一種焊接堵頭及其使用方法與流程

2023-08-07 10:27:46

本發明涉及油氣管道維護、搶修以及改造技術領域，特別涉及一種焊接堵頭及其使用方法。

背景技術：

油氣管道在輸送石油天然氣過程中會發生穿孔，其中一半以上的穿孔為直徑20mm以下的小孔。油氣管道發生穿孔後會導致油氣洩漏，不僅造成油氣損失，還存在安全隱患，因此要及時對穿孔進行封堵。

目前對油氣管道上直徑20mm以下的小孔進行封堵的方法為：利用螺旋頂入設備將木楔子頂入穿孔內，當檢測到油氣不再洩漏後將木楔子位於油氣管道外部的部分鋸掉，然後焊接鋼板將木楔子覆蓋即完成對穿孔的封堵。

在實現本發明的過程中，本發明人發現現有技術中至少存在以下問題：現有的對油氣管道上直徑20mm以下的小孔進行封堵的方法操作複雜、施工效率低而且施工過程中容易發生危險。

技術實現要素：

為了解決上述的技術問題，本發明提供一種操作簡單、施工效率高並且安全可靠的焊接堵頭及其使用方法。

具體而言，包括以下的技術方案：

本發明第一方面提供一種焊接堵頭，所述焊接堵頭用於封堵油氣管道上直徑20mm以下的穿孔；所述焊接堵頭包括：密封蓋以及封堵頭；所述密封蓋包括連接段以及密封段；所述密封段為一端開放、另一端封閉的中空圓柱體；所述連接段的一端與所述密封段封閉的一端的外側連接，所述連接段的另一端設置有螺紋孔；所述封堵頭的一端為圓柱體，另一端為圓錐體，所述封堵頭為圓柱體的一端和所述密封段封閉的一端的內側連接並且間隙配合；所述密封段開放的一端的外表面設置有焊接坡口。

進一步地，所述密封段開放的一端的形狀與所述油氣管道外圓周面的輪廓的形狀相匹配。

進一步地，所述連接段和所述密封段為一體結構。

進一步地，作為優選，所述連接段為圓柱體。

進一步地，作為優選，所述連接段為上大下小的倒三角迴轉圓臺，所述連接段直徑較小的一端與所述密封段連接。

進一步地，所述連接段與所述密封段連接的一端的直徑小於所述密封段的直徑。

進一步地，作為優選，所述封堵頭與所述密封段粘接連接。

進一步地，作為優選，所述密封段封閉的一端的內側和所述封堵頭為圓柱體的一端分別設置有內螺紋孔，所述封堵頭與所述密封段通過雙頭螺柱連接。

進一步地，所述密封蓋的材質為可焊接低碳鋼，所述封堵頭的材質為鋁或者銅。

本發明第二方面提供一種本發明第一方面的焊接堵頭的使用方法，所述使用方法包括以下步驟：

步驟a，將螺旋頂入設備與所述焊接堵頭的連接段連接；

步驟b，利用所述螺旋頂入設備將所述封堵頭插入油氣管道的穿孔；

步驟c，當所述穿孔處不再有油氣洩漏時，將所述焊接堵頭的密封段與所述油氣管道焊接；

步驟d，將所述焊接堵頭的連接段切除。

本發明實施例提供的技術方案的有益效果是：

利用螺旋頂入設備將本發明實施例提供的焊接堵頭中的封堵頭部分插入油氣管道的穿孔中並將密封蓋與油氣管道焊接，即可實現對油氣管道穿孔的封堵。本發明實施例提供的焊接堵頭結構簡單，使用方便，能夠安全、快速地實現對直徑20mm以下穿孔洩漏的堵漏以及永久焊接修復，保證石油天然氣的正常輸送。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例中的技術方案，下面將對實施例描述中所 需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發明實施例提供的焊接堵頭的結構示意圖，其中，圖1a為立體結構示意圖，圖1b為主視圖，圖1c為圖1b的剖視圖；

