CN112780877A - 一种用于三通支管与对接钢管间环焊缝缺陷修复的b型套筒及其安装方法 - Google Patents

一种用于三通支管与对接钢管间环焊缝缺陷修复的b型套筒及其安装方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于三通支管与对接钢管间环焊缝缺陷修复的B型套筒及其安装方法，该套筒用于套装在第一环焊缝的外部，包括大规格的凸台及改进的异径管，能够满足三通管道内油气输送介质不停输的情况下，完成三通支管与对接钢管间环焊缝缺陷在役修复补强，本发明利用凸台和改进的异径管加直管段综合结构方式，既克服了三通支管段不能直接进行焊接修复的难题，又借助该结构实现了对该三通结构薄弱区的补强，可实现在役管道中三通支管与相连接钢管之间环焊缝缺陷的不停输焊接修复。

Description

一种用于三通支管与对接钢管间环焊缝缺陷修复的B型套筒 及其安装方法
【技术领域】
本发明属于油气输送管道修补领域，具体涉及一种用于三通支管与对接钢管间环焊缝缺陷修复的B型套筒及其安装方法。
【背景技术】
B型套筒在役管道修复技术和换管技术是业界公认的主要油气输送管道缺陷永久修复方式，其中，B型套筒以在役不停输修复特点在油气输送管道修复补强领域获得了广泛应用。但是现有B型套筒修复主体主要是几何结构简单的钢管及对接环焊缝，针对几何结构复杂的压力设备在役修复补强研究及应用则存在技术难题。
热挤压三通是长输管道中不可或缺的介质分输结构件，在干线、阀室及站场应用十分普遍，但由于三通结构复杂，三通支管的长度受材料塑型变形能力、截面结构应力控制和生产技术等多方面因素要求的限制，不仅有效长度较短，且带有一定的缩径，当运营管道***中三通支管与相连接的钢管之间环焊缝存在缺陷时，一方面因三通结构应力控制需要，另一方面三通支管段几何形状和长度等因素的限制，而不适合直接对该区域通过套筒安装施焊修复，基于此，一旦发现在役的管道***中，三通支管与相连接的钢管之间环焊缝出现质量问题，只能采取管道停用，直接换管作业，其不仅作业经济成本巨大，而且不可避免的会因管内主动排气对当地自然环境和下游用户正常用气造成不良影响。
【发明内容】
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种用于三通支管与对接钢管间环焊缝缺陷修复的B型套筒及其安装方法，以解决现有技术中难以直接在役修复补强环焊缝的问题。
为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：
一种用于三通支管与对接钢管间环焊缝缺陷修复的B型套筒，所述三通管件包括一体连接的主管和支管，主管的轴线和支管的轴线相互垂直；所述三通的支管和支管对接钢管通过第一环焊缝连接；所述B型套筒套装在第一环焊缝的外部；
所述B型套筒包括凸台和异径管；
所述凸台的下端和主管通过第一环形角焊缝连接；
所述异径管包括一体连接的直管段和异管段，直管段在异管段的上方，直管段的上端和支管通过第二环形角焊缝连接；
异管段的底端和凸台的上端通过环向对接焊缝连接。
本发明的进一步改进在于：
优选的，所述上端的截面积小于下端的截面积。
优选的，所述上端为圆环形，下端由四个弧线首尾相接组成。
优选的，所述凸台分为对称的两部分，两部分相对于第二对称面对称，对称的两部分通过第一纵向焊缝焊接连接。
优选的，所述直管段为环形的圆管状。
优选的，所述异管段为环形的圆锥台管状，异管段顶端的横截面积小于底端的横截面积。
优选的，所述异管段分为对称的两部分，两部分相对于第二对称面对称，对称的两部分通过第二纵向焊缝焊接连接。
一种上述的用于三通支管与对接钢管间环焊缝缺陷修复的B型套筒的安装方法，包括以下步骤：
步骤1，将凸台套装在三通管件的外部，焊接凸台的下端和主管，形成第一环形角焊缝；
步骤2，将异径管套装在支管的外部，焊接凸台的上端和异径管的底端，形成环向对接焊缝；
步骤3，焊接异径管的顶端和支管的外壁，形成第二环形角焊缝。
优选的，步骤中，所述凸台分为对称的两部分，将两部分从三通管件的两侧套装在三通管件上，然后焊接两部分，形成第一纵向焊缝。
