CN112780876B - 一种用于三通管件和环焊缝裂纹的在役修复套筒及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于三通管件和环焊缝裂纹的在役修复套筒及方法，该修复套筒通过将一个支管形式的套筒沿其横向的中心截面，以及纵向的中心截面，将修复套筒分为三个部分，三个套筒之间通过焊接连接，覆盖在待修复三通管件的外部。本发明的套筒安装操作简单快捷，能够在不停输的条件下，对三通管件和环焊缝裂纹类缺陷进行在役修复补强，避免了传统B型修复三通安装存在的问题，有效确保三通修复质量。

Description

一种用于三通管件和环焊缝裂纹的在役修复套筒及方法

【技术领域】

本发明属于油气输送管道修补技术领域，具体涉及一种用于三通管件和环焊缝裂纹的在役修复套筒及方法。

【背景技术】

B型套筒在役管道修复技术和换管技术是业界公认的主要油气输送管道缺陷永久修复方式，其中，B型套筒以在役不停输修复特点在油气输送管道修复补强领域获得了广泛应用。但是现有B型套筒修复主体主要是几何结构简单的钢管及对接环焊缝，针对几何结构复杂的压力设备在役修复补强研究及应用则存在技术难题。

三通属于压力容器范畴，是油气输送管道的重要组成部分，能够改变管道输送方向，进行管道分支、实现特殊连接等作用，其结构复杂，承受载荷也复杂，更因为其支管处开孔补强需求导致了三通设计壁厚远高于连接钢管，而支管与连接钢管的不等壁厚焊接更加容易造成超标焊接缺陷的产生，目前急需寻找到一种适用于三通管件和环焊缝裂纹类缺陷在役修复补强的套筒及修复方法。

目前制约B型套筒在三通上应用的主要原因在于三通的复杂几何尺寸难以满足B型套筒安装条件，尤其是三通的支管段长度有限，其中，ASMEB16.9-2012《工厂制造的锻钢对焊管件》规定D1219等径三通的支管段长度为228.5mm，D1219×559异径三通的支管段长度为127.5mm，φ1016等径三通的支管段长度为241mm，D1016×457异径三通的支管段长度为114mm，以上三通支管段长度仅为三通壁厚的3-6倍，若采用B型套筒在役修复，其焊接热影响区与三通支管连接钢管的环焊缝热影响区存在叠加，而不同阶段的热输入累积效应会削弱管体力学性能，直接影响到管道的承压能力，存在安全隐患。同时，采用热拔制工艺制造的三通，其肩部存在较大的弯曲曲率，三通的支管段有效连接长度更加缩短，难以满足B型套筒安装条件。

【发明内容】

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种用于三通管件和环焊缝裂纹的在役修复套筒及方法，以克服现有技术中缺少三通管件和环焊缝裂纹类缺陷在役修复补强的套筒和修复方法。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种用于三通管件和环焊缝裂纹的在役修复套筒，包括底部、第一上部和第二上部；所述三通管件包括相互垂直的三通主管和三通支管；

