CN113048312B - 小口径pe天然气管道超声波焊接施工方法 - Google Patents
小口径pe天然气管道超声波焊接施工方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明小口径PE天然气管道超声波焊接施工方法涉及一种管道连接方法。其目的是为了提供一种施工效率高、操作简便的小口径PE天然气管道超声波焊接施工方法。本发明小口径PE天然气管道超声波焊接施工方法包括以下步骤:对管道进行断面清洗、倒角、去除表面氧化皮的处理;将管道安装在夹紧焊接装置内部;对夹紧焊接装置的位置进行固定;设置上固定块和下固定块分别对上下两段管道进行固定;在上固定块四周布置多个超声波发生装置,并用压紧块压紧超声波发生装置;在压紧块上设置电磁阀和推杆,推杆的底部与压紧块相连;启动超声波发生装置,在两段管道的压紧面产生超声波,熔化上PE天然气管道和下PE天然气管道的压紧面,完成焊接过程。
Description
技术领域
本发明涉及管道连接技术领域,特别是涉及一种小口径PE天然气管道超声波焊接施工方法。
背景技术
PE管道具有许多优良的特性,如耐低温、韧性好、强度高等优点,在天然气行业得到了很好的应用。PE天然气管道在一些特殊用途场合大显身手,因为在这些领域中,PE天然气管道比传统金属材料管道有都很大的优势,比如管道造价低、管道可以轻松实现大坡度爬坡、管道可以实现任意角度转弯,并且还能保证管道的安全使用。如钢管、铸铁管天然气管道的最大的问题是在使用期内,普遍发生的管道腐蚀和接头泄漏问题。PE天然气管道则具有明显的优点,圆满地解决了传统管道的腐蚀和接头泄漏两大难题。如作为室外线路管敷设在腐蚀性的土壤中,地震地区、山地和沼泽地区;作为承插管插入旧金属管道中修复、更新旧管道,这些施工特点,还能为用户带来一定的经济效益。PE天然气管道安装费用低于钢管道安装费用50%,而承插法修复或更替旧金属管道又比PE天然气管道直接埋地法节约30-40%安装费用。
目前小口径(DN100mm及以下尺寸)天然气管道的施工,越来越多的采用PE材质的天然气管道。目前小口径PE天然气管道的连接方法采用热熔接固定(如图1、图2和图3所示)或电熔接固定。
PE天然气管道热熔接固定过程:PE天然气管道1需要专门的机床铣端面和管道的内外表面,铣削完毕的PE天然气管道1放到专门的轨道2上,保证两段PE天然气管道1能完全对齐。PE天然气管道1沿着轨道2移开一定的距离,中加插入加热板3,通入电流加热一定的时间,取出加热板3,使用外力将两段PE天然气管道1熔化的部分对接,增加一定的外力,直到两段PE天然气管道1熔化粘接到一起,冷却后熔接在一起,完成PE天然气管道的焊接。
热熔连接固定方法成为了PE天然气管道焊接施工的主要方法,但是在实际的施工过程中,热熔连接固定方法有以下缺点或不足之处:
1.需要专门的热熔接设备才能操作;
2.操作工艺流程和熔接技术复杂,对操作工人的技术熟练程度要求高,需要专门的培训才能上岗操作,稍有差错就要锯掉接头,重新铣削接头和重新进行熔接作业;
3.操作现场需要接入稳定的市政电源;
4.作业速度慢,热熔焊接一个接头大约25~50分钟,作业效率低;
5.作业方式在冬季和大风天气不能操作。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种施工效率高、操作简便的小口径PE天然气管道超声波焊接施工方法。
本发明小口径PE天然气管道超声波焊接施工方法,包括以下步骤:
S10,对需要焊接的上PE天然气管道和下PE天然气管道进行断面清洗、倒角、去除表面氧化皮的处理;
S20,将上PE天然气管道和下PE天然气管道分别安装在上夹紧焊接装置和下夹紧焊接装置内部,通过夹紧焊接装置对管道进行夹紧;
S30,对上夹紧焊接装置和下夹紧焊接装置的位置进行固定;
S40,设置上固定块和下固定块分别对上PE天然气管道和下PE天然气管道进行固定,固定后两个管道需要焊接的面相接触;
