易燃易爆介質管道在線切割焊接工藝及設備的製作方法

2023-10-19 06:00:22

專利名稱：易燃易爆介質管道在線切割焊接工藝及設備的製作方法
易燃易爆介質管道在線切割焊接工藝及設備
技術領域：
本發明涉及石油化工工程施工領域，具體涉及易燃易爆介質管道切割焊接工藝及設備。
背景技術：
對於石油化工企業的易燃易爆介質管道，在進行技術升級改造過程中，需要對鋼製管道進行切割增加三通的接頭或設孔與其他管道連接，常規的做法是管道清洗乾淨後， 達到動火作業要求才能進行施工，一般情況下，企業要停產，清洗管道內的物料需要大量的水或其它清洗劑，而停業和清洗給企業帶來巨大的經濟損失，另外還附帶汙水處理費用和排放等環境影響，所以對於石油化工企業，如何提高帶料管道切割的安全性和施工過程的快速有效，是目前石油化工企業普遍面臨的行業問題，研究開發易燃易爆管道在線切割、焊接技術和裝置，以避免產生上述經濟損失，創造良好的經濟效益和社會效益非常必要。

發明內容本發明的第一目的提供一種無需停止生產、控制方便、安全可靠的易燃易爆管道在線切割焊接工藝。本發明的第二目的提供一種結構簡單、控制方便、安全可靠的易燃易爆介質管道切割焊接的設備。為實現上述第一發明目的，本發明採用的技術方案為易燃易爆介質管道在線切割焊接工藝，包括以下工藝步驟1)、首先，對需要作業的管道截流並進行物料清空，使需要作業加工的管道處於空載狀態；2)、對需要切割作業加工的管道，從管道的排空點衝入惰性氣體，使管道內的含氧量在0. 以下；3)、在需要切割作業加工的管道處安裝環形旋轉切割裝置，進行第一切割口的環形切割時，首先，將環形刀架卡在管道上，由螺栓鎖緊，通過調節定位螺栓使環形刀架與管道抱緊，並與管道垂直，啟動旋轉驅動裝置旋轉，在旋轉中調節切割刀的進刀量，使之均勻與管道接觸，開啟冷卻水管的冷卻水管閥，進行切割作業，同時用利用紅外溫度檢測儀實時監控環形旋轉切割裝置切割刀切割管道時切口處的溫度，並通過控制環形旋轉切割裝置切割刀的轉速，監控切割口溫度低於物料閃點的8 10度以下，在切割過程中，從管道排空點不斷的充入惰性氣體(氮氣)，保證作業的管道始終處於正壓狀態；4)、在完成第一切割口後，切第二切割口時，為了繼續維持管道內的惰性氣體處於正壓狀態，使用膠帶和石棉板對第一切割口處進行封堵，保證需要作業的管道始終處於正壓狀態，然後採用步驟3)方法對第二切割口進行切割；5)、第二切割口切割完畢後，拆除第一切割口處的膠帶、石棉板，將第一切割口與第二切割口之間切割後的管道移除；
6)、然後使用專用清洗劑，清洗切割口處每側內的管道物料，再進行水洗和擦乾， 在管道切割口處內安裝帶有壓力在線檢測儀的雙盤封堵器，先將雙盤封堵器的內側封堵盤通過螺紋結構的壓緊件固定在鋼管內側，再將外側封堵盤壓緊在管道外側，內、外側封堵盤與管道內壁形成封閉空間，然後，充氣裝置通過連接管與封閉空間連通，壓力在線檢測儀通過感壓氣管與封閉空間連通，接著充氣裝置衝入氮氣到封閉空間中，在內、外側封堵盤間的封閉空間微正壓達到在2 漲帕之間時停止充氣，監控壓力變化，如果不能維持壓力穩定， 