CN109079310B - 一种基于搅拌摩擦封堵燃气钢质管道带压修补焊接方法 - Google Patents
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Abstract
本发明是一种基于搅拌摩擦封堵燃气钢质管道带压修补焊接方法，涉及焊接技术领域，本发明解决在燃气管道破损时，需关停燃气焊接修复破损部位，燃气供应中断,给居民生活带来不便的问题。技术要点：选择与管道材质匹配相应的搅拌针材质；清理管道泄漏点表面，根据管道破损孔洞选择合适的搅拌针尺寸；搅拌针通过夹具夹持在消耗式搅拌摩擦焊工具头内部；然后通过消耗式搅拌摩擦焊工具头转动将搅拌针旋入管道漏气孔内从而将泄漏孔密封；在泄漏点表面覆盖修补盖板，将盖板边缘与管道表面焊接，完成焊接。本发明用于钢质燃气管道带压修补焊接。
Description
技术领域
本发明涉及焊接技术领域，特别涉及一种基于搅拌摩擦封堵燃气钢质管道带压修补焊接方法。
背景技术
当钢质燃气管道因腐蚀或者外力作用发生破损，导致燃气泄漏时，需要对管道破损部位进行修复，以保证环境安全以及减少经济损失。通常的做法是将燃气停输后再进行管道破损部位的修复。停输修复将导致燃气供应的中断,给居民的生产、生活带来诸多不便。如对管道进行在线焊接修复, 可确保管道运行的连续性,可在最大程度避免停输修复带来的各种损失。因此，建立一套能够安全、科学、快速的燃气管道泄漏在线修复技术意义重大。目前管道泄漏的带压修复技术主要包括机械封堵以及焊接修复。
现有文献CN 101670483A提出了一种用于填补匙孔的搅拌摩擦焊方法并设计出了相应的焊具。其操作步骤为：搅拌针材质的选取；开锥形预置孔；确定搅拌针的尺寸；定位；补焊。该发明为解决搅拌摩擦焊中出现焊缝缺陷以及焊缝匙孔,采用熔焊或摩擦塞焊进行补焊,导致焊接接头强度降低和力学性能差的问题。
现有文献CN101956885A提出了一种碳钢管道泄漏的带压封堵方法,其操作步骤为：根据所述管道泄漏点大小和所需修复管道的外径R,确定所述预制件的管道短管的直径；把所述短管设置在漏点位置,使短管与所需修复管道对接缝紧密,使气管直接焊接；对于水管可让主要水量从短管法兰口排出,用粘度较大的泥状物封堵短管内侧,使水不从短管与修复管道缝间流出,在法兰口位置引导水流方向,在所需焊接部位挡住水流的位置进行焊接,依次进行成圆形焊接作业。
由以上材料可见，燃气管道在线修复技术主要为安装机械堵漏装置以及利用外加装置排气补焊的方式。安装机械堵漏装置的方式，利用一些外加装置将漏点堵上，从而达到了阻止管道中介质泄露的目的，但是安装机械堵漏装置虽然临时性的将漏点进行了封堵，但是密封以及持续时间不够理想，而且受施工环境的影响较大，且机械装置复杂，人力物力消耗较大。利用外加装置排开气体后补焊的方式通过用装置将漏点处的气体排出，给漏点周围制造一个可以焊接的条件，从而实施补焊。该方法环境适应性较强，但是施工复杂，焊接过程仍存在一定的爆燃危险性。因此，本发明提出一种基于搅拌摩擦封堵燃气钢质管道带压修补焊接方法。
发明内容
一种基于搅拌摩擦封堵燃气钢质管道带压修补焊接方法，所述基于搅拌摩擦封堵钢质燃气管道带压修补焊接方法是按照以下步骤实现的：
步骤一、根据管道的材质，选择与待修补管道材质相匹配的搅拌针材质；
步骤二、清理管道泄漏点表面，确定管道破损孔洞的直径φ，根据管道破损孔洞选择合适的搅拌针尺寸；
步骤三、搅拌针通过夹具夹持在消耗式搅拌摩擦焊工具头内部；然后通过消耗式搅拌摩擦焊工具头带动搅拌针转动，将搅拌针旋入管道漏气孔内从而将泄漏孔进行密堵；