S50,在上固定块四周均匀布置多个超声波发生装置;
S60,启动超声波发生装置,在两段管道的压紧面产生超声波,熔化上PE天然气管道和下PE天然气管道的压紧面,两个管道的接触面熔为一体,完成焊接过程。
本发明小口径PE天然气管道超声波焊接施工方法,其中所述步骤S50中,放置超声波发生装置后,设置压紧块压紧超声波发生装置,在压紧块上设置电磁阀和推杆,推杆的底部与压紧块相连,电磁阀工作使推杆推动压紧块压紧超声波发生装置。
本发明小口径PE天然气管道超声波焊接施工方法,其中所述上夹紧焊接装置包括内夹紧螺母、外夹紧螺母和弹性卡箍,内夹紧螺母的内壁与上PE天然气管道相接触,外夹紧螺母和内夹紧螺母配合安装,弹性卡箍安装在外夹紧螺母外侧。
本发明小口径PE天然气管道超声波焊接施工方法,其中所述内夹紧螺母和外夹紧螺母均由两个半圆的螺母组装而成。
本发明小口径PE天然气管道超声波焊接施工方法,其中所述上固定块上安装的超声波发生装置为环形排布,沿着上PE天然气管道径向方向上安装有多个超声波发生装置。
本发明小口径PE天然气管道超声波焊接施工方法,其中所述下夹紧焊接装置固定安装在机台上,下固定块安装在下夹紧焊接装置上。
本发明小口径PE天然气管道超声波焊接施工方法,其中所述超声波发生装置活动安装在上PE天然气管道外侧,当超声波发生装置绕上PE天然气管道旋转时,完成对上PE天然气管道和下PE天然气管道的环形焊接。
本发明小口径PE天然气管道超声波焊接施工方法,其中所述步骤S40中,两段管道相接触的面为平面、方形、半圆形、锯齿形、三角形接触面中的一种。
本发明小口径PE天然气管道超声波焊接施工方法与现有技术不同之处在于,本发明小口径PE天然气管道超声波焊接施工方法可以有效提高焊接速度,每个接头大约5分钟就可以焊接完毕。作业不受天气的影响,冬天、夏天、晴天、阴天和大风天均可进行焊接作业,延长了PE天然气管道填埋作业的施工作业季,可以为企业增加效益。焊接设备操作简单,采用的全自动超声波焊接设备,对技术人员的技术熟练程度的要求大大降低,非常容易进行技术推广。焊接用到的设备组件可以拆卸重复利用,且重复利用时由于螺纹和弹性卡箍等结构,安装精度也不会受到影响,降低了设备的维护成本。本发明采用的超声波焊接速度快、焊接强度高,焊接后的强度超过原材料PE管道基材的强度。
下面结合附图对本发明的小口径PE天然气管道超声波焊接施工方法作进一步说明。
附图说明
图1为本发明背景技术中PE天然气管道热熔焊接前准备的结构示意图;
图2为本发明背景技术中PE天然气管道热熔焊接电热器加热状态的结构示意图;
图3为本发明背景技术中PE天然气管道热熔后管道对焊时的结构示意图;
图4为本发明小口径PE天然气管道超声波焊接施工方法焊接时的结构示意图;
图5为本发明小口径PE天然气管道超声波焊接施工方法中上夹紧焊接装置的结构示意图;
图6为本发明小口径PE天然气管道超声波焊接施工方法中上夹紧焊接装置的俯视图;
图7为本发明小口径PE天然气管道超声波焊接施工方法中内夹紧螺母的结构示意图;
图8为本发明小口径PE天然气管道超声波焊接施工方法中外夹紧螺母和弹性卡箍装配后的结构示意图;
图9为本发明小口径PE天然气管道超声波焊接施工方法中PE天然气管道大平面压紧端面示意图;
图10为本发明小口径PE天然气管道超声波焊接施工方法中PE天然气管道大平面压紧端面焊接结束后的结构示意图;
图11-图14依次为本发明小口径PE天然气管道超声波焊接施工方法中PE天然气管道接触面为方形、半圆形、锯齿形、三角形的结构示意图;
图中标记示意为:1-管道;2-轨道;3-加热板;
11-上PE天然气管道;12-电磁阀;13-推杆;14-压紧块;15-超声波发生装置;16-上固定块;17-压紧面;18-下PE天然气管道;19-下固定块;20-机台;21-外夹紧螺母;22-内夹紧螺母;23-弹性卡箍;24-空槽;25-定位销;26-平面。
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明,但不用来限制本发明的范围。
