一種海底管道焊接二次電源導電新技術應用

李蘭現 周明佳 郝建紅 張晉龍 許彥雷 周懷杰

摘 要： 本技術涉及地線連接裝置，尤其涉及一種用于帶保護層的海底管道焊接作業中所使用的海底管道焊接地線連接器。一種海底管道焊接地線連接器，包括兩個相互對應的弧形板，兩弧形板的底部內壁上相互對應各連接有一導電接觸塊，兩弧形板的外壁上相互對應各連接有一個地線連接螺栓，螺栓上安裝一螺母，兩弧形板上端部通過連接結構將兩弧形板連接在一起構成一焊接地線連接器。本技術設計能夠牢固地夾緊在海底管道上，保證海管焊接安全、順利的進行 ;焊接時，與海底管道間保持良好的導電性，形成穩定的電流，使海底管道焊接的質量得到保障 ;其使用壽命長，有效地降低了焊接成本。

關鍵詞： 提高效率;降低成本;提高質量;消除磁場

技術背景

在海上石油開發工程中，需要在海底鋪設海底輸油管道。在海底管道鋪設前，需要在陸地或鋪管船上對海底管道進行焊接接長，海底管道的焊接接長時，通常是由操作人員分別從海底管道兩側同時進行施焊，焊接時采用直流正接的焊接方式，即 ：焊條與電源正極相連，海底管道為負極與地線相連，由于海底管道設有防腐層，其管頭兩端留出長度約為150mm 的裸露金屬本體，以方便鋪設時的組對和焊接操作。因此，焊接地線只能與裸露金屬母材相連，且應連接在將要施焊端的金屬母材上。在焊接時，為保障焊接的順利進行及獲得良好的焊接質量，要求地線與海底管道連接必須牢靠，并且要求地線與海底管道間具有良好的導電性。

傳統的海底管道與焊接地線是采用兩塊磁鐵吸附的形式進行連接的，兩塊尺寸為 ：100mm×50mm×40mm，使用這兩塊磁鐵分別將兩條焊接地線壓放、吸附在海底管道的裸露管柱的外壁上，以達到導電的目的。然后，再由操作人員接通電源對海底管道進行焊接工作。

存在問題 ：

1、磁鐵受到電弧所產生磁場及焊接高溫的影響，磁性受到削弱，形成消磁過程，造成其使用壽命極短 （ 只有 10 天 ），磁鐵更換頻繁，更換費用高 ;

2、在焊接過程中，磁鐵受到電弧磁場的影響，造成其磁性不均勻，磁鐵和地線容易脫落，造成安全隱患，影響焊接進度 ;

3、磁鐵所產生的磁場造成了電弧的磁偏吹現象，影響了焊接質量 ;

4、磁鐵易吸附鐵屑，造成其與管壁接觸不實，使焊接電流不穩定，影響了焊接質量。

技術內容：

本技術的主要目的在于克服現有技術存在的上述缺點，而提供一種海底管道焊接地線連接器，其能夠牢固地夾緊在海底管道上，保證海管焊接安全、順利的進行 ;焊接時，與海底管道間保持良好的導電性，形成穩定的電流，使海底管道焊接的質量得到保障 ;其使用壽命長，有效地降低了焊接成本。

