CN101504104A - 管道防腐层补口方法及一体化补口机 - Google Patents
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Abstract
一种能连续成型管道三层PE补口防腐层的补口方法及一体化补口机。其补口方法是：沿补口处钢管段外圆周设置钢管加热、搭边加热、底漆涂装、防腐带缠绕滚压、补口防腐层加热、补口防腐层滚压诸工序及其相应的工序部件，并使各工序部件在沿钢管外圆周转动中依工序顺次连续作业形成三层PE补口防腐层。一体化补口机是可套装在管道上的可开合圆环筒形结构，其固定圈架支撑和固定在补口管段的外圆周上；转动圈架通过圆周导向机构与固定圈架进行圆周导向连接；各工序部件依工序顺次安装在转动圈架圆周上；动力驱动转动圈架沿管道转动，带动各工序部件沿管道外圆周连续转动作业。
Description
技术领域
本发明涉及一种带防腐层钢质管道在其对接环向焊缝处的防腐层补口工艺方法及其设备，尤其是在施工现场一次装卸、机械化一次连续成型管道三层PE补口防腐层的连续成型补口方法及实现这种方法的一体化补口机。
背景技术
目前，公知的三层PE外防腐钢管在对接环向焊缝处的防腐层补口工艺方法是：当防腐管道补口部位预处理完成后，在管道补口部位管段环外依次分别设置钢管加热、熔结环氧粉末喷涂、复合带缠绕、固定片粘贴、补口防腐层加热、补口防腐层滚压各工序，分别采用机械和手工方式间断作业，形成管道的三层PE补口防腐层。在防腐补口方法中所采用的复合带为共聚物胶层和PE层预先复合为一体的带状材料。
在三层PE补口防腐层组成的各工序中：钢管加热和补口防腐层加热均是燃气远红外加热方式，两工序是分次采用同一台燃气远红外加热器对补口管段的整个圆环筒形表面同时加热；熔结环氧粉末喷涂是采用静电粉末喷涂方式，采用的喷粉机在补口管段圆周表面纵向均布n排喷粉枪，喷粉机沿管道外表面旋转略多余1/n圈的角度，实现对补口管段全部表面的熔结环氧粉末喷涂；复合带缠绕和固定片粘贴均是手工作业方式，先在补口部位管段外表面缠绕复合带，然后在其搭接边缝处手工粘贴固定片固定；补口防腐层滚压是手工工具作业方式，使用手持式压辊工具在加热了的已缠绕复合带管段外表面滚压成型补口防腐层。
目前，公知实现钢管三层PE防腐层补口方法的设备由多台分体的机具和装置组成，包含燃气加热器及其配套的燃料供气装置、喷粉机及其配套的供粉装置、手工工具组成。燃料供气装置和供粉装置都是通用设备，通过电缆、供气和供粉软管与燃气加热器和喷粉机连接，用于提供和输送作业所需的燃料气、环氧粉末、压缩空气和电源，它们置于补口管道附近的专用运输机具上便于移动搬迁。
燃气加热器为燃气远红外加热方式，整体上是可套装在管道补口部位外圆周的圆环筒形结构，由可开合固定机架和安装其上的加热板组组成，圆筒结构由2～3段弧形构件首尾相连铰接构成，在圆筒结构一侧留有开口并安装有开合锁，便于燃气加热器打开套在补口部位的管道上或从上卸下。作业时，补口管段周向的一圈加热板组对补口管段的全圆周环同时加热。
