CN117450352B - 一种复合管道带压开孔方法 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种复合管道带压开孔方法,包括以下步骤:沿复合管道的待开孔区域***剔除外侧管道,以开设出一圈隔离槽;其中,复合管道包括内层管道和包覆在内层管道上的外侧管道,外侧管道为单层管或多层管;在隔离槽内填充阻隔材料,以对待开孔区域***进行隔离;在复合管道的待开孔区域安装连接件及带压开孔设备,以对待开孔区域进行开孔,本申请具有可避免对复合管道进行带压开孔时出现窜水问题、保证了复合管道开孔后可正常运行的优点。
Description
技术领域
本申请涉及复合管技术领域,尤其涉及一种复合管道带压开孔方法。
背景技术
管道带压开孔是一种安全、环保、经济、高效的在役管线维修、抢修技术,适用于水、原油、成品油、化工介质、天然气等多种介质管线的正常维修改造和突发事故的抢修(如带压抢修、更换腐蚀管段、加装装置、分输改造等作业),随着现在复合管道的快速发展,越来越多的管线***采用复合管线敷设。
现有管道带压开孔工艺多是专门针对纯塑管或金属管道等单层管设计研发,对于复合管道而言,由于其复合层结构导致在进行带压开孔时容易存在窜水的问题。
发明内容
本申请的主要目的在于提供一种复合管道带压开孔方法,旨在解决现有管道带压开孔工艺对复合管道进行带压开孔时容易存在窜水的技术问题。
为实现上述目的,本申请提供一种复合管道带压开孔方法,包括以下步骤:
沿复合管道的待开孔区域***剔除外侧管道,以开设出一圈隔离槽;其中,复合管道包括内层管道和包覆在内层管道上的外侧管道,外侧管道为单层管或多层管;
在隔离槽内填充阻隔材料,以对待开孔区域***进行隔离;
在复合管道的待开孔区域安装连接件及带压开孔设备,以对待开孔区域进行开孔。
可选地,在隔离槽内安装阻隔材料,包括:
提供阻隔材料并对阻隔材料预先加热熔融;
将加热熔融后的阻隔材料填充于隔离槽内。
可选地,在隔离槽内安装阻隔材料,包括:
提供阻隔材料并将阻隔材料填充于隔离槽内;
将复合管道和阻隔材料同时加热,以使阻隔材料在隔离槽内加热熔融。
可选地,在隔离槽内安装阻隔材料,包括:
提供阻隔材料并将阻隔材料粘接于隔离槽内。
可选地,在隔离槽内安装阻隔材料,包括:
提供阻隔材料并将阻隔材料填充于隔离槽内;
在复合管道的待开孔区域安装电熔管件;
使电熔管件发热,以使阻隔材料在隔离槽内加热熔融;其中,电熔管件的发热量>电熔管件与复合管道的焊接固有功热量+阻隔材料的熔融热量。
可选地,设阻隔材料的熔融热量为K,K的表达式为:
K=W*h*L*ρ*c;
L=2πb+4(a-b);
b=od/2;
a=arcsin(od/dn)*2*360*π*dn;
式中,W为隔离槽的开槽宽度,h为隔离槽的开槽深度,L为隔离槽的周长,ρ为阻隔材料的密度,c为阻隔材料的比热容,od为隔离槽在开槽投影方向的直径,dn为复合管道的外径。
可选地,在隔离槽内安装阻隔材料,包括:
提供一抱箍件;其中,抱箍件内壁设有一圈与隔离槽配合的热熔凸台,抱箍件外壁设置有开孔连接管,开孔连接管用于和带压开孔设备配合;
将抱箍件固定套设于复合管道的待开孔区域,以将热熔凸台嵌入隔离槽内;
对抱箍件和热熔凸台同时加热,以使热熔凸台在隔离槽内加热熔融。
可选地,阻隔材料包括焊条、热熔胶和防水粘接剂中的至少一种。
可选地,沿复合管道的待开孔区域***剔除外侧管道,以开设出一圈隔离槽,包括:
在复合管道的待开孔区域安装开孔装置;其中,开孔装置包括两个用于套设于复合管道上的套箍,两套箍上设置有支架,支架顶部设置有旋转电机,旋转电机底部连接有第一连杆,第一连杆侧壁垂直连接有第二连杆,第二连杆上垂直设置有伸缩缸,伸缩缸底部连接有开槽刀;
启动旋转电机,使开槽刀沿着待开孔区域剔除外侧管道,以开设出一圈隔离槽。