本技術包括 ：兩個相互對應的弧形板，兩弧形板由鋼管截切而成 1/4 鋼管圓環，為方便本實用新型的攜帶、搬運方便，左、右兩弧形板截切的弧心角的范圍為 ：90°～ 110°，寬度范圍為 ：20 ～ 80 毫米，厚度范圍為 ：8 ～ 16 毫米 ;為保證其能在對應尺寸管道上安裝，截切管柱的外徑應比所連接夾緊的管道外徑要稍大，對于小于 6in（ 英寸 ） 的管道，截切管柱的外徑應比所連接夾緊的管道外徑大 0.75 ～ 1.5in（ 英寸），對于6～10in（英寸）的管道，截切管柱的外徑應比所連接夾緊的管道外徑大1.25～ 2.5in（ 英寸 ）。為使連接器與管道間具有牢固的接觸及良好導電性能，在左、右兩個相互對應的弧形板的底部內壁上相互對應各焊接有一導電接觸塊，導電接觸塊的材料采用普通碳鋼，兩導電接觸塊與相應弧形板既 ：截切 1/4 鋼管圓環的焊接采用的是銅基釬焊。為使焊接地線能牢固的連接在本實用新型上，并保證焊接地線與本實用新型間有良好的導電性能，在左、右部分截切弧形板的外壁上均焊接了一個連接螺栓，兩連接螺栓上均安裝了一個連接螺母，兩連接螺栓與相應的截切弧形板的焊接采用的是銅基釬焊。左右兩弧形板上端部各焊接有一連接結構，通過兩連接結構將左右兩弧形板連接為一體構成一焊接地線連接器。其中，左弧形板上的連接結構主要由擋塊銷軸座板及安裝在銷軸座板上的夾緊結構構成，擋塊及銷軸座板并列垂直焊接在左弧形板外壁上端，兩銷軸座板上各設有一孔，銷軸通過該孔安裝在銷軸座板上。銷軸上通過軸孔配合連接一夾緊結構 ;夾緊結構包括 ：夾緊螺柱及夾緊螺母總成夾緊螺柱由螺柱及焊接在螺柱一端的旋轉螺母構成，旋轉螺母配合套裝在銷軸上 ;夾緊螺母總成主要由夾緊螺母與夾緊螺母連接為一體的小圓筒設在小圓筒兩端的開孔圓板及圓板和與圓板焊接的鋼絲手柄構成 ;夾緊螺柱與夾緊螺母總成是通過螺柱與夾緊螺母的螺紋連接而形成為一個整體。為保證本實用新型在海底管道上的安裝夾緊，以及拆卸的順利進行，也就是夾緊螺母總成沿夾緊螺柱旋入或旋出的順利進行，所選用開孔圓板及小圓筒孔的直徑大于夾緊螺柱的直徑。右弧形板上的連接結構由夾緊連接板及開孔扣板組成，夾緊連接板焊接固定在右弧形板的外壁上端，夾緊連接板上開有 U 型槽，夾緊連接板的一側焊接一開孔扣板，開孔扣板的開孔扣在左弧形板上的擋塊上，將左右弧形板連接為一體。

所述夾緊結構包括 ：夾緊螺柱及夾緊螺母總成，夾緊螺柱由螺柱及連接在螺柱一端的旋轉螺母構成，旋轉螺母配合套裝在銷軸上 ;夾緊螺母總成主要由夾緊螺母、與夾緊螺母連接為一體的小圓筒、設在小圓筒兩端的開孔圓板及圓板和與圓板連接的鋼絲手柄構成。所述夾緊連接板上設有 U 型槽。

本技術的安裝使用過程為 ：將右弧形板上的開孔扣板扣入左部分的擋塊中，形成本實用新型的初始連接，將初始連接好的連接器放置在裸露金屬管柱頂部的適當位置處 ;再將夾緊螺柱與夾緊螺母總成連接整體繞銷軸旋轉轉入到夾緊螺母擋板的 U 型槽中，向外旋出夾緊螺母總成，當導電接觸塊接觸海底管道外壁時，以適當的預緊力旋緊夾緊螺母總成，使連接器牢固的連接在海底管道上 ;最后，將兩焊接地線分別連在左右部分的連接螺栓上，擰緊左右部分的連接螺母完成焊接地線的連接，開通焊接電源，焊工就可以進行所需的焊接工作。

技術效果：

本技術制造成本低、使用壽命長，不需在頻繁更換，有效地降低了焊接成本 ;能夠牢固地夾緊在海底管道上，不會出現松動、掉落現象，保證海管焊接安全、順利的進行 ;焊接時，與海底管道間保持良好的導電性，形成穩定的電流，使海底管道焊接的質量得到保障。