喷粉机由转动圈架、喷粉枪、支撑滚轮构成，整体上是可套装在管道补口部位外圆周的圆环筒形结构。转动圈架是由2～3段弧形构件首尾相连铰接构成的圆环筒形机架，其圆周一侧留有开口并安装有开合锁，便于转动圈架打开套在补口部位的管道上或从上卸下；转动圈架的圆周上安装多个支撑滚轮，支撑滚轮的滚轮支撑在管道外圆周，以便转动圈架沿管道的补口管段外圆周转动；转动圈架的圆周上，沿补口管段圆周表面母线上方纵向均布安装n排喷粉枪，每排有2把喷粉枪。作业时，喷粉枪在喷涂作业的同时，随转动圈架沿管道外圆周转动略多余1/n圈，便将补口管段裸露钢管的外圆周全部喷涂上涂料。
防腐补口作业时，先对管道补口管段的裸露钢管进行除锈、除油污、清理杂物等预处理，达到要求后，安装燃气加热器，对补口管段的裸露钢管处进行钢管加热，达到温度后移开燃气加热机，再安装喷粉机，喷粉机在围绕管道圆周转动的同时对补口管段的裸露钢管表面喷涂熔结环氧粉末涂料，喷涂在管道上的熔结环氧粉末涂料吸收钢管的热量熔融为涂层；喷涂完毕，拆除喷粉机，手工缠绕复合带并粘贴固定片；移回燃气加热器对补口处的复合带进行补口防腐层加热，达到所需温度后拆除燃气加热器，再使用手工压辊对补口防腐层滚压成型。
但是，公知的管道三层PE补口防腐层成型采用的是半机械半手工的间断作业方式，作业设备是多台分体式机具组，需要多次装卸机具，作业效率低。
发明内容
为了克服现有管道三层PE补口防腐层成型是半机械半手工的间断作业方式，作业设备是多台分体式机具组，需要多次装卸机具，作业效率低的不足，本发明提供一种连续成型管道三层PE补口防腐层的补口方法和实现这种方法的一体化补口机，使管道三层PE补口防腐层成型作业能使用一台一体化的补口机，在一次装卸条件下机械化连续成型管道三层PE补口防腐层，提高作业效率。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案由管道三层PE补口防腐层的连续成型补口方法和实现这种方法的一体化补口机方案构成。
实现管道三层PE补口防腐层连续成型的补口方法是：防腐管道补口部位预处理完成后，采用先涂装涂料底层然后缠绕复合带的工艺方法加工成型管道的三层PE补口防腐层。
工艺方法中各道补口防腐层成型工序是由钢管加热、底漆涂装、搭边加热、复合带缠绕滚压、补口防腐层加热、补口防腐层滚压所组成；其排列顺序和作业步骤是：钢管加热、搭边加热、底漆涂装、复合带缠绕滚压、补口防腐层加热、补口防腐层滚压，或者是：钢管加热、底漆涂装、搭边加热、复合带缠绕滚压、补口防腐层加热、补口防腐层滚压；各道补口防腐层成型工序依其排列顺序和作业步骤沿补口管段环外圆周上周向布置，并使各工序在沿钢管外圆周转动中依序分别连续作业，成型三层PE补口防腐层。
在组成补口方法的各工序中：钢管加热工序是采用电感应加热、火焰直接加热、远红外线加热方式中的一种，加热对象和加热部位是对接环向焊缝两侧管口防腐层端部搭接部位的局部圆弧，或者是复合带两侧边缘将搭接部位的局部带长，还可以是对上述两个加热对象同时加热；然后在钢管加热工序围绕补口管段外圆周周向转动中，逐步且连续实现对整个补口钢管段环外圆周的加热。
在组成补口方法的各工序中：底漆涂装工序所采用的涂料是粉末涂料或者是液体涂料中的一种，所采用的涂装方式是与涂料种类相适应的静电粉末喷涂、高压无气喷涂、加热喷涂、辊涂、刷涂、刮涂方式中的一种，底漆涂装是先对补口管段的局部圆弧涂装，然后在底漆涂装工序围绕补口管段外圆周周向转动中，逐步且连续的实现对整个补口管段环外圆周的底漆涂装。
