护管紧固对口器的研制应用与焊接

护管紧固对口器的研制应用与焊接

李效辉1、李英杰1、李志刚1、马亮1、张爱荣2

1中原油田地面工程抢维修中心

2中原油田濮东采油厂

摘要：在集输管网上加装防护套管时，由于护管切割变形导致组装、焊接困难，本文结合现场实际操作，制作护管紧固装置。应用后有效地解决了变形，提高了焊缝质量，缩短了施工时间。

    关键词：集输管网    气割变形    焊缝质量

0 前言

中原油田已进入开发中后期，随着油田开发时间的进一步的延长，油气集输管网由于长期腐蚀，施工质量及不法分子破坏等原因，造成管线穿孔频繁。在处理穿孔过程中停输焊接可能造成产量的波动或管线因压力的变化造成再次穿孔，使原油不能正常平稳输送。特别是较长的输油干线，还要多个单位的相互配合，给生产组织带来困难。单纯打卡子，又留下安全隐患。为解决这一问题，目前中原油田各采油厂均采用在穿孔处先打住卡子，然后在卡子周围焊一个护管，实现了不泄压完成焊接的目的。

1 问题的提出

在管线上安装护管时，一般情况将预制好的护管从中间切割开，然后到工作现场在组装。由于工件的不均匀加热和冷却而产生变形，使组装困难，对口间隙变大，导致焊接质量难以保证，延长了施工时间。

2 变形原因分析及变形规律。

2.1 变形原因分析

产生气割变形的主要原因是割件上局部位置受到集中的高温加热，使金属热胀冷缩不均匀，产生塑性变形所造成的。对于不同厚度的割件，不同宽度和形状的部件，选用不同气割规范，所产生的变形效果都不相同。

2.2 一般情况下，存在以下变形规律

2.2.1 切割件本身厚度大，则刚性大，变形就小；反之割件厚度小，则变形就大。

2.2.2割件若处于自由收缩的状态，则变形大；割件被夹紧或卡住，则变形小，但应力会增加，因此割件气割前应注意固定方式。

2.2.3切割件气割边缘的尺寸小，容易变形；气割边缘尺寸大、割件变形就小。

2.2.4割炬切割速度愈快、变形就愈小；反之越大。

为了减小变形应使割件在气割过程中保持较大的刚性，对较长的工件可分段气割，也可采取割一段长缝留很小一段，直到最后再割去；对整体变形影响小的切割件，可以提前先割，对整体变形影响大的切割件，尽量留在最后割；对能改换平割的仰割、立割割件，一定要采用平割位置；割件断开的最后气割位置，要选择使操作者处于安全的位置。

3 护管紧固器的构造及组装

3.1 护管紧固器的构造（如下图）

A螺杆(帽)   B 10cm宽槽钢、长50cm、并且在两边开了两个φ18mm的圆孔，开孔的距离与护管直径相同。  C千斤顶   D螺杆与扁铁连接轴      E护管   F输油干线   G扁铁宽度5cm  长120cm

3.2  护管的组装

3.2.1 首先将预制好的护管组装在管线上，用固定螺母固定。

3.2.2  扁铁兜住护管下部，将千斤顶放在护管上，千斤顶的上部顶住护管对口器的槽钢上，上紧槽钢上部螺丝。

3.3.3 按压千斤顶，同时护管下部受到向上的拉力，上部给护管一个向下压力，这样来纠正护管的变形，来达到焊接所需要的对口间隙。

3.3.4 如果护管较长，可采用两个护管紧固器同时紧固。

4 护管的焊接

4.1 环行缝与输油干线的焊接

输油干线压力一般在0.7～0.8MPa，中间安装混输泵的输油管线压力一般在0.4～0.5 MPa。焊接时，因输油管线内有压力，为避免烧穿，应选用较小的工艺参数，采用φ2.5、φ3.2、E5015焊条，直流反接，焊接电流80—100A，断弧焊法。焊接时，每个焊点不易过长，熔深要浅，待上一个焊点失去红色后，在焊下一个焊点。焊完第一层后，清除焊渣，接着焊第二层。一般情况下，先焊右侧部分，因为在以右手握焊焊钳时，右侧便于在仰焊位置观察与焊接，焊接时采用φ3.2焊条，焊接电流可适当调大些，仰焊部位，采用直线型运条，每道焊缝比上一道焊缝都要短，堆焊成金字塔形状，然后采用锯齿形运条，连弧焊法向上焊接，但仍要注意保持熔池温度不能过高；若发现有较深熔池，应迅速熄弧，使焊件降温后，再进行焊接。

         4.2 护管横焊口的焊接

横焊时，熔池金属有下淌倾向，易使焊缝上边出现咬边，下边出现焊瘤和未熔合等缺陷。因此对不开坡口和开坡口的横焊都要注意选用合适的焊接工艺参数，掌握正确的操作方法。如选用较小的焊条直径，较小的焊接电流，较短的焊接电弧等。

4.2.1 不开坡口的横焊操作，当焊件厚度小于5毫米时，一般不开坡口，焊接时宜用φ3.2、E5015焊条，直流反接法。操作时并向下倾斜与水平面成150左右夹角，使电弧吹力托住熔化金属，防止下淌；同时焊条向焊接方向倾斜，与焊缝成700左右夹角。选择焊接电流时，可比平焊焊接电流小10～15%，否则会使熔化温度增高，金属处在液体时间长，容易下淌而形成焊瘤。当焊件较薄时，可作往复直线形运条，当焊件较厚时，可利用短弧直线形或小斜圆圈形运条。

4.2.2 开坡口的横焊操作，当焊件较厚时，一般开V形和单V形坡口，横焊的坡口特点是下面焊件不开坡口或坡口角度小于上面的焊件，这样有助于避免熔池金属下淌，有利于焊缝成形，焊接第一焊道时，宜选用直线往复形运条；间隙小时，可采用直线形运条。焊接第二焊道用φ3.2的焊条，采用斜圆圈形运条，在施焊过程中，应保持较短的电弧和均匀的焊接速度。为了更好地防止焊缝出现咬边和下边产生熔池金属下淌现象，当焊条末端运动到斜圆圈上面时，电弧应更短，并稍停片刻，使较多的熔化金属过渡到焊道中去，然后，缓慢地将电弧引到焊道下面，即原先电弧停留点的旁边。这样使电弧往复循环，才能有效地避免各种缺陷，使焊缝成形良好。

5 施工中注意事项

5.1 组装护管时，严禁剧烈敲击管线，预防卡子松动而漏油。

5.2 管线内有压力，焊接时预防烧穿输油管线，发生火灾。

5.3 焊工要穿好防火、耐烫的工作服，

5.4 现场要有完善的消防措施，并有安全监护人员。

6 结论

    6.1 护管紧固对口器，解决了用切割变形组装困难这一难题。

    6.2 提高了对口速度，节省人力2人。

    6.3 解决了因对口间缝大，影响工作进度，焊接质量难以保证，同时也节省了焊接材料（焊条）。

主要参考文献

《石油工人技术等级培训教材---气焊工》   石油大学出版社     1998年

《石油工人技术等级培训教材---电焊工》   石油大学出版社     1998年