比传统方法制得的原油加热器在同样环境使用时间不超过两年，寿命得到显著延长，经济效益可观。
实施例3
500KW原油加热器，采用12组螺线盘管作为加热管，在盘管和集管的联接处，连接一个锥管，将锥管分别焊接在盘管和集管上。其中集管和锥管材质均采用L245NS，集管外直径尺寸为φ85mm，管厚度为15mm，锥管宽端外直径为φ85mm，锥管窄端外直径为30mm，锥管的管壁厚度两端为6mm，锥管的中间部位管壁厚度为9mm，锥管的内表面为光滑曲面，该曲面上任意处的一阶微分连续，锥管的窄端内表面与盘管的内表面相切。
集管和锥管采用角焊的方式连接：
(1)、坡口角度为55度，清除坡口及其两侧各20mm范围内的油污、铁锈、氧化皮杂物；
(2)、对锥管和集管首先采用氩弧焊进行点固焊，采用直径的TG50焊丝,直流正接，电流为120A，电压为14V；
(3)、采用氩弧焊进行第一层打底焊，采用直径的TG50焊丝,直流正接，电流为120A，电压为15V，焊接速度为10cm/min。打底焊完毕后进行100％PT探伤，无焊接缺陷合格后再进行下一步；
(4)、采用手工电弧焊进行填充焊，采用直径的J507焊条，直流反接，电流为140A，电压为24V，焊接速度为12cm/min；
(5)、采用手工电弧焊进行盖面焊，采用φ4直径的J507焊条，直流反接，电流为170A，电压为26V，焊接速度为12cm/min。
(6)、用频率为1.8万赫兹的滚珠超声冲击头，输出电流为2A，将焊缝焊趾处的余高、凹坑和咬边冲击成圆滑的几何过渡。
(7)、用同样的工艺参数更换扁形冲击头冲击焊缝区，将焊缝区和热影响区的拉应力转变为压应力。
盘管和锥管采用对接焊方式进行连接：
(1)、坡口面角度为25度，清除坡口及其两侧各20mm范围内的油污、铁锈、氧化皮杂物
(3)、对锥管和集管首先采用氩弧焊进行点固焊，采用φ2直径的TG50焊丝,直流正接，电流为100A，电压为12V；
(3)、采用氩弧焊进行第一层打底焊，采用φ2直径的TG50焊丝,
直流正接，电流为140A，电压为16V，焊接速度为13cm/min。打底焊完毕后进行100％PT探伤，无焊接缺陷合格后再进行下一步；
(4)、采用氩弧焊进行填充焊，采用φ2.4直径的TG50焊丝，直流正接，电流为140A，电压为17V，焊接速度为11cm/min；
(5)、采用氩弧焊进行盖面焊，采用φ2.4直径的TG50焊丝，直流正接，电流为160A，电压为15V，焊接速度为9cm/min。
(6)、用频率为2万赫兹的滚珠超声冲击头，电流为2A，速度为20m/h，将焊缝焊趾处的余高、凹坑和咬边冲击成圆滑的几何过渡。
(7)用同样的工艺参数更换扁形冲击头冲击焊缝区，将焊缝区和热影响区的拉应力转变为压应力。
焊接完成后得到的原油加热器的局部结构示意图如图5所示，其中9为盘管，10为锥管，11为集管；原油加热器焊接结构示意图如图4所示，其中5为盘管，6为对接焊缝，7为锥管，8为角焊缝，所得到的原油加热器中的锥管如图3所示，其中3为锥管窄端，4为锥管宽端；现有技术中油井采用的常规无锥管加热器的结构图如图1所示，其中1为盘管，2为集管，可以看出，现有技术中原油加热器的盘管和集管直接连接，现有技术中油井采用的常规无锥管加热器开裂失效如图2所示。
将制得的原油加热器在塔里木油田低油气比工况下使用，使用寿命达到3～4年，相比传统方法制得的原油加热器在同样环境使用时间不超过两年，寿命得到显著延长，经济效益可观。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种用于低油气比的原油加热器，包括盘管、集管和连通所述盘管与所述集管的锥管；所述锥管的窄端与所述盘管采用焊接方式连接，所述锥管的宽端与所述集管采用焊接的方式连接。
2.根据权利要求1所述的原油加热器，其特征在于，所述锥管为绕中心轴线的回转体；所述锥管的中心轴线垂直于所述集管的中心轴线；所述锥管的中心轴线重合于所述盘管端面的中心轴线。
3.根据权利要求1或2所述的原油加热器，所述锥管的窄端内表面与所述盘管内表面在相交处相切；所述锥管窄端的外直径和所述盘管的外直径一致；所述锥管窄端的内直径和所述盘管的内直径一致。
4.根据权利要求1或2所述的原油加热器，其特征在于，所述锥管的内表面为光滑曲面，所述光滑曲面上任意处的一阶微分连续。
5.根据权利要求1所述的原油加热器，其特征在于，所述锥管宽端的外直径为70～130mm；所述锥管窄端的外直径为25～40mm；所述锥管的厚度为4～10mm。
6.一种用于低油气比的原油加热器的焊接方法，采用角焊的方法焊接锥管和集管，所述锥管的宽端与所述集管相连接；采用对接焊的方法焊接锥管和盘管，所述锥管的窄端与所述盘管相连接。
7.根据权利要求6所述的焊接方法，其特征在于，所述角焊的坡口角度为45～60°；所述对接焊的坡口面角度为20～35°。
8.根据权利要求6所述的焊接方法，其特征在于，所述角焊包括以下步骤：
(1)采用氩弧焊方式对待焊接的集管和锥管进行点固焊；
(2)采用氩弧焊方式对所述点固焊后的集管和锥管进行第一层打底焊；
(3)采用电弧焊所述第一层打底焊后集管和锥管进行填充焊；
(4)采用电弧焊对所述填充焊后的集管和锥管进行盖面焊。
9.根据权利要求6所述的焊接方法，其特征在于，所述对接焊包括以下步骤：
(1)采用氩弧焊方式对所述待焊接的盘管和锥管进行点固焊；
(2)采用氩弧焊方式对所述点固焊后的盘管和锥管进行第一层打底焊；
(3)采用氩弧焊对所述第一层打底焊后的盘管和锥管进行填充焊；
(4)采用氩弧焊对所述填充焊后的盘管和锥管进行盖面焊。
10.根据权利要求8或9所述的焊接方法，其特征在于，对所述盖面焊后集管和锥管以及对所述盖面焊后的盘管和锥管进行焊后处理，无需进行焊后热处理，所述焊后处理具体为超声冲击，包括以下步骤：
(1)、采用超声滚珠冲击头对焊缝焊趾区的余高、凹坑和咬边进行冲击，得到具有圆滑过渡的焊缝焊趾区；
(2)、采用扁形冲击头对焊缝区和热影响区进行冲击，得到具有压应力的焊缝区和具有压应力的热影响区。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109297324A (zh) * 2018-09-10 2019-02-01 中国科学院理化技术研究所 用于抑制直流的换热器、行波热声发动机及交变流动系统
CN109827458A (zh) * 2019-03-27 2019-05-31 长沙学院 用于原油加热器的盘管防断裂装置
CN110762311A (zh) * 2018-07-26 2020-02-07 张家港中集圣达因低温装备有限公司 低温压力容器管道接入结构、制造方法和低温压力容器