步骤四、将搅拌摩擦补焊部位的表面打磨平整、清洁，在泄漏点表面覆盖修补盖板，将盖板边缘与管道表面焊接，将盖板边缘与管道表面焊接，完成焊接；
本发明的有益效果是：
1.搅拌摩擦焊消耗式搅拌针填充的使用，方便快捷，可以大幅度改善以往安装排气装置耗时耗力的情况。
2．利用消耗式搅拌针对漏点孔洞在填充材料塑料状态下进行封堵，无明火产生提高了在线修复焊接的安全性。
3.成本较低，适应性强，几乎不受周围施工环境的影响。
4.可覆盖不同程度的燃气泄漏，尤其适用于泄漏孔径超过30mm的情况。
附图说明
图1是封堵焊接过程的示意图；
图2是封堵焊接完成的示意图；
图3是搅拌针的示意图。
具体实施方式
具体实施方式一：结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式的一种基于搅拌摩擦封堵燃气钢质管道带压修补焊接方法，所述基于搅拌摩擦封堵钢质燃气管道带压修补焊接方法是按照以下步骤实现的：
步骤一、根据管道的材质，选择与待修补管道材质相匹配的搅拌针1材质；
步骤二、清理管道泄漏点表面，确定管道破损孔洞的直径φ，根据管道破损孔洞选择合适的搅拌针1尺寸；
步骤三、搅拌针1通过夹具夹持在消耗式搅拌摩擦焊工具头2内部；然后通过消耗式搅拌摩擦焊工具头2带动搅拌针1转动，将搅拌针1旋入管道漏气孔内从而将泄漏孔进行密堵；
步骤四、将搅拌摩擦补焊部位的表面打磨平整、清洁，在泄漏点表面覆盖修补盖板3，将盖板3边缘与管道表面焊接，将盖板3边缘与管道表面焊接；
具体实施方式二：结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式的一种基于搅拌摩擦封堵燃气钢质管道带压修补焊接方法，在步骤二中，所述管道破损孔洞的直径φ为3-30mm，搅拌针1直径φ1比管道破损孔洞的直径φ大0.2-0.5mm，且搅拌针1的前端为锥状，锥角θ为10-12°。其它组成和连接关系与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式的一种基于搅拌摩擦封堵燃气钢质管道带压修补焊接方法，在步骤一中所述搅拌针1材质为材质为软铁、黄铜或者铝合金。其它组成和连接关系与具体实施方式一或二相同。
具体实施方式四：结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式的一种基于搅拌摩擦封堵燃气钢质管道带压修补焊接方法。在步骤三中，所述搅拌针1的旋转速度为500-800r/min。其它组成和连接关系与具体实施方式一、二或三相同。
具体实施方式五：结合图1-图2说明本实施方式，本实施方式的一种基于搅拌摩擦封堵燃气钢质管道带压修补焊接方法。在步骤四中，所述盖板3边缘与管道表面的焊接方式，采用TIG钨极氩弧焊将该覆盖钢板的边缘与燃气管道焊接，盖板内表面弧度可与母管外表面紧密贴合，其材质、厚度与泄露管道一致，其形状为方形，宽度尺寸为80×80mm-150×150mm。其它组成和连接关系与具体实施方式一、二、三或四相同。
具体实施方式六：结合图1-图2说明本实施方式，本实施方式的一种基于搅拌摩擦封堵燃气钢质管道带压修补焊接方法。所述TIG钨极氩弧焊的工艺参数为：TIG焊钨直径为3mm，焊接电流为180-240A，氩气保护气流量为15-20L/min，焊丝的材质为E4303或E5023，焊丝直径为3.2mm。其它组成和连接关系与具体实施方式一、二、三、四或五相同。
具体实施方式七：结合图1-图2说明本实施方式，本实施方式的一种基于搅拌摩擦封堵燃气钢质管道带压修补焊接方法。所述管道破损孔洞的直径φ通过游标卡尺进行测量。