优选的，步骤2中，所述异管段分为对称的两部分，将对称的两部分从支管的两侧包裹住支管，然后焊接两部分，形成第二纵向焊缝。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明公开了一种用于三通支管与对接钢管间环焊缝缺陷修复的B型套筒，该套筒用于套装在第一环焊缝的外部，包括大规格的凸台及改进的异径管，能够满足三通管道内油气输送介质不停输的情况下，完成三通支管与对接钢管间环焊缝缺陷在役修复补强，本发明利用凸台和改进的异径管加直管段综合结构方式，既克服了三通支管段不能直接进行焊接修复的难题，又借助该结构实现了对该三通结构薄弱区的补强，可实现在役管道中三通支管与相连接钢管之间环焊缝缺陷的不停输焊接修复。
本发明还公开了一种用于三通支管与对接钢管间环焊缝缺陷修复的B型套筒的安装方法，该方法将凸台和异径管设置在环焊缝的外部，使得整个安装过程易于操作，本发明套筒修复结构形式套筒安装操作简单快捷，能够在不停输的条件下，对三通支管与对接钢管间环焊缝缺陷进行在役修复补强，同时又能够补强三通的肩部，提升管道的安全运行。
【附图说明】
图1为三通管件与连接钢管对接焊接结构示意图；
图2为凸台4焊接补强示意图；
图3为异径管7焊接示意图。
其中：1-三通管件；2-支管对接钢管；3-第一环焊缝；4-凸台4；5-第一纵向焊缝；6-第一环形角焊缝；7-异径管；8-第二纵向焊缝；9-环向对接焊缝；10-第二环形角焊缝；11-支管；12-主管；13-肩部；14-上端；15-下端；16-第一弧线；17-第二弧线；18-直管段；19-异管段；20-顶端；21-底端。
【具体实施方式】
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制；术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要型；此外，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
参见图1，该套筒修复结构形式包括大规格的凸台4及改进的异径管7。所述三通管件1包括主管12和支管11，主管12和支管11的轴线相互垂直，设定主管12的轴线和支管11轴线的所在的平面为第一对称面，垂直于主管12的轴线且通过支管11轴线的平面为第二对称面。
凸台4的上端14和异径管7通过环向对接焊缝9焊接连接，凸台4包括上端14和下端15，上端14的截面积小于下端15的截面积，上端14为圆环形，下端15由四个弧线首尾相接组成，包括两个第一弧线16和两个第二弧线17，两个第一弧线16相对于第一对称面对称，两个第二弧线17相对于第二对称面对称。第一弧线16和第二弧线17交错布置，首尾相接，组成下端15，第一弧线16和第二弧线17均与主管12的外壁接触，第一弧线16的半径大于第二弧线17的半径。
更为优选的，为了保证凸台4易于安装，沿第二对称面，凸台4被分为对称的两部分，中间通过第一纵向焊缝5焊接连接。
异径管7包括分为直管段18和异管段19，直管段18在异管段19的上方；所述直管段18为环形的圆管状，其内径为支管对接钢管2的外径和配合间隙(0-5mm)的和；异管段19为环形的圆锥台，其顶端20的横截面积小于底端21的横截面积。顶端20和直管段18的下端尺寸相同且一体连接，底端21和凸台4的上端14的尺寸相同且通过环向对接焊缝9焊接连接。
直管段18的上方和支管11通过第二环形角焊缝10连接，凸台4的下端15和主管12的外管壁通过第一环形角焊缝6焊接连接。
步骤一：补强凸台4的加工及安装。
凸台4的加工：根据支管11的口径及肩部13的弯曲曲率加工补强凸台4，如图2所示，凸台4大端能够紧贴三通管体，凸台4小端适合于异径管7大端对接焊接，沿第一纵向焊缝5的位置加工焊接坡口，制作成两片左右对称的凸台4补强部件。
凸台4的安装：按照图2所示凸台4焊接示意图进行凸台4安装，首先进行第一纵向焊缝5的焊接，纵向焊缝第一纵向焊缝5的根部安装2.5mm厚碳钢垫板(垫板含碳量≤0.23％)，防止在三通管体上直接施焊；然后进行第一环形角焊缝6的焊接，将凸台4与三通管体完成角焊缝搭接焊接，实现凸台4的安装，有助于三通肩部的补强和后续异径管7的安装。
步骤二：异径管7的加工及安装。
异径管7的加工：异径管7大端外径与凸台4小端相对应，异径管7小端内径与支管环焊缝相连接钢管的外径对应，异径管7的长度大于凸台4到支管端部的长度，加长的直管段取大于等于50㎜。沿图3所示第二纵向焊缝8的位置加工焊接坡口，制作成两片左右对称的异径管7补强部件。