在组成补口方法的各工序中：搭边加热工序是采用远红外线加热、电热加热、热风加热、微波加热方式中的一种，加热能源是电源或者是燃料，加热对象和加热部位是对接环向焊缝两侧管口防腐层端部搭接部位的局部圆弧，或者是复合带两侧边缘将搭接部位的局部带长，还可以是对上述两个加热对象同时加热；搭边加热工序在围绕补口管段外圆周周向转动中，逐步且连续实现对将搭接部位的整个圆周部位的加热。
在组成补口方法的各工序中：复合带缠绕滚压工序作业时，复合带先由机械夹持送进，再松开挟持让复合带被自由牵引导向缠绕，然后配合压辊滚压，并在围绕补口管段外圆周周向转动中，以拖动缠绕和滚压的方式实现对补口管段环外圆周进行缠绕和滚压。
在组成补口方法的各工序中：补口防腐层加热工序是采用远红外线加热、电热加热、热风加热、微波加热加热方式中的一种，加热能源是电源或燃料，先对补口管段的补口防腐层局部圆弧加热，然后在在围绕补口管段外圆周周向转动中，逐步且连续实现对整个补口防腐层的加热。
在组成补口方法的各工序中：补口防腐层滚压工序是采用沿补口管段圆周分布n个圆柱状胶滚，然后在胶滚转动中逐步且连续实现对整个补口防腐层的滚压。
实现补口方法的设备是由一体化补口机和供电、供压缩空气、供涂料、供燃料等通用装置组成，各通用装置与一体化补口机通过电缆、软管相连接，提供三层PE补口防腐层成型作业中所需的电源、气源、涂料和燃料。各通用装置载于管道附近的专用运输机具上便于移动搬迁。
实现补口方法的一体化补口机方案是：一体化补口机整体上是可套装在管道补口部位上的可开合圆环筒形结构，它是由防腐层补口成型的各工序部件、支承转动部件、开合部件和电刷机构所组合而成的一体化单台设备，并可一次性连续完成管道外补口防腐层的成型加工；
各工序部件围绕补口管段外圆周周向布置和安装在支承转动部件上，支承转动部件套装在补口管段外圆周上且可以围绕补口管段的外圆周转动，当支承转动部件在动力驱动下围绕补口管段外圆周转动时，安装其上的各工序部件分别依序连续作业，完成三层PE补口防腐层的成型加工；
各工序部件包括钢管加热器、涂装器、搭边加热器、送进导向压合机构、补口层加热器、二次压合辊，以上各工序部件分别依次对应并承担防腐层补口工艺方法中的钢管加热、搭边加热、底漆涂装、复合带缠绕滚压、补口防腐层加热、补口防腐层滚压各工序。
采用本发明的补口方法和一体化补口机作业时，先对管道补口部位进行除锈、除油污、清理杂物等预处理，达到要求后，将一体化补口机套装在钢管上，再将复合带装夹在送进导向压合机构的夹辊中，连接上软管和电缆后启动一体化补口机，转动圈架在圆周导向机构构成的轨道上沿补口管段外圆周转动，安装在转动圈架上的各工序部件在连续转动过程中依序在补口部位的管段上完成钢管加热、搭边加热、底漆涂装、复合带缠绕滚压、补口防腐层加热、补口防腐层滚压各工序，在补口管段表面上形成由底漆涂层、共聚物胶和PE的三层结构补口防腐层，
补口防腐层成型后，驱动转动圈架转动到与固定圈架的开合端处于相同位置时打开一体化补口机的固定圈架，将一体化补口机从管道上卸下，完成防腐层补口作业，从而达到单机一次装卸、机械化连续加工成型补口防腐层、提高作业效率的目的。
本发明的有益效果是，采用三层PE补口防腐层连续成型的补口方法，并使用实现这种方法的一体化补口机、在一次装卸条件下机械化连续成型管道三层PE补口防腐层，提高作业效率。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的补口方法原理图。
图2是一体化补口机第一实施例的A-A剖面右视图。
