专利名称：管道补口红外加热装置的制作方法
技术领域：
本发明是一种适用于管道补口加热和管道焊接前预热、焊接后热处理的管道补口
红外加热装置。涉及管道系统技术领域。
背景技术：
对埋地管道的外防腐，目前普遍采用的措施是涂层防护。现场补口涂层作为整个 涂层体系的重要组成部分，从理论上说应与管道主体防腐涂层结构具有相融性和连续性， 两涂层间应形成结合紧密、平滑过渡、均匀连续的防护结构。但现场补口施工过程中，由于 受气候条件、施工设备、施工人员技术水平等因素影响，补口工艺控制难度要比工厂预制大 的多，使得现场施工的补口质量难以达到理想状态。美国输送安全局管道事故调查结果表 明，45%的管道事故是由管道外腐蚀引起的，而大部分外腐蚀发生在管道补口处。由此可见
管道补口是影响整个管道最终防腐性能最重要的关键环节，因此应该对现场补口技术进行 深入研究，提高补口质量及可靠性。 目前国内外管道一般采用热收縮带(套)补口。施工时将热收縮带(套)包覆在 管道补口处，然后对其外层进行均匀加热产生径向收縮，内层胶融化，使热收縮带(套)紧 密地与管体防腐层和补口钢管表面粘接在一起达到密封防腐作用。目前国内热收縮套加热 均采用火焰喷枪手工操作方式。这种加热方式存在的问题主要有热收縮套加热不均匀，温 差较大(特别是在管道下半部)，容易引起收縮套烤焦或翘边现象；加热过程受气温影响较 大；费工费时，工人劳动强度大，操作难度高；火焰燃烧方式的燃烧效率及能量转化率低， 且产生的废气污染环境等。热收縮套加热达不到要求，将直接导致热收縮套的粘结力与剥 离强度降低，最终影响管道防腐质量。目前国外已经研制出用于管道热收縮袋带(套)的加热设备。该设备利用催化燃 烧技术，将LPG与空气混合后进行催化燃烧，生成氧化产物并释放热量。该设备极大地提高 了燃料的燃烧效率，具有加热速度快，补口质量好，对防腐层无污染，便于搬运及安装等特 点。该设备既能用于沟上、沟下管道补口热收縮套加热，也能用于冬季施工中管道焊接前的 预热及焊后热处理。 但由于热收縮带(套)安装在管道上后，热收縮带(套)会在管道下方形成一定 距离的悬垂，国外加热设备加热面与管道环向各个位置保持一定距离无法调节。使用国外 加热设备对热收縮带(套)进行加热时，会造成热收縮带(套)环向各个位置加热的不均 匀，影响补口质量。另外，国外加热设备采取沿管道移动加热的方式，以避免热收縮带(套) 加热过程中出现起泡现象，但加热设备的移动速度和移动匀速性很难手动控制，为加热设 备的使用和补口质量的保证带来了较大的影响。
发明内容
本发明的目的是发明一种适用于不同管道管径范围、实现管道补口固定和移动加 热、提高管道补口效率和质量的管道补口红外加热装置。
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本发明的总体结构如图1、图2所示，主要由主体框架1、轴向行走及管径调节机 构、加热系统和燃气控制系统组成。安装有加热系统的环形主体框架1上部安装两具轴向 行走及管径调节机构，燃气控制系统安装在主体框架1的下部；燃气控制系统与加热系统 有管路相通并控制加热系统的进气。 成圆形或多边形的主体框架1由二个铰链和一开合机构5操纵张合，主体框架1 上部有吊装机构4，在吊装机构4两侧各安装一轴向行走及管径调节机构，主体框架1里侧 安装有多个LPG催化燃烧红外加热器6、加热器喷嘴16及燃气导气管15组成的加热系统， 由管路与燃气导气管15连接的燃气控制系统安装在主体框架1的下部。
其中 主体框架1由三段构成圆形或多边形整体，它分为上、下两部分，上部为一段 180°的圆弧，下部为各为90。的两段圆弧，上部圆弧的两端各与下部两段圆弧的一端由开 合铰链2连接，而该两段圆弧的另一端由开合机构5连接，保证下半部分两侧结构可以打 开，以便于加热设备的安装与拆除；开合机构5(见图3)是接插式结构，连有弹簧的插头与 插口配合，且插头上有搬手；上下两部分各安装有数量相等的加热器6 ;主体框架1上部中 心有吊装机构4，便于吊车吊起加热设备沿管道7移动；主体框架1下部有倒"n"形底座 3 ;环管道7的主体框架1为开合结构，打开时可对设备实施安装和拆卸，同时设备在管道7 上行走时可顺利跨过管道7支撑墩；闭合时即可对管道7进行补口加热；主体框架l采用不 锈钢材料； 