[发明专利]管道焊接接口设备

说明书

本专利申请涉及的设备制造简便，在焊接过程中，能够保护碳钢管道内部涂层不受损伤，保持其完整性，消除焊接接头区域内部所有可能出现的腐蚀，显著提高碳钢管道的使用寿命。该设备包括两个元件，在车间内分别被焊接在每段管道的两端。元件直径相同，在管道施工过程中通过焊接进行连接。焊接过程中产生的热量通过该设备进行耗散，使管壁温度不超过120°+/‑20°摄氏度。任何为流体运输线路设计的涂料均对该温度范围有耐受性。

技术领域

用于输送流体的碳钢管道施工通过标准长度(6米、12米、18米)的管道衔接而成。这些长度的管道在车间进行内部和外部的加工和涂层后，被运送至施工地。内外涂层能够保护管道不被腐蚀，根据项目需要由工程师进行规定。

需要特别指出的是，管道和管材在直径和厚度方面存在概念上的区别。但是，最主要的区别是，若输送线路由结构元件构成，指的是“管道”，若线路仅设计用于运输，没有结构要求，则指的是“管材”。例如，热交换器使用管材，而大长度的流体管线则使用管道。鉴于上述区别，本专利申请适用于直径等于或大于152.4毫米(6英寸)的碳钢管道及其所有相关规定标准，尤其涉及为碳钢管道焊接接口处的腐蚀问题提供简便、高效和永久性的解决方案。

背景技术

碳钢适用于水(工业用水、海水或饮用水)、石油和天然气输送线路、消防网络、冷凝网络、蒸汽网络，压缩空气网络和工程需要的所有其他流体输送管道。若涉及腐蚀性流体，碳钢管道能够通过适当的涂层以保护管道不受侵蚀。最常用的防腐涂层为漆，这一工序在车间进行并适用于管道内外。漆可为液体，也可为粉末状，例如熔结环氧树脂(FBE)或可使用浸入法上漆。

流体输送管道内部涂层方案可分为二至三层，总厚度为0.5-0.8毫米。涂层与金属体间以及涂层之间应有良好的黏合度，形成连续均匀的整体。涂层方案应根据管道输送流体的化学和物理性质进行设计。

其他类型的碳钢管道内部涂层包括塑料片材(衬片)。这些塑料片材嵌入管道内部，片材外直径与管道内直径相同或略大。片材和管道仅表面接触，与金属间不存在黏合。建议在运输矿料或矿物浓缩物等高磨蚀性流体时，在管道使用塑料片材。

本专利申请设计的涂层指的是漆或其他与金属100％黏合的材料，不包括塑料片材或其他附加在金属管道内部而非黏合的材料。

当管道施工使用手工电弧或MIG焊接接口时，焊点温度超过1300摄氏度，这种情况会损坏、烧毁和碳化焊点20毫米范围内的内外涂层，使该区域的钢材裸露在外。在管道施工的过程中，外部涂层可进行修复，并不会很大程度上影响工程进度。但是，内部涂层维修所需的人员、设备和程序会对工程造成困难。鉴于管道内部维修的高度复杂性，维修成功的概率很低，另外，很有可能无法进行技术检测，证明或确保维修后的品质。因此，在实际操作中，很多时候，不对内部涂层进行维修，管道接口处从一开始就经受腐蚀。

除了焊接接口部分涂层的破坏，焊接的过程会在接口的周围产生焊接热影响区。焊接热影响区将会造成的不便在于，它会产生残余应力，转化为系统中的危险区域，成为阳极中心，加速区域性的腐蚀损害。因焊接热度对内部涂层造成破坏，从而使这些区域丧失防侵蚀保护，将加速接口的腐蚀过程，而这一腐蚀比例和速度取决于管道输送的流体特性。

例如，由12米长管道构成的120公里输送管需要10,000个焊接接口，因此，整条输送线会因内部涂层损害而产生10,000个危险区域。

当腐蚀损害表现为断裂时，必须停止操作，这会对工序的连续性造成不便，限制管道的使用寿命。维修的直接成本很高，但是，与停工造成的间接损失相比根本无足轻重。

需要通过管道进行不同流体输送的主要行业包括矿业、卫生领域、能源业和石化业。