本发明小口径PE天然气管道超声波焊接施工方法包括以下步骤:
S10,对上PE天然气管道11和下PE天然气管道18做断面清洗、倒角、去除表面氧化皮的工作;
S20,将上PE天然气管道11和下PE天然气管道18分别安装在上夹紧焊接装置和下夹紧焊接装置内部,通过夹紧焊接装置对管道进行夹紧;
S30,对上夹紧焊接装置和下夹紧焊接装置的位置进行固定;
S40,设置上固定块16和下固定块19分别对上PE天然气管道11和下PE天然气管道18进行固定;
S50,在上固定块16四周均匀布置多个超声波发生装置15,并用压紧块14压紧超声波发生装置15;
S60,在压紧块14上设置电磁阀12和推杆13,推杆13的底部与压紧块14相连,电磁阀12工作使推杆13推动压紧块14压紧超声波发生装置15;
S70,启动超声波发生装置15,在两段管道的压紧面17产生超声波,熔化上PE天然气管道11和下PE天然气管道18的压紧面17使之熔为一体,实现上PE天然气管道11和下PE天然气管道18的焊接。
其中,如图4-图6所示,上夹紧焊接装置包括内夹紧螺母22、外夹紧螺母21和弹性卡箍23。内夹紧螺母22和外夹紧螺母21均为两个半圆的螺母组装而成,便于拆卸后重复利用。内夹紧螺母22和外夹紧螺母21的对应位置加工有定位孔,通过定位销25穿过定位孔进行组装,定位销25可以保证内夹紧螺母22和外夹紧螺母21的螺纹不错位。
如图7所示,内夹紧螺母22的外表面加工有锥螺纹,用于与外夹紧螺母21组装。为了更好的夹紧上PE天然气管道11,内夹紧螺母22上开有竖向的空槽24,当上PE天然气管道11安装到内夹紧螺母22内部时,在内夹紧螺母22和外夹紧螺母21啮合咬紧时,空槽24可以提供一定的变形,夹紧上PE天然气管道11。
内夹紧螺母22没有螺纹的一端上铣有两个平面26,可以使用工具操作夹紧螺母旋转,也可以旋紧或旋松内夹紧螺母22。
如图8所示,外夹紧螺母21的内部加工有与内夹紧螺母22匹配的锥螺纹。外夹紧螺母21上加工有多个夹紧定位槽,在两个半圆的外夹紧螺母21对接完毕后在定位槽上安装上弹性卡箍23。弹性卡箍23可以紧箍外夹紧螺母21,实现外夹紧螺母21和内夹紧螺母22啮合夹紧上PE天然气管道11。
下夹紧焊接装置与上夹紧焊接装置结构相同,下夹紧焊接装置固定安装在机台20上。下固定块19安装在下夹紧焊接装置上,用于固定和定位下PE天然气管道18。
上夹紧焊接装置安装在电磁阀12上,上夹紧焊接装置和下夹紧焊接装置通过电磁阀12产生的夹紧力,把对其的上PE天然气管道11和下PE天然气管道18把紧紧压紧在一起。
上固定块16上安装的超声波发生装置15是环形排布,在沿着上PE天然气管道11径向方向上设计有若干个超声波发生装置15,分别启动每个超声波发生装置15,就可以实现上PE天然气管道11和下PE天然气管道18环形焊接。超声波发生装置15也可以设计成绕上PE天然气管道11旋转的设计,通过超声波发生装置15环形旋转实现上PE天然气管道11和下PE天然气管道18环形焊接。
如图9所示,上PE天然气管道11和下PE天然气管道18超声波焊接前端面可以大平面26接触,加工大平面26压紧端面的技术简单,容易控制端面成型。超声波焊接完毕后的端面示意图如图10所示,超声波焊接完毕的接触面在上PE天然气管道11和下PE天然气管道18都有稍微的外翻。但比起PE天然气管道热熔接方法形成的外翻现象要好的多。
在其他实施例中,上PE天然气管道11和下PE天然气管道18的超声波焊接前端面除大平面26压紧端面之外,还可以采用其他形状的接触端面,如如图11所示的方形压紧面的接触端面、如图12所示的半圆形压紧面的接触端面、如图13所示的锯齿形压紧面的接触端面和如图14所示的三角形压紧面的接触端面。这些类型的压紧端面的对接端面需要铣环形槽。在超声波发生装置15启动后,其他形状的端面的顶端先和环形槽的底部接触,在超声波的作用先产生熔化现象,实现熔化的PE材料填满环形槽,实现上PE天然气管道11和下PE天然气管道18超声波的焊接,焊接后PE材料无外溢现象。