图3是一体化补口机第一实施例的B—B纵剖面主视图。
图4是图2的C—C剖视图。
图5是图2的D—D剖视图。
图6是图2的E—E剖视图。
图7是图2的F—F剖视图。
图8是图3的I部局部放大图。
图9是一体化补口机第二实施例。
图中1.钢管，2.钢管加热器，3.涂装器，4.搭边加热器，5.复合带，6.送进导向压合机构，7.补口层加热器，8.二次压合辊，9.固定圈架，10.转动圈架，11.圆周导向机构，12.固定支腿，13.支撑滚轮，14.固定圈架铰轴，15.转动圈架铰轴，16.开合锁，17.驱动机构，18.开合机构，19.电刷，20.电刷环。
具体实施方式
在图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8所示的本发明一体化补口机第一实施例中，钢管(1)对口焊接后相对地面固定，一体化补口机作业时套装在补口管段的外圆周；固定圈架(9)由其圆周分布安装的多个固定支腿(12)和支撑滚轮(13)将其支撑并固定在管道补口部位的外圆周上；转动圈架(10)通过圆周导向机构(11)与固定圈架(9)沿管道圆周方向进行导向连接；各工序部件钢管加热器(2)、涂装器(3)、搭边加热器(4)、送进导向压合机构(6)、补口层加热器(7)、二次压合辊(8)分别安装在转动圈架(10)上且沿管道外圆周依序布置；固定圈架(9)上还安装有驱动机构(17)，动力经驱动机构(17)驱动转动圈架(10)，使之沿补口管段的外圆周转动；电刷机构由固定圈架(9)上安装的电刷(19)和转动圈架(10)上安装的电刷环(20)组成，电刷(19)和电刷环(20)间为滑动电连接，便于将地面上的电源接入转动圈架(10)上安装的用电工序部件。由于转动圈架(10)在钢管(1)外圆周上只转动略多于一圈，所以其上连接的软管不会缠绕钢管(1)而得以完成管道三层PE的补口防腐层成型作业。
固定圈架(9)和转动圈架(10)分别是由3块弧形钢板构件首尾顺序铰接构成的可开合的开口圆环筒形机架，固定圈架(9)的铰接构件是2个固定圈架铰轴(14)，转动圈架(10)的铰接构件是2个转动圈架铰轴(15)；当转动圈架(10)开合端转动到与固定圈架(9)开合端相同位置时，转动圈架(10)上的2个转动圈架铰轴(15)应与2个固定圈架铰轴(14)处于共轴线状态，此时方可开启或闭合一体化补口机。
固定圈架(9)可开合两端上安装有开合锁(16)，便于圆环筒形机架在开启时的开锁或闭合时的锁合；固定圈架(9)上安装有气动式开合机构(18)，在气缸动力驱动下，开合机构(18)便可开启或闭合固定圈架(9)开合端两侧的弧形构件，同时通过滚动式圆周导向机构(11)带动转动圈架(10)同步开启或闭合，以便于一体化补口机套装到钢管(1)上或从钢管(1)上卸下。
在一体化补口机第一实施例中，钢管加热器(2)是电感应加热器；涂装器(3)是静电粉末喷涂器，涂装器(3)被安装在转动圈架(10)上且沿补口管段表面母线上方布置2把喷枪；送进导向压合机构(6)是两夹滚式，补口作业前安装夹持复合带(5)，作业开始时，夹持的同时滚动送进复合带(5)，当送进导向压合机构(6)上的压合辊将复合带(5)压合在钢管(1)表面上后，转动圈架(10)带动复合带(5)开始缠绕，送进导向压合机构(6)的两夹滚张开，而其上的导向滚对复合带(5)进行导向；搭边加热器(4)和补口层加热器(7)是电热远红外线加热器；固定圈架(9)是金属板结构；圆周导向机构(11)是滚动型圆周导向机构，由安装在固定圈架(9)圆周上的圆周导向机构(11)的滚轮周向夹持转动圈架(10)，并使之沿轴向限位并沿周向导向，以使其可沿管道外圆周转动。
