[发明专利]一种管道焊接充氩封堵用纸塑复合气囊及其制备方法

说明书

本发明提供了一种管道焊接充氩封堵用纸塑复合气囊及其制备方法。所述的封堵用纸塑复合气囊由多层纸塑复合膜组成。多层纸塑复合膜由水溶性外阻隔层/纸层/水溶性内阻隔层或者上述结构单元的重复叠加而成。在纸层两侧均涂覆了水溶性阻隔材料，纸层能够始终保持自身的强度。从而赋予了纸塑复合气囊良好的挺括度和耐折性以及气体阻隔性。纸塑复合气囊通过耐高温胶粘剂与管道粘合在一起成为一种高气体阻隔性、热稳定性高的焊接充氩封堵材料。可在空间有限的管线内部形成高效、可靠的氩气保护氛围，有效地提高焊接质量、缩短工期、提高安装工效。可应用于管道与设备的黄金焊口以及超长距离管道碰口焊接施工中。

技术领域

本发明涉及海洋石油工程领域，具体地说涉及一种管道焊接充氩封堵用纸塑复合气囊及其制备方法。

背景技术

随着全球陆地石油资源的日益耗尽，海洋石油将逐步取代陆地石油成为未来人类油气资源的主要来源。据估计世界油气资源藏量很可能有1/3在大陆架，1/3在深海。在海洋油气田开发过程中，海洋深水输油(气)管道往往需要在现场进行焊接。而在焊接时周围环境气氛对焊接质量会产生很大的影响。因此，海洋深水输油(气)管道在焊接时需要有完善的气体保护措施，否则会影响焊接质量；在焊接过程中，需要对整条管线充氩气进行保护将会造成保护Ar气的大量浪费，同时达到管道焊接要求所需要的充气时间过长，有可能造成工期延误的风险，提高焊接成本，不利于企业的节能减排和降本增效。特别是对于焊接管道设备之间的黄金焊口或长距离管道碰口焊接来说，如何实现有效的氩气保护则更为重要。

目前对于焊接过程中充氩气保护措施主要有如下几种常用的方法：

(1)封堵盘组法：采用海绵(木板、塑料泡沫板)制做成圆形封堵盘组加氩气管组成装置，这样进行气体保护的管道焊缝往往需要从一端往另一端一个接一个焊过去，通过拖动圆形封堵盘组达到对管道充氩保护的效果。再进行焊口打底焊接。这种气体保护方法的缺点是效率低下，而且对于施工人员有一定的安全风险。特别是当两个长距离管道进行碰口或者部分管道焊缝不合格需要切割重新焊接、异型管道等特殊场合应用还存在着很大的难度。

(2)橡胶球封堵法：该方法是在需要维修的管道两端各放置一个可充气的橡胶隔离球，起到临时封堵隔离的作用，操作完成后需要将隔离球取出。这种气体保护方法的缺点在于：焊接结束后必须能够取出橡胶隔离球。在取出的过程中，需要破坏掉橡胶隔离球。损坏脱落的橡胶残渣会对管道造成污染；同时还会对管道上的仪表造成堵塞，造成安装及清理上的极大不便。

(3)耐高温水溶纸法：CN201710192990介绍了一种水溶纸在长距离工业管道中间接头碰口氩弧焊中的应用。水溶纸是一种可快速溶解的用于封堵管道内保护气体的材料。在管道对口之前，使用胶水在管道内部焊口两侧距离所焊管口200～300mm处的管壁上各粘上一张水溶纸将管道密封，其中一端留一个进气孔，另一端为全封闭端。用铝胶带绕管道焊缝处外圆周将组对固定好的焊缝密封，焊缝密封处上端留少许间隙便于空气溢出。使用仪器检测到管内Ar气浓度达到99.9％即可进行焊接。采用流量20～30L/min纯氩，保证焊缝背面得到氩气可靠的保护。焊接结束后用水或者蒸汽冲洗焊接后的管道就能使管道里水溶纸溶解，不留下残渣。但是考虑到焊接施工过程的实际情况，这种气体保护方法的缺点仍然很明显。例如，市售的可溶纸是很薄的水溶性薄膜制成，遇水会很快溶化。焊接过程中产生的热量以及焊接环境可能存在震动、低温、大风等的影响，有可能使贴在管道管壁的水溶纸脱落；水溶纸容易在焊接过程中被掉落的焊渣引燃造成燃烧；对于内壁不够光滑的管件贴合不好等。

黄金焊口是指焊接过程中，不需要做试压的一部分焊口(比如说管道和设备直接连接的焊口)。对于黄金焊口来说，氩气的保护效果的好坏直接关系到焊接接头的质量。而且惰性气体保护层是柔性的，极易受外界因素的扰动而遭破坏，氩气保护作用的可靠程度与气体流量、喷嘴直径、喷嘴至焊件距离、焊接速度和外界气流、焊接接头形式、焊枪倾斜角度、焊丝填充的送入等因素的综合影响有关，如何使上述因素合理而达到保护可靠，则应根据现场施工环境综合考虑。目前市场上销售的耐高温可溶性纸仍然存在很大的弊端，远远不能满足目前海洋石油工程项目中黄金焊口所需惰性气体保护的实际需求。