工作原理：
本发明在不停输的燃气管道上进行焊接作业，既要保证焊接质量，又要保证作业的安全性，避免发生烧穿和裂纹的产生，消耗式搅拌针1在搅拌摩擦焊机作用下高速旋转插入孔洞，通过焊头的高速旋转，使其与孔洞周围材料摩擦，利用摩擦热与塑性变形热作为焊接热源，从而使连接部位的材料温度升高软化，同时在搅拌头旋转下压带来的巨大的机械力的作用下，实现搅拌针1与孔洞周围金属的固相连接。焊接结束后，消耗式搅拌针1留在孔洞中，作为填充金属将管道孔洞封堵。但是由于搅拌摩擦焊为固相连接，气密性有时难以保证。封堵结束后再在其表面利用TIG焊进行熔焊封盖2处理，使填充金属与孔洞周围金属达到冶金结合，双重保证管道的气密性。
以上实施例用于说明本发明，而并非对本发明的限制,在不脱离本发明的精神和原则的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴。
Claims (5)
1.一种基于搅拌摩擦封堵燃气钢质管道带压修补焊接方法，其特征在于：所述一种基于搅拌摩擦封堵燃气钢质管道带压修补焊接方法是按照以下步骤实现的：
步骤一、根据管道的材质，选择与待修补管道材质相匹配的搅拌针(1)材质；
步骤二、清理管道泄漏点表面，确定管道破损孔洞的直径φ，根据管道破损孔洞选择合适的搅拌针(1)尺寸；
步骤三、搅拌针(1)通过夹具夹持在消耗式搅拌摩擦焊工具头(2)内部；然后通过消耗式搅拌摩擦焊工具头(2)带动搅拌针(1)转动，将搅拌针(1)旋入管道破损孔洞内从而将泄漏孔进行密堵；
步骤四、将搅拌摩擦补焊部位的表面打磨平整、清洁，在泄漏点表面覆盖修补盖板(3)，将盖板(3)边缘与管道表面焊接；
所述的步骤三中的搅拌针(1)的旋转速度为500-800r/min；
在步骤四中，所述盖板(3)边缘与管道表面的焊接方式，采用TIG钨极氩弧焊将该盖板(3)的边缘与管道焊接，盖板(3)内表面弧度与管道外表面紧密贴合，其材质、厚度与泄露管道一致，其形状为方形，宽度尺寸为80×80mm-150×150mm；
所述的步骤三中消耗式搅拌针(1)在搅拌摩擦焊机作用下高速旋转插入管道破损孔洞，通过消耗式搅拌摩擦焊工具头(2)的高速旋转，使其与破损孔洞周围材料摩擦，利用摩擦热与塑性变形热作为焊接热源，从而使连接部位的材料温度升高软化，同时在消耗式搅拌摩擦焊工具头(2)旋转下压带来的巨大的机械力的作用下，搅拌针(1)与破损孔洞周围金属的固相连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于搅拌摩擦封堵燃气钢质管道带压修补焊接方法，其特征在于：在步骤二中，所述管道破损孔洞的直径φ为3-30mm，搅拌针(1)直径φ1比管道破损孔洞的直径φ大0.2-0.5mm，且搅拌针(1)的前端为锥状，锥角θ为10-12°。
3.根据权利要求1所述的一种基于搅拌摩擦封堵燃气钢质管道带压修补焊接方法，其特征在于：在步骤一中所述搅拌针(1)材质为软铁、黄铜或者铝合金。
4.根据权利要求1所述的一种基于搅拌摩擦封堵燃气钢质管道带压修补焊接方法，其特征在于：所述TIG钨极氩弧焊的工艺参数为：TIG焊钨直径为3mm，焊接电流为180-240A，氩气保护气流量为15-20L/min，焊丝的材质为E4303或E5023，焊丝直径为3.2mm。
5.根据权利要求1所述的一种基于搅拌摩擦封堵燃气钢质管道带压修补焊接方法，其特征在于：所述管道破损孔洞的直径φ通过游标卡尺进行测量。
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