CN113199202A - 修复三通支管连接环焊缝缺陷的套筒及加工、修复方法 - Google Patents

修复三通支管连接环焊缝缺陷的套筒及加工、修复方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了修复三通支管连接环焊缝缺陷的套筒及加工、修复方法，通过两个套筒组件扣盖在待修复三通管道的支管与主管的连接环焊缝缺陷上，两个套筒组件扣合待修复三通管道的支管上固定形成套筒支管，套筒支管包括管体，管体的一端呈缩口端，缩口端提高了在待修复三通管道的支管上的密封性；管体的另一端口沿着周向外延设置形成管沿，管沿密封在待修复三通管道的主管上，提高了在待修复三通管道的主管上的密封性；套筒支管在在待修复三通管道的支管与主管的连接环焊缝缺陷上，不仅能承受环向载荷，而且还可以承受轴向及弯曲载荷，同时保证了在管道不停输状态下修复三通支管连接环焊缝部位出现的缺陷，大大增强了套筒支管在三通管道上的密封性。

Description

修复三通支管连接环焊缝缺陷的套筒及加工、修复方法
技术领域
本发明涉及油气输送管道领域，具体为修复三通支管连接环焊缝缺陷的套筒及加工、修复方法。
背景技术
近年来，高钢级管道环焊缝因焊接缺陷等原因导致的失效事故频发。据统计，我国近十年建成的高钢级大口径油气输送管线中，在管道建成试压和投产运行初期就发生了30余起环焊缝开裂和泄露事故，其中70％以上是由于环焊缝缺陷引起的。可见，管道环焊缝已经成为了影响管道安全运行的高危区域。
三通作为油气输送管道连接部位不可缺少且用量较大的关键组成部分，通常用于改变管道方向、改变管径大小、进行管道分支、局部加强、实现特殊连接等用途。由于三通使用位置及其自身结构的特殊性，它在服役过程中不仅要承受内压，往往还要承受弯矩、扭矩、轴向力等的作用。三通结构的特殊性以及承受的复杂载荷，导致其成为管道系统中应力集中程度较高、受力状况较复杂的构件。通常情况下，三通设计时均采用较为保守的安全系数，其结构强度所留安全余量较大。因此，三通在承受较大应力以及多种载荷的情况下，其主管连接环焊缝和支管连接环焊缝将成为薄弱区域，一旦出现缺陷，将成为失效的高发部位。
目前，国内外油气公司通常采用换管或加装B型套筒进行缺陷修复。当采用换管作业时，不仅会导致整个管线停输，造成下游用户天然气供应中断，还必须将缺陷管道所处两个阀室之间几十公里管道中的天然气全部排空，造成巨大的经济损失。
发明内容
针对现有技术中修复油气管道三通支管连接环焊缝缺陷时采用换管方式存在使得整个管线停输，造成巨大经济损失的问题，本发明提供修复三通支管连接环焊缝缺陷的套筒及加工、修复方法，该套筒结构简单，加工方便，可在管道不停输的状态下修复三通支管连接环焊缝部位出现的缺陷，大大提高了对缺陷部位的密封性。
本发明是通过以下技术方案来实现：
修复三通支管连接环焊缝缺陷的套筒，包括扣盖在待修复三通管道的支管与主管的连接环焊缝缺陷上的两个套筒组件；两个所述套筒组件扣合在待修复三通管道的支管上固定形成套筒支管，其中套筒支管包括管体；所述管体的一端口呈缩口端，所述缩口端密封在待修复三通管道的支管上，所述管体的另一端口沿着周向外延设置形成管沿，所述管沿密封在待修复三通管道的主管上，实现了对待修复三通管道的支管与主管的连接环焊缝缺陷的密封。
优选的，两个所述套筒组件均呈半圆柱管状，且两个套筒组件扣合通过焊接固定形成套筒支管，其中套筒支管呈同心异径管状。
优选的，缩口端的内径与三通管道的支管外径大小对应设置。
优选的，缩口端的内径小于管体的内径，其中缩口端与管体之间圆滑过渡设置。
优选的，缩口端与待修复三通管道的支管通过角焊缝连接设置。
