一.概述

在不鏽鋼管道氩弧焊施工過程中，管道内充氩氣是焊接過程重要環節之一，管道内充氩氣對保證焊接質量起着決定性的作用。

以往在油田不鏽鋼管口焊接施工過程中，焊口的内充氩所用材料不規範，導緻焊口保護不良和材料與氩氣的浪費，影響了焊接的質量。

為了解決以往不鏽鋼管口焊接時内充氩不好控制及浪費現象，易産生焊口内側氧化等一系列問題，自行研制了具有應用範圍比較廣、易于操作及節約氩氣等優點的焊口内充氩裝置。

二.不鏽鋼管道内沖氩現狀

以往在不鏽鋼管道氩弧焊施工過程中，管道内充氩氣通常在充氣管上綁紮泡沫海綿、紙箱闆等材料對焊縫兩側進行封堵，雖然能達到一定效果，但不能适用彎頭内沖氩（見圖1）。

采用上述方法雖然對保證焊接質量發揮了一定的作用，但存在如下問題和缺陷：

1.對彎頭焊縫不适用或效果不理想；

2.采用泡沫海綿封堵與橡膠闆封堵相比氩氣消耗量相對較大（12～15L/min），封堵材料需要經常更換，難以滿足彎頭焊口的内沖氩。

三.主要改進内容

改進的内充氩裝置如圖2所示。

圖2内充氩裝置外觀圖

管道内充氩裝置主要由五部分組成：

1.充氣管（見圖3）：氩氣充入的主要通道，采用DN22鋼管兩頭絲扣，(在絲扣位置可随意調節橡膠闆距離) 1/3處為不鏽鋼波紋軟管，不鏽鋼波紋軟管兩側設計氩氣分流孔 ，使内沖氩氣體更加均勻，前端留有Ф5mm小孔（見圖3），後端7mm深處擋闆台階（見圖4），用于防禦脫落機構的安裝。

圖3 充氣管

圖4 充氣管後端

2.防脫落軟連接機構：防止波紋管彎長時間使用發生疲勞斷裂，前端無法取出而設計，将其穿入充氣管中，前端Ф5mm螺栓、中間用Ф2mm的鋼絲繩連接、後端Ф4mm螺栓和8個Ф2.5mm的通氣孔卡片組成（帶備帽）（見圖5、圖6）。

圖5 防脫落軟連接機構

圖6 防脫落軟連接機構後端

3.導向機構：便于裝置彎轉，用3mm鋼闆制作導向闆，鋼闆上焊接4個Ф8～Ф12mm可交叉回位的螺杆（帶備帽、行走輪），另一側焊接管箍和絲頭（見圖7）。

圖7 導向機構

4.密封片：将氩氣進行密封的作用，根據使用管徑制作比管内徑稍大1～2mm，厚8mm的橡膠闆，在一側開Ф10mm小孔塞上泡沫海綿，（防止打底焊道收口時氩氣流量過大，影響正常焊接），超過Ф159mm的焊口，橡膠闆兩側用小于管内徑20～30mm薄鐵闆夾緊，以防止橡膠闆變形，出現封閉不嚴現象的産生，如圖8所示

圖8 密封片

5.氣源連接機構：由氣嘴、管箍、接長管、螺帽和備帽等組成，根據實際管道長度進行連接相應長度的連接管。

四.技術關鍵

1.如何保證導向及前端密封闆順利通過彎頭，并使密封片垂直鋼管或彎頭中心線，随着彎頭轉彎角度靈活轉向，達到良好的密封效果；

2.如何防止裝置前端（導向機構和密封片）與金屬軟管脫離，卡在管中；

3.如何提高内充氩保護效果。

五.解決途徑

1.在充氣管1/3處安裝不鏽鋼波紋軟管，充氩裝置前端安裝導向機構，并與前端密封片剛性連接。當充氩裝置導向機構沿彎頭曲率前進使前端密封片垂直中心線達到良好的密封效果，同時不鏽鋼軟管彎曲并帶動前端密封片到達設計密封位置。

2.在充氣管中安裝防脫落軟連接機構，當不鏽鋼波紋軟管脫落時，可以通過軟連接機構将前端導向機構和密封片取出。

3.通過焊口外貼美紋紙，在焊接過程中，美紋紙在電弧前約10mm處燃燒，極大的降低氩氣消耗量，進一步提高了焊接質量。

六.達到的主要技術指标

1.适用于内徑Ф60～Ф426 mm直管、彎頭、對焊法蘭焊縫内充氩。

2.充氩耗氣量僅3～5L/min。

七.應用

成果應用情況、取得的經濟效益和社會效益、詳細測算或評價依據、遠景預測

1.成果應用情況

該項革新成果在南八天然氣處理廠工程不鏽鋼管線、彎頭、對焊法蘭焊接施工中采用本沖壓裝置和外纏美紋紙的方法（見圖9、10、11），收到良好效果。

圖9 南八天然氣處理廠工程成果應用

圖10 使用泡沫海綿内充氩的焊縫

圖11 使用内充氩裝置的焊縫

2.取得的經濟效益和社會效益

該充氩裝置與原有幾種充氩方式相比，操作簡便，内沖氩效果更好，并解決了彎頭焊縫充氩的難題。與采用泡沫海綿封堵充氩相比降低氩氣耗用量3～5倍，節約了成本，提高功效2倍以上，有效保證了焊接質量。

3.使用方法安裝與管内壁相應的橡膠闆，在不鏽鋼焊口焊接前後送入和抽出即可。

4.遠景預測

該内充氩裝置的研制成功，為Ф60～Ф426mm不鏽鋼管徑的彎頭、直管焊接施工，提供了靈活有效的施工機具。具有較強的适用性，值得推廣。

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