可选地,沿复合管道的待开孔区域***剔除外侧管道,以开设出一圈隔离槽,包括:
在复合管道的待开孔区域套设安装开槽辅助套;其中,开槽辅助套对应待开孔区域设有两段弧形刀轨槽,两段弧形刀轨槽之间具有连接点;
手持开槽刀沿弧形刀轨槽对复合管道的待开孔区域进行开槽,以开设出对应的两段弧形槽;
取出开槽辅助套,将两段弧形槽之间的剩余材料剔除,以开设出一圈完整的隔离槽。
本申请所能实现的有益效果如下:
本申请通过沿复合管道的待开孔区域***预先开槽,从而剔除掉除内层管道以外的外侧管道,最终开设出一圈隔离槽,然后在隔离槽内填充阻隔材料,从而对待开孔区域***进行隔离,以起到密封保护作用,后续在复合管道的待开孔区域安装连接件及带压开孔设备进行开孔时,可以起到有效防止复合层窜水的问题,且在开槽到开孔完成过程中基本不影响管道强度,不会因开槽后管道破裂,从而实现防止窜水的同时还对管道起到一定保护作用,提高了对复合管道的开孔质量。
附图说明
为了更清楚地说明本申请具体实施方式或现有技术中的技术方案,下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中,类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中,各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
图1为本申请的实施例中一种复合管道带压开孔方法的流程示意图;
图2为本申请的实施例中复合管道的待开孔区域与开槽区域的位置关系示意图;
图3为本申请的实施例中对复合管道进行开槽后的结构示意图;
图4为图3中A处的局部放大结构示意图;
图5为本申请的实施例中在复合管道的隔离槽内安装阻隔材料后的结构示意图;
图6为本申请的实施例中在复合管道的待开孔区域安装电熔管件后的结构示意图;
图7为本申请的实施例中抱箍件的结构示意图(一半结构);
图8为本申请的实施例中在复合管道上安装开孔装置后的结构示意图;
图9为本申请的实施例中在复合管道上安装开槽辅助套后的结构示意图;
图10为本申请的实施例中基于开槽辅助套和开槽刀对复合管道进行开槽时的结构示意图;
图11为本申请的实施例中在复合管道上安装连接件和带压开孔设备后的结构示意图;
图12为本申请的实施例中在复合管道上安装连接件和带压开孔设备过程的结构示意图。
附图标记:
110-复合管道,111-内层管道,112-增强骨架层,113-外层管道,120-隔离槽,130-阻隔材料,140-电熔管件,150-抱箍件,160-热熔凸台,170-开孔连接管,180-连接件,210-开孔装置,211-套箍,212-支架,213-旋转电机,214-第一连杆,215-第二连杆,216-伸缩缸,217-开槽刀,220-开槽辅助套,221-弧形刀轨槽,222-连接点。
本申请目的的实现、功能特点及优点将结合实施例,参照附图做进一步说明。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图,对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本申请的一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本申请保护的范围。
需要说明的是,本申请实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态下各部件之间的相对位置关系、运动情况等,如果该特定姿态发生改变时,则该方向性指示也相应地随之改变。