优选的，管沿的边沿轮廓与三通管道的主管通过角焊缝连接设置。
优选的，管沿在管体的延伸处对应于三通管道的支管与主管的连接处设置。
优选的，修复三通管道采用承插式三通结构。
修复三通支管连接环焊缝缺陷的套筒的加工方法，基于上述所述的套筒，包括如下步骤，
套筒支管的制作：选择与修复三通管道材质种类相同的母管，通过模具将母管的管体上热挤压出套筒支管；将套筒支管的管端加热，并通过模具挤压加工呈缩口端；
切割：将母管的管体上的套筒支管沿着管体弧线切割取下；
分割：将取下的套筒支管沿着管体径向分割开，形成两个套筒组件。
修复三通支管连接环焊缝缺陷的套筒的修复方法，基于上述所述的套筒，包括如下步骤，
将两个套筒组件分别扣盖在待修复三通管道的支管的左右两侧形成套筒支管，并将利用对齐两个套筒组件的直管段完成缩口端的对齐，同时使得套筒支管的管沿与待修复三通的主管贴合；
将左右两个套筒组件沿剖开面重新焊接在一起；将套筒支管的缩口端通过角焊缝与修复三通的支管连接在一起，将套筒支管的管沿通过角焊缝与三通主管连接在一起，使得待修复三通管道的支管连接环焊缝缺陷被套筒支管密封包裹设置。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
本发明提供了修复三通支管连接环焊缝缺陷的套筒，通过两个套筒组件扣盖在待修复三通管道的支管与主管的连接环焊缝缺陷上，两个套筒组件扣合待修复三通管道的支管上固定形成套筒支管，套筒支管包括管体，管体的一端呈缩口端，缩口端提高了在待修复三通管道的支管上的密封性；管体的另一端口沿着周向外延设置形成管沿，管沿密封在待修复三通管道的主管上，提高了在待修复三通管道的主管上的密封性；套筒支管在在待修复三通管道的支管与主管的连接环焊缝缺陷上，不仅能承受环向载荷，而且还可以承受轴向及弯曲载荷，同时保证了在管道不停输状态下修复三通支管连接环焊缝部位出现的缺陷，大大增强了套筒支管在三通管道上的密封性。
进一步的，两个套筒组件均呈半圆柱管状，且两个套筒组件扣合通过焊接固定形成套筒支管，其中套筒支管呈同心异径管状，两个半圆柱管状的扣合提高了对待修复三通管道的支管与主管的密封性，套筒支管呈同心异径管状，保证套筒支管与待修复三通管道之间存在间隙，进一步的增强了套筒支管与待修复三通管道之间的密封。
进一步的，缩口端的内径与三通管道的支管外径大小对应设置，便于将缩口端与支管进行密封，提高缩口端与待修复三通管道的支管的密封性。
进一步的，缩口端的内径小于管体的内径，其中缩口端与管体之间圆滑过渡设置，使得套筒支管与待修复三通管道之间存在间隙，增强了套筒支管与待修复三通管道之间的密封性，保证了套筒支管承受环向载荷的同时，而且还可以承受轴向及弯曲载荷。
进一步的，缩口端与待修复三通管道的支管通过角焊缝连接设置，提高了缩口端与待修复三通管道的支管的密封性。
进一步的，管沿的边沿轮廓与三通管道的主管通过角焊缝连接设置，提高了管沿的边沿轮廓与三通管道的主管的密封性。
进一步的，管沿在管体的延伸处对应于三通管道的支管与主管的连接处设置
进一步的，修复三通管道采用承插式三通结构，便于套筒支管在修复三通管道上的焊接密封。
修复三通支管连接环焊缝缺陷的套筒的加工方法，通过选择与修复三通管道材质种类相同的母管，在母管的管体上通过模具热挤压套筒支管，将母管的管体上的套筒支管沿着管体弧线切割取下，将取下的套筒支管沿着管体径向分割开，形成两个套筒组件，加工方法简单，成本低，适用性强。