證明兩個堵盤有一個或兩個有漏氣，拆下重新安裝，直至能夠保持壓力在恆定位置不變為止；7)、接著關閉連接管上的氮氣閥，移除充氣裝置，在切割口處的管道內部腔體鋪設起隔熱冷卻作用的耐高溫隔熱布，在鋼管對應外側封堵盤位置的外壁安裝焊接溫度檢測儀，在管道切割口至外側封堵盤之間的外壁纏繞冷卻石棉繩，在切割口處裝設連通管道的三通管，同時開啟供水管冷卻水閥，連續淋水到冷卻石棉繩上；8)、焊接，對切割口處連接管道進行動火焊接，焊接期間通過壓力在線檢測儀，實時監控內、外側封堵盤之間封閉空間的惰性氣體壓力是否變化，以防止內、外側封堵盤對管道密封的失效，同時在封堵盤位置外側管道壁上的多組焊接溫度檢測儀檢測管道焊接時的溫度，管道外壁上纏繞的冷卻石棉繩也不斷的通過水管加水來進行冷卻降溫，控制管道在外側封堵盤位置的溫度在攝氏90度以下；9)、焊接完畢後，待焊口冷卻至常溫，從三通管取出耐高溫隔熱布和雙盤封堵器， 及其他檢測儀器。進一步的技術方案，所述惰性氣體充氣裝置為氮氣瓶。為實現上述第二發明目的，本發明採用的技術方案為一種易燃易爆介質管道在線切割焊接設備，它包括一安裝在易燃易爆介質的鋼管上可對鋼管進行切割的旋轉切割裝置；一設置在易燃易爆介質鋼管切割口處內側的雙盤封堵器，所述雙盤封堵器包括設置在鋼管外的惰性充氣裝置、連接管，壓力在線檢測儀、感壓氣管、內側封堵盤和外側封堵盤，內、外側封堵盤與鋼管內壁形成封閉空間，充氣裝置通過連接管與封閉空間連通，壓力在線檢測儀通過感壓氣管與封閉空間連通；所述內、外側封堵盤由階梯形的底板、密封膨脹圈、連接兩個底板的鎖緊件組成， 所述密封膨脹圈處於兩個底板之間並由鎖緊件鎖緊後彈性預緊於鋼管內壁；一設置在鋼管切割口與所述雙盤封堵器之間的隔熱冷卻裝置，所述隔熱冷卻裝置包括纏繞在鋼管外壁上的冷卻石棉繩和多組均勻分布在鋼管外圓周壁上的焊接溫度檢測儀。進一步的技術方案，所述旋轉切割裝置包括固定在鋼管上的旋轉驅動裝置、環形刀架、定位螺栓和多組對稱布置在所述環形刀架上的切割刀，所述旋轉驅動裝置驅動環形刀架及其上的切割刀轉動切割鋼管，所述環形刀架外側還固定有冷卻水管。進一步的技術方案，所述冷卻石棉繩側還設有對冷卻石棉繩供水的冷卻水管和供水裝置。進一步的技術方案，所述隔熱裝置還包括設置在鋼管內部腔體的耐高溫隔熱布和彈性支架，所述彈性支架支撐耐高溫隔熱布於管道內壁。
進一步的技術方案，所述惰性氣體充氣裝置為氮氣瓶。進一步的技術方案，所述壓緊件為螺紋結構的預緊裝置。再進一步的技術方案，所述底板和面板採用鋁質材料製成。本發明優點本發明解決了石油化工企業技術改造升級過程中，易燃易爆介質管道需要停運、 清洗，企業停產及清洗造成的經濟損失，以及增加改造成本；採用本發明的處理工藝，可直接利用環形的旋轉切割裝置對鋼管進行低溫切割，採用雙盤封堵器和隔熱冷卻裝置，切割過程中壓力在線檢測儀和溫度檢測儀可以實時檢測和監控，防止火花、高溫產生而使管道著火爆炸，採用這樣的工藝處理步驟和封堵裝置，可整體避免停產、大面積的清洗管道，在線的進行技術改造和升級。

圖1是本發明管道切割焊接設備的結構示意圖；圖2是本發明管道切割焊接設備裝配結構放大示意圖；圖3是本發明中旋轉切割裝置的放大結構示意圖。
具體實施方式
