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），用于防御脫落機構的安裝。
圖3充氣管圖4充氣管后端
3.2防脫落軟連接機構：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防脫落軟連接機構圖6防脫落軟連接機構后端
3.3導向機構：便于裝置彎轉，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），另一側焊接管箍和絲頭（見圖7）。
圖7導向機構
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：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技術關鍵
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，隨著彎頭轉彎角度靈活轉向，達到良好的密封效果；
4.2如何防止裝置前端（導向機構和密封片）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，并與前端密封片剛性連接。當充氬裝置導向機構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，當不銹鋼波紋軟管脫落時，可以通過軟連接機構將前端導向機構和密封片取出。
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量。
6達到的主要技術指標
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。
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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