修复三通支管连接环焊缝缺陷的套筒的修复方法，通过将两个套筒组件分别扣盖在待修复三通管道的支管的左右两侧形成套筒支管，并将利用对齐两个套筒组件的直管段完成缩口端的对齐，同时使得套筒支管的管沿与待修复三通的主管贴合；再通过焊接将两个套筒组件固定形成套筒支管，再将缩口端与待修复三通管道的支管和管沿与待修复三通管道的主管进行角焊接，使得在管道不停输状态下修复三通支管连接环焊缝部位出现的缺陷，大大提高了对待修复三通管道的密封和修复，该修复方法操作简单，经济可靠。
附图说明
图1为本发明中套筒完成三通支管环焊缝缺陷修复后的结构示意图；
图2为本发明中加工套筒的热挤压四通管的结构示意图；
图3为本发明中加工套筒的热挤压四通管经支管缩口后的示意图；
图4为本发明中取下套筒的热挤压四通管示意图；
图5为本发明中从热挤压四通管上取下的套筒结构示意图；
图6为本发明中套筒支管沿着轴向切开形成两个套筒组件的结构示意图；
图7为本发明中两个套筒支管组件分开的结构示意图；
图8为本发明中承插式三通结构示意图。
图中：1-待修复三通管道；2-套筒支管；21-缩口端；22-管体；23-管沿。
具体实施方式
下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。
本发明提供了修复三通支管连接环焊缝缺陷的套筒，如图1所示，包括扣盖在待修复三通管道1的支管与主管的连接环焊缝缺陷上的两个套筒组件；根据图5-图6所示，两个所述套筒组件扣合在待修复三通管道1的支管上固定形成套筒支管2，其中套筒支管2包括管体22；所述管体22的一端口呈缩口端21，所述缩口端21密封在待修复三通管道1的支管上，所述管体22的另一端口沿着周向外延设置形成管沿23，所述管沿23密封在待修复三通管道1的主管上，实现了对待修复三通管道1的支管与主管的连接环焊缝缺陷的密封。
两个所述套筒组件均呈半圆柱管状，且两个套筒组件扣合通过焊接固定形成套筒支管2，其中套筒支管2呈同心异径管状；两个半圆柱管状的扣合提高了对待修复三通管道1的支管与主管的密封性，套筒支管2呈同心异径管状，保证套筒支管2与待修复三通管道1之间存在间隙，进一步的增强了套筒支管2与待修复三通管道1之间的密封。
缩口端21的内径与三通管道1的支管外径大小对应设置，便于将缩口端21与支管进行密封，提高缩口端21与待修复三通管道1的支管的密封性。
缩口端21的内径小于管体22的内径，其中缩口端21与管体22之间圆滑过渡设置，使得套筒支管2与待修复三通管道1之间存在间隙，增强了套筒支管2与待修复三通管道1之间的密封性，保证了套筒支管2承受环向载荷的同时，而且还可以承受轴向及弯曲载荷。
缩口端21与待修复三通管道1的支管通过角焊缝连接设置，提高了缩口端21与待修复三通管道1的支管的密封性。
管沿23的边沿轮廓与三通管道1的主管通过角焊缝连接设置，提高了管沿23的边沿轮廓与三通管道1的主管的密封性。
管沿23在管体22的延伸处对应于三通管道1的支管与主管的连接处设置，提高套筒支管2与待修复三通管道1之间的连接强度。
其中，修复三通支管连接环焊缝缺陷的套筒的加工方法，通过上述所述的套筒，包括如下步骤，
套筒支管的制作：选择与修复三通管道1材质种类相同的母管，通过模具将母管的管体上热挤压出套筒支管2；将套筒支管2的管端加热，并通过模具挤压加工呈缩口端21；
切割：将母管的管体上的套筒支管2沿着管体弧线切割取下；
分割：将取下的套筒支管2沿着管体径向分割开，形成两个套筒组件。
修复三通支管连接环焊缝缺陷的套筒的修复方法，通过上述所述的套筒，包括如下步骤，
将两个套筒组件分别扣盖在待修复三通管道1的支管的左右两侧形成套筒支管2，并将利用对齐两个套筒组件的直管段完成缩口端21的对齐，同时使得套筒支管2的管沿23与待修复三通的主管贴合；
