CN112091463A - 一种三连弯管更换方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及三连弯管更换方法，包括S1、预制第一弯头，第二弯头，第三弯头，并在第一弯头和第二弯头之间预制第一焊缝，将第一弯头和第二弯头焊接形成两连弯管；S2、提供一现场管道并沿现场管道的第二焊缝和第三焊缝，将现场管道上的旧三连管整体切割出；S3、根据现场管道的第二焊缝和第三焊缝的坡口尺寸，对两连弯管和第三弯头的坡口尺寸进行加工；S4、将加工后的第三弯头与现场管道的第二焊缝进行对口，将加工后的两连弯管与现场管道的第三焊缝进行对口，并将加工后的两连弯管的另一端与第三弯头进行对口，焊接第二焊缝、第三焊缝以及两连弯管与第三弯头形成的第四焊缝。该三连弯管更换方法可行性强且稳定可靠。

Description

一种三连弯管更换方法

技术领域

本发明涉及三连弯管更换技术，更具体地说，涉及一种三连弯管更换方法。

背景技术

三连弯管，是指三个弯头之间通过焊缝连接在一起而形成的一段管段，三个弯头的轴心线可能在一个平面内，也可能不在一个平面内。三个弯头所形成的整体尺寸结构复杂，而且三个弯头之间的相对位置自由度大，特别是轴心线不在一个平面内时更为突出。所以，如果需要更换三连弯管，施工难度极大，特别是大口径厚壁三连弯管的更换，三个弯头轴心线不在一个平面和大口径厚壁管线的情况下更换难度最大，所以以这几种情况为例并结合图1和图2具体说明。

对于三连弯管的更换，原有的可能采用的方案有三种：

方案1：三个弯头分别一一更换，存在的技术难题和风险：

·第四焊缝54、第一焊缝51至少需要进行两次切割和焊接；

·焊缝焊接过程中的收缩变形对尺寸造成影响。最后更换的一个弯头需要补偿前面两个弯头的收缩量。弯头备件的余量很可能会不足，将造成方案实施失败。

·现场的三个弯头需要一一切割、焊接。相当于分别更换三个弯头，整体工期长、成本高，如在核岛内实施，则将带来的人员集体剂量大幅增加。

方案2：三连弯管整体切割后，将三个弯头备件运到现场同时对口后进行焊接：

·现场需要焊接四道焊缝，特别还有一道斜向的焊缝，现场工作量和实施难度大。

·焊缝收缩变形量大，形成的管道应力大，而且焊接收缩的应力会集中在最后焊接的焊缝上。

·三个弯头之间尺寸关系复杂，自由度大，且互相影响，难以实现更换目标。

方案3：整体预制三连弯管备件，现场整体切割三连弯管弯后，整体对口焊接：

·由于现场尺寸存在安装偏差，受结构和尺寸影响，在得到现场尺寸前，无法开展备件预制工作，这样全部工作均集中到现场开工后的时间窗口内，将导致现场整体实施工期长。

·弯管备件预制完毕后无法调整，而三连弯管的结构对整体备件尺寸精度要求极高，而焊接所能达到的预制尺寸精度无法满足实际需求，能否成功实现对口偶然性很大。

·在工程安装阶段，采用的是整体预制三连弯管的方法，但此时需要在管线的其他位置留有可供尺寸误差调整的焊缝，而更换三连弯管时其上下游的管线位置均已确定，无可供调整尺寸误差的位置。

综上，方案1、3可行但所需付出的代价大(工期、成本、集体剂量)、成功可能性小，方案2则不具备可行性，难以有效解决三连弯管的更换问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，提供一种改进的三连弯管更换方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种三连弯管更换方法，包括以下步骤：

S1、根据第一预制尺寸预制第一弯头，根据第二预制尺寸预制第二弯头，根据第三预制尺寸预制第三弯头，并在第一弯头和第二弯头之间预制第一焊缝，将第一弯头和第二弯头焊接形成两连弯管；

