CN112780875A - 一种适用于大壁厚差对接环焊缝缺陷修复用b型套筒及其加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适用于大壁厚差对接环焊缝缺陷修复用B型套筒及其加工方法，属于油气输送管道修补领域。本发明的加工方法：1)确定套筒毛坯板材的壁厚和长度；2)将毛坯板材切割成矩形坯料，在板材中心线加工出一个凹槽，进行卷筒，完成卷筒后进行焊接，凹槽在内壁上形成径向环凹槽；径向环凹槽的一侧对应环焊缝相连接的薄壁钢管，另一侧对应厚壁钢管；将厚壁钢管对应侧内壁进行镗孔，直至内径大于等于厚壁钢管的外径；3)之后进行去应力回火，再加工管端坡口，沿轴向分割成两个对称的半管，半管上加工纵向焊缝坡口，完成加工。本发明能够有效实现套筒内壁与钢管外壁间隙正常贴合，显著改善原管线因局部截面突变而引入的应力集中。

Description

一种适用于大壁厚差对接环焊缝缺陷修复用B型套筒及其加 工方法

技术领域

本发明属于油气输送管道修补领域，尤其是一种适用于大壁厚差对接环焊缝缺陷修复用B型套筒及其加工方法。

背景技术

在长输管道工程建设过程中，通常采用大量的三通、感应加热弯管等管道结构件进行管道分输和变向，但由于管道结构件相对干线钢管来说结构复杂，其加工制作工艺技术要求较高。为了实现管道等强度匹配连接，一般管道结构件的壁厚要比连接钢管厚很多，例如，与D1219×26.4㎜X80钢管相连接的三通壁厚达58㎜。

管道结构件是管道建设中必不可少的功能结构件，其与连接钢管之间不等壁厚的连接形式，对接接口处壁厚尺寸突变明显，使得不等壁厚对接环焊缝部位的结构应力较正常的等壁厚对接环焊缝陡增，环焊缝的承载能力显著恶化。据近年来国内外长输管道失效分析和管道运营过程中内检测结果统计显示，管道系统中类似大壁厚差现象的存在已成为严重影响长距离输送管线安全、平稳、高效运营的一大潜在安全隐患之一，属于管道质量治理和提升工作的重点所在。

通过多年的探索，B型套筒被国内外同行公认为现有二十余种管道修复方法中最为经济合理的环焊缝缺陷永久修复方法之一，并得到广泛应用，然而实际应用中发现传统B型套筒也有一定的局限性。现有的B型套筒基本分三类：第一类是等壁厚的两片套筒瓦片，装配在需要补强的管道上后进行在役焊接，其安装件类似于一根等壁厚的短节；第二类是局部凸起的异型套筒，凸起部位位于环焊缝处；第三类就是为了实现套筒与管道有效贴合，减少二者之间的间隙量，在套筒内壁对应环焊缝处加工环形刻槽，以提高B型套筒的修复质量。对于以上所述的急需解决的大壁厚差环焊缝修复问题，现有的套筒产品不能将套筒内壁与钢管外壁之间的间隙控制到可施焊的工艺要求内，无法实施组装后焊接，目前除了采用高成本的停输换管方法外，尚未发现有好的解决方案。

发明内容

本发明的目的在于克服B型套筒不适用于大壁厚差对接环焊缝缺陷修复的缺点，提供一种适用于大壁厚差对接环焊缝缺陷修复用B型套筒及其加工方法。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种适用于大壁厚差对接环焊缝缺陷修复用B型套筒的加工方法，包括以下步骤：

1)确定套筒毛坯板材的壁厚和长度；

对于不等壁厚连接钢管的待修复环焊缝，以待修复钢管中的薄壁钢管厚度为基准，计算B型套筒的基本壁厚Ts；

毛坯管板材壁厚为对接厚壁钢管与薄壁钢管的外侧壁厚差与B型套筒基本壁厚之和；

2)将毛坯板材切割成矩形坯料，在板材中心线加工出一个凹槽，进行卷筒，完成卷筒后进行焊接，凹槽在内壁上形成径向环凹槽；

以径向环凹槽为界，径向环凹槽的一侧对应环焊缝相连接的薄壁钢管，另一侧对应环焊缝相连接的厚壁钢管；

将厚壁钢管对应侧内壁进行镗孔，直至内径大于等于厚壁钢管的外径；

3)进行去应力回火，再加工管端坡口，沿轴向分割成两个对称的半管，半管上加工纵向焊缝坡口，完成加工。

进一步的，步骤2)中凹槽的尺寸对应于待修复焊缝尺寸。

进一步的，步骤3)中将厚壁钢管对应侧内壁进行镗孔，直至内径比厚壁钢管的外径大0～5mm。

进一步的，步骤1)中，确定套筒毛坯板材的长度大于等于L_h+L_b；

其中，L_b为薄壁钢管侧套筒长度，L_h为厚壁钢管侧套筒长度L_h。

进一步的，L_b≥4t+4t_h，L_h≥4(t+0.5t)+4t_h；

其中，t-薄壁钢管壁厚；t_h-角焊缝高度。

进一步的，t_h＝1.4t+δ；

其中，δ为安装间隙，取值范围为0～5mm。

一种适用于大壁厚差对接环焊缝缺陷修复用B型套筒，包括两块轴对称的半管钢材；

半管钢材的内壁中心设有凹槽，所述凹槽一侧的内壁内径对应于薄壁钢管厚度，另一侧内壁的内径对应于厚壁钢管厚度，所述凹槽尺寸对应于待修复焊缝尺寸；

半管钢材的管端设有坡口，半管上设有纵向焊缝坡口；

当安装在待修复管道上时，凹槽位于待修复环环缝处，大内径侧对应于厚壁钢管，将两个半管钢材焊接，形成纵向焊缝；

将两个半管端部焊接，形成环形角焊缝。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明的适用于大壁厚差对接环焊缝缺陷修复用B型套筒及其加工方法，适用于不同壁厚相连接环焊缝缺陷修复用套筒，尤其对于如管道系统中三通主管与干线钢管、感应加热弯管与干线钢管等壁厚差别较大的环焊缝修复，壁厚差愈大，优势愈显著，本发明安装便利，能够有效实现套筒内壁与钢管外壁间隙正常贴合，显著改善原管线因局部截面突变而引入的应力集中。