在本申请中,除非另有明确的规定和限定,术语“连接”、“固定”等应做广义理解,例如,“固定”可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或成一体;可以是机械连接,也可以是电连接;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或两个元件的相互作用关系,除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
另外,若本申请实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述,则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外,全文中出现的“和/或”的含义,包括三个并列的方案,以“A和/或B”为例,包括A方案、或B方案、或A和B同时满足的方案。另外,各个实施例之间的技术方案可以相互结合,但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础,当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在,也不在本申请要求的保护范围之内。
实施例
参照图1-图12,本实施例提供一种复合管道带压开孔方法,包括以下步骤:
沿复合管道110的待开孔区域***剔除外侧管道,以开设出一圈隔离槽120;其中,复合管道110包括内层管道111和包覆在内层管道111上的外侧管道,外侧管道为单层管或多层管;
在隔离槽120内填充阻隔材料130,以对待开孔区域***进行隔离;
在复合管道110的待开孔区域安装连接件180及带压开孔设备,以对待开孔区域进行开孔。
在本实施例中,通过沿复合管道110的待开孔区域***预先开槽,从而剔除掉除内层管道111以外的外侧管道,最终开设出一圈隔离槽120,然后在隔离槽120内填充阻隔材料130,从而对待开孔区域***进行隔离,以起到密封保护作用,后续在复合管道110的待开孔区域安装连接件180及带压开孔设备(图中未画出)进行开孔时,可以起到有效防止复合层窜水的问题。目前针对复合管道110开孔方法可采用直接剔除在待开孔区域内的全部外侧管道,然后再安装带压开孔设备,而安装带压开孔设备前只剩较薄的内层管道111,在管道内部自带压力作用下,内层管道111容易破裂,管道强度受损明显,若不及时安装好带压开孔设备,则内层管道111容易在待开孔区域破裂,导致输送流体从破裂处渗漏至内层管道111与外侧管道之间,导致管道复合层窜水,最终管道膨胀破裂,因此对安装及时性要求较高,操作难度大,而本实施例通过开设一圈隔离槽120剔除部分外侧管道材料,并非剔除对应待开孔区域的全部外侧管道,内层管道111仅在隔离槽120部分露出且露出面积小,则几乎不会影响内层管道111,即内层管道111不易破裂,能够对待开孔区域的管道进行预处理填充阻隔材料130,或者提前焊接密封隔离好开孔管道开孔四周,此时再安装带压开孔设备进行开孔,对安装及时性要求低,降低了操作难度,并且,在开槽到开孔完成过程中基本不影响管道强度,不会因开槽后管道破裂,因此本实施例在实现防止窜水的同时还对管道起到一定保护作用,提高了对复合管道110的开孔质量。
需要说明的是,在开槽前,可通过夹具工装对需开孔的复合管道110进行预处理,先对待开孔区域进行标识和定位;这里外侧管道若为多层管,则包括包覆在内层管道111的增强骨架层112以及包覆在增强骨架层112上的外层管道113,开槽时需要同时剔除增强骨架层112和外层管道113,这里增强骨架层112包括不限于:钢丝网骨架层、孔网骨架层、纤维增强层等;隔离槽120形式包括不限于环形槽、多边形槽等;开槽宽度W≥3mm,开槽深度h=外层管道113厚度+增强骨架层112厚度;确认检查管道复合层保护阻隔完好后,采用鞍型/哈弗接等连接件180连接固定好待开孔区域,最后通过带压开孔设备进行开孔,检查管道***密封性,然后连接管路,检查管道***密封性,带压开孔设备为现有技术,这里不再赘述。