S2、提供一现场管道，并沿现场管道的第二焊缝和第三焊缝，将现场管道上的旧三连管整体切割出；

S3、根据现场管道的第二焊缝和第三焊缝的坡口尺寸，对所述两连弯管和所述第三弯头的坡口尺寸进行加工；

S4、将加工后的所述第三弯头的一端与现场管道的所述第二焊缝进行对口，将加工后的所述两连弯管的一端与现场管道的所述第三焊缝进行对口，并将加工后的所述两连弯管的另一端与所述第三弯头进行对口，焊接所述第二焊缝、第三焊缝以及所述两连弯管与所述第三弯头形成的第四焊缝。

优选地，在所述S1步骤中，在预制所述第三弯头时，在所述第三弯头与所述两连弯管对接的一端留设第一待加工段；

在预制所述两连弯管时，在所述两连弯管与所述第三焊缝对接的一端留设第二待加工段。

优选地，所述第一待加工段和所述第二待加工段的长度大于10mm且小于30mm。

优选地，所述S3步骤还包括以下步骤：

S3.1、测量现场管道的所述第二焊缝和所述第三焊缝的尺寸，并确定所述两连弯管需加工的第一坡口尺寸以及所述第三弯头需加工的第二坡口尺寸；

S3.2、根据所述第一坡口尺寸对所述两连弯管进行加工，以及根据所述第二坡口尺寸对所述第三弯头进行加工；

S3.3、测量加工后的所述两连弯管的坡口尺寸和所述第三弯头的坡口尺寸并将测量数据导入三维模拟系统进行模拟组对并对所述两连弯管的坡口尺寸和所述第三弯头的坡口尺寸进行验证；

若验证通过，则进行所述S4步骤；

若验证未通过，则重复所述S3.2至S3.步骤，直至验证通过。

优选地，在所述S4步骤中，在所述S3.1中通过三维扫描仪测量所述现场管道的所述第二焊缝和所述第三焊缝的尺寸。

优选地，在所述S3.3中通过三维扫描仪测量加工后的所述两连弯管的坡口尺寸和所述第三弯头的坡口尺寸。

优选地，在所述S3.2步骤中通过切割机和坡口机对所述两连弯管和所述第三弯头进行加工。

优选地，在所述S4步骤中，将加工后的所述两连弯管的另一端与所述第三弯头进行对口时调整所述两连弯管位置使所述两连弯管上的第一焊缝位于水平方向上。

优选地，所述第二弯头的管径与所述第一弯头的管径相适配。

优选地，所述第一弯头的管径与所述第二弯头的管径相适配。

实施本发明的三连弯管更换方法，具有以下有益效果：该三连弯管更换方法具有可行性强且稳定可靠、操作简便、操作效率高、可节约工期、降低人员剂量以及施工成本的优点。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明第一实施例的三连弯管的更换状态示意图；

图2是图1所示三连弯管更换后的结构示意图；

图3是本发明第二实施例的三连弯管的更换状态示意图；

图4是图3所示三连弯管更换后的结构示意图。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。

图1及图2示出了本发明三连弯管更换方法的第一实施例。该三连弯管更换方法可应用于更换三连弯管，本实施例的三连弯管更换方法采用的是“2+1”的方式更换三连弯管，其中“2+1”将两连弯管和一个弯头与切除旧三连弯管的现场管道进行焊接，其具有可行性强且稳定可靠、操作简便、操作效率高、可节约工期、降低人员剂量以及施工成本的优点。

如图1及图2的三连弯管的三个弯头不在同一个平面。该三连弯管更换方法包括以下步骤：

S1、根据第一预制尺寸预制第一弯头10，根据第二预制尺寸预制第二弯头20，根据第三预制尺寸预制第三弯头30，并在第一弯头10和第二弯头20之间预制第一焊缝51，将第一弯头10和第二弯头20焊接形成两连弯管。其中第一预制尺寸、第二预制尺寸、第三预制尺寸可以为理论尺寸(经验尺寸)，采用理论尺寸(经验尺寸)可便于在更换三连弯管前且不知道现场尺寸的情况下依然能够提前准备和预制、节省现场施工时间创造了非常有利的条件。该第一预制尺寸可包括第一高度、第一管径、第一弯曲弧度、第一管壁厚度；第一高度、第一管径、第一弯曲弧度、第一管壁厚度均为经验值。该第二预制尺寸可包括第二高度、第二管径、第二弯曲弧度、第二管壁厚度；第二高度、第二管径、第二弯曲弧度、第二管壁厚度均为经验值。该第三预制尺寸可包括第三高度、第三管径、第三弯曲弧度、第三管壁厚度；第三高度、第三管径、第三弯曲弧度、第三管壁厚度均为经验值。需要说明的是不同现场，经验值可不同。

