CN114952069B - 一种管道焊接接头结构及焊接方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种管道焊接接头结构及焊接方法，其中管道焊接接头结构包括：第一管道接头和第二管道接头；第一管道接头和第二管道接头之间具有第一焊道，第一焊道内具有第一焊接层；第一管道接头外表面设置有第一加强筋，第二管道接头外表面设置有与第一加强筋相对应的第二加强筋，每个第一加强筋与第二加强筋之间具有第二焊道，第二焊道内具有第二焊接层。本发明的管道焊接接头结构简单，焊接方法简易，通过管道加强筋的巧妙结构设计，直接大幅提升了管道焊接接头的连接强度，有效保证流体管路设备的稳定运行，降低高压、管路焊缝失效导致泄漏故障发生的概率。

Description

一种管道焊接接头结构及焊接方法

技术领域

本发明属于机械流体管道连接技术领域，特别涉及一种管道焊接接头结构及焊接方法。

背景技术

随着现代社会的快速发展，人们对基础设施建设的要求不断提高，高压管道的应用范围在不断增加。

高压管道中，管道内外部都需要承受一定的压力，管道内所运输的介质，通常具有易燃性、易爆性特点，甚至还存在毒性，对于高压管道焊接接头的强度要求也越来越高，高压管道的焊接接头强度与管道使用年限及管道介质的传输有着密切关系，因此，做好高压管道的焊接工作至关重要，与管道安全运行密不可分。由于高压管道运输介质危险系数非常高，也必须保证管道焊接接头的焊接强度。

目前，在冶金设备中，采用高压、甚至超高压介质系统十分普遍，每年由于管路焊缝泄漏导致生产线停产的事故频发，经济损失大、作业风险高。

因此需要提高管路焊缝的连接强度，保证设备稳定运行。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种管道焊接接头结构及焊接方法，降低管路焊缝泄漏事故发生的概率。

一种管道焊接接头结构，包括第一管道接头和第二管道接头；其中，所述第一管道接头和所述第二管道接头之间具有第一焊道，所述第一焊道内具有第一焊接层；所述第一管道接头外表面设置有第一加强筋，所述第二管道接头外表面设置有与第一加强筋相对应的第二加强筋，每个所述第一加强筋与所述第二加强筋之间具有第二焊道，所述第二焊道内具有第二焊接层。

进一步的，所述第一加强筋设置多个，沿所述第一管道接头外表面周向均布设置，所述第二加强筋设置多个，沿所述第二管道接头外表面周向均布设置。

进一步的，所述第一管道接头的第一端面与所述第二管道接头的第二端面相对设置，所述第一端面与所述第二端面之间具有间隙，所述第一端面、所述间隙和所述第二端面形成所述第一焊道。

进一步的，所述第一加强筋的第三端面与对应的所述第二加强筋的第四端面相对设置，所述第三端面与所述第一端面的距离为第一设定值，所述第四端面与所述第二端面的距离为第二设定值，所述第三端面、所述第一管道接头的外表面、所述第二管道接头的外表面和所述第四端面形成第二焊道。

进一步的，所述第一加强筋与所述第二加强筋结构相同，所述第一加强筋包括过渡部和端部，所述过渡部底部与所述第一管道接头表面贴合，所述过渡部两侧面设置有与所述第一管道接头连接的第二弧形面。

进一步的，所述第一端面设置有第一坡口，所述第二端面设置有第二坡口，所述第一坡口、所述第二坡口为半V型或半U型坡口。

进一步的，所述第三端面设置有第三坡口，所述第四端面设置有第四坡口，所述第三坡口、所述第四坡口为半V型或半U型坡口。

进一步的，多个所述第一加强筋与所述第一管道接头一体化成型，多个所述第二加强筋与所述第二管道接头一体化成型。

本发明实施例还提供一种管道焊接接头结构的焊接方法，包括：

管道接头、加强筋组对步骤：第一管道接头、第二管道接头组对，并将第一加强筋和第二加强筋调整至一一对应，其中，第一加强筋沿第一管道接头外表面设置，第二加强筋与第一加强筋相对应沿第二管道接头外表面设置；