作为一种可选的实施方式,在管道预处理后,对管道开槽处进行清理,清除后管道开孔***开槽处通过阻隔材料130进行填充密封处理,这里阻隔材料130包括焊条、热熔胶和防水粘接剂中的至少一种,也可采用其他类似材质。
作为第一种可选的实施方式,在隔离槽120内安装阻隔材料130,包括:
提供阻隔材料130并对阻隔材料130预先加热熔融;
将加热熔融后的阻隔材料130填充于隔离槽120内。
在本实施方式中,先通过对阻隔材料130预先加热熔融,此时阻隔材料130处于软化状态,再将其填充于隔离槽120内时,可保证填充更加充分,阻隔材料130冷却成型后更加规整。
作为第二种可选的实施方式,在隔离槽120内安装阻隔材料130,包括:
提供阻隔材料130并将阻隔材料130填充于隔离槽120内;
将复合管道110和阻隔材料130同时加热,以使阻隔材料130在隔离槽120内加热熔融。
在本实施方式中,采用先填充阻隔材料130再整体加热的方式,可提高阻隔材料130熔融后与管道的贴合性,从而提高密封性。
需要说明的是,上述两种填充方式均需要加热,加热温度根据不同填充材质而定,保证阻隔材料130完好熔融,若阻隔材料130材质为PE胶条,加热温度为180℃~230℃,若阻隔材料130材质为热熔胶,加热温度控制在150℃~200℃,阻隔填充完成后在管道外表面进行整形打磨,然后再安装开孔马鞍三通等连接件180。
作为第三种可选的实施方式,在隔离槽120内安装阻隔材料130,包括:
提供阻隔材料130并将阻隔材料130粘接于隔离槽120内。
在本实施方式中,这里阻隔材料130可采用防水粘接剂等材质直接填充在隔离槽120内,无需加热,可快速填充,待其成型后即可起到密封作用。
作为第四种可选的实施方式,在隔离槽120内安装阻隔材料130,包括:
提供阻隔材料130并将阻隔材料130填充于隔离槽120内;
在复合管道110的待开孔区域安装电熔管件140;
使电熔管件140发热,以使阻隔材料130在隔离槽120内加热熔融;其中,电熔管件140的发热量>电熔管件140与复合管道110的焊接固有功热量+阻隔材料130的熔融热量。
在本实施方式中,通过先将阻隔材料130填充于隔离槽120,然后再通过电熔管件140发热对阻隔材料130加热的方式,使其熔融至隔离槽120内,此时电熔管件140直接固定在复合管道110上,后续可直接作为连接件180的一部分,以和带压开孔设备进行配合,简化了操作流程,且这里电熔管件140的发热量应当大于电熔管件140与复合管道110的焊接固有功热量+阻隔材料130的熔融热量,从而保证熔融的充分性。
需要说明的是,这里也可根据现场试验条件,可进行管道现场开槽封边处理后,预先置入阻隔材料130并进行初步预加热,然后安装连接电熔管件140进行二次加热,保证密封性。
作为一种可选的实施方式,设阻隔材料130的熔融热量为K,K的表达式为:
K=W*h*L*ρ*c;
L=2πb+4(a-b);
b=od/2;
a=arcsin(od/dn)*2*360*π*dn;
式中,W为隔离槽120的开槽宽度,h为隔离槽120的开槽深度,L为隔离槽120的周长,ρ为阻隔材料130的密度,c为阻隔材料130的比热容,od为隔离槽120在开槽投影方向的直径,dn为复合管道110的外径。
在本实施方式中,电熔管件140是运用电热熔将管件内壁与管材外壁加热,将该区域阻隔材料130加热至熔融状态后冷却为一体,而阻隔材料130有一定深度,如果加热量不够,会导致开槽处填充材料不能完全加热至熔融状态,导致开槽底部不能完全熔接,导致渗水,若加热量过高,又容易导致管道变形,因此需要精确计算阻隔材料130的熔融热量,从而准确控制电熔管件140的发热量,根据上述公式,结合了管道以及开槽各参数,可有效精确地计算出熔融热量K,避免依靠人工经验控制电熔管件140的发热量导致误差而影响管道质量,从而保证管道开孔质量,具有行业指导作用。