在图9所示的本发明一体化补口机第二实施例中，转动圈架(10)是分别由3件弧形构件首尾顺序饺接构成的开口圆环筒形机架，铰接构件是转动圈架铰轴(15)，转动圈架(10)的开合端安装开合锁(16)，转动圈架(10)通过安装在其上的开合机构(18)操纵转动圈架(10)的开合，并由开合锁(16)锁合或开锁转动圈架(10)；各工序部件钢管加热器(2)、搭边加热器(4)、涂装器(3)、送进导向压合机构(6)、补口层加热器(7)、二次压合辊(8)分别依序布置且安装在转动圈架(10)圆周上，转动圈架(10)由其圆周分布安装的多个支撑滚轮(13)支撑在补口管段的外圆周表面上，各工序部件可随转动圈架(10)一同通过支撑滚轮(13)围绕补口管段的外圆周转动，各工序部件在转动中分别顺序作业，加工成型补口防腐层。
在图9所示的本发明一体化补口机第二实施例中，涂装器(3)是采用液体涂料辊涂方式的辊涂器。
Claims (10)
1.一种管道防腐层补口方法，当防腐管道补口部位预处理完成后，采用先涂装涂料底层然后缠绕复合带的工艺方法加工成型管道的三层PE补口防腐层，其特征是：工艺方法中各道补口防腐层成型工序是由钢管加热、搭边加热、底漆涂装、复合带缠绕滚压、补口防腐层加热、补口防腐层滚压所组成；其排列顺序和作业步骤是：钢管加热、搭边加热、底漆涂装、复合带缠绕滚压、补口防腐层加热、补口防腐层滚压，或者是：钢管加热、底漆涂装、搭边加热、复合带缠绕滚压、补口防腐层加热、补口防腐层滚压；各道补口防腐层成型工序依其排列顺序和作业步骤沿补口管段环外圆周上周向布置，并使各工序在沿钢管外圆周转动中依序分别连续作业，成型三层PE补口防腐层。
2.根据权利要求1所述的管道防腐层补口方法，其特征是：钢管加热工序是采用电感应加热、火焰直接加热、远红外线加热方式中的一种，钢管加热是先对补口钢管段的局部圆弧加热，然后在钢管加热工序围绕补口管段外圆周周向转动中，逐步且连续实现对整个补口钢管段环外圆周的加热。
3.根据权利要求1所述的管道防腐层补口方法，其特征是：底漆涂装工序所采用的涂料是粉末涂料或者是液体涂料中的一种，所采用的涂装方式是与涂料种类相适应的静电粉末喷涂、高压无气喷涂、加热喷涂、辊涂、刷涂、刮涂方式中的一种，底漆涂装是先对补口管段的局部圆弧涂装，然后在底漆涂装工序围绕补口管段外圆周周向转动中，逐步且连续的实现对整个补口管段环外圆周的底漆涂装。
4.根据权利要求1所述的管道防腐层补口方法，其特征是：搭边加热工序是采用远红外线加热、电热加热、热风加热、微波加热方式中的一种，加热能源是电源或者是燃料，加热对象和加热部位是对接环向焊缝两侧管口防腐层端部搭接部位的局部圆弧，或者是复合带两侧边缘将搭接部位的局部带长，还可以是对上述两个加热对象同时加热；搭边加热工序在围绕补口管段外圆周周向转动中，逐步且连续实现对将搭接部位的整个圆周部位的加热。
5.根据权利要求1所述的管道防腐层补口方法，其特征是：复合带缠绕滚压工序作业时，复合带先由机械夹持送进，再松开挟持让复合带被自由牵引导向缠绕，然后配合压辊滚压，并在围绕补口管段外圆周周向转动中，以拖动缠绕和滚压的方式实现对补口管段环外圆周进行缠绕和滚压。