本發明的易燃易爆介質管道在線切割焊接工藝，包括以下工藝步驟1)、首先，對需要作業的鋼管1截流並進行物料清空，使需要作業加工的管道處於空載狀態；2)、對需要切割作業加工的鋼管1，從鋼管1的排空點(圖中未示)衝入惰性氣體 (氮氣)，使鋼管1內的含氧量在0.1%以下；3)如圖3所示，在需要切割作業加工的鋼管1處安裝環形旋轉切割裝置2，進行第一切割口的環形切割時，首先，將環形刀架21卡在在鋼管1上，由螺栓25鎖緊，通過調節定位螺栓22使環形刀架21與鋼管1抱緊，並與鋼管1垂直，啟動旋轉驅動裝置20旋轉，在旋轉中調節切割刀23的進刀量，使之均勻與鋼管1接觸，開啟冷卻水管M的冷卻水管閥，進行切割作業，同時用利用紅外溫度檢測儀(圖上未示)實時監控環形旋轉切割裝置2切割刀23切割管道時切口處的溫度，並通過控制環形旋轉切割裝置2切割刀23的轉速，監控切割口溫度低於物料閃點的8 10度以下，在切割過程中，從鋼管1排空點(圖中未示)不斷的充入惰性氣體(氮氣)，保證作業的管道始終處於正壓狀態；4)、在完成第一切割口後，切第二切割口時，為了繼續維持管道內的惰性(氮氣) 氣體處於正壓狀態，使用膠帶和石棉板對第一切割口處進行封堵，保證需要作業的管道始終處於正壓狀態，然後採用步驟3)方法對第二切割口進行切割；5)、第二切割口切割完畢後，將第一切割口與第二切割口之間切割後的鋼管移除；6)、如圖1，然後使用專用清洗劑，清洗切割口處每側內的管道物料，再進行水洗和擦乾，在鋼管1切割口處內安裝帶有壓力在線檢測儀31的雙盤封堵器3，先將雙盤封堵器3 的內側封堵盤34通過螺紋結構的壓緊件343固定在鋼管1內側，再將外側封堵盤35壓緊在管道外側，內、外側封堵盤(34、35)與鋼管1內壁形成封閉空間36，然後，充氣裝置30通過連接管32與封閉空間36連通，壓力在線檢測儀31通過感壓氣管33與封閉空間36連通， 充氣裝置30衝入氮氣到封閉空間36中，在內、外側封堵盤間的封閉空間36微正壓達到在 2 漲帕之間時停止充氣，監控壓力變化，如果不能維持壓力穩定，證明兩個堵盤有一個或兩個有漏氣，拆下重新安裝，直至能夠保持壓力在恆定位置不變為止；7)、接著關閉連接管32上的氮氣閥，移除充氣裝置30，在切割口處的管道內部腔體鋪設起隔熱冷卻作用的耐高溫隔熱布40，在鋼管1對應外側封堵盤35位置的外壁安裝焊接溫度檢測儀42，在鋼管1切割口至外側封堵盤35之間的外壁纏繞冷卻石棉繩41，在切割口處裝設連通鋼管1的三通管，同時開啟供水管410冷卻水閥，連續淋水到冷卻石棉繩41 上；8)、焊接，對切割口處三通管道進行動火焊接，焊接期間通過壓力在線檢測儀31， 實時監控內、外側封堵盤(34、35)之間封閉空間36的惰性氣體壓力是否變化，以防止內、外側封堵盤(34、3幻對鋼管1密封的失效，同時在封堵盤35位置外側鋼管壁上的多組溫度檢測儀42檢測管道焊接時的溫度，通過設置在外側鋼管壁上的觸點、與觸點連接的導線、將測量到的時時顯示在焊接溫度檢測儀42的溫度錶盤上，在鋼管1外壁上纏繞的冷卻石棉繩 41也不斷的通過水管410加水來進行冷卻降溫，控制鋼管1在外側封堵盤35位置的溫度在攝氏90度以下，阻隔焊接熱量傳遞到封堵盤3的密封處，保證雙盤封堵器3上的密封膨脹圈(340、341)在焊接過程中能夠正常保持密封狀態；9)、焊接完畢後，待焊口自然冷卻至常溫，從三通管處取出耐高溫隔熱布40和雙盤封堵器3，連接其他管道或安裝設備。