作为第五种可选的实施方式,在隔离槽120内安装阻隔材料130,包括:
提供一抱箍件150;其中,抱箍件150内壁设有一圈与隔离槽120配合的热熔凸台160,抱箍件150外壁设置有开孔连接管170,开孔连接管170用于和带压开孔设备配合;
将抱箍件150固定套设于复合管道110的待开孔区域,以将热熔凸台160嵌入隔离槽120内;
对抱箍件150和热熔凸台160同时加热,以使热熔凸台160在隔离槽120内加热熔融。
在本实施方式中,将热熔凸台160和抱箍件150一体设计,这里热熔凸台160相当于阻隔材料130,将带有热熔凸台160的抱箍件150固定在复合管道110的待开孔区域后,然后对抱箍件150和热熔凸台160同时加热,从而使热熔凸台160加热熔融至隔离槽120内,同时抱箍件150上的开孔连接管170后续可直接作为连接件180的一部分与带压开孔设备进行配合,以便于刀具通过进行开孔,密封及开孔操作流程更加方便快捷,提高了效率。
作为一种可选的实施方式,隔离槽120与待开孔区域具有一定间距l(l≥3mm),从而保证后续在开孔时不会误伤到隔离槽120内的阻隔材料130,也可不设置间距l,即最后开孔区域刚好在阻隔材料130圈内,根据隔离槽120与待开孔区域之间是否设置间距l,可设置以下两种开槽条件:
若间距l≥3mm,开槽条件为:(od-2W)≥D1+6mm;
若间距l=0mm,开槽条件为:od≥D1+6mm,且W≥(D1-2e);
式中,od为隔离槽120在开槽投影方向的直径,W为隔离槽120的开槽宽度,D1为开孔刀具外径,e为刀具厚度。
在本实施方式中,根据上述两种开槽条件对应的公式可有效指导隔离槽120与待开孔区域之间具有一定间距和不具有间距分别对应的开槽规格,从而可综合适应密封性要求以及管道强度要求,准确有效,避免依靠人工经验开槽而影响管道质量的问题,具有一定指导意义。
需要说明的是,上述第一种至第三种开槽方式可同时适用于上述两种开槽条件,而上述第四种适用于上述第一种开槽条件,即(od-2W)≥D1+6mm。
作为一种可选的实施方式,沿复合管道110的待开孔区域***剔除外侧管道,以开设出一圈隔离槽120,包括:
在复合管道110的待开孔区域安装开孔装置210;其中,开孔装置210包括两个用于套设于复合管道110上的套箍211,两套箍211上设置有支架212,支架212顶部设置有旋转电机213,旋转电机213底部连接有第一连杆214,第一连杆214侧壁垂直连接有第二连杆215,第二连杆215上垂直设置有伸缩缸216,伸缩缸216底部连接有开槽刀217;
启动旋转电机213,使开槽刀217沿着待开孔区域剔除外侧管道,以开设出一圈隔离槽120。
在本实施方式中,需要开槽时,将开孔装置210通过套箍211固定在复合管道110上,旋转电机213带动带动第一连杆214缓慢转动,从而带动开槽刀217公转进行开槽,开槽过程中,通过伸缩缸216缓慢伸缩,从而带动开槽刀217沿着管道弧形表面上下移动,以开出均匀槽深的隔离槽120,从而实现自动化开槽。
需要说明的是,这里第二连杆215活动贯穿第一连杆214,可根据开槽位置调节开槽刀217与第二连杆215的间距,调节好后可通过螺钉或销钉等紧固件将第二连杆215固定在第一连杆214上。
作为另一种可选的实施方式,沿复合管道110的待开孔区域***剔除外侧管道,以开设出一圈隔离槽120,包括:
在复合管道110的待开孔区域套设安装开槽辅助套220;其中,开槽辅助套220对应待开孔区域设有两段弧形刀轨槽221,两段弧形刀轨槽221之间具有连接点222;
手持开槽刀217沿弧形刀轨槽221对复合管道110的待开孔区域进行开槽,以开设出对应的两段弧形槽;
