[發明專利]修復三通主管對接環焊縫缺陷的套筒及加工、修復方法

有效

• 申請號: 202110449241.4
• 申請日: 2021-04-25
• 公開（公告）號: CN113199201B
• 公開（公告）日: 2022-09-27
• 發明（設計）人: 劉迎來;李亮;豐振軍;許彥;聶向暉
• 申請（專利權）人: 中國石油天然氣集團有限公司;中國石油天然氣集團公司管材研究所;北京隆盛泰科石油管科技有限公司
• 主分類號: B23P6/04
• 分類號: B23P6/04;F16L55/17;F16L55/179;B21C37/06
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 范巍

本發明提供了修復三通主管對接環焊縫缺陷的套筒及加工、修復方法，通過扣合在三通主管與對接鋼管之間環焊縫缺陷上的兩個套筒組件，其中兩個所述套筒組件相對扣合固定形成套筒本體，保證了在管道不停輸狀態下修復三通支管連接環焊縫部位出現的缺陷，套筒本體的內壁孔的輪廓與三通主管與對接鋼管外壁輪廓對應設置，避免套筒本體的內壁無法與三通主管外壁和對接管的外壁完全貼合，提高了套筒本體對三通主管與對接鋼管之間連接的環焊縫缺陷的密封。

技術領域

本發明涉及油氣輸送管道修補技術領域，具體為修復三通主管對接環焊縫缺陷的套筒及加工、修復方法。

背景技術

在油氣輸送管網中，三通是管道連接部位不可缺少且用量較大的重要管道結構件之一，通常用于改變管道方向、改變管徑大小、進行管道分支、局部加強、實現特殊連接等用途。由于三通使用位置及其自身結構的特殊性，它在服役過程中不僅要承受內壓，往往還要承受彎矩、扭矩、軸向力等作用。三通結構的特殊性以及承受載荷的復雜性，導致其成為管道系統中應力集中程度較高、受力狀況較復雜的構件。通常情況下，我國三通設計采用較為保守的安全系數，其結構強度所留安全余量較大，例如，與D1219×26.4㎜ X80鋼管相連接的三通壁厚達58㎜。因此，三通在承受較大應力以及多種載荷的情況下，其主管連接環焊縫和支管連接環焊縫將成為薄弱區域，一旦出現缺陷，將成為失效的高發部位。

目前，在現有二十多種管道缺陷修復方法中，換管和B型套筒修復作為兩種永久性修復方法，經常被國內外管道運營公司用于管道缺陷修復。然而，當采用換管作業時，不僅會導致整個管線停輸，造成下游用戶天然氣供應中斷，還必須將缺陷管道所處兩個閥室之間幾十公里管道中的天然氣全部排空，造成巨大的經濟損失。而采用B型套筒修復時，則可以在管道不停輸狀態下進行缺陷修復，具有成本低、效果好、可靠性高的特點。此外，相比復合材料、A型套筒、環氧套筒等修復方法僅能承受環向載荷，B型套筒修復方法不僅能承受環向載荷，而且還可以承受軸向及彎曲載荷。同時，由于B型套筒端部通過環向角焊縫與被修復的鋼管相連，密封性較好，還適用于修復管道服役過程中出現的泄漏缺陷。

傳統B型套筒通常包括上、下對稱的兩塊半圓筒狀弧板，安裝時，首先需要將其扣蓋在待修復鋼管上、下兩側并將缺陷包裹起來，然后再通過兩條縱向焊縫將兩個半圓筒焊接成一個完整圓筒，最后需要通過圓筒端部的兩條環向角焊縫將套筒與待修復鋼管焊接在一起，但是傳統B型套筒只能用于修復外部輪廓橫截面接近圓形的鋼管類構件。然而，三通主管上半部分因壁厚增厚，主管外部輪廓橫截面并非一個標準的圓形。將圖1所示的三通沿著平面W方向將主管切開，所得三通主管橫截面示意圖如圖2所示。三通主管橫截面的下半部分（CBDHFG）接近半個標準的圓環形，但三通主管橫截面的上半部分（CADHEG）相對于下半部分（CBDHFG）出現了壁厚增厚，并非半個標準的圓環型。圖2中2條虛線分別表示以下半部分為基準的三通內部輪廓幾何圓和外部輪廓幾何圓，由圖2可以看出，三通主管橫截面上半部分壁厚增厚包括向外增厚的CADI部分和向內增厚的GEHJ部分,增厚的兩部分均呈月牙形，且外增厚比內增厚多，且三通在肩部A位置壁厚達到最大值。因此，三通主管上半部分的外部輪廓橫截面不是標準的半圓形，而是呈月牙形凸起形貌；三通主管下半部分的外部輪廓橫截面則是標準的半圓形。因此，若采用傳統B型套筒進行三通主管對接環焊縫修復，則會在三通主管一側出現很大的間隙，無法實現套筒內壁與三通主管外壁的正常貼合。

其次，傳統B型套筒只能用于修復缺陷兩側外部輪廓相同的同心鋼管類構件。由于三通主管上半部分壁厚比下半部分大，為盡量減小三通主管與對接鋼管焊接后對三通主管流量的影響，三通主管端部內壁進行倒圓時，所倒圓形內孔的上半部分輪廓將會盡量選擇在靠近三通主管內壁位置。而三通主管與鋼管對口時，一般以三通主管端部內壁為基準，因此，三通主管端部加工的鈍邊離三通主管內壁較近，離三通主管外壁較遠，如圖3所示。由于三通主管上半部分壁厚比下半部分壁厚大，同時主管端部加工的鈍邊更靠近三通主管內壁，導致對接鋼管的軸心不在三通肩部與底部的中心位置，在高度方向上出現了“偏心Δh”，如圖4所示。此外，環焊縫左側對接鋼管與右側三通主管的外部輪廓也不相同，如圖5和圖6所示。因此，傳統B型套筒不能用于三通主管對接環焊縫的修復。

發明內容