6、根据权利要求1所述的管道防腐层补口方法，其特征是：补口防腐层加热工序是采用远红外线加热、电热加热、热风加热、微波加热加热方式中的一种，加热能源是电源或燃料，先对补口管段的补口防腐层局部圆弧加热，然后在在围绕补口管段外圆周周向转动中，逐步且连续实现对整个补口防腐层的加热。
7.一种管道一体化补口机，整体上是可套装在管道补口部位上的可开合圆环筒形结构，其特征是：它由防腐层补口成型的各工序部件、支承转动部件、开合部件和电刷机构所组合而成的一体化单台设备，并可一次性连续完成管道外补口防腐层的成型加工；
各工序部件围绕补口管段外圆周周向布置和安装在支承转动部件上，支承转动部件套装在补口管段外圆周上且可以围绕补口管段的外圆周转动，当支承转动部件在动力驱动下围绕补口管段外圆周转动时，安装其上的各工序部件分别依序连续作业，完成三层PE补口防腐层的成型加工；
各工序部件包括钢管加热器、涂装器、搭边加热器、送进导向压合机构、补口层加热器、二次压合辊，以上各工序部件分别依次对应并承担防腐层补口工艺方法中的钢管加热、搭边加热、底漆涂装、复合带缠绕滚压、补口防腐层加热、补口防腐层滚压各工序。
8、根据权利要求7所述的一体化补口机，其特征是：支承转动部件包括固定圈架、固定支腿、支撑滚轮、圆周导向机构、转动圈架、驱动机构、固定圈架铰轴、转动圈架铰轴；开合部件包括开合锁和开合机构；电刷机构包括电刷和电刷环；
固定圈架由其圆周分布安装的多个固定支腿和支撑滚轮将其支撑并固定在管道补口部位的外圆周，转动圈架通过圆周导向机构与固定圈架沿管道圆周方向进行导向连接，各工序部件分别依工序步骤布置且安装在转动圈架圆周上，并可随转动圈架一同围绕补口管段的外圆周转动；
开合机构安装在固定圈架上，而固定圈架的开合端安装有开合锁，当开合固定圈架时，动力通过开合机构打开或闭合固定圈架和转动圈架，而开合锁则完成固定圈架圆开合端相应的开锁或锁闭；
电刷机构中的电刷安装在固定圈架上，电刷环安装在转动机架上，电刷和电刷环间为滑动电连接，地面的电源通过电刷和电刷环的滑动电连接实现转动圈架上安装的用电工序部件的用电。
9、根据权利要求8所述的一体化补口机，其特征是：固定圈架和转动圈架分别是由n件弧形构件首尾顺序铰接构成的开口圆环筒形机架；固定圈架的铰接构件是n—1个固定圈架铰轴，转动圈架的铰接构件是n—1个转动圈架铰轴；当转动圈架开合端转动到与固定圈架开合端相同位置时，转动圈架上的n—1个转动机圈铰轴与n—1个固定圈架铰轴处于共轴线状态。
10、根据权利要求7所述的一体化补口机，其特征是：转动圈架分别由n件弧形构件首尾顺序铰接构成的开口圆环筒形机架，铰接构件是转动圈架铰轴，转动圈架的开合端安装开合锁，转动圈架通过安装在其上的开合机构操纵转动圈架的开合，并由开合锁锁合或开锁转动圈架；
各工序部件钢管加热器、搭边加热器、涂装器、送进导向压合机构、补口层加热器、二次压合辊分别依序布置且安装在转动圈架圆周上，转动圈架由其圆周分布安装的多个支撑滚轮支撑在补口管段的外圆周表面上，各工序部件可随转动圈架一同通过支撑滚轮围绕补口管段的外圆周转动，各工序部件在转动中分别顺序作业，加工成型补口防腐层。
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