本發明的在線切割焊接工藝是通過專用設備實現的，如圖1至圖3所示，該設備包括一安裝在鋼管1上可對鋼管1進行切割的旋轉切割裝置2 ；—設置在旋轉切割裝置2對鋼管1切割後的切割口處內壁的雙盤封堵器3，所述雙盤封堵器3包括設置在鋼管1外側的高壓氮氣瓶30、壓力在線檢測儀31 (壓力表)、充氣氣管32、感壓氣管33、內側封堵盤34和外側封堵盤35，內、外側封堵盤(34、3幻與鋼管1內壁形成封閉空間36，高壓氮氣瓶30通過氣管與封閉空間36連通並對其充氮氣，壓力在線檢測儀31通過感壓氣管33與封閉空間 36連通；所述內、外側封堵盤(34、35)由鋁質階梯形的底板340、採用EVA橡膠材料製成的密封膨脹圈341、鋁質階梯形的面板342、連接底板340與面板342的壓緊件343組成，所述壓緊件343為螺紋結構的預緊裝置，所述密封膨脹圈341處於底板340與面板342之間並由壓緊件343鎖緊後彈性預緊於鋼管1內壁，防止封閉空間36漏氣；一設置在鋼管1切割口與所述雙盤封堵器3之間的隔熱裝置4，所述隔熱裝置4包括設置在鋼管1內部腔體的耐高溫隔熱布40、纏繞在鋼管1外壁上的冷卻石棉繩41，通過彈性支架支撐耐高溫隔熱布於管道內壁，起到焊接飛濺的熱固體對外側封堵盤35的密封影響；在冷卻石棉繩41側還設有對冷卻石棉繩41供水的冷卻水管410和供水裝置，通過水管410不斷的加水來進行冷卻降溫，防止熱量傳遞到外側封堵盤35位置，影響外側封堵盤35的密封效果。環形旋轉切割裝置2包括固定在鋼管1上兩半對接的旋轉驅動裝置20、兩半對接的環形刀架21、定位螺栓22和一組對稱布置在所述環形刀架21上的切割刀23，通過螺栓 25將形刀架21連接成一整體，定位螺栓22和一組對稱布置在所述環形刀架21上的切割刀 23，通過定位螺栓22將旋轉切割裝置2固定在鋼管1上，利用旋轉驅動裝置20驅動環形刀架21及其上的切割刀23轉動切割鋼管1，並利用環形刀架21外側固定的冷卻水管M對切割口實時進行冷卻。使用時，通過定位螺栓22將旋轉切割裝置2固定在鋼管1上，利用旋轉驅動裝置 20驅動環形刀架21及其上的切割刀23轉動切割鋼管1，並利用環形刀架21外側固定的水管對對切割口實時噴水進行冷卻，同時利用紅外溫度檢測儀(圖中未示)監控切割管道切口的溫度，並通過控制環形旋轉切割裝置2切割刀23的進刀量和轉速、以及冷卻水的噴冷降溫使切割鋼管1切口溫度低於物料閃點的8 10度以下，另外在第一切割口切割過程中，從鋼管1排空點不斷的充入惰性氣體，在完成第一切割口後，切第二切割口時，將第一切割口處用膠帶、石棉板封堵，繼續維持管道內的惰性氣體(氮氣)處於正壓狀態，同樣採用切割第一切割口的方法切割第二切割口。第一切割口和第二切割口切割完畢後，鋼管1排空點停止充入惰性氣體，並將切割口處的膠帶、石棉板拆除，將第一切割口與第二切割口之間切割後的鋼管1移除；然後利用清洗劑，清洗切割口處每側內的管道物料，再進行水洗和擦乾，在鋼管1切割口處內安裝內、外側封堵盤(34、35)。連接外側封堵盤35上的充氣氣管32至高壓氮氣瓶30，將感壓氣管33與壓力在線檢測儀31 (壓力表)連接，衝入氮氣到封閉空間36，壓力穩定不變後，關閉氮氣閥，在切割口處的管道內部腔體鋪設耐高溫隔熱布40，在鋼管1對應外側封堵盤35位置的外壁，安裝焊接溫度檢測儀42，之後在鋼管1切口至外側封堵盤35之間的外壁纏繞冷卻石棉繩41 ；開啟冷卻水管410的冷卻水閥，連續淋水到冷卻石棉繩41上。