底部的上端和第一上部的下端焊接连接，底部的上端和第二上部的上端焊接连接；第一上部的侧边部和第二上部的侧边部焊接连接；

所述底部为半圆管体，所述第一上部和第二上部为结构相同的部件；第一上部和第二上部相对于三通支管轴线对称；底部和三通主管同轴线；

第一上部分为主体部分和突出部分，突出部分在主体部分的上部，所述主体部分和突出部分的轴线相互垂直，所述主体部分用于覆盖三通主管；所述突出部分为半圆管体；

所述底部的长度长于三通主管的长度，所述第一上部和第二上部的长度均长于三通支管的长度。

优选的，所述底部的长度不小于L1+2×(4×D1+4×d)，其中L1为三通主管的长度，D1为三通主管连接的连接钢管的壁厚；d为套筒的壁厚。

优选的，所述第一上部和第二上部的长度均不小于L2+4×D2+4×d；其中L2为三通支管的长度，D2为三通支管连接的连接钢管的壁厚；d为套筒的壁厚。

优选的，所述套筒制造后通过400-600℃的回火热处理后，拆分成底部、第一上部和第二上部。

优选的，所述套筒和三通管件之间的间隙为0-5mm。

一种用于三通管件和环焊缝裂纹的在役修复方法，包括以下步骤：

步骤1，将底部从三通主管的底部包裹三通主管，将第一上部和第二上部从三通管件的两侧包裹住三通管件；

步骤2，焊接第一上部和第二上部之间；

步骤3，焊接底部和第一上部之间，焊接底部和第二上部之间；

步骤4，焊接第一上部和三通支管之间，焊接第二上部和三通支管之间；

步骤5，焊接套管的两端和三通主管之间。

优选的，步骤2中，第一上部和第二上部之间为第一纵向焊缝。

优选的，步骤3中，底部和第一上部之间的焊缝，底部和第二上部之间的焊缝共同组成第二纵向焊缝。

优选的，步骤4中，第一上部和三通支管之间的焊缝，第二上部和三通支管之间的焊缝共同组成第一环形角焊缝。

优选的，步骤5中，焊接套管的两端和三通主管之间的焊缝均为第二环形角焊缝。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明公开了一种用于三通管件和环焊缝裂纹的在役修复套筒，该修复套筒通过将一个支管形式的套筒沿其横向的中心截面以及纵向的中心截面将修复套筒分为三个部分，三个套筒之间通过焊接连接，覆盖在待修复三通管件的外部。本发明的套筒安装操作简单快捷，能够在不停输的条件下，对三通管件和环焊缝裂纹类缺陷进行在役修复补强，避免了传统B型修复三通安装存在的问题，有效确保三通修复质量。

进一步的，本发明套筒所用制造工艺为热拔制加工工艺，经回火消除应力后，力学性能接近修复三通，残余应力的消除也有助于套筒结构件几何尺寸不易变形。

本发明还公开了一种用于三通管件和环焊缝裂纹的在役修复方法，该方法首先将整个套筒焊接住后，整个套筒和三通管件焊接在一起，套筒安装操作简单快捷，避免了传统B型修复三通安装存在的问题，有效确保三通修复质量。能够满足三通管道内油气输送介质不停输的情况下，完成三通管件和环焊缝裂纹类缺陷在役修复补。

【附图说明】

附图1三通的结构示意图；

附图2三通与连接钢管对接焊接结构示意图；

附图3套筒拆分及组装示意图；

附图4套筒焊接示意图；

附图5为第一上部分或第二上部分的结构示意图；

其中：1-三通管件，2-三通主管，3-三通支管，4-三通肩部，C、M-中心至端面尺寸。5-连接钢管，6-对接环焊缝。7-套筒，8-环形角焊缝，9-纵向焊缝；10-底部；11-第一上部；12-第二上部；13-主体部分；14-突出部分；15-第一纵向焊缝；16-第二纵向焊缝；17-第一环形角焊缝；18-第二环形角焊缝。

【具体实施方式】

下面结合附图对本发明做进一步详细描述：

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制；术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性；此外，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明公开了一种用于三通管件和环焊缝裂纹的在役修复套筒及方法，该套筒按照热拔制三通生产工艺制造修复用套筒，所制造的套筒特点在于能够完全包裹住整个三通管件及对接环焊缝，并且在连接钢管上的延伸长度能够满足套筒安装需求。

参见图1为三通管件1的结构示意图，三通管件1包括接三通主管2，三通主管2上设置有三通支管3，所述三通主管2和三通支管3的轴线相互垂直，三通主管2的外壁和三通支管3的外壁连接处为三通肩部4。

