RU2019112703A - Способ сварки с лазерным нанесением металла, детали, полученные этим способом, и применение в нефтяной, газовой и нефтехимической промышленности - Google Patents

Claims (27)

1. Компонент из черного или цветного металла для нефтяной, газовой и/или нефтехимической промышленности, включающий: два или более предназначенных для соединения сегментов компонентов из черного или цветного металла, при этом эти два или более сегментов изготовлены из одного и того же или из различных материалов, и полученные посредством лазерного нанесения металла сварные узлы, связывающие соседние сегменты указанных компонентов.

2. Компонент по п. 1, где указанный компонент из черного или цветного металла представляет собой обычную углеродистую сталь, чугун, низколегированную сталь, высокоуглеродистую сталь, имеющую углеродный эквивалент (СЕ) больший или равный 0,48, титановый сплав, сплав на основе никеля, сплав на основе кобальта, железоникелевый сплав, дуплексную нержавеющую сталь или их сочетания.

3. Компонент по любому из пп. 1, 2, где условия лазерного нанесения металла включают тип лазера, тип металлического порошка, тип защитного газа, расход защитного газа, мощность лазера, размер лазерного пятна и скорость нанесения, и где тип металлического порошка выбран из группы, состоящей из нержавеющих сталей, инструментальных сталей, никелевых сплавов, кобальтовых сплавов, титановых сплавов, наплавляемых твердых сплавов или плакирующих сплавов, алюминиевых сплавов, медных сплавов, танталовых, вольфрамовых, рениевых, молибденовых сплавов, покрытий с градиентом функциональных свойств, керамики, карбидов и их сочетаний.

4. Компонент по любому из пп. 1-3, выбранный из высокопрочных трубопроводов, стальных цепных стояков, стояков верхнего натяжения, снабженных резьбой компонентов, контейнеров для сжиженного природного газа, контейнеров для сжиженного природного газа под давлением, глубоководных бурильных колонн для добычи нефти, соединений водоотделяющей колонны с обсадной колонной и оборудования для устья скважины.

5. Компонент по любому из пп. 1-4, где указанный компонент применяют в конструкциях и компонентах для транспортировки и хранения природного газа.

6. Компонент по п. 5, где указанные конструкции и компоненты для транспортировки и хранения природного газа выбраны из трубопроводов, выкидных линий, сборных трубопроводов, транспортирующих трубопроводов, танкеров, перемещающих компонентов, емкостей для хранения и расширительных петель.

7. Компонент по п. 6, где указанный природный газ находится в форме сжиженного природного газа, сжатого природного газа или сжиженного природного газа под давлением.

8. Компонент по любому из пп. 1-4, где указанный компонент применяют в конструкциях и компонентах для освоения и эксплуатации нефтяных и газовых скважин.

9. Компонент по п. 8, где указанные конструкции и компоненты для освоения и эксплуатации нефтяных и газовых скважин выбраны из литых конструкций для отводов, подводных компонентов, обсадных колонн/тюбингов, компонентов для освоения и эксплуатации скважины, трубчатых внутрискважинных изделий, нефтяных трубопроводов, емкостей для хранения нефти, конструкций/компонентов для добычи из морских месторождений, надводного оборудования, палубных надстроек, буровых установок, жилых помещений, посадочных площадок для вертолетов, гибких подводных кабелей, вспомогательных и грузовых судов и факельных башен.

10. Компонент по п. 9, где указанные конструкции/компоненты для добычи из морских месторождений выбраны из обшитых снаружи платформ, мобильных буровых блоков для морских применений, корпусов, натяжных элементов, стояков, подводных приспособлений, полупогружных и самоподъемных буровых платформ, плавучих оснований с натяжным вертикальным якорным креплением (TLP), глубокосидящих платформ кессонного типа (DDCV), стационарных платформ на ферменной несущей конструкции с растяжками, плавучих систем для добычи, хранения и отгрузки нефти (FPSO), плавучих устройств для хранения и отгрузки нефти (FSO), судов и танкеров.