该第一弯头10为45°弯头，该第二弯头为45°弯头，该第三弯头为90°弯头。该第一弯头10的一端可设置第一斜切口，另一端为平口；该第二弯头20的一端可设置第二斜切口，另一端为平口；该第一斜切口的倾斜度与第二斜切口的倾斜度相适配。该第三弯头10的两端均为平口，其中一端为的平口与另一端的平口垂直设置。该第一弯头10和该第二弯头20的弯曲部相背设置，则该第一弯头10和第二弯头20朝相反方向弯曲设置。第一弯头10、第二弯头20、以及第三弯头30均为两端贯通的中空结构。该第一弯头10的管径可与该第二弯头20的管径相适配，该第二弯头20的管径可与该第一弯头10的管径相适配。

具体地，可在车间中采用常规的弯头制备方法根据第一预制尺寸、第二预制尺寸、以及第三预制尺寸预制出第一弯头10、第二弯头20以及第三弯头30，然后将第一弯头10的第一斜切口与第二弯头20的第二斜切口对接，并在第一弯头10和第二弯头20之间预制第一焊缝51，通过采用自动焊接机向第一焊缝51添加焊料使得第一弯头10和第二弯头20连接形成一体结构。

在本实施例中，需要说明的是，在预制两连弯管时，可在两连弯管与现场管道对接的一端留设第二待加工段，即与现场管道形成的第三焊缝53进行对接的一端留设第二待加工段，具体地，该第二待加工段可设置于该第一弯头10相背于该第二弯头20的一端。其中，该第二待加工段的长度可为大于10mm且小于30mm。该第二待加工段可用于补偿现场更换三连弯管时将旧三连弯管整体切割后的尺寸调整量。

在本实施例中，需要说明的是，在预制第三弯头30时，可在第三弯头30与该两连弯管对接的一端留设第一待加工段，其中，该第二带加工段的长度可以为于10mm且小于30mm。该第三待加工段可用于补偿现场更换三连弯管时将旧三连弯管整体切割后的尺寸调整量。

S2、提供一现场管道40，并沿现场管道40的第二焊缝52和第三焊缝53，将现场管道40上的旧三连管整体切割出。具体地，使用管道切割机切割移除现场的旧三连管，然后使用管道坡口机加工第二焊缝52和第三焊缝53的现场坡口。通过使用管道切割机和坡口机可保障了焊缝切割和坡口加工精度和效率。

S3、根据现场管道40的第二焊缝52和第三焊缝53的坡口尺寸，对两连弯管和第三弯头30的坡口尺寸进行加工。

该步骤S3具体包括以下步骤：

S3.1、测量现场管道40的第二焊缝52和第三焊缝53的尺寸，并确定两连弯管需加工的第一坡口尺寸以及第三弯头30需加工的第二坡口尺寸。

具体地，使用三维扫描仪测量第二焊缝52和第三焊缝53的现场坡口尺寸，通过使用三维扫描仪保障测量精度，并可便于将测量的三维尺寸模型导入三维模拟中进行模拟组对和尺寸验证。

可提前掌握管道壁厚和材质、焊接方法和焊接速度对焊缝轴向变形量的影响量。具体而言，就是采用与实际施工的弯头尺寸、材料一致的管道和同样的焊接方法和焊接速度进行试验，管道壁厚越厚，焊接热输入量越大，焊缝的轴向变形量越大。不同的情况下，变形量可在2-30mm范围内。在确定加工的坡口尺寸时，可结合该焊缝焊接的变形量以及现场坡口尺寸并通过常规计算方法确定需加工的第一坡口尺寸以及第二坡口尺寸。