然後，在切割口處裝設連通鋼管1的三通管，開始焊接作業；對切割口處三通管道進行動火焊接，焊接期間通過壓力在線檢測儀31，實時監控內、外側封堵盤(34、3幻之間封閉空間36的氮氣壓力是否變化，以防止內、外側封堵盤(34、35)對鋼管1密封的失效，同時在外封堵盤35位置外側，通過焊接溫度檢測儀42檢測管道焊接後的溫度，鋼管1外壁上纏繞的冷卻石棉繩41也不斷的通過冷卻水管410加水來對鋼管1進行冷卻降溫，控制外封堵盤35位置處的鋼管1溫度在攝氏90度以下；焊接完畢後，待焊口自然冷卻至常溫，從三通管處取出耐高溫隔熱布40和雙盤封堵器35、34，連接其他管道或安裝設備，就可完成管道在線改造和升級。本發明的保護不限於此，根據上述實施例的提示而做顯而易見的變動，以及其他凡是不脫離本發明實質的改動，均應包括在權利要求所述的範圍之內。
權利要求
1.易燃易爆介質管道在線切割焊接工藝，其特徵在於，包括以下工藝步驟1)、首先，對需要作業的管道截流並進行物料清空，使需要作業加工的管道處於空載狀態；2)、對需要切割作業加工的管道，從管道的排空點衝入惰性氣體，使管道內的含氧量在 0. 以下；3)、在需要切割作業加工的管道處安裝環形旋轉切割裝置，進行第一切割口的環形切割時，首先，將環形刀架卡在管道上，由螺栓鎖緊，通過調節定位螺栓使環形刀架與管道抱緊，並與管道垂直，啟動旋轉驅動裝置旋轉，在旋轉中調節切割刀的進刀量，使之均勻與管道接觸，開啟冷卻水管的冷卻水管閥，進行切割作業，同時用利用紅外溫度檢測儀實時監控環形旋轉切割裝置切割刀切割管道時切口處的溫度，並通過控制環形旋轉切割裝置切割刀的轉速，監控切割口溫度低於物料閃點的8 10度以下，在切割過程中，從管道排空點不斷的充入惰性氣體(氮氣)，保證作業的管道始終處於正壓狀態；4)、在完成第一切割口後，切第二切割口時，為了繼續維持管道內的惰性氣體處於正壓狀態，使用膠帶和石棉板對第一切割口處進行封堵，保證需要作業的管道始終處於正壓狀態，然後採用步驟3)方法對第二切割口進行切割；5)、第二切割口切割完畢後，拆除第一切割口處的膠帶、石棉板，將第一切割口與第二切割口之間切割後的管道移除；6)、然後使用專用清洗劑，清洗切割口處每側內的管道物料，再進行水洗和擦乾，在管道切割口處內安裝帶有壓力在線檢測儀的雙盤封堵器，先將雙盤封堵器的內側封堵盤通過螺紋結構的壓緊件固定在鋼管內側，再將外側封堵盤壓緊在管道外側，內、外側封堵盤與管道內壁形成封閉空間，然後，充氣裝置通過連接管與封閉空間連通，壓力在線檢測儀通過感壓氣管與封閉空間連通，接著充氣裝置衝入氮氣到封閉空間中，在內、外側封堵盤間的封閉空間微正壓達到在2 漲帕之間時停止充氣，監控壓力變化，如果不能維持壓力穩定，證明兩個堵盤有一個或兩個有漏氣，拆下重新安裝，直至能夠保持壓力在恆定位置不變為止；7)、接著關閉連接管上的氮氣閥，移除充氣裝置，在切割口處的管道內部腔體鋪設起隔熱冷卻作用的耐高溫隔熱布，在鋼管對應外側封堵盤位置的外壁安裝焊接溫度檢測儀， 