管道接头焊接步骤：对第一管道接头、第二管道接头之间的第一焊道进行焊接，形成第一焊接层；

加强筋焊接步骤：逐一对每个第一加强筋和第二加强筋之间的第二焊道进行焊接，形成多个第二焊接层。

进一步的，管道接头、加强筋组对步骤之前还包括：

确定管道接头、加强筋结构步骤：根据管道使用工况，确定第一管道接头和第二管道接头结构，确定第一加强筋和第二加强筋结构，具体如下：

确定第一管道接头结构包括确定其第一端面的第一坡口形状；确定第二管道接头结构包括确定其第二端面的第二坡口形状；确定第一加强筋结构包括确定第一加强筋的数量，确定第一加强筋的第三端面与第一端面的距离，确定第三端面的第三坡口形状；确定第二加强筋结构包括确定第二加强筋的数量，确定第二加强筋的第四端面与第二端面的距离，确定第四端面的第四坡口形状。

进一步的，在管道接头焊接步骤和加强筋焊接步骤之间还包括：

第一焊接层缓冷及检查步骤：对第一焊接层进行缓冷，第一焊接层缓冷后对其进行外观检查、探伤检查，外观检查、探伤检查均合格后，对第一焊接层的表面进行打磨。

进一步的，在加强筋焊接步骤之后还包括：

第二焊接层缓冷及检查步骤：对第二焊接层进行缓冷，第二焊接层缓冷后对其进行外观检查、探伤检查，外观检查、探伤检查均合格后，对第二焊接层的表面进行打磨。

本发明的有益效果：本发明的管道焊接接头结构简单，焊接方法简易，通过管道加强筋的巧妙结构设计，直接大幅提升了管道焊接接头的连接强度，有效保证流体管路设备的稳定运行，降低高压、管路焊缝失效导致泄漏故障发生的概率。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所指出的结构来实现和获得。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出了根据本发明实施例的一种管道焊接接头结构示意图；

图2示出了根据本发明实施例的第一加强筋与第一管道接头结构示意图；

图3示出了根据本发明实施例的第一管道接头和第二管道接头对接示意图；

图4示出了根据本发明实施例的第一加强筋结构示意图；

图5示出了根据本发明实施例的第一管道接头和第二管道接头V型坡口结构示意；

图6示出了根据本发明实施例的第一管道接头和第二管道接头U型坡口结构示意；

图7示出了根据本发明实施例的一种管道焊接接头结构的焊接方法流程示意图。

图中：1、第一管道接头；2、第二管道接头；3、第一焊接层；4、第一加强筋；5、第二加强筋；6、第二焊接层；11、第一端面；21、第二端面；41、第三端面；42、过渡部；43、端部；51、第四端面；421、第一弧形面；422、第二弧形面；111、第一坡面；112、第一垂直面；113、第一弧面；114、第三垂直面；211、第二坡面；212、第二垂直面；213、第二弧面；214、第四垂直面；411、第三坡面；412、第五垂直面；511、第四坡面；512、第六垂直面。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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、完整地说明，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，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，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明实施例使用的方位词如“上、下、左、右”通常是针对附图所示的方向而言的；同样地，为便于理解和描述，“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内、外。术语“第一”、“第二”和“第三”等仅用于描述目的。

本发明实施例提供一种管道焊接接头结构及焊接方法，通过管道加强筋的巧妙结构设计，从本质上直接大幅提升了管道焊接接头的连接强度，有效保证了流体管路设备的稳定运行，尤其有效降低了高压管路流速变化频繁、冲击频繁导致管路焊缝失效的概率，从而降低泄漏故障发生的概率。

请参阅图1，图1示出了根据本发明实施例的一种管道焊接接头结构示意图。

一种管道焊接接头结构，包括第一管道接头1和第二管道接头2，第一管道接头1和第二管道接头2之间具有第一焊道，第一焊道内具有第一焊接层3，第一管道接头1和第二管道接头2通过第一焊接层3连接。

第一管道接头1外表面沿周向设置有一个或多个第一加强筋4，第二管道接头2外表面沿周向设置有一个或多个第二加强筋5，第一加强筋4数量与第二加强筋5数量相同，每个第一加强筋4与第二加强筋5之间具有第二焊道，第二焊道内具有第二焊接层6，第一加强筋4与第二加强筋5之间通过第二焊接层6连接。

本发明实施例在组对焊接的第一管道接头1和第二管道接头2上分别沿周向设置有第一加强筋4、第二加强筋5，第一加强筋4与第二加强筋5通过第二焊接层6连接，大能够幅提升了管道焊接接头的连接强度，有效保证了流体管路设备的稳定运行，并且本是实施例的结构简单，实施操作方法简易。