11. Компонент по п. 10, где указанные подводные компоненты выбраны из дуплексов, коллекторных систем, фонтанных елок и противововыбросового оборудования (ВОР).

12. Компонент по любому из пп. 1-4, где указанный компонент используют в конструкциях и компонентах нефте- и газоперерабатывающих предприятий и химических предприятий.

13. Компонент по п. 12, где указанные конструкции и компоненты нефте- и газоперерабатывающих предприятий и химических предприятий выбраны из чугунных компонентов, труб теплообменников и емкостей, работающих при низких и высоких температурах и под давлением.

14. Компонент по п. 13, где указанные емкости, работающие при низких и высоких температурах и под давлением, выбирают из труб установки парового крекинга и труб установки парового реформинга.

15. Способ сварки металлических деталей и устранения трещин в металлических деталях посредством лазерного нанесения металла на плотно прилегающие поверхности свариваемых металлических деталей и лазерного нанесения металла на устраняемые трещины в условиях, достаточных для обеспечения сварного соединения или залеченной трещины, обладающих свойством или набором свойств, заданными на основе предполагаемого применения сварного узла; при этом свариваемые металлические детали изготовлены из одного и того же или из различных материалов.

16. Способ по п. 15, где заданное свойство или набор свойств выбирают из группы, состоящей из ударной вязкости, твердости, прочности, усталостных свойств, размера зерен, величины зоны теплового воздействия, ширины покрытия и остаточного напряжения.

17. Способ по любому из пп. 15, 16, где условия, достаточные для обеспечения сварного соединения или устранения трещины, представляют собой по меньшей мере одно условие, выбираемое из: типа лазера, типа металлического порошка, типа защитного газа, расхода защитного газа, мощности лазера, размера лазерного пятна и скорости нанесения, используемых для воздействия на сварку или устранение трещины, и где тип металлического порошка выбирают из группы, состоящей из нержавеющих сталей, инструментальных сталей, никелевых сплавов, кобальтовых сплавов, титановых сплавов, наплавляемых твердых сплавов или плакирующих сплавов, алюминиевых сплавов, медных сплавов, танталовых, вольфрамовых, рениевых, молибденовых сплавов, покрытий с градиентом функциональных свойств, керамики, карбидов и их сочетаний.

18. Способ по п. 17, где условия, достаточные для обеспечения сварного соединения, имеющего заданное свойство или набор свойств, включают применение одного или более металлических порошков с заданным химическим составом между плотно прилегающими поверхностями свариваемых металлических деталей перед осуществлением лазерного нанесения металла на них.

19. Способ по п. 17, где металлические детали представляют собой детали из черного металла одинакового состава.

20. Способ по п. 18, где металлический порошок и металлические детали состоят из черного металла одинакового состава.

21. Способ по п. 19, где черный металл имеет СЕ меньший или равный 0,48.

22. Способ по п. 21, где черный металл имеет СЕ примерно 0,94.

23. Способ сварки двух деталей из металла с получением сформированного лазерным нанесением металла сварного соединения, обладающего конкретным свойством или набором свойств, выбираемыми для предполагаемого применения, где способ включает:

получение базы данных по свойствам сварного шва для сварных соединений, полученных посредством лазерного нанесения металлов в различных условиях и при различных составах металлов;

установление взаимосвязи между условиями сварки и составом металлов и свойствами сварного шва;

выбор из базы данных условий проведения сварки, которые обеспечивают сварное соединение, обладающее свойством или набором свойств, наилучшим образом подходящих для предполагаемого применения;

осуществление лазерного нанесения металла на обрабатываемые детали в выбранных условиях, при этом обрабатываемые детали, которые подвергают лазерному нанесению металла, изготовлены из одного и того же или из различных материалов.