异径管7的安装：按照图3所示异径管7焊接示意图进行异径管7安装，首先进行第二纵向焊缝8的焊接，第二纵向焊缝8的纵向焊缝根部安装2.5mm厚碳钢垫板(垫板含碳量≤0.23％)，防止在钢管管体上直接施焊；然后进行环向对接焊缝9的焊接，焊缝根部安装2.5mm厚碳钢垫板(垫板含碳量≤0.23％)，完成异径管7和凸台4的对接焊接；最后进行第二环形角焊缝10的焊接，完成异径管7和钢管的角焊缝搭接焊接，实现整件套筒结构件的焊接和密封。
实施例
以设计压力为10MPa的D1016×1016×508mm 28mm X80热拔制三通为例进行说明。三通的支管连接钢管为φ508×18.4mm X60钢管。选择修复补强套筒为厚度为28mm、强度级别为X80的异径管7进行修复补强，则凸台4和异径管7的最小壁厚要求为28mm；异径管7小端内壁紧贴支管连接钢管，内径控制为508mm；异径管7大端与凸台4小端对接焊接，外径可选610mm；凸台4大端能够紧贴三通管体。
安装焊接顺序如图2和图3所示，依次完成5-纵向焊缝、第一环形角焊缝6、第二纵向焊缝8、环向对接焊缝9、第二环形角焊缝的焊接10，其中第二纵向焊缝8和环向对接焊缝9对接间隙控制在2-6mm，焊根处安装2.5mm厚碳钢垫板(垫板含碳量≤0.23％)，环向角焊缝为套筒和管体的角焊缝搭接焊接，需控制热输入量，确保在役修复焊接质量及运行安全。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于三通支管与对接钢管间环焊缝缺陷修复的B型套筒，其特征在于，所述三通管件(1)包括一体连接的主管(12)和支管(11)，主管(12)的轴线和支管(11)的轴线相互垂直；所述三通的支管(11)和支管对接钢管(2)通过第一环焊缝(3)连接；所述B型套筒套装在第一环焊缝(3)的外部；
所述B型套筒包括凸台(4)和异径管(7)；
所述凸台(4)的下端(15)和主管(12)通过第一环形角焊缝(6)连接；
所述异径管(7)包括一体连接的直管段(18)和异管段(19)，直管段(18)在异管段(19)的上方，直管段(18)的上端和支管(11)通过第二环形角焊缝(10)连接；
异管段(19)的底端(21)和凸台(4)的上端(14)通过环向对接焊缝(9)连接。
2.根据权利要求1所述的一种用于三通支管与对接钢管间环焊缝缺陷修复的B型套筒，其特征在于，所述上端(14)的截面积小于下端(15)的截面积。
3.根据权利要求1所述的一种用于三通支管与对接钢管间环焊缝缺陷修复的B型套筒，其特征在于，所述上端(14)为圆环形，下端(15)由四个弧线首尾相接组成。
4.根据权利要求1所述的一种用于三通支管与对接钢管间环焊缝缺陷修复的B型套筒，其特征在于，所述凸台(4)分为对称的两部分，两部分相对于第二对称面对称，对称的两部分通过第一纵向焊缝(5)焊接连接。
5.根据权利要求1所述的一种用于三通支管与对接钢管间环焊缝缺陷修复的B型套筒，其特征在于，所述直管段(18)为环形的圆管状。
6.根据权利要求1所述的一种用于三通支管与对接钢管间环焊缝缺陷修复的B型套筒，其特征在于，所述异管段(19)为环形的圆锥台管状，异管段(19)顶端(20)的横截面积小于底端(21)的横截面积。
7.根据权利要求1所述的一种用于三通支管与对接钢管间环焊缝缺陷修复的B型套筒，其特征在于，所述异管段(19)分为对称的两部分，两部分相对于第二对称面对称，对称的两部分通过第二纵向焊缝(8)焊接连接。
8.一种权利要求1所述的用于三通支管与对接钢管间环焊缝缺陷修复的B型套筒的安装方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，将凸台(4)套装在三通管件(1)的外部，焊接凸台(4)的下端(15)和主管(12)，形成第一环形角焊缝(6)；
步骤2，将异径管(7)套装在支管(11)的外部，焊接凸台(4)的上端(14)和异径管(7)的底端(21)，形成环向对接焊缝(9)；
步骤3，焊接异径管(7)的顶端(20)和支管(11)的外壁，形成第二环形角焊缝(10)。
9.根据权利要求8所述的安装方法，其特征在于，步骤(1)中，所述凸台(4)分为对称的两部分，将两部分从三通管件(1)的两侧套装在三通管件(1)上，然后焊接两部分，形成第一纵向焊缝(5)。
10.根据权利要求8所述的安装方法，其特征在于，步骤2中，所述异管段(19)分为对称的两部分，将对称的两部分从支管(11)的两侧包裹住支管(11)，然后焊接两部分，形成第二纵向焊缝(8)。
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