具体来说，当用于输送高压、超高压介质的管道需要焊接进行连接时，高压或超高压管道流速变化频繁、冲击频繁，管道焊接接头就可能会流速变化频繁、冲击频繁时产生的径向力和轴向力从焊缝位置开裂，从而导致泄漏。

本实施例在第一管道接头1的第一加强筋4和第二管道接头2的第二加强筋5连接，当管道长时间处于变化频繁的径向力和轴向力作用时，多个第一加强筋4、多个第二加强筋5之间的连接分散管道焊接接头位置的受力，使管道焊接接头的焊缝位置不易产生断裂。

需要说明的是，第一管道接头1、第二管道接头2上的第一加强筋4、第二加强筋5的数量和形状可根据管路具体使用需求、工况及现场实际环境进行设计。

在一个实施例中，多个第一加强筋4沿第一管道接头1外表面周向均布设置，多个第二加强筋5沿第二管道接头2外表面周向均布设置。

请参阅图2，图2示出了根据本发明实施例的第一加强筋与第一管道接头结构示意图。

示例的，第一加强筋4和第二加强筋5可以对应设置4个，相邻的两个第一加强筋4(第二加强筋5)之间的夹角为90°。

在一个实施例中，多个第一加强筋4与第一管道接头1一体化成型，多个第二加强筋5与第二管道接头2一体化成型。

考虑焊接时管道会产生变形，特别是多个加强筋集中布置在管道时，通过加强筋与管道接头一体化成型，减少焊缝数量，会大量减少焊接和矫正变形的工作量。

请参阅图3，图3示出了根据本发明实施例的第一管道接头和第二管道接头对接示意图。

具体的，第一管道接头1的第一端面11与第二管道接头2的第二端面21相对设置，第一端面11与第二端面21之间具有间隙，第一端面11、间隙和第二端面21形成第一焊道。

需要说明的是，第一端面11与第二端面21的间隙根据管道的焊接工艺要求设置。

具体的，多个第一加强筋4的第三端面41与多个第二加强筋5的第四端面51相对设置，第三端面41与第一端面11的距离为第一设定值，第四端面51与第二端面21的距离为第二设定值，第一设定值和第二设定值可以相等，也可以根据需要调整设置。

第三端面41、第一管道接头1的外表面、第二管道接头2的外表面和第四端面51形成第二焊道。

第三端面41(第四端面51)与第一端面11(第二端面21)留有一定间距，将第一管道接头1(第二管道接头2)的上表面作为焊接背板，在焊接过程中，第三端面41、第一管道接头1外表面、第四端面51、第二管道接头2外表面形成熔池，防止焊穿，并避免溶液外溢增大焊渣清理量。

请参阅图4，图4示出了根据本发明实施例的第一加强筋结构示意图。

在一个实施例中，第一加强筋4与第二加强筋5结构相同，以第一加强筋4为例进行示例性说明，第一加强筋4包括过渡部42和端部43，过渡部42底部为与第一管道接头1表面贴合，示例的，如管道为圆形管道，则过渡部42底部设置与管道相贴合的第一弧形面421，过渡部42两侧面与第一管道接头1连接处为第二弧形面422，连接处采用圆弧过渡，避免连接处应力集中，提高加强筋与管道接头的连接强度，第一加强筋4端部43为方块。

请参阅图5，图5示出了根据本发明实施例的第一管道接头和第二管道接头V型坡口结构示意。

在一个实施例中，第一管道接头1的第一端面11设置有第一坡口，第二管道接头2的第二端面21设置有第二坡口。

示例的，第一坡口和第二坡口均为半V型坡口，第一坡口包括第一坡面111和第一垂直面112，第二坡口包括第二坡面211和第二垂直面212，第一坡面111和第一垂直面112的夹角a为25°～45°，第二坡面211和第二垂直面212的夹角b为25°～45°。

因为第一管道接头1的第一端面11与第二管道接头2的第二端面21相对或接触，第一坡面111、第一垂直面112、第二坡面211和第二垂直面212之间形成带有钝边的V型坡口，V型坡口加工方便，通过设置坡口保证较厚板材或其他结构能够焊透、融合好，使电弧能深入到焊缝的根部，使第一管道接头1和第二管道接头2能够焊透，从而提高焊接接头的强度，设置钝边是为了防止焊接烧穿。