圖2為本發明實施例提供的焊接堵頭中密封蓋的結構示意圖，其中，圖2a為立體結構示意圖，圖2b為主視圖，圖2c為圖2b的剖視圖；

圖3為本發明實施例提供的焊接堵頭中封堵頭的結構示意圖，其中，圖3a為立體結構示意圖，圖3b為主視圖，圖3c為圖3b的剖視圖；

圖4為本發明實施例提供的焊接堵頭的使用方式示意圖。

附圖標記分別表示：

1、密封蓋；11、連接段；12、密封段；

2、封堵頭；

3、雙頭螺柱；

4、油氣管道；41、穿孔；

5、螺旋頂入設備；

6、鋼帶；

A、鋸斷位置；

B、焊接堵頭。

具體實施方式

為使本發明的技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖對本發明實施方式作進一步地詳細描述。

本發明第一方面提供一種焊接堵頭，該焊接堵頭用於封堵油氣管道上直徑20mm以下的穿孔；參見圖1並結合圖2和圖3，該焊接堵頭包括：密封蓋1以及封堵頭2；

密封蓋1包括連接段11以及密封段12；密封段12為一端開放、另一端封閉的中空圓柱體；連接段11的一端與密封段12封閉的一端的外側連接，連接段11的另一端設置有螺紋孔；封堵頭2的一端為圓柱體，另一端為圓錐體，封 堵頭2為圓柱體的一端和密封段12封閉的一端的內側連接並且間隙配合；密封段12開放的一端的外表面設置有焊接坡口。

參見圖4，本發明實施例提供的焊接堵頭的工作原理為：當油氣管道4發生穿孔洩漏時，將螺旋頂入設備5上的螺紋杆擰入密封蓋1的連接段11上的螺紋孔中，從而將焊接堵頭(圖4中B位置所示)與螺旋頂入設備5連接，利用螺旋頂入設備將封堵頭2呈圓錐形的一端插入油氣管道4的穿孔41中，隨著封堵頭2的插入，穿孔41逐漸被封堵，當穿孔41處不再有油氣洩漏時即可將螺旋頂入設備5卸下，將密封蓋1的密封段12與油氣管道4表面焊接，然後從連接段11與密封段12的連接處將密封蓋1鋸斷，即從圖2c所示的鋸斷位置A處鋸斷，從而將連接段11切除完成對穿孔41的封堵。本發明實施例提供的焊接堵頭結構簡單，使用方便，能夠安全、快速地實現對直徑20mm以下穿孔洩漏的堵漏以及永久焊接修復，保證石油天然氣的正常輸送。

進一步地，在上述焊接堵頭中，如圖2a所示，由於油氣管道4的外表面是圓弧面，為了保證密封蓋1密封段12與油氣管道4的焊接質量，密封段12開放的一端的形狀應當與油氣管道4外圓周面的輪廓的形狀相匹配。同時，密封段12上的焊接坡口參照GB 19326《鍛制承插焊、螺紋和對焊支管座》中對對焊支管座下破口形式的要求進行加工，即先沿一個方向全尺寸倒坡口，再每轉90°進行同樣尺寸的倒坡口，坡口間交角處再圓滑過渡，從而保證密封蓋12與油氣管道4鞍型圓弧面周向焊接的均勻性。

進一步地，在上述焊接堵頭中，為了便於加工，密封蓋1的連接段和密封段12可以採用一體結構。密封段12的厚度要符合GB 150《壓力容器》中對受內壓平蓋的設計要求。即使在後續的油氣輸送過程中，插入穿孔41的封堵頭2被腐蝕，焊接在油氣管道4外表面的密封蓋1仍然能夠承受壓力，不會發生油氣洩漏，保證油氣輸送的正常進行。

進一步地，在上述焊接堵頭中，密封蓋1的連接段11的形狀沒有嚴格的限定，例如可以為圓柱、稜柱、圓臺或者稜台。為了便於加工，優選迴轉體，即優選採用圓柱或者圓臺，更優選上大下小的倒三角迴轉圓臺。當連接段11採用上大下小的倒三角迴轉圓臺時，圓臺直徑較小的一端與密封段12連接。為了便於將連接段11和密封段12分離，連接段11與密封段12連接的一端直徑要小於密封段12的直徑，但是要保證強度，防止在將封堵頭2插入穿孔41的過程 中發生斷裂。