本发明小口径PE天然气管道超声波焊接施工方法与现有的方法相比,可以有效提高焊接速度,每个接头大约5分钟就可以焊接完毕。作业不受天气的影响,冬天、夏天、晴天、阴天和大风天均可进行焊接作业,延长了PE天然气管道填埋作业的施工作业季,可以为企业增加效益。焊接设备操作简单,采用的全自动超声波焊接设备,对技术人员的技术熟练程度的要求大大降低,非常容易进行技术推广。焊接用到的设备组件可以拆卸重复利用,且重复利用时由于螺纹和弹性卡箍等结构,安装精度也不会受到影响,降低了设备的维护成本。本发明采用的超声波焊接速度快、焊接强度高,焊接后的强度超过原材料PE管道基材的强度。
虽然,上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述,但在本发明基础上,可以对之作一些修改或改进,这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此,在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进,均属于本发明要求保护的范围。
Claims (6)
1.一种小口径PE天然气管道超声波焊接施工方法,其特征在于:包括以下步骤:
S10,对需要焊接的上PE天然气管道和下PE天然气管道进行断面清洗、倒角、去除表面氧化皮的处理;
S20,将上PE天然气管道和下PE天然气管道分别安装在上夹紧焊接装置和下夹紧焊接装置内部,通过夹紧焊接装置对管道进行夹紧,上夹紧焊接装置包括内夹紧螺母、外夹紧螺母和弹性卡箍,内夹紧螺母和外夹紧螺母均为两个半圆的螺母组装而成,内夹紧螺母和外夹紧螺母的对应位置加工有定位孔,通过定位销穿过定位孔进行组装,内夹紧螺母的外表面加工有锥螺纹,内夹紧螺母上开有竖向的空槽,当上PE天然气管道安装到内夹紧螺母内部时,在内夹紧螺母和外夹紧螺母啮合咬紧时,空槽可以提供变形,夹紧上PE天然气管道,外夹紧螺母的内部加工有与内夹紧螺母匹配的锥螺纹,外夹紧螺母上加工有多个夹紧定位槽,在两个半圆的外夹紧螺母对接完毕后在定位槽上安装上弹性卡箍,下夹紧焊接装置与上夹紧焊接装置结构相同;
S30,对上夹紧焊接装置和下夹紧焊接装置的位置进行固定;
S40,设置上固定块和下固定块分别对上PE天然气管道和下PE天然气管道进行固定,固定后两个管道需要焊接的面相接触;
S50,在上固定块四周均匀布置多个超声波发生装置;
S60,启动超声波发生装置,在两段管道的压紧面产生超声波,熔化上PE天然气管道和下PE天然气管道的压紧面,两个管道的接触面熔为一体,完成焊接过程。
2.根据权利要求1所述的小口径PE天然气管道超声波焊接施工方法,其特征在于:所述步骤S50中,放置超声波发生装置后,设置压紧块压紧超声波发生装置,在压紧块上设置电磁阀和推杆,推杆的底部与压紧块相连,电磁阀工作使推杆推动压紧块压紧超声波发生装置。
3.根据权利要求1所述的小口径PE天然气管道超声波焊接施工方法,其特征在于:所述上固定块上安装的超声波发生装置为环形排布,沿着上PE天然气管道径向方向上安装有多个超声波发生装置。
4.根据权利要求1所述的小口径PE天然气管道超声波焊接施工方法,其特征在于:所述下夹紧焊接装置固定安装在机台上,下固定块安装在下夹紧焊接装置上。
5.根据权利要求1所述的小口径PE天然气管道超声波焊接施工方法,其特征在于:所述超声波发生装置活动安装在上PE天然气管道外侧,当超声波发生装置绕上PE天然气管道旋转时,完成对上PE天然气管道和下PE天然气管道的环形焊接。
6.根据权利要求1所述的小口径PE天然气管道超声波焊接施工方法,其特征在于:所述步骤S40中,两段管道相接触的面为平面、方形、半圆形、锯齿形、三角形接触面中的一种。
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