参见图2为三通管件1和连接钢管5的连接结构示意图，三通主管2的两端和三通支管3的端部各自和一个连接钢管5连接，具体的通过焊接连接，因此在连接处有对接环焊缝6。三通管件1上有三个对接环焊缝6，套管7和三通主管2的连接的焊缝为环形角焊缝8，所述环形角焊缝8包括第一环形角焊缝17和第二环形角焊缝18。纵向焊缝9包括第一纵向焊缝15和第二纵向焊缝16。

参见图3，为本发明的修复套筒7的结构示意图，本发明的修复套筒7包括三部分，包括底部10，第一上部11和第二上部12；底部10为截面为半环形的管状，更为具体的为半圆管体，第一上部11和第二上部12为结构相同的部件，为L型的半圆管体，更为具体的，第一上部11和第二上部12均包括主体部分13和突出部分14，主体部分13和突出部分14一体连接，主体部分13和突出部分14的轴线相互垂直，主体部分13覆盖在三通主管2上，突出部分14围绕三通支管3设置。因此参见图5，主体部分13的一部分为半圆管体，另一部分的管壁上设置有豁口，该豁口则为突出部分14的一端，突出部分14则为半圆管体。从上面的描述可以得知套筒7的主管由底部10和两个主体部分13(第一上部11的和第二上部12的)上下拼接组成，第一上部11的突出部分14和第二部分12的突出部分14左右拼接组成套筒7的支管。

更为具体的，设定三通主管2的长度为L1，三通支管3的长度为L2，三通主管2连接的连接钢管5的壁厚为D1，三通支管3连接的连接钢管5的壁厚为D2；套筒7的壁厚为d。套筒7中，底部10的长度，即为套筒7的主管的长度不小于L1+2×(4×D1+4×d)；突出部分14，即为套筒7的支管的长度不小于L2+4×D2+4×d。套筒7的主管的内径为三通主管2的半径+套筒7的壁厚+间隙，套筒7的支管的内径为三通支管3的半径+套筒7的壁厚+间隙。

套筒7的制备过程为，根据上述的尺寸规格要求制备好后，根据模具直接制备好后，随后采用400-600℃回火热处理进行消应力处理，再按照图3所示将套筒拆分加工成三个组装部件，即底部10、第一上部11和第二上部12。

通过上述的套筒7进行修复的方法包括以下步骤：

步骤1，按照图3所示进行套筒7部件组装，底部10从三通主管2的底部安装在三通主管2上，第一上部11从三通主管2和三通支管3连接处的一侧覆盖住三通，第二上部12从三通主管2和三通支管3连接处的一侧覆盖住三通，第一上部11和第二上部12相拼接，第一上部11和第二上部12的下部共同和底部10拼接。要求焊接端套筒7内径与待修复三通外径之间的间隙为0-5mm，套筒7之间焊接对口轴向错位为0-2mm。

3)套筒7焊接，按照图4所示进行套筒焊接，焊接顺序为：①-焊接第一上部11和第二上部12之间的第一纵向焊缝15，焊接方向为从下向上；②-焊接第一上部11和底部10之间，以及第二上部12和底部10之间，焊接的为一条焊缝，为第二纵向焊缝16，焊接方向为0从左向右，或从右向左；③-焊接套筒7的支管端部和三通支管3之间，焊接的为第一环形角焊缝17；④-焊接套筒7的两端和三通主管2之间，焊接的为第二环形角焊缝18，焊接方向为从下向上。其中，焊接以前在第一纵向焊缝15和第二纵向焊缝16的纵向焊缝根部安装2.5mm厚碳钢垫板(垫板含碳量≤0.23％)，防止在三通管件1上直接施焊。

实施例

以设计压力为10MPa的D1016×1016×914mm 36mm X80热拔制三通为例进行说明。该三通管件1的中心至端面尺寸C＝749mm、M＝737mm，三通主管2的连接钢管5为φ1016×12.8mm X80钢管，三通支管3的连接钢管5为φ914×28mm X70钢管。若选择厚度为36mm强度等级为X80套筒进行三通修复，则要求套筒的C≥749+4×12.8+4×36＝944.2mm、M≥737+4×28+4×36＝993mm。