将左右两个套筒组件沿剖开面重新焊接在一起；将套筒支管2的缩口端通过角焊缝与修复三通的支管连接在一起，将套筒支管2的管沿23通过角焊缝与三通主管连接在一起，使得待修复三通管道1的支管连接环焊缝缺陷被套筒支管2密封包裹设置。
实施例
本发明的目的是在管道不停输状态下修复三通支管连接环焊缝部位出现的缺陷，利用扣盖在待修复三通管道1的支管与主管的连接环焊缝缺陷上的两个套筒组件，两个套筒组件左右相互配对扣合在待修复三通管道1的支管上固定形成套筒支管2，套筒支管2呈同心异径管状；套筒支管2包括管体22；管体22的一端口呈缩口端21，其中管体22的内径大小有公式(1)确定，缩口端21的内径有公式(2)确定；管体22的另一端口沿着周向外延设置形成管沿23，其轮廓应能与待修复三通主管基本贴合。
DT＝D2+2G1 (1)；
其中，DT为管体的内径；D2为待修复三通管道的支管的外径；G1为管体与待修复三通支管之间间隙大小。
dT＝D2+2G2 (2)；
其中，dT为缩口端的内径；D2为待修复三通管道的支管的外径；G1为管体与待修复三通支管之间间隙大小。
待修复三通管道1的支管连接环焊缝缺陷修复时，两个套筒组件左右相互配对扣合在待修复三通管道1的支管上固定形成套筒支管2，并对两个套筒组件的扣合的两条纵向焊缝沿着三通管道的支管方向上将两个套筒组件焊接起来，两个套筒组件组合配对形成套筒支管2时，套筒支管2的管沿23端应尽量与待修复三通管道1的主管贴合；套筒支管2的缩口端21通过角焊缝与待修复三通管道1的支管连接，套筒支管2管沿23通过角焊缝与待修复三通管道1的主管连接。
套筒支管2与待修复三通管道的支管连接的角焊缝应比待修复三通管道1的支管环焊缝高h，其中h的取值范围为：h≥50mm。
为了实现上述的套筒支管2，本发明修复三通支管连接环焊缝缺陷的套筒的加工方法，包括如下步骤，
选择与待修复三通材质种类相同的母管，母管的内径由公式(3)确定：
D3＝D1+2G3 (3)；
其中，D3为母管的内径；D1为待修复三通管道的主管外径；G2为套筒支管与待修复三通管道的主管之间的间隙，取值范围为5-10mm；
通过模具，将母管热挤压成如图2所示的四通管道，其中四通管道的支管内径与公式(1)中DT相等，四通管道的主管内径为公式(3)中母管内径D3，四通的支管距中心线的距离M2由公式(4)确定：
M2＝M1+h (4)；
其中，M2为四通支管距中心线的距离；M1为待修复三通支管距中心线的距离；h为套筒支管2与待修复三通管道的支管连接的角焊缝与待修复三通管道1的支管环焊缝的高度差，取值范围为h≥50mm；
将热挤压四通管道的支管管端加热，并通过模具挤压加工成形状类似同心异径管的缩口端，如图3所示，缩口端21的内径dT应满足公式(2)，缩口端21的长度应使得缩口段圆滑过渡。
将完成支管缩口的热挤压四通管道沿着相贯线进行切割，将两个套筒支管2取下，如图4所示，其中虚线为已取下的两个套筒支管2；每个套筒支管2都可以用于加工一套用于三通支管环焊缝缺陷修复的套筒，如图5所示。
将切割下来的两个套筒支管2沿着径向剖开，形成两对套筒支管2成品，每对套筒支管2成品均由两个相互配对的套筒组件组成，如图6和图7所示。
本发明修复三通支管连接环焊缝缺陷的套筒的修复方法，通过上述所述的套筒支管，包括如下步骤，
将两个套筒组件分别扣盖在待修复三通管道1的支管的左右两侧形成套筒支管2，并将利用对齐两个套筒组件的直管段完成缩口端21的对齐，同时使得套筒支管2的管沿23与待修复三通的主管贴合；
将左右两个套筒组件沿剖开面重新焊接在一起；将套筒支管2的缩口端通过角焊缝与修复三通的支管连接在一起，将套筒支管2的管沿23通过角焊缝与三通主管连接在一起，使得待修复三通管道1的支管连接环焊缝缺陷被套筒支管2密封包裹设置。
