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2018.05

不銹鋼流體管道及彎頭焊縫內(nèi)充氬裝置的研制與應用

來源: m.pplinares.com      瀏覽量:
  根據(jù)國內(nèi)現(xiàn)有的不銹鋼管道內(nèi)沖氬裝置的現(xiàn)狀,針對Ф60~Ф426mm管道及彎頭的焊接質(zhì)量,操作更為便捷,節(jié)省氬氣的特點,研制了管道及彎頭焊縫內(nèi)充氬裝置,實際應用效果良好,為不銹鋼管道內(nèi)沖氬提供了較為先進、有效的施工機具。
 
  在不銹鋼流體管道氬弧焊施工過程中,管道內(nèi)充氬氣是焊接過程重要環(huán)節(jié)之一,管道內(nèi)充氬氣對保證焊接質(zhì)量起著決定性的作用。
 
  以往在油田不銹鋼管口焊接施工過程中,焊口的內(nèi)充氬所用材料不規(guī)范,導致焊口保護不良和材料與氬氣的浪費,影響了焊接的質(zhì)量。
 
 
  為了解決以往不銹鋼管口焊接時內(nèi)充氬不好控制及浪費現(xiàn)象,易產(chǎn)生焊口內(nèi)側(cè)氧化等一系列問題,自行研制了具有應用范圍比較廣、易于操作及節(jié)約氬氣等優(yōu)點的焊口內(nèi)充氬裝置。
 
  2不銹鋼管道內(nèi)沖氬現(xiàn)狀
 
  以往在不銹鋼管道氬弧焊施工過程中,管道內(nèi)充氬氣通常在充氣管上綁扎泡沫海綿、紙箱板等材料對焊縫兩側(cè)進行封堵,雖然能達到一定效果,但不能適用彎頭內(nèi)沖氬(見圖1)。
 
  圖1以前內(nèi)充氬裝置
 
  采用上述方法雖然對保證焊接質(zhì)量發(fā)揮了一定的作用,但存在如下問題和缺陷:
 
  2.1對彎頭焊縫不適用或效果不理想;
 
  2.2采用泡沫海綿封堵與橡膠板封堵相比氬氣消耗量相對較大(12~15L/min),封堵材料需要經(jīng)常更換,難以滿足彎頭焊口的內(nèi)沖氬。
 
  3主要改進內(nèi)容
 
  改進的內(nèi)充氬裝置如圖2所示。
 
  圖2內(nèi)充氬裝置外觀圖
 
  管道內(nèi)充氬裝置主要由五部分組成:
 
  3.1充氣管(見圖3):
 
  氬氣充入的主要通道,采用DN22鋼管兩頭絲扣,(在絲扣位置可隨意調(diào)節(jié)橡膠板距離)1/3處為不銹鋼波紋軟管,不銹鋼波紋軟管兩側(cè)設計氬氣分流孔,使內(nèi)沖氬氣體更加均勻,前端留有Ф5mm小孔(見圖3),后端7mm深處擋板臺階(見圖4),用于防御脫落機構(gòu)的安裝。
 
不銹鋼流體管道
 
  圖3充氣管圖4充氣管后端
 
  3.2防脫落軟連接機構(gòu):防止波紋管彎長時間使用發(fā)生疲勞斷裂,前端無法取出而設計,將其穿入充氣管中,前端Ф5mm螺栓、中間用Ф2mm的鋼絲繩連接、后端Ф4mm螺栓和8個Ф2.5mm的通氣孔卡片組成(帶備帽)(見圖5、圖6)。
 
  圖5防脫落軟連接機構(gòu)圖6防脫落軟連接機構(gòu)后端
 
  3.3導向機構(gòu):便于裝置彎轉(zhuǎn),用3mm鋼板制作導向板,鋼板上焊接4個Ф8~Ф12mm可交叉回位的螺桿(帶備帽、行走輪),另一側(cè)焊接管箍和絲頭(見圖7)。
 
  圖7導向機構(gòu)
 
  3.4密封片:將氬氣進行密封的作用,根據(jù)使用管徑制作比管內(nèi)徑稍大1~2mm,厚8mm的橡膠板,在一側(cè)開Ф10mm小孔塞上泡沫海綿,(防止打底焊道收口時氬氣流量過大,影響正常焊接),超過Ф159mm的焊口,橡膠板兩側(cè)用小于管內(nèi)徑20~30mm薄鐵板夾緊,以防止橡膠板變形,出現(xiàn)封閉不嚴現(xiàn)象的產(chǎn)生,如圖8所示。
 
  圖8密封片
 
  3.5氣源連接機構(gòu):由氣嘴、管箍、接長管、螺帽和備帽等組成,根據(jù)實際管道長度進行連接相應長度的連接管。
 
  4技術(shù)關(guān)鍵
 
  4.1如何保證導向及前端密封板順利通過彎頭,并使密封片垂直鋼管或彎頭中心線,隨著彎頭轉(zhuǎn)彎角度靈活轉(zhuǎn)向,達到良好的密封效果;
 
  4.2如何防止裝置前端(導向機構(gòu)和密封片)與金屬軟管脫離,卡在管中;
 
  4.3如何提高內(nèi)充氬保護效果。
 
  5解決途徑
 
  5.1在充氣管1/3處安裝不銹鋼波紋軟管,充氬裝置前端安裝導向機構(gòu),并與前端密封片剛性連接。當充氬裝置導向機構(gòu)沿彎頭曲率前進使前端密封片垂直中心線達到良好的密封效果,同時不銹鋼軟管彎曲并帶動前端密封片到達設計密封位置。
 
  5.2在充氣管中安裝防脫落軟連接機構(gòu),當不銹鋼波紋軟管脫落時,可以通過軟連接機構(gòu)將前端導向機構(gòu)和密封片取出。
 
  5.3通過焊口外貼美紋紙,在焊接過程中,美紋紙在電弧前約10mm處燃燒,極大的降低氬氣消耗量,進一步提高了焊接質(zhì)量。
 
  6達到的主要技術(shù)指標
 
  6.1適用于內(nèi)徑Ф60~Ф426mm直管、彎頭、對焊法蘭焊縫內(nèi)充氬。
 
  6.2充氬耗氣量僅3~5L/min。
 
  7成果應用情況、取得的經(jīng)濟效益和社會效益、詳細測算或評價依據(jù)、遠景預測
 
  7.1成果應用情況
 
  該項革新成果在南八天然氣處理廠工程不銹鋼管線、彎頭、對焊法蘭焊接施工中采用本沖壓裝置和外纏美紋紙的方法(見圖9、10、11),收到良好效果。
 
不銹鋼流體管道
 
  圖9南八天然氣處理廠工程成果應用
 
  圖10使用泡沫海綿內(nèi)充氬的焊縫圖11使用內(nèi)充氬裝置的焊縫
 
  7.2取得的經(jīng)濟效益和社會效益
 
  該充氬裝置與原有幾種充氬方式相比,操作簡便,內(nèi)沖氬效果更好,并解決了彎頭焊縫充氬的難題。與采用泡沫海綿封堵充氬相比降低氬氣耗用量3~5倍,節(jié)約了成本,提高功效2倍以上,有效保證了焊接質(zhì)量。
 
  7.3使用方法
 
  安裝與管內(nèi)壁相應的橡膠板,在不銹鋼焊口焊接前后送入和抽出即可。
 
  7.4遠景預測
 
  該內(nèi)充氬裝置的研制成功,為Ф60~Ф426mm不銹鋼管徑的彎頭、直管焊接施工,提供了靈活有效的施工機具。具有較強的適用性,值得推廣。
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