進一步地，在上述焊接堵頭中，封堵頭2與密封段12的連接方式也沒有嚴格的限定，只要能夠將封堵頭2圓柱形的一端與密封段12封閉的一端的內側連接，在將封堵頭2插入穿孔41的過程中封堵頭2不會與密封段12分離即可，優選採用圖3所示的利用雙頭螺柱3連接的方法，具體實現方法如下：在密封段12封閉的一端的內側和封堵頭2為圓柱體的一端分別設置內螺紋孔，從而利用雙頭螺柱3將封堵頭2與密封蓋1的密封段12連接。其中，開設在密封段12上的螺紋孔的深度小於密封段12封閉的一端的厚度，且所餘厚度符合GB 150《壓力容器》中對受內壓平蓋的設計計算，以保證強度要求。同時，雙頭螺柱3的長度要保證封堵頭2和密封段12內側不產生間隙。此外，還可以通過粘接連接的方式將封堵頭2和密封段12連接，採用粘接連接的方式不需要設置螺紋孔，在加工成型方面更為簡單，但是在焊接堵頭運輸和存儲過程中，封堵頭2容易脫落。

進一步地，在上述焊接堵頭中，封堵頭2的材質優選鋁或銅等軟質金屬，採用軟質金屬能夠嚴密彌合洩漏孔，以提高堵漏作業的安全性和可靠性。密封蓋1的材質優選可焊接低碳鋼，可採用壓力容器推薦常用的鋼製鍛件材料，以利於設計和現場焊接。

本領域技術人員可以理解的是，本發明實施例的焊接堵頭中封堵頭2圓錐部分的尺寸應當與穿孔41的尺寸相匹配。由於本發明實施例提供的焊接堵頭主要用於封堵直徑20mm以下的穿孔，因此焊接堵頭中的封堵頭2圓錐部分的大徑在30mm左右(大於穿孔41直徑1.5倍以上即可)，可保證堵漏時能夠彌合洩漏孔，而又不至於過小沒入洩漏孔中堵漏失效，例如可以為30mm或者35mm；其錐度以不大於1:1為宜，這樣不至於使圓錐尖部過大深入管道內部影響管道後續運行。同時，本發明實施例的焊接堵頭中密封蓋1的密封段12內部空腔的高度應當小於封堵頭2的高度(即圓柱體部分的高度和圓錐體部分的高度的和)，如果密封段12內部空腔的高度過大則會導致封堵頭2無法對穿孔41進行嚴密的封堵，密封段12內部空腔的高度與封堵頭2的高度差應在10mm以上。

本發明第二方面提供一種本發明第一方面的焊接堵頭的使用方法，具體包括以下步驟：

步驟1，將螺旋頂入設備5與焊接堵頭的連接段11連接；

步驟2，利用螺旋頂入設備5將封堵頭2插入油氣管道4的穿孔41；

步驟3，當穿孔41處不再有油氣洩漏時，將焊接堵頭的密封段12與油氣管道4焊接；

步驟4，將焊接堵頭的連接段11切除。

在上述的使用方法中，步驟1中，將螺旋頂入設備5上的螺紋杆擰入密封蓋1的連接段11上的螺紋孔中，從而將焊接堵頭與螺旋頂入設備5連接。步驟2中，可以利用鋼帶6將螺旋頂入裝置5固定在油氣管道4上，以利於將封堵頭2插入穿孔41中。步驟3中，當穿孔41處不再有油氣洩漏時即可將螺旋頂入設備5卸下，然後再進行焊接作業。步驟4中，焊接完成後，從連接段11與密封段12的連接處將密封蓋1鋸斷，即從圖2c所示的鋸斷位置A處鋸斷，從而將連接段11切除，這樣有利於降低堵漏後油氣管道上管件的殘留量。

綜上，本發明實施例提供了一種結構簡單、使用方便的焊接堵頭，採用本發明實施例提供的焊接堵頭能夠安全、快速地實現對直徑20mm以下穿孔洩漏的堵漏以及永久焊接修復，保證石油天然氣的正常輸送。

以上所述僅是為了便於本領域的技術人員理解本發明的技術方案，並不用以限制本發明。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。