采用本发明所述的套筒支管2对待修复三通管道的支管环焊缝缺陷进行修复后，不会降低三通自身结构强度，其原因可以用承插式三通结构进行解释，如图8所示。套筒支管2下方通过角焊缝与三通主管进行的连接，可以等效为进行承插式三通支管角焊缝焊接，如果再考虑到原三通的所具备的结构强度，修复后的三通结构强度将不低于修复前三通的结构强度。
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 (10)

1.修复三通支管连接环焊缝缺陷的套筒，其特征在于，包括扣盖在待修复三通管道(1)的支管与主管的连接环焊缝缺陷上的两个套筒组件；两个所述套筒组件扣合在待修复三通管道(1)的支管上固定形成套筒支管(2)，其中套筒支管(2)包括管体(22)；所述管体(22)的一端口呈缩口端(21)，所述缩口端(21)密封在待修复三通管道(1)的支管上，所述管体(22)的另一端口沿着周向外延设置形成管沿(23)，所述管沿(23)密封在待修复三通管道(1)的主管上，实现了对待修复三通管道(1)的支管与主管的连接环焊缝缺陷的密封。
2.根据权利要求1所述的修复三通支管连接环焊缝缺陷的套筒，其特征在于，两个所述套筒组件均呈半圆柱管状，且两个套筒组件扣合通过焊接固定形成套筒支管(2)，其中套筒支管(2)呈同心异径管状。
3.根据权利要求1所述的修复三通支管连接环焊缝缺陷的套筒，其特征在于，所述缩口端(21)的内径与三通管道(1)的支管外径大小对应设置。
4.根据权利要求1所述的修复三通支管连接环焊缝缺陷的套筒，其特征在于，所述缩口端(21)的内径小于管体(22)的内径，其中缩口端(21)与管体(22)之间圆滑过渡设置。
5.根据权利要求1所述的修复三通支管连接环焊缝缺陷的套筒，其特征在于，所述缩口端(21)与待修复三通管道(1)的支管通过角焊缝连接设置。
6.根据权利要求1所述的修复三通支管连接环焊缝缺陷的套筒，其特征在于，所述管沿(23)的边沿轮廓与三通管道(1)的主管通过角焊缝连接设置。
7.根据权利要求1所述的修复三通支管连接环焊缝缺陷的套筒，其特征在于，所述管沿(23)在管体(22)的延伸处对应于三通管道(1)的支管与主管的连接处设置。
8.根据权利要求1所述的修复三通支管连接环焊缝缺陷的套筒，其特征在于，所述修复三通管道(1)采用承插式三通结构。
9.修复三通支管连接环焊缝缺陷的套筒的加工方法，其特征在于，基于权利要1-7任意一项所述的套筒，包括如下步骤，
套筒支管的制作：选择与修复三通管道(1)材质种类相同的母管，通过模具将母管的管体上热挤压出套筒支管(2)；将套筒支管(2)的管端加热，并通过模具挤压加工呈缩口端(21)；
切割：将母管的管体上的套筒支管(2)沿着管体弧线切割取下；
分割：将取下的套筒支管(2)沿着管体径向分割开，形成两个套筒组件。
10.修复三通支管连接环焊缝缺陷的套筒的修复方法，其特征在于，基于权利要1-7任意一项所述的套筒，包括如下步骤，
将两个套筒组件分别扣盖在待修复三通管道(1)的支管的左右两侧形成套筒支管(2)，并将利用对齐两个套筒组件的直管段完成缩口端(21)的对齐，同时使得套筒支管(2)的管沿(23)与待修复三通的主管贴合；
将左右两个套筒组件沿剖开面重新焊接在一起；将套筒支管(2)的缩口端通过角焊缝与修复三通的支管连接在一起，将套筒支管(2)的管沿(23)通过角焊缝与三通主管连接在一起，使得待修复三通管道(1)的支管连接环焊缝缺陷被套筒支管(2)密封包裹设置。
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