请参阅图6，图6示出了根据本发明实施例的第一管道接头和第二管道接头U型坡口结构示意。

示例的，第一坡口和第二坡口均为半U型坡口，第一坡口包括第一弧面113和第三垂直面114，第二坡口包括第二弧面213和第四垂直面214，第一弧面113、第三垂直面114、第二弧面213和第四垂直面214之间形成带有钝边的U型坡口，设置U型坡口，焊接过程中变形少，特别适用管道壁厚较大的工况。

在一个实施例中，可以第一管道接头1的第一端面11设置第一坡口，第二管道接头2的第二端面21不设置坡口，也可以第一管道接头1的第一端面11不设置坡口，第二管道接头2的第二端面21设置第二坡口。

在一个实施例中，第一加强筋4的第三端面41设置有第三坡口，第二加强筋5的第四端面51设置有第四坡口，第三坡口和第四坡口可以是半V型坡口，也可以是半U型坡口。

若第三坡口和第四坡口是半V型坡口，具体的，第三坡口包括第三坡面411和第五垂直面412，第四坡口包括第四坡面511和第六垂直面512，第三坡面411、第五垂直面412、第四坡面511和第六垂直面512形成带有钝边的V型坡口。

若第三坡口和第四坡口是半U型坡口，具体的，第三坡口包括第三弧面和第七垂直面，第四坡口包括第四弧面和第八垂直面，第三弧面、第七垂直面、第四弧面和第八垂直面形成带有钝边的U型坡口。

请参阅图7，图7示出了根据本发明实施例的一种管道焊接接头结构的焊接方法流程示意图。

基于上述管道焊接接头结构，本发明实施例还提供一种管道焊接接头结构的焊接方法，包括以下步骤：

S1、确定管道接头、加强筋结构步骤：根据管道使用工况，确定第一管道接头1和第二管道接头2结构，确定第一加强筋4和第二加强筋5结构，其中，第一加强筋4沿第一管道接头1外表面设置，第二加强筋5沿第二管道接头2外表面设置，第一加强筋4数量与第二加强筋5数量相同。

具体的，确定第一管道接头1结构包括确定第一端面11的第一坡口形状；确定第二管道接头2结构包括确定第二端面21的第二坡口形状；确定第一加强筋4结构包括确定第一加强筋4的数量，确定第一加强筋4的第三端面41与第一端面11的距离，确定第三端面41的第三坡口形状；确定第二加强筋5结构包括确定第二加强筋5的数量，确定第二加强筋5的第四端面51与第二端面21的距离，确定第四端面51的第四坡口形状。

S2、管道接头、加强筋组对步骤：第一管道接头1、第二管道接头2组对，并将第一加强筋4和第二加强筋5调整至一一对应，准备进行焊接。

具体的，第一管道接头1、第二管道接头2组对包括以下步骤：

调整第一管道接头1与第二管道接头2位置，使第一管道接头1的中心线与第二管道接头2的中心线重合，调整第一管道接头1的第一端面11与第二管道接头2的第二端面21之间的间隙至设定值。

具体的，将第一加强筋4和第二加强筋5调整至一一对应包括以下步骤：

固定第一管道接头1，旋转第二管道接头2使多个第二加强筋5的第四端面51和多个第一加强筋4的第三端面41一一对齐。

或者，固定第二管道接头2，旋转第一管道接头1使多个第一加强筋4的第三端面41和多个第二加强筋5的第四端面51一一对齐。

S3、管道接头焊接步骤：对第一管道接头1、第二管道接头2之间的第一焊道进行焊接，形成第一焊接层3。

S4、第一焊接层3缓冷及检查步骤：对第一焊接层3进行缓冷，第一焊接层3缓冷后对其进行外观检查、探伤检查，外观检查、探伤检查均合格后，对第一焊接层3的表面进行打磨。

需要说明的是，第一焊接层3完成焊接后，进行缓冷释放焊接应力后再焊接第二焊接层6，可以减小焊接变形，减少校正工作，提高工作效率。

S5、加强筋焊接步骤：逐一对每个第一加强筋4和第二加强筋5之间的第二焊道进行焊接，形成多个第二焊接层6。

在一个实施例中，若第一加强筋4和第二加强筋5的数量为偶数，对周向分布的多个第二焊道按照对角施焊，采用对角焊接的方法逐个执行，有利于焊接应力释放，并减小焊接变形。

S6、第二焊接层6缓冷及检查步骤：对第二焊接层6进行缓冷，第二焊接层6缓冷后对其进行外观检查、探伤检查，外观检查、探伤检查均合格后，对第二焊接层6的表面进行打磨。

