管道焊接帶襯墊內(nèi)對口器現(xiàn)狀與新襯墊裝置開發(fā)要素探索

李作慧

摘要：對于管道施工，由于管道直徑有限，員工無法進入管道進行焊接和清潔，只能從外部單面焊接。此外，室外工作的管道現(xiàn)場施工，從而嚴重影響管道焊縫的質(zhì)量。這可能導(dǎo)致管道內(nèi)壁有錯邊、未焊透、大焊瘤等。下面介紹了焊接內(nèi)大口徑管的對口器狀態(tài)以及結(jié)構(gòu)和功能帶銅襯墊氣動內(nèi)，以便在小口徑管開發(fā)新的焊接襯墊方式。

關(guān)鍵詞：管道;焊接;內(nèi)對口器;襯墊裝置

焊接襯墊是單面焊縫有效雙面形狀方法。對于單面焊接，焊接可在背面插入陶瓷或襯墊銅質(zhì)，以封堵焊縫焊縫接縫之間的間隙，限制熔池的形狀，焊縫獲得良好的質(zhì)量，并防止出現(xiàn)未焊接焊縫等。在管道焊接過程中，手工焊接襯墊不能在管道內(nèi)壁，焊前布置和焊后清除而只能使用需要專用裝置的實現(xiàn)襯墊。

一、國內(nèi)管道焊接帶襯墊內(nèi)對口器開發(fā)現(xiàn)狀

雖然對管道內(nèi)對口器研究落后，但考慮到國外設(shè)備的工作原理，還研制出了較成熟的內(nèi)對口器帶襯墊。例如，石油天然氣管研究所和天津大學(xué)研究所多年來一直在研究和測試成功研制帶銅襯墊直徑為φ1 219 mm的氣動內(nèi)對口器，其采用臥式構(gòu)架結(jié)構(gòu)，主要由膨脹裝置、銅襯墊、行走設(shè)備、導(dǎo)向和操縱器。對口器用氣缸推動脹緊裝置，具有單伸出2套氣缸，活塞桿從氣缸在氣體通過推動后部進入口進氣，將活塞桿的通過水平運動方向垂直運動更改，脹緊定心從而完成。氣缸正面氣體進氣后，按活塞桿將活塞桿和壓塊縮回，使兩根鋼管居中。脹緊裝置在雙排對口器中間銅襯墊機構(gòu)是圓周方向，每組銅襯墊脹塊頂桿上固定在外排。支撐體在兩個導(dǎo)向軸設(shè)置，安裝一組彈簧和滑動體的銅襯墊。現(xiàn)在，隨著徑向尺寸的增加，在釋放彈簧力的作用下，帶動銅襯墊滑動體向?qū)лS的另一方向運動，完成焊縫坡口的堵塞功能。當(dāng)前脹塊下降時，滑動體沿壓縮彈簧軸線沿導(dǎo)軸移動銅墊，徑向尺寸減小，銅襯墊從管內(nèi)壁縮回。定位裝置的移動裝置與脹緊裝置連接，與脹緊裝置一起構(gòu)成定位裝置的長框架。在移動過程中，兩組驅(qū)動輪支撐在管壁上，在移動過程中形成一個平衡力系統(tǒng)，從而在移動過程中保持機身的平衡。

二、國外管道焊接帶襯墊內(nèi)對口器現(xiàn)狀

目前，對口器通常用于高壓管道的焊接中，以確保兩個管道在端對端焊接中的一致性，并避免焊接錯邊。管道焊接對口器有多種類型，從內(nèi)到外，以及用于直徑較小的大口徑管道焊接。相應(yīng)的對口器模式分為手動、氣動和液壓式三種模式。當(dāng)兩條管道對接在一起時，內(nèi)外對口器通過管道壁上的氣壓或者液壓驅(qū)動打開和支撐，以允許對中。在內(nèi)對口器其其優(yōu)點，例如外側(cè)焊接管道和良好的對中，焊接襯墊方便攜帶，廣泛應(yīng)用于長輸管道焊接。能夠配合自動焊接設(shè)備，內(nèi)對口器可以攜帶襯墊焊接主要集中在大直徑管道上。目前國外最先進的對口器技術(shù)包括CRC-Evans、DMI、MCDERMOTT、HORIZN、CCI和NOREAST、ALLSEAS、STOLT、SAIPEM、VIETZ、PROLINE公司等。帶襯墊對口器在這些制造公司的已成功地1 m的直徑焊接施工中應(yīng)用。