在管道切割口至外側封堵盤之間的外壁纏繞冷卻石棉繩，在切割口處裝設連通管道的三通管，同時開啟供水管冷卻水閥，連續淋水到冷卻石棉繩上；8)、焊接，對切割口處三通管道進行動火焊接，焊接期間通過壓力在線檢測儀，實時監控內、外側封堵盤之間封閉空間的惰性氣體壓力是否變化，以防止內、外側封堵盤對管道密封的失效，同時在封堵盤位置外側管道壁上的多組溫度檢測儀檢測管道焊接時的溫度，管道外壁上纏繞的冷卻石棉繩也不斷的通過水管加水來進行冷卻降溫，控制管道在外側封堵盤位置的溫度在攝氏90度以下；
2.根據權利要求1所述的易燃易爆介質管道在線切割焊接工藝，其特徵在於，所述惰性氣體充氣裝置為氮氣瓶。。
3.一種易燃易爆介質管道在線切割焊接設備，其特徵在於，它包括一安裝在易燃易爆介質的鋼管上可對鋼管進行切割的旋轉切割裝置；一設置在易燃易爆介質鋼管切割口處內側的雙盤封堵器，所述雙盤封堵器包括設置在鋼管外的惰性充氣裝置、連接管，壓力在線檢測儀、感壓氣管、內側封堵盤和外側封堵盤，內、外側封堵盤與鋼管內壁形成封閉空間，充氣裝置通過連接管與封閉空間連通，壓力在線檢測儀通過感壓氣管與封閉空間連通；所述內、外側封堵盤由階梯形的底板、密封膨脹圈、連接兩個底板的鎖緊件組成，所述密封膨脹圈處於兩個底板之間並由鎖緊件鎖緊後彈性預緊於鋼管內壁；一設置在鋼管切割口與所述雙盤封堵器之間的隔熱冷卻裝置，所述隔熱冷卻裝置包括纏繞在鋼管外壁上的冷卻石棉繩和多組均勻分布在鋼管外圓周壁上的焊接溫度檢測儀。
4.根據權利要求3所述的一種易燃易爆介質管道在線切割焊接設備，其特徵在於，所述旋轉切割裝置包括固定在鋼管上的旋轉驅動裝置、環形刀架、定位螺栓和多組對稱布置在所述環形刀架上的切割刀，所述旋轉驅動裝置驅動環形刀架及其上的切割刀轉動切割鋼管，所述環形刀架外側還固定有冷卻水管。
5.根據權利要求4所述的一種易燃易爆介質管道在線切割焊接設備，其特徵在於，所述冷卻石棉繩側還設有對冷卻石棉繩供水的冷卻水管和供水裝置。
6.根據權利要求4所述的一種易燃易爆介質管道在線切割焊接設備，其特徵在於，所述隔熱裝置還包括設置在鋼管內部腔體的耐高溫隔熱布和彈性支架，所述彈性支架支撐耐高溫隔熱布於管內壁。
7.根據權利要求4所述的一種易燃易爆介質管道在線切割焊接設備，其特徵在於，所述惰性氣體充氣裝置為氮氣瓶。
8.根據權利要求4所述的一種易燃易爆介質管道在線切割焊接設備，其特徵在於，所述壓緊件為螺紋結構的預緊裝置。
9.根據權利要求4所述的一種易燃易爆介質管道在線切割焊接設備，其特徵在於，所述底板和面板採用鋁質材料製成。
全文摘要
本發明提供一種易燃易爆介質管道在線切割焊接工藝及設備，採用本發明處理工藝，可直接利用環形旋轉切割裝置對鋼管進行低溫切割，採用雙盤封堵器和隔熱冷卻裝置，切割過程中壓力在線檢測儀和溫度檢測儀可以實時檢測和監控，防止火花、高溫產生而使管道著火爆炸，採用這樣的工藝處理步驟和封堵裝置，可整體避免易燃易爆介質管道需要停運、清洗，企業停產及清洗造成的經濟損失，在線的進行技術改造和升級。
文檔編號B23D21/04GK102229037SQ20111011135
公開日2011年11月2日 申請日期2011年4月29日 優先權日2011年4月29日
發明者張明, 牟向峰, 蔣志傑, 趙力軍 申請人:中化格力倉儲有限公司