轴向行走及管径调节机构如图6-图9所示，它由两具轴向行走及管径调节机构的 四个双曲轮组成，两对双曲轮轮对称布置于管道上表面中心线两侧形成两个"V"形轮组，与 管道上表面中心线成45度，双曲轮组的轴向中心线与管道7相切；每具轴向行走及管径调 节机构成"龙门"形，由行走轮支架8和两端的行走轮调整螺杆组9组成"龙门"形架，行走 轮支架8的直杆下方一端成长方形，另一端固连w」，，型钩；行走轮调整螺杆组9的下端与行 走轮调整架22中部铰链连接，行走轮调整架22上端与行走轮支架8下方一端的长方形及 另一端的"」，，型钩铰链连接，下部有行走轮10;行走轮调整螺杆组9(见图7)上分别装有 调整螺杆组，到管道7中心距离可调，调节行走及管径调节机构的张合角度；轴向行走及管 径调节机构与主体框架1的连接见图8和图9 ;是行走轮支架8下方一端的长方形及另一 端的"J ，，型钩与主体框架1垂直固连；因此设备可在多种口径的管道7上行走，并对管道7 进行补口加热；由于设备重量较轻，仅一至二人即可推动其在管道上前后行走；
加热系统的结构如图7-图9所示，它由多个加热器6、加热器喷嘴16及燃气导气 管15组成。加热器6是矩形平板结构，在外包五面的外壳21里，所空的一面从外到里依次 安装保护网17、催化床层18、隔离层19、混合室20 ;如此的加热器6均布安装在环管道7的 主体框架1内；每个加热器6有3个加热器喷嘴16接入混合室20 ;与燃气控制系统进气管 连接的燃气导气管15在进入主体框架1后分为平行的2根管，在围主体框架1 一周后又汇 成一回气管，从2根进气管的中间接回燃气控制系统；每个加热器6的3个加热器喷嘴16分 别与燃气导气管15的进气管连接；加热器6采取LPG催化燃烧红外加热方式，由燃气控制 系统控制其加热温度及加热范围，气候和环境对其影响较小；这里燃气导气管15为橡胶软 管；加热器喷嘴16(见图4)为外周是多角的管段，直接插入燃气导气管15的旁通管口里；
燃气控制系统构成如图5所示，它由加热器中路开关11、加热器旁路开关12、液化气调压表13、加热器总开关14组成。接燃气源的加热器总开关14后分为两路，一路接加热 器旁路开关12后接燃气导气管15的进气管；另一路接液化气调压表13及加热器中路开关 11后接燃气导气管15的回气管。 可见，本发明具有重量轻、结构紧凑、体积小、补口效率和质量高等优点，可广泛应 用于不同工况场合和不同管径的管道补口，具有广阔的应用前景。
图1管道补口红外加热装置总体结构正视图
图2管道补口红外加热装置总体结构侧视图
图3开合机构放大4加热器喷嘴结构5通气控制系统结构6轴向行走机构正视7图6中的局部放大8轴向行走机构与主体框架主视图
图9轴向行走机构与主体框架侧视图
图10红外加热器正视11红外加热器测视12红外加热器轴视图其中1-主体框架2_开合铰链3_底座4_吊装机构5_开合机构6_加热器7-管道8_行走轮支架9-行走轮调节螺杆组10-行走轮11-加热器中路开关12-加热器旁路开关13-液化气调压表14-加热器总开关15-燃气导气管16-加热器喷嘴17-保护网18-催化床层19-隔热层20-混合室21-外壳22-行走轮调整架
具体实施例方式
实施例.本例是①1000mm以上管道补口红外加热实验样机，其总体结构如图l、图 2所示，主要由主体框架1、轴向行走及管径调节机构、加热系统和燃气控制系统组成。安装 有加热系统的环形主体框架1上部安装两具轴向行走及管径调节机构，燃气控制系统安装 在主体框架1的下部；燃气控制系统与加热系统有管路相通并控制加热系统的进气。
成12边形的主体框架1由二个铰链和一开合机构5操纵张合，主体框架1上部有 吊装机构4，在吊装机构4两侧各安装一轴向行走及管径调节机构，主体框架1里侧安装由 12个LPG催化燃烧红外加热器6、36个加热器喷嘴16及燃气导气管15组成的加热系统，由
5管路与燃气导气管15连接的燃气控制系统安装在主体框架1的下部。
其中 主体框架l由三段构成12边形的整体，它分为上、下两部分，上部为一段180。的
6边，下部为各为90°的两段，上部的两端各与下部两段的一端由开合铰链2连接，而该两
段的另一端由开合机构5连接，保证下半部分两侧结构可以打开，以便于加热设备的安装
与拆除；开合机构5(见图3)是接插式结构，连有弹簧的插头与插口配合，且插头上有搬手；
