管道焊接帶襯墊內對口器現(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量。這可能導致管道內壁有錯邊、未焊透、大焊瘤等。下面介紹了焊接內大口徑管的對口器狀態(tài)以及結構和功能帶銅襯墊氣動內，以便在小口徑管開發(fā)新的焊接襯墊方式。

關鍵詞：管道;焊接;內對口器;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，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、國內管道焊接帶襯墊內對口器開發(fā)現(xiàn)狀

雖然對管道內對口器研究落后，但考慮到國外設備的工作原理，還研制出了較成熟的內對口器帶襯墊。例如，石油天然氣管研究所和天津大學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的氣動內對口器，其采用臥式構架結構，主要由膨脹裝置、銅襯墊、行走設備、導向和操縱器。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。支撐體在兩個導向軸設置，安裝一組彈簧和滑動體的銅襯墊?，F(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導軸的另一方向運動，完成焊縫坡口的堵塞功能。當前脹塊下降時，滑動體沿壓縮彈簧軸線沿導軸移動銅墊，徑向尺寸減小，銅襯墊從管內壁縮回。定位裝置的移動裝置與脹緊裝置連接，與脹緊裝置一起構成定位裝置的長框架。在移動過程中，兩組驅動輪支撐在管壁上，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，從內到外，以及用于直徑較小的大口徑管道焊接。相應的對口器模式分為手動、氣動和液壓式三種模式。當兩條管道對接在一起時，內外對口器通過管道壁上的氣壓或者液壓驅動打開和支撐，以允許對中。在內對口器其其優(yōu)點，例如外側焊接管道和良好的對中，焊接襯墊方便攜帶，廣泛應用于長輸管道焊接。能夠配合自動焊接設備，內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用。

三、管道焊接帶襯墊內對口器不足之處

帶銅襯墊內對口器管道國外生產企業(yè)自動焊接裝置相應配有，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還開發(fā)了較大的內對口器帶襯墊，以建造長輸的管道，提供技術保障大型管道的建筑質量。但無論在國內還是國外，都是內對口器帶銅襯墊的復雜類型，制造成本較高。將內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。焊接襯墊是內對口器主要功能，其中為中小型口徑管道設計了專用的焊接襯墊。

四、新型管道焊接襯墊裝置主要結構

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、液體和氣動等復雜機制已去掉。采用結構簡單、操作方便的設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)的襯墊放置在預焊管道中，手動操作通過襯墊密封、裝配、拆卸和收回。預焊管道的內徑與以前使用不同，則只要在管道內徑稍有變化時增加或減少用于支架調整的匹配對口部件，然后選擇相應的弧形襯墊。如果內徑發(fā)生重大變更，則必須取代鋼球筒和滑動架以適應內徑的重大變更。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備，焊接坡口位于設備頭部處，通過將連接筒體移動到設備的尾部對設備頭的位置控制。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，使用滑塊支架將導軌桿退回，連接筒旋轉裝置端，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)的管道焊接設備適用于中小口徑管道，具有簡單、緊湊、輕松適應變化后的管道直徑、操作方便和制造成本低的優(yōu)點?，F(xiàn)場焊接實驗表明，襯墊操作方便，焊接后焊接質量良好，適用廣泛。

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