三、管道焊接帶襯墊內(nèi)對口器不足之處

帶銅襯墊內(nèi)對口器管道國外生產(chǎn)企業(yè)自動焊接裝置相應(yīng)配有，廣泛用于長輸管道，并出口到中國。許多國家制造商和研究機構(gòu)還開發(fā)了較大的內(nèi)對口器帶襯墊，以建造長輸?shù)墓艿溃峁┘夹g(shù)保障大型管道的建筑質(zhì)量。但無論在國內(nèi)還是國外，都是內(nèi)對口器帶銅襯墊的復(fù)雜類型，制造成本較高。將內(nèi)對口器用到中小型管道可能會大幅增加建筑成本。此外，上面指定的自重較小相對較小，它只能用于大管道，對于中小口徑管道無法裝入，可以使用簡單的外對口器或支架來執(zhí)行管道對的對口功能。焊接襯墊是內(nèi)對口器主要功能，其中為中小型口徑管道設(shè)計了專用的焊接襯墊。

四、新型管道焊接襯墊裝置主要結(jié)構(gòu)

介紹了一種新的管道襯墊專用處理方法，對于管道中小口徑，已放棄自動行走和支撐對口功能，即電力、液體和氣動等復(fù)雜機制已去掉。采用結(jié)構(gòu)簡單、操作方便的設(shè)備對口以及襯墊封堵工藝，由四個組件：有對口頭部支撐、頭部導(dǎo)推襯墊、中間筒桿、尾部推拉定位部件。頭部支撐襯墊裝置有六組對口部件，它們安裝在120°周圍，以確保管道兩側(cè)焊縫接坡口對中。

五、管道焊接襯墊裝置的操作方法

管道焊接新開發(fā)的襯墊放置在預(yù)焊管道中，手動操作通過襯墊密封、裝配、拆卸和收回。預(yù)焊管道的內(nèi)徑與以前使用不同，則只要在管道內(nèi)徑稍有變化時增加或減少用于支架調(diào)整的匹配對口部件，然后選擇相應(yīng)的弧形襯墊。如果內(nèi)徑發(fā)生重大變更，則必須取代鋼球筒和滑動架以適應(yīng)內(nèi)徑的重大變更。使用襯墊管道焊接具體如下操作：首先拖動設(shè)備尾部的推拉柄，然后使用卡彈簧打開卡死端面連接筒，徑向退回滑動架是導(dǎo)軌桿裝置帶動，防止弧形襯墊在插入時碰撞或卡滯。從管道單根的一端插入設(shè)備，焊接坡口位于設(shè)備頭部處，通過將連接筒體移動到設(shè)備的尾部對設(shè)備頭的位置控制。頭位置處的六組支撐配合對口部件，以確保兩個坡口對中性。調(diào)整坡口的距離時，單根管道固定。然后將卡簧片縮回裝置末端到連接筒，壓縮彈簧裝置頭部向左回彈，導(dǎo)向桿徑向向外移，壓下弧形襯墊并密封，對其進行焊接作業(yè)。在焊好坡口封堵后，拖動裝置端的推拉柄，使用滑塊支架將導(dǎo)軌桿退回，連接筒旋轉(zhuǎn)裝置端，將未焊接坡口弧形襯墊對齊，然后推拉柄松開，焊接坡口弧形襯墊的頂壓封堵，再進行焊接作業(yè)。

新開發(fā)的管道焊接設(shè)備適用于中小口徑管道，具有簡單、緊湊、輕松適應(yīng)變化后的管道直徑、操作方便和制造成本低的優(yōu)點。現(xiàn)場焊接實驗表明，襯墊操作方便，焊接后焊接質(zhì)量良好，適用廣泛。

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