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2831020Y (zh) * 2005-10-08 2006-10-25 苏州吉来冷冻空调设备配件有限公司 制冷用u型换热管
CN201723895U (zh) * 2010-06-30 2011-01-26 慈溪市德顺容器有限公司 滚塑管接头
CN203963476U (zh) * 2014-07-15 2014-11-26 国网上海市电力公司 一种过热器集箱上的防开裂疏水管
CN204612543U (zh) * 2015-03-25 2015-09-02 佛山高富中石油燃料沥青有限责任公司 一种新型无水击无积水加热盘管
CN205352137U (zh) * 2015-12-31 2016-06-29 无锡辉腾科技有限公司 一种用于无水电热加热器的换热组件

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2831020Y (zh) * 2005-10-08 2006-10-25 苏州吉来冷冻空调设备配件有限公司 制冷用u型换热管
CN201723895U (zh) * 2010-06-30 2011-01-26 慈溪市德顺容器有限公司 滚塑管接头
CN203963476U (zh) * 2014-07-15 2014-11-26 国网上海市电力公司 一种过热器集箱上的防开裂疏水管
CN204612543U (zh) * 2015-03-25 2015-09-02 佛山高富中石油燃料沥青有限责任公司 一种新型无水击无积水加热盘管
CN205352137U (zh) * 2015-12-31 2016-06-29 无锡辉腾科技有限公司 一种用于无水电热加热器的换热组件

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110762311A (zh) * 2018-07-26 2020-02-07 张家港中集圣达因低温装备有限公司 低温压力容器管道接入结构、制造方法和低温压力容器
CN109297324A (zh) * 2018-09-10 2019-02-01 中国科学院理化技术研究所 用于抑制直流的换热器、行波热声发动机及交变流动系统
CN109827458A (zh) * 2019-03-27 2019-05-31 长沙学院 用于原油加热器的盘管防断裂装置
CN109827458B (zh) * 2019-03-27 2024-01-19 长沙学院 用于原油加热器的盘管防断裂装置

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