采用热拔制工艺生产出C≥944.2mm、M≥993mm的套筒7，放入箱式炉进行550℃回火热处理，按照图3所示拆分加工为三个组装部件。将三件组装部件装配到修复三通管件1上，套筒7的内径与待修复三通外径之间的间隙为0-5mm，套筒之间的轴向错位为0-2mm。按照图4所示进行套筒焊接，焊接顺序为：①-第一纵向焊缝15(从下向上)，②-第二纵向焊缝16(从左向右，或从右向左)，③-第一环形角焊缝17，④-第二环形角焊缝18(从下向上)，其中，在纵向焊缝根部安装2.5mm厚碳钢垫板(垫板含碳量≤0.23％)，防止直接在三通管件1上施焊。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种在役修复套筒的用于三通管件和环焊缝裂纹的在役修复方法，其特征在于，

所述套筒包括底部(10)、第一上部(11)和第二上部(12)；所述三通管件(1)包括相互垂直的三通主管(2)和三通支管(3)；

底部(10)的上端和第一上部(11)的下端焊接连接，底部(10)的上端和第二上部(12)的上端焊接连接；第一上部(11)的侧边部和第二上部(12)的侧边部焊接连接；

所述底部(10)为半圆管体，所述第一上部(11)和第二上部(12)为结构相同的部件；第一上部(11)和第二上部(12)相对于三通支管(3)轴线对称；底部(10)和三通主管(2)同轴线；

第一上部(11)分为主体部分(13)和突出部分(14)，突出部分(14)在主体部分(13)的上部，所述主体部分(13)和突出部分(14)的轴线相互垂直，所述主体部分(13)用于覆盖三通主管(2)；所述突出部分(14)为半圆管体；

所述底部(10)的长度长于三通主管(2)的长度，所述第一上部(11)和第二上部(12)的长度均长于三通支管(3)的长度；

第一上部(11)和三通支管(3)之间的焊缝，第二上部(12)和三通支管(3)之间的焊缝共同组成第一环形角焊缝(17)；

所述第一上部(11)和第二上部(12)的长度均不小于L2+4×D2+4×d；其中L2为三通支管(3)的长度，D2为三通支管(3)连接的连接钢管(5)的壁厚；d为套筒(7)的壁厚；

所述套筒(7)和三通管件(1)之间的间隙为0-5mm；

所述套筒(7)通过热拔制加工工艺，制造后通过400-600℃的回火热处理后，拆分成底部(10)、第一上部(11)和第二上部(12)；

所述在役修复方法包括以下步骤：

步骤1，将底部(10)从三通主管(2)的底部包裹三通主管(2)，将第一上部(11)和第二上部(12)从三通管件(1)的两侧包裹住三通管件(1)；

步骤2，焊接第一上部(11)和第二上部(12)之间的第一纵向焊缝(15)，焊接方向为从下向上；

步骤3，焊接底部(10)和第一上部(11)之间，焊接底部(10)和第二上部(12)之间，为第二纵向焊缝(16)；

在第一纵向焊缝(15)和第二纵向焊缝(16)焊接前，在两个纵向焊缝根部安装2.5mm厚碳钢垫板；

步骤4，焊接第一上部(11)和三通支管(3)之间，焊接第二上部(12)和三通支管(3)之间；

步骤5，焊接套筒(7)的两端和三通主管(2)之间；

步骤5中，焊接套筒(7)的两端和三通主管(2)之间的焊缝均为第二环形角焊缝(18)；

所述底部(10)的长度不小于L1+2×(4×D1+4×d)，其中L1为三通主管(2)的长度，D1为三通主管(2)连接的连接钢管(5)的壁厚；d为套筒(7)的壁厚。

Images