[发明专利]用于焊接管道的方法和系统

说明书

技术领域

本公开涉及焊接技术，并且更特别而言，涉及用于焊接两个或更多管道的方法和系统。

背景技术

诸如管子或管的管道件周向地焊接在一起，以构造用于在各种用途中使用的所需管道长度，用途包括但不限于在换热器中或者作为大体在各种行业中用于化学品、矿物油和天然气的运输的运输管线等。将管道件彼此焊接在一起需要很多细心、时间和技术，使得其相当昂贵。在焊接管道件时，焊接材料有很大几率沉积在焊接区中和周围。由于可由行进通过被焊接管道的微粒引起的腐蚀，焊接材料沿管道内表面的沉积可降低被焊接管道的寿命。已经且仍在做出许多尝试以避免这类问题。

一般而言，这类管道件的焊接为两步骤工艺。在第一步骤中，在管道件之间，在其间的一般称为根部间隙的相对较小间隙中形成一般称为根部焊层(root layer)的基础焊缝。在邻近管道件的内表面的壁厚的一部分处形成基础焊缝或根部焊层。在形成根部焊层时，焊接材料有很大几率行进跨过内表面且变得沉积。然而，可防止过量焊接材料沿焊接区沉积的各种现代技术(例如提供垫环等)现今是可行的。这种垫环作为支承件沿根部间隙在内表面上提供，且随后进行基础焊接。这种垫环防止根部焊层的根部焊缝行进跨过管道件的内表面，继而防止焊接材料沉积在其上。由于垫环部分熔融，所以其不得不之后通过机加工移除。

进而执行第二焊接步骤。在该步骤中，在根部焊层的形成后，通过执行填料焊接(filler weld)来填充根部间隙。在形成根部焊层之后的“根部间隙”在后文中技术上称为“间隙”。该间隙通过重复地沉积填料焊接电极而填充。在执行填料焊接时，在第一步骤中获得的根部焊层由于填料焊接的传热效应而很有可能变得压出(press out)。一般而言，在执行填料焊接时，在根部焊缝上可形成压缩应力，且因此有可能根部焊层可塑形变形，这可引起诸如根部焊缝或填料焊接材料的焊接材料的压出。焊接材料的这种压出由于所述的腐蚀而可降低被焊接管道的寿命。因此，为了降低这类几率，一般进行所沉积焊接材料的机加工，其中过量根部材料通过手动的机加工或者通过利用任何自动化装置而移除。此类机加工是耗时且麻烦的工艺，其需要大量雇员，继而增大了焊接管道的总体成本。

因此，存在对节省时间、经济且便利的用于防止根部焊缝在管道内表面的焊接区中和周围沉积的途径的需求，该途径排除了用以移除沉积根部焊缝的所需机加工。

发明内容

鉴于现有技术中固有的前述缺点，本公开提供了用于焊接管道的方法和系统。此类方法和系统构造成包括现有技术的所有优点，且克服现有技术中固有的缺点并提供一些额外的优点。

本公开的一个目的是提供节省时间、经济且便利的用于在焊接管道时防止焊接材料在管道内表面的焊接区中和周围的沉积的途径。

本公开的另一目的是排除对用以移除所沉积焊接材料的机加工的需求。

为了实现以上目的，在本公开的一方面，提供了用于焊接两个或更多管道部件的方法。该方法包括：

使两个或更多管道部件的两个或更多端部以邻接关系对齐以限定间隙，管道部件具有相对的外部和内部周向表面侧；

以防止根部焊接材料沿内部周向表面侧飞溅的方式从外部周向表面侧沿间隙执行根部焊接，以构造根部焊层；

沿内部周向表面侧施加朝外的推力；以及

从其外部周向表面侧沿间隙执行填料焊接，以填充间隙；

在施加朝外推力后就执行填料焊接确保了填料和根部焊接材料纵向和径向朝外跨两个或更多管道部件的收缩，从而在执行填料焊接时防止填料和根部焊接材料沿内部周向表面侧的压出。

在以上方面的一个实施例中，该方法还包括制备两个或更多管道部件的两个或更多端部的边缘，以用于执行根部焊接。

在以上方面的一个实施例中，施加朝外的推力还包括：沿内部周向表面侧提供支承部件；以及促动支承部件以沿两个或更多管道的内部周向表面在直径方面膨胀，以用于施加朝外的推力。

在以上方面的一个实施例中，该方法包括在填料和根部焊接材料的固化后就释放朝上的推力。

在一个实施例中，通过利用液压、气动、机械或热促动装置中的一种来促动和释放支承部件。

在本公开的另一方面，提供了用于焊接两个或更多管道部件的系统。该系统包括：

根部焊接工具，其用以从两个或更多管道部件的与内部周向表面侧相对的外部周向表面侧根部焊接间隙，以在间隙中形成根部焊层，根部焊层沿以邻接关系对齐的两个或更多管道部件的两个或更多端部构造，根部焊接以防止根部焊接材料沿内部周向表面侧飞溅的方式执行；