S3.2、根据第一坡口尺寸对两连弯管进行加工，以及根据第二坡口尺寸对第三弯头30进行加工，具体地，使用管道坡口机并根据第一坡口尺寸在两连弯管的第二待加工段加工出第一坡口，使用管道坡口机并根据第二坡口尺寸在第三弯头30的第一待加工段加工出第二坡口。

S3.3、测量加工后的两连弯管的坡口尺寸和第三弯头30的坡口尺寸并将测量数据导入三维模拟系统进行模拟组对并对两连弯管的坡口尺寸和第三弯头30的坡口尺寸进行验证；具体地，可使用三维扫描仪测量加工后的两连弯管的坡口尺寸和第三弯头30的坡口尺寸，然后将测量得到的数据(包括两连弯管的坡口尺寸和第三弯头30的坡口尺寸的数据以及现场管道的数据)导入三维模拟系统中进行模拟对口，并可对两连弯管的坡口尺寸和第三弯头的坡口尺寸进行快捷验证，以提高验证效率和验证的准确性。其中，该三维模拟系统为常规的三维模拟软件。若验证通过，则进行S4步骤；若验证未通过，则重复S3.2至S3.步骤，直至验证通过。

需要说明的是，该两连弯头和第三弯头尺寸的测量和控制，需要考虑并预留焊缝焊接收缩的尺寸变形量，以保障焊接完毕后，现场管道尺寸与原安装状态保持一致，减少现场管线焊接后应力。

S4、将加工后的第三弯头30的一端与现场管道40的第二焊缝52进行对口，将加工后的两连弯管的一端与现场管道40的第三焊缝53进行对口，并将加工后的两连弯管的另一端与第三弯头30进行对口，焊接第二焊缝52、第三焊缝53以及两连弯管与第三弯头30形成的第四焊缝54。具体地，将加工后的第三弯头30在竖直方向设置的一端的平口与现场管道40的第一管段41上的第二焊缝52进行对口，将加工后的两连弯管上的第一弯头设有平口的一端与现场管道40的第二管段42上的第三焊缝53进行对口，并将两连弯管上的第二弯头设有平口的一端与第三弯头30水平设置的平口的一端进行对口，在这个过程中，可通过现有工装调整两连弯管位置使其上的第一焊缝51处于水平方向上，从而有利于焊接实施。然后采用自动焊机将焊接第二焊缝52、第三焊缝53以及两连弯管与第三弯头30形成的第四焊缝54，通过采用自动焊接机进行焊接，可保障了焊接质量、稳定性、效率，通过焊接变形控制技术有效控制焊接变形，并且可不受受空间的影响和干扰，保障焊接质量稳定性，节省现场焊接实施时间。需要说明的是整个过程可以第二焊缝52为基准确定第三弯头30位置，进而确定两连弯管的位置。需要说明的是将加工后的第三弯头30的一端与现场管道40的第二焊缝52进行对口，将加工后的两连弯管的一端与现场管道40的第三焊缝53进行对口，可不分先后顺序。

图3及图4示出了本发明三连弯管更换方法的第二实施例，其与该第一实施例的区别在于，该三连弯管更换方法可应用于三个弯头的轴心线在同一平面的弯头。

该三连弯管更换方法具有以下有益效果：

1)三连弯管更换方法具有可行性且稳定可靠：三连弯管更换方法可以稳定实现三连焊接弯管更换，只要按照三连弯管更换方法严格实施，该三连弯管更换基本可以实现。

2)可提前开展部分工作，优化工期分布：无需提前得到旧三连弯管尺寸即可进行两连弯管备件预制等准备工作，使大约五分之二的工作量得以提前准备和实施，减少了在现场的实施时间，节约了工期，并降低了人员剂量。

3)优化工序，大幅降低实施工期、集体剂量、施工成本：弯头3和两连弯管备件可同时加工、同时对口，第二焊缝52、第三焊缝53以及第三焊缝54可同时焊接，优化了现场实施的工序，使现场实施工期、集体剂量、施工成本降低至原方案的三分之一。