通过本发明实施例焊接方法焊接的管道焊接接头能广泛应用于各种机械设备、冶金、工程机械等行业，保证设备稳定运行，降低企业的生产成本，避免巨大经济损失，同时防止泄露带来的环境污染、人身伤害等次生事故。

尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种管道焊接接头结构，其特征在于，包括第一管道接头和第二管道接头；

其中，所述第一管道接头和所述第二管道接头之间具有第一焊道，所述第一焊道内具有第一焊接层；所述第一管道接头外表面设置有第一加强筋，所述第二管道接头外表面设置有与第一加强筋相对应的第二加强筋，每个所述第一加强筋与所述第二加强筋之间具有第二焊道，所述第二焊道内具有第二焊接层；所述第一加强筋设置多个，沿所述第一管道接头外表面周向均布设置，所述第二加强筋设置多个，沿所述第二管道接头外表面周向均布设置；

所述第一管道接头的第一端面与所述第二管道接头的第二端面相对设置，所述第一端面与所述第二端面之间具有间隙，所述第一端面、所述间隙和所述第二端面形成所述第一焊道；所述第一加强筋的第三端面与对应的所述第二加强筋的第四端面相对设置，所述第三端面与所述第一端面的距离为第一设定值，所述第四端面与所述第二端面的距离为第二设定值，所述第三端面、所述第一管道接头的外表面、所述第二管道接头的外表面和所述第四端面形成第二焊道；所述第一端面设置有第一坡口，所述第二端面设置有第二坡口，所述第三端面设置有第三坡口，所述第四端面设置有第四坡口。

2.根据权利要求1所述的管道焊接接头结构，其特征在于，所述第一加强筋与所述第二加强筋结构相同，所述第一加强筋包括过渡部和端部，所述过渡部底部与所述第一管道接头表面贴合，所述过渡部两侧面设置有与所述第一管道接头连接的第二弧形面。

3.根据权利要求1所述的管道焊接接头结构，其特征在于，所述第一坡口、所述第二坡口为半V型或半U型坡口。

4.根据权利要求1所述的管道焊接接头结构，其特征在于，所述第三坡口、所述第四坡口为半V型或半U型坡口。

5.根据权利要求1-4任一所述的管道焊接接头结构，其特征在于，多个所述第一加强筋与所述第一管道接头一体化成型，多个所述第二加强筋与所述第二管道接头一体化成型。

6.一种权利要求1-5任一所述的管道焊接接头结构的焊接方法，其特征在于，包括：

管道接头、加强筋组对步骤：第一管道接头、第二管道接头组对，并将第一加强筋和第二加强筋调整至一一对应，其中，第一加强筋沿第一管道接头外表面设置，第二加强筋与第一加强筋相对应沿第二管道接头外表面设置；

管道接头焊接步骤：对第一管道接头、第二管道接头之间的第一焊道进行焊接，形成第一焊接层；

加强筋焊接步骤：逐一对每个第一加强筋和第二加强筋之间的第二焊道进行焊接，形成多个第二焊接层。

7.根据权利要求6所述的管道焊接接头结构的焊接方法，其特征在于，管道接头、加强筋组对步骤之前还包括：

确定管道接头、加强筋结构步骤：根据管道使用工况，确定第一管道接头和第二管道接头结构，确定第一加强筋和第二加强筋结构，具体如下：

确定第一管道接头结构包括确定其第一端面的第一坡口形状；确定第二管道接头结构包括确定其第二端面的第二坡口形状；确定第一加强筋结构包括确定第一加强筋的数量，确定第一加强筋的第三端面与第一端面的距离，确定第三端面的第三坡口形状；确定第二加强筋结构包括确定第二加强筋的数量，确定第二加强筋的第四端面与第二端面的距离，确定第四端面的第四坡口形状。

8.根据权利要求6所述的管道焊接接头结构的焊接方法，其特征在于，在管道接头焊接步骤和加强筋焊接步骤之间还包括：

第一焊接层缓冷及检查步骤：对第一焊接层进行缓冷，第一焊接层缓冷后对其进行外观检查、探伤检查，外观检查、探伤检查均合格后，对第一焊接层的表面进行打磨。

9.根据权利要求6-8任一所述的管道焊接接头结构的焊接方法，其特征在于，在加强筋焊接步骤之后还包括：

第二焊接层缓冷及检查步骤：对第二焊接层进行缓冷，第二焊接层缓冷后对其进行外观检查、探伤检查，外观检查、探伤检查均合格后，对第二焊接层的表面进行打磨。