上下两部分各安装有6个加热器6 ;主体框架1上部中心有吊装机构4 ;主体框架1下部有
倒"IT"形底座3 ;主体框架1采用不锈钢材料； 主体框架1为外接圆①1650mm的12边形框架； 轴向行走及管径调节机构如图6-图9所示，它由两具轴向行走及管径调节机构的 四个双曲轮组成，两对双曲轮轮对称布置于管道上表面中心线两侧形成两个"V"形轮组，与 管道上表面中心线成45度，双曲轮组的轴向中心线与管道7相切；每具轴向行走及管径调 节机构成"龙门"形，由行走轮支架8和两端的行走轮调整螺杆组9组成"龙门"形架，行走 轮支架8的直杆下方一端成长方形，另一端固连"J ，，型钩；行走轮调整螺杆组9的下端与行 走轮调整架中部铰链连接，行走轮调整架上端与行走轮支架8下方一端的长方形及另一端 的"」，，型钩铰链连接，下部有行走轮10 ;行走轮调整螺杆组9(见图7)上分别装有调整螺 杆组；轴向行走及管径调节机构与主体框架1的连接见图8和图9 ;是行走轮支架8下方一 端的长方形及另一端的《」，，型钩与主体框架1垂直固连； 轴向行走及管径调节机构主要尺寸行走轮支架8长度为1400mm，宽度为40mm，高 度为120mm ; 加热系统的结构如图7-图9所示，它由12个加热器6、36加热器喷嘴16及燃气 导气管15组成。加热器6是矩形平板结构，在外包五面的外壳21里，所空的一面从外到里 依次安装保护网17、催化床层18、隔离层19、混合室20 ;加热器6均布安装在环管道7的主 体框架1内；每个加热器6有3个加热器喷嘴16接入混合室20 ;与燃气控制系统进气管连 接的燃气导气管15在进入主体框架1后分为平行的2根管，在围主体框架1 一周后又汇成 一回气管，从2根进气管的中间接回燃气控制系统；每个加热器6的3个加热器喷嘴16分 别与燃气导气管15的进气管连接；加热器6采取LPG催化燃烧红外加热方式，由燃气控制 系统控制其加热温度及加热范围，气候和环境对其影响较小；这里燃气导气管15为橡胶软 管；加热器喷嘴16(见图4)为外周是多角的管段，直接插入燃气导气管15的旁通管口里；
加热器尺寸为370mmX600mmX 150mm ; 燃气控制系统构成如图5所示，它由加热器中路开关11、加热器旁路开关12、液化 气调压表13、加热器总开关14组成。接燃气源的加热器总开关14后分为两路，一路接加热 器旁路开关12后接燃气导气管15的进气管；另一路接液化气调压表13及加热器中路开关 11后接燃气导气管15的回气管； 燃气控制系统的加热器中路开关11、加热器旁路开关12、加热器总开关14 ;液化 气调压表13型号选SFR3000。 十二个加热器6均布安装在环管道主体框架1内，可对管道7接口左右700mm范 围进行均匀快速加热，也可实现对热收縮带(套)的中间和两侧的先后均匀加热，保证了热 收縮带(套)顺畅排气和均匀收縮。
当环管道主体框架1打开时可对设备实施安装和拆卸，同时设备在管道7上行走 时可顺利跨过管道支撑墩；闭合时只需将框架开合机构5关闭即可对管道7进行防腐施工 操作。 本加热装置工作流程如下 1.将加热装置置于管道7补口位置上，调整轴向行走及管径调节机构行走轮10至
适当位置，将加热装置下半部两侧闭合锁紧； 2.打开加热器中路开关11及加热器旁路开关12 ; 3.调整液化气调压表13至合适值，用点火器点燃加热器6 ; 4.当管道7补口处达到预定温度时，关闭加热器6开关，并将加热装置推至管道7 补口处以外； 5.在管道7补口处刷防腐底漆； 7.将加热装置推回，使加热装置与热收縮带(套)中心位置正对；
8.打开加热器6中路开关同时用点火器点燃加热器； 9.当热收縮带(套)中间的表面温度达到预定值时，打开加热器旁路开关12，当
加热器6两侧被点燃时关闭加热器中路开关11，同时撤出热收縮带(套)支撑装置； 10.当防腐收縮带(套)两侧表面温度达到预定值时，关闭加热器旁路开关12 ; 11.管道补口作业完成，将加热装置推至管道7下一个补口位置。 本例经多次试验，证明它重量轻、结构紧凑、体积小，使用方便，补口效率和质量
高，可广泛应用于不同工况场合和不同管径的管道补口，具有广阔的应用前景。
权利要求