可以理解的，以上实施例仅表达了本发明的优选实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制；应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，可以对上述技术特点进行自由组合，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围；因此，凡跟本发明权利要求范围所做的等同变换与修饰，均应属于本发明权利要求的涵盖范围。

Claims (10)

1.一种三连弯管更换方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、根据第一预制尺寸预制第一弯头(10)，根据第二预制尺寸预制第二弯头(20)，根据第三预制尺寸预制第三弯头(30)，并在第一弯头(10)和第二弯头(20)之间预制第一焊缝(51)，将第一弯头(10)和第二弯头(20)焊接形成两连弯管；

S2、提供一现场管道(40)，并沿现场管道(40)的第二焊缝(52)和第三焊缝(53)，将现场管道(40)上的旧三连管整体切割出；

S3、根据现场管道(40)的第二焊缝(52)和第三焊缝(53)的坡口尺寸，对所述两连弯管和所述第三弯头(30)的坡口尺寸进行加工；

S4、将加工后的所述第三弯头(30)的一端与现场管道(40)的所述第二焊缝(52)进行对口，将加工后的所述两连弯管的一端与现场管道(40)的所述第三焊缝(53)进行对口，并将加工后的所述两连弯管的另一端与所述第三弯头(30)进行对口，焊接所述第二焊缝(52)、第三焊缝(53)以及所述两连弯管与所述第三弯头(30)形成的第四焊缝(54)。

2.根据权利要求1所述的三连弯管更换方法，其特征在于，在所述S1步骤中，在预制所述第三弯头(30)时，在所述第三弯头(30)与所述两连弯管对接的一端留设第一待加工段；

在预制所述两连弯管时，在所述两连弯管与所述第三焊缝(53)对接的一端留设第二待加工段。

3.根据权利要求2所述的三连弯管更换方法，其特征在于，所述第一待加工段和所述第二待加工段的长度大于10mm且小于30mm。

4.根据权利要求1所述的三连弯管更换方法，其特征在于，所述S3步骤还包括以下步骤：

S3.1、测量现场管道(40)的所述第二焊缝(52)和所述第三焊缝(53)的尺寸，并确定所述两连弯管需加工的第一坡口尺寸以及所述第三弯头(30)需加工的第二坡口尺寸；

S3.2、根据所述第一坡口尺寸对所述两连弯管进行加工，以及根据所述第二坡口尺寸对所述第三弯头(30)进行加工；

S3.3、测量加工后的所述两连弯管的坡口尺寸和所述第三弯头(30)的坡口尺寸并将测量数据导入三维模拟系统进行模拟组对并对所述两连弯管的坡口尺寸和所述第三弯头(30)的坡口尺寸进行验证；

若验证通过，则进行所述S4步骤；

若验证未通过，则重复所述S3.2至S3.步骤，直至验证通过。

5.根据权利要求4所述的三连弯管更换方法，其特征在于，在所述S4步骤中，在所述S3.1中通过三维扫描仪测量所述现场管道(40)的所述第二焊缝(52)和所述第三焊缝(53)的尺寸。

6.根据权利要求4所述的三连弯管更换方法，其特征在于，在所述S3.3中通过三维扫描仪测量加工后的所述两连弯管的坡口尺寸和所述第三弯头(30)的坡口尺寸。

7.根据权利要求4所述的三连弯管更换方法，其特征在于，在所述S3.2步骤中通过切割机和坡口机对所述两连弯管和所述第三弯头(30)进行加工。

8.根据权利要求1所述的三连弯管更换方法，其特征在于，在所述S4步骤中，将加工后的所述两连弯管的另一端与所述第三弯头(30)进行对口时调整所述两连弯管位置使所述两连弯管上的第一焊缝(51)位于水平方向上。

9.根据权利要求1所述的三连弯管更换方法，其特征在于，所述第二弯头(20)的管径与所述第一弯头(10)的管径相适配。

10.根据权利要求1所述的三连弯管更换方法，其特征在于，所述第一弯头(10)的管径与所述第二弯头(20)的管径相适配。

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