取出开槽辅助套220,将两段弧形槽之间的剩余材料剔除,以开设出一圈完整的隔离槽120。
在本实施方式中,通过结构简单的开槽辅助套220上的弧形刀轨槽221来对开槽刀217进行导向,可通过手持开槽刀217进行开槽,这里开槽刀217为电动开槽刀,成本低,当沿着两弧形刀轨槽221在管道上开出对应的两段弧形槽后,取出开槽辅助套220,再将两段弧形槽之间的剩余材料通过开槽刀217剔除,最终开设出一圈完整的隔离槽120,操作简单高效。
以上仅为本申请的优选实施例,并非因此限制本申请的专利范围,凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换,或直接或间接运用在其他相关的技术领域,均同理包括在本申请的专利保护范围内。
Claims (5)
1.一种复合管道带压开孔方法,其特征在于,包括以下步骤:
沿复合管道的待开孔区域***剔除外侧管道,以开设出一圈隔离槽;其中,所述复合管道包括内层管道和包覆在所述内层管道上的所述外侧管道,所述外侧管道为单层管或多层管;
在所述隔离槽内填充阻隔材料,以对所述待开孔区域***进行隔离;包括:提供阻隔材料并将所述阻隔材料填充于所述隔离槽内;在所述复合管道的待开孔区域安装电熔管件;使所述电熔管件发热,以使所述阻隔材料在所述隔离槽内加热熔融;其中,所述电熔管件的发热量>所述电熔管件与所述复合管道的焊接固有功热量+所述阻隔材料的熔融热量;设所述阻隔材料的熔融热量为K,K的表达式为:
K=W*h*L*ρ*c;
L=2πb+4(a-b);
b=od/2;
a=arcsin(od/dn)*2*360*π*dn;
式中,W为所述隔离槽的开槽宽度,h为所述隔离槽的开槽深度,L为所述隔离槽的周长,ρ为所述阻隔材料的密度,c为所述阻隔材料的比热容,od为所述隔离槽在开槽投影方向的直径,dn为所述复合管道的外径;
在所述复合管道的待开孔区域安装连接件及带压开孔设备,以对所述待开孔区域进行开孔。
2.如权利要求1所述的一种复合管道带压开孔方法,其特征在于,所述在所述隔离槽内填充阻隔材料,包括:
提供一抱箍件;其中,所述抱箍件内壁设有一圈与所述隔离槽配合的热熔凸台,抱箍件外壁设置有开孔连接管,开孔连接管用于和带压开孔设备配合;
将所述抱箍件固定套设于所述复合管道的待开孔区域,以将所述热熔凸台嵌入所述隔离槽内;
对所述抱箍件和所述热熔凸台同时加热,以使所述热熔凸台在所述隔离槽内加热熔融。
3.如权利要求1或2所述的一种复合管道带压开孔方法,其特征在于,所述阻隔材料包括焊条、热熔胶和防水粘接剂中的至少一种。
4.如权利要求1或2所述的一种复合管道带压开孔方法,其特征在于,所述沿复合管道的待开孔区域***剔除外侧管道,以开设出一圈隔离槽,包括:
在复合管道的待开孔区域安装开孔装置;其中,所述开孔装置包括两个用于套设于所述复合管道上的套箍,两所述套箍上设置有支架,所述支架顶部设置有旋转电机,所述旋转电机底部连接有第一连杆,所述第一连杆侧壁垂直连接有第二连杆,所述第二连杆上垂直设置有伸缩缸,所述伸缩缸底部连接有开槽刀;
启动所述旋转电机,使所述开槽刀沿着所述待开孔区域剔除外侧管道,以开设出一圈隔离槽。
5.如权利要求1或2所述的一种复合管道带压开孔方法,其特征在于,所述沿复合管道的待开孔区域***剔除外侧管道,以开设出一圈隔离槽,包括:
在复合管道的待开孔区域套设安装开槽辅助套;其中,所述开槽辅助套对应待开孔区域设有两段弧形刀轨槽,两段所述弧形刀轨槽之间具有连接点;
手持开槽刀沿所述弧形刀轨槽对所述复合管道的待开孔区域进行开槽,以开设出对应的两段弧形槽;
取出所述开槽辅助套,将两段所述弧形槽之间的剩余材料剔除,以开设出一圈完整的隔离槽。
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