一种用于管道补口加热和管道焊接前预热、焊接后热处理的管道补口红外加热装置，其特征是它由主体框架(1)、轴向行走及管径调节机构、加热系统和燃气控制系统组成；成圆形或多边形的主体框架(1)由二个铰链和一开合机构(5)操纵张合，主体框架(1)上部有吊装机构(4)，在吊装机构(4)两侧各安装一轴向行走及管径调节机构，主体框架(1)里侧安装由多个LPG催化燃烧红外加热器(6)及燃气导气管(15)、加热器喷嘴(16)组成的加热系统，由管路与燃气导气管(15)连接的燃气控制系统安装在主体框架(1)的下部；燃气控制系统与加热系统有管路相通并控制加热系统的进气。
2. 根据权利要求l所述的管道补口红外加热装置，其特征是所述主体框架(1)由三段 构成圆形或多边形整体，它分为上、下两部分，上部为一段180。的圆弧，下部为各为90。 的两段圆弧，上部圆弧的两端各与下部两段圆弧的一端由开合铰链(2)连接，而该两段圆 弧的另一端由开合机构(5)连接；上下两部分各安装有数量相等的加热器(6);主体框架 (1)上部中心有吊装机构(4);主体框架(1)下部有倒"n"形底座(3);环管道(7)主体框 架(1)为开合机构(5);主体框架(1)采用不锈钢材料。
3. 根据权利要求1所述的管道补口红外加热装置，其特征是所述轴向行走及管径调节 机构由两具轴向行走及管径调节机构的四个双曲轮组成，两对双曲轮轮对称布置于管道上 表面中心线两侧形成两个"V"形轮组，与管道上表面中心线成45度，双曲轮组的轴向中心 线与管道(7)相切；每具轴向行走及管径调节机构成"龙门"形，由行走轮支架(8)和两端 的行走轮调整螺杆组(9)组成"龙门"形架，行走轮支架(8)的直杆下方一端成长方形，另 一端固连"J ，，型钩；行走轮调整螺杆组(9)的下端与行走轮调整架(22)中部铰链连接，行 走轮调整架(22)上端与行走轮支架(8)下方一端的长方形及另一端的'U ，，型钩铰链连接， 下部有行走轮(10);行走轮调整螺杆组(9)上分别装有调整螺杆组；轴向行走及管径调节机构与主体框架(1)的连接是行走轮支架(8)下方一端的长方形及另一端的"J ，，型钩与主体框架(1)垂直固连。
4. 根据权利要求1所述的管道补口红外加热装置，其特征是所述加热系统由多个加热 器(6)、加热器喷嘴(16)及燃气导气管(15)组成；加热器(6)是矩形平板结构，在外包五 面的外壳(21)里，所空的一面从外到里依次安装保护网(17)、催化床层(18)、隔离层(19)、 混合室(20);如此的加热器(6)均布安装在环管道(7)的主体框架(1)内；每个加热器(6) 有3个加热器喷嘴(16)接入混合室(20);与燃气控制系统进气管连接的燃气导气管(15) 在进入主体框架(1)后分为平行的2根管，在围主体框架(1) 一周后又汇成一回气管，从2 根进气管的中间接回燃气控制系统；每个加热器(6)的3个加热器喷嘴(16)分别与燃气 导气管(15)的进气管连接；加热器(6)采取LPG催化燃烧红外加热方式；燃气导气管(15) 为橡胶软管；加热器喷嘴(16)为外周是多角的管段，直接插入燃气导气管(15)的旁通管口 里。
5. 根据权利要求1所述的管道补口红外加热装置，其特征是所述燃气控制系统由加 热器中路开关(11)、加热器旁路开关(12)、液化气调压表(13)、加热器总开关(14)组成； 接燃气源的加热器总开关(14)后分为两路，一路接加热器旁路开关(12)后接燃气导气管 (15)的进气管；另一路接液化气调压表(13)及加热器中路开关(11)后接燃气导气管(15) 的回气管。
全文摘要
本发明是一种适用于管道补口加热和管道焊接前预热、焊接后热处理的管道补口红外加热装置。涉及管道系统技术领域。它由主体框架(1)、轴向行走及管径调节机构、加热系统和燃气控制系统组成；成圆形或多边形的主体框架(1)由二个铰链和一开合机构(5)操纵张合，主体框架(1)上部有吊装机构(4)，在吊装机构(4)两侧各安装一轴向行走及管径调节机构，主体框架(1)里侧安装由多个LPG催化燃烧红外加热器(6)及燃气导气管(15)、加热器喷嘴(16)组成的加热系统，由管路与燃气导气管(15)连接的燃气控制系统安装在主体框架(1)的下部；燃气控制系统与加热系统有管路相通并控制加热系统的进气。
文档编号F23C5/00GK101749517SQ20081022777
公开日2010年6月23日 申请日期2008年12月2日 优先权日2008年12月2日
发明者刘玲莉, 潘红丽, 王洪涛 申请人:中国石油天然气股份有限公司