附图说明

图1为套筒加工示意图；

图2为套筒安装示意图；

图3为套筒修复不等壁厚对接接头示意图。

其中：1-厚壁钢管，2-薄壁钢管，3-套筒，4-环形角焊缝，t-薄壁钢管壁厚，t_D-厚壁钢管壁厚，T-套筒毛坯件厚度，T_S-套筒减薄端壁厚，δ-安装间隙，t_h-角焊缝高度，t_k-角焊缝宽度，L_h-厚壁钢管侧套筒长度，L_b-薄壁钢管侧套筒长度。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

下面结合附图对本发明做进一步详细描述：

以设计压力为10MPa的D1016×1016×914mm、36mm、X80热拔制三通的厚壁主管与φ1016×12.8mm X80薄壁钢管对接环焊缝的修复为例进行说明。

若采用Q345R套筒进行修复，则套筒计算壁厚为21mm，对应图3中套筒减薄端壁厚T_s＝21mm，则毛坯板材厚度T＝T_s+0.5t＝21+0.5×12.8＝27.4mm；

角焊缝高度t_h＝1.4t+δ＝1.4×12.8+(0～5)＝17.92～22.92mm；

薄壁钢管侧套筒长度L_b≥4t+4t_h＝4×12.8+4×(17.92～22.92)≈143mm；

厚壁钢管侧套筒长度L_h≥4(t+0.5t)+4t_h＝4×(12.8+0.5×12.8)+4×(17.92～22.92)≈168mm。

通过以上计算，可知套筒长度应为不小于L_h+L_b＝311mm，毛坯板材厚度不低于27.4mm。

选取套筒毛坯板材壁厚不低于27.4mm，根据图1所示套筒加工方法进行刻槽、卷筒、内壁加工，加工成半成品，再进行回火去应力热处理，加工管端坡口，然后分割成两个对称的半管，稍后分别加工纵向焊缝坡口，即完成套筒产品加工。

套筒产品加工完成后的套筒进行安装，参见图2，图2为套筒安装示意图，本发明的套筒能有效实现套筒内壁与钢管外壁间隙正常贴合，显著改善原管线因局部截面突变而引入的应力集中。

以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种适用于大壁厚差对接环焊缝缺陷修复用B型套筒的加工方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)确定套筒毛坯板材的壁厚和长度；

对于不等壁厚连接钢管的待修复环焊缝，以待修复钢管中的薄壁钢管厚度为基准，计算B型套筒的基本壁厚Ts；

毛坯管板材壁厚为对接厚壁钢管与薄壁钢管的外侧壁厚差与B型套筒基本壁厚之和；

2)将毛坯板材切割成矩形坯料，在板材中心线加工出一个凹槽，进行卷筒，完成卷筒后进行焊接，凹槽在内壁上形成径向环凹槽；

以径向环凹槽为界，径向环凹槽的一侧对应环焊缝相连接的薄壁钢管，另一侧对应环焊缝相连接的厚壁钢管；

将厚壁钢管对应侧内壁进行镗孔，直至内径大于等于厚壁钢管的外径；

3)进行去应力回火，再加工管端坡口，沿轴向分割成两个对称的半管，半管上加工纵向焊缝坡口，完成加工。

2.根据权利要求1所述的适用于大壁厚差对接环焊缝缺陷修复用B型套筒的加工方法，其特征在于，步骤2)中凹槽的尺寸对应于待修复焊缝尺寸。

3.根据权利要求1所述的适用于大壁厚差对接环焊缝缺陷修复用B型套筒的加工方法，其特征在于，步骤3)中将厚壁钢管对应侧内壁进行镗孔，直至内径比厚壁钢管的外径大0～5mm。

4.根据权利要求1所述的适用于大壁厚差对接环焊缝缺陷修复用B型套筒的加工方法，其特征在于，步骤1)中，确定套筒毛坯板材的长度大于等于L_h+L_b；

其中，L_b为薄壁钢管侧套筒长度，L_h为厚壁钢管侧套筒长度L_h。

5.根据权利要求4所述的适用于大壁厚差对接环焊缝缺陷修复用B型套筒的加工方法，其特征在于，L_b≥4t+4t_h，L_h≥4(t+0.5t)+4t_h；

其中，t-薄壁钢管壁厚；t_h-角焊缝高度。

6.根据权利要求5所述的适用于大壁厚差对接环焊缝缺陷修复用B型套筒的加工方法，其特征在于，t_h＝1.4t+δ；

其中，δ为安装间隙，取值范围为0～5mm。

7.一种适用于大壁厚差对接环焊缝缺陷修复用B型套筒，其特征在于，包括两块轴对称的半管钢材；

半管钢材的内壁中心设有凹槽，所述凹槽一侧的内壁内径对应于薄壁钢管厚度，另一侧内壁的内径对应于厚壁钢管厚度，所述凹槽尺寸对应于待修复焊缝尺寸；

半管钢材的管端设有坡口，半管上设有纵向焊缝坡口；

当安装在待修复管道上时，凹槽位于待修复环环缝处，大内径侧对应于厚壁钢管，将两个半管钢材焊接，形成纵向焊缝；

将两个半管端部焊接，形成环形角焊缝。

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