管道和弯头的焊接：内部充氩方法
在氩弧焊施工过程中 不锈钢管道氩气在管道中的填充是氩气输送系统的重要环节之一。 焊接工艺管道中氩气的充填对保证焊接质量起着决定性的作用。过去，在油田不锈钢管口焊接施工过程中，由于焊接接头充填氩气的材料不规范，导致焊接接头保护不好，浪费材料和氩气，影响焊接质量。为解决以往不锈钢管口焊接中充填氩气控制不严、浪费严重，易产生焊口内侧氧化等一系列问题，研制了一种具有适用范围广、操作简便、节省氩气等优点的焊口充填氩气装置。
目錄
切換
不锈钢管道内氩气冲洗的现状主要改进技术要点达到的主要技术指标应用
不锈钢管道内氩气冲洗的现状
过去，在不锈钢管道的氩弧焊施工中，通常通过在充气管道上绑扎泡沫海绵、纸箱板等材料，将充有氩气的管道密封在焊缝两侧。虽然可以达到一定的效果，但弯头内部的氩气冲洗并不适用（见图 1）。
图 1 不锈钢管道氩弧焊施工工艺
虽然上述方法对保证焊接质量起到了一定的作用，但也存在以下问题和缺陷：
1.不适用于弯头焊缝或效果不理想。
2.与橡胶板密封相比，泡沫海绵密封的氩气消耗量相对较大（12-15L/min），且密封材料需要经常更换，难以满足弯头焊缝的内部氩气冲洗。
主要改进
改进后的内部氩气填充装置如图 2 所示。
图 2 内部充氩装置外观图
管道中的充氩装置主要由五个部分组成：
1.充气管（见图 3）：充氩主管道，采用 DN22 钢管两端螺纹，（在螺纹位置可任意调整橡胶板间距）1/3 为不锈钢波纹软管，不锈钢波纹软管两侧设计有氩气分流孔，使内部氩气更加均匀，前端有一个Ф5mm 的小孔（见图 3)，后端有 7mm 深的挡板台阶（见图 4），用于安装防脱机构。
图 3 充气管
图 4 充气管的后端
2.防脱落软连接机构：为防止波纹管长期使用后疲劳断裂，设计了前端不能取出，将其穿入充气筒内，前端用Ф5mm螺栓连接，中间用Ф2mm钢丝绳连接，后端用Ф4mm螺栓和8个Ф2.5mm通气卡组成（带帽）（见图5、图6）。
图 5 防脱落软连接机制
图 6 防脱落软连接装置后端
3.导向机构：方便设备弯曲，导向板由 3mm 钢板制成。钢板上焊接四个Ф8 - Ф12mm十字可复位螺钉（带螺帽和行走轮），另一侧焊接管箍和丝头（见图 7）。
图 7 导向机制
密封板：氩气密封时，根据使用管径，制作一块直径比管子内径大 1 - 2mm 厚度为 8mm 的橡胶板，并在Ф10mm 的小孔堵头一侧放置一块发泡海绵（防止背焊封闭时氩气流量过大、影响正常焊接），并在超过 Ф159mm 的焊口两侧用小于管道内径 20 - 30mm 的薄铁板夹住橡胶板，防止橡胶板变形，出现密封不严的情况，如图 8 所示。
图 8 密封片
5.气源连接机构：由气嘴、管箍、连接管、螺母、管帽等组成，根据实际管道长度连接相应长度的连接管。
技术要点
1.如何保证导向和前密封板顺利通过弯头，并使密封板垂直于钢管或弯头的中心线，并随弯头转角灵活转动，达到良好的密封效果；
2.如何防止设备前端（导向机构和密封板）脱离金属软管并卡在管道中；
3.如何提高内部充氩的保护效果。
解决方案
1.在充气管的 1/3 处安装不锈钢波纹软管，在充氩装置的前端安装导向机构，导向机构与前密封板刚性连接。当充氩装置的导向机构沿弯头的弧度向前移动，使前密封板的垂直中心线达到良好的密封效果，同时不锈钢软管弯曲，带动前密封板达到设计的密封位置。
2.在充气管上安装防脱落软连接装置。当不锈钢波纹软管脱落时，可通过软连接机构拆下前导向机构和密封板。
3.在焊缝外侧粘贴遮蔽纸，在焊接过程中，遮蔽纸在电弧前约 10mm 处燃烧，大大减少了氩气消耗，进一步提高了焊接质量。
达到的主要技术指标
1.适用于内径为 Ф 60~ Ф 的 426mm 直管、弯头和对焊法兰的焊缝充入氩气。
2.氩气充气的耗气量仅为 3-5 升/分钟。
应用
成果应用、取得的经济和社会效益、详细的计算或评估依据以及长期预测：
1.成果应用
这项创新成果在南坝天然气处理厂项目的不锈钢管道、弯头和对焊法兰的焊接施工中，利用这种冲压装置和外包美纹纸的方法，取得了良好的效果（见图 9、10、11）。
图 9 南坝天然气处理厂项目的成果应用
图 10 填充氩气和泡沫海绵的焊缝
图 11 使用内部氩气填充装置的焊缝
2.取得的经济和社会效益
与原有的充氩方法相比，该充氩装置操作简便，内部冲氩效果更好，解决了弯头焊缝的充氩问题。与使用泡沫海绵堵漏充氩相比，氩气消耗量减少 3-5 倍，节约成本，效率提高 2 倍以上，焊接质量得到有效保证。
3.安装方法：安装与管道内壁相对应的橡胶板，并在不锈钢焊接接头处焊接前后送出和收回。
4.长期预测： 内部氩气填充装置的成功开发为 Ф60 - Ф426 mm 的焊接施工提供了灵活有效的施工工具 不锈钢弯头 和直管。它具有很强的适用性，值得推广。