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不锈钢管道及弯头焊缝内充装置的研制与应用

重庆上优管道配件有限公司

根据国内现有的不锈钢管道内冲装置的现状，成都弯头厂家，针对Ф60～Ф426mm管道及弯头的焊接质量，操作更为便捷，节省气的特点，研制了管道及弯头焊缝内充装置，实际应用效果良好，为不锈钢

管道内冲提供了较为先进、有效的施工机具。

在不锈钢管道弧焊施工过程中，管道内充气是焊接过程重要环节之一，管道内充气对保证焊接质量起着决定性的作用。

以往在油田不锈钢管口焊接施工过程中，焊口的内充所用材料不规范，导致焊口保护不良和材料与气的浪费，影响了焊接的质量。

为了解决以往不锈钢管口焊接时内充不好控制及浪费现象，易产生焊口内侧氧化等一系列问题，自行研制了具有应用范围比较广、易于操作及节约气等优点的焊口内充装置。

2不锈钢管道内冲现状

以往在不锈钢管道弧焊施工过程中，管道内充气通常在充气管上绑扎泡沫海绵、纸箱板等材料对焊缝两侧进行封堵，虽然能达到一定效果，但不能适用弯头内冲（见图1）。

图1 以前内充装置

采用上述方法虽然对保证焊接质量发挥了一定的作用，但存在如下问题和缺陷：

2.1对弯头焊缝不适用或效果不理想；

2.2采用泡沫海绵封堵与橡胶板封堵相比气消耗量相对较大（12～15L/min），封堵材料需要经常更换，难以满足弯头焊口的内冲。

3主要改进内容

改进的内充装置如图2所示。

管道内充装置主要由五部分组成：

3.1充气管（见图3）：

气充入的主要通道，采用DN22钢管两头丝扣，(在丝扣位置可随意调节橡胶板距离) 1/3处为不锈钢波纹软管，不锈钢波纹软管两侧设计气分流孔 ，使内冲气体更加均匀，前端留有Ф5mm小孔（见

图3），后端7mm深处挡板台阶（见图4），用于防御脱落机构的安装。

3.2防脱落软连接机构：防止波纹管弯长时间使用发生疲劳断裂，前端无法取出而设计，将其穿入充气管中，前端Ф5mm螺栓、中间用Ф2mm的钢丝绳连接、后端Ф4mm螺栓和8个Ф2.5mm的通气孔卡

片组成（带备帽）（见图5、图6）。

3.3导向机构：便于装置弯转，用3mm钢板制作导向板，钢板上焊接4个Ф8～Ф12mm可交叉回位的螺杆（带备帽、行走轮），另一侧焊接管箍和丝头（见图7）。

图7导向机构

3.4密封片：将气进行密封的作用，根据使用管径制作比管内径稍大1～2mm，厚8mm的橡胶板，成都弯头，在一侧开Ф10mm小孔塞上泡沫海绵，（防止打底焊道收口时气流量过大，影响正常焊接），**过

Ф159mm的焊口，橡胶板两侧用小于管内径20～30mm薄铁板夹紧，以防止橡胶板变形，出现封闭不严现象的产生，如图8所示。

3.5气源连接机构：由气嘴、管箍、接长管、螺帽和备帽等组成，根据实际管道长度进行连接相应长度的连接管。          

4技术关键

4.1如何保证导向及前端密封板顺利通过弯头，成都弯头生产厂家，并使密封片垂直钢管或弯头中心线，随着弯头转弯角度灵活转向，达到良好的密封效果；

4.2如何防止装置前端（导向机构和密封片）与金属软管脱离，卡在管中；

4.3如何提高内充保护效果。

5解决途径

5.1在充气管1/3处安装不锈钢波纹软管，充装置前端安装导向机构，并与前端密封片刚性连接。当充装置导向机构沿弯头曲率前进使前端密封片垂直中心线达到良好的密封效果，同时不锈钢软管

弯曲并带动前端密封片到达设计密封位置。

5.2在充气管中安装防脱落软连接机构，当不锈钢波纹软管脱落时，可以通过软连接机构将前端导向机构和密封片取出。

5.3通过焊口外贴美纹纸，在焊接过程中，美纹纸在电弧前约10mm处燃烧，较大的降低气消耗量，进一步提高了焊接质量。

6达到的主要技术指标

6.1适用于内径Ф60～Ф426 mm直管、弯头、对焊法兰焊缝内充。

6.2充耗气量仅3～5L/min。

7成果应用情况、取得的经济效益和社会效益、详细测算或评价依据、远景预测

7.1成果应用情况

该项革新成果在南八天然气处理厂工程不锈钢管线、弯头、对焊法兰焊接施工中采用本冲压装置和外缠美纹纸的方法（见图9、10、11），收到良好效果。

7.2取得的经济效益和社会效益

该充装置与原有几种充方式相比，操作简便，内冲效果更好，并解决了弯头焊缝充的难题。与采用泡沫海绵封堵充相比降低气耗用量3～5倍，节约了成本，提高功效2倍以上，有效保证了焊接质量

。

7.3使用方法

安装与管内壁相应的橡胶板，在不锈钢焊口焊接前后送入和抽出即可。

7.4远景预测

该内充装置的研制成功，为Ф60～Ф426mm不锈钢管径的弯头、直管焊接施工，提供了灵活有效的施工机具。具有较强的适用性，值得推广。

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弯头分有缝和无缝两种。主要区别在原材料上，无缝弯头是采用无缝管推制而成的，有缝弯头是指对焊弯头、直缝弯头。

　　对焊弯头与无缝弯头区别是对焊弯头有两条焊缝，直缝弯头有一天焊缝，无缝弯头是没有焊缝的。无缝弯头有以下优点：卫生，重量轻，耐热性好，耐腐蚀性好，保温性好，抗冲性能好，使用寿命长的特点。

　　1、卫生：材料完全由碳、氢两种无素组成，未添加任何有毒的重金属盐稳定剂，材料的卫生性能已经通过*部门检测。

　　2、重量轻：冲压弯头密度为0.89-0.91g/cm，仅为钢管的十分之一。由于重量轻，可大大工业降低运输费用和安装的施工强度。

　　3、耐热性能好：当工作水温为70度，软化的温度为140度。

　　4、耐腐蚀性好：除少数氢化剂外，可耐多种化学介质的侵蚀，具有优异的耐酸、耐碱、耐腐蚀性、不会生锈，不会腐蚀，不会滋生菌，无电化学腐蚀。

　　5、保温性好：由于材料导热系数低，20摄氏度的导热系数为0.21-0.24W/mk，比钢管（43-52W/mk）、紫钢管（333W/mk）小得多，故PP-R管保温性好。

　　6、高抗冲：由于*特的抗冲强度性能比其它实壁管有了明显改善，其环刚度相当于实壁的1.3倍。

　　7、使用寿命长：管材在额定的使用温度和压力下，使用寿命达到50年以上，具有防紫外线、防辐射，使产品不褪色。