一种焊接堵头及其使用方法与流程

本发明涉及油气管道维护、抢修以及改造技术领域，特别涉及一种焊接堵头及其使用方法。

背景技术：

油气管道在输送石油天然气过程中会发生穿孔，其中一半以上的穿孔为直径20mm以下的小孔。油气管道发生穿孔后会导致油气泄漏，不仅造成油气损失，还存在安全隐患，因此要及时对穿孔进行封堵。

目前对油气管道上直径20mm以下的小孔进行封堵的方法为：利用螺旋顶入设备将木楔子顶入穿孔内，当检测到油气不再泄漏后将木楔子位于油气管道外部的部分锯掉，然后焊接钢板将木楔子覆盖即完成对穿孔的封堵。

在实现本发明的过程中，本发明人发现现有技术中至少存在以下问题：现有的对油气管道上直径20mm以下的小孔进行封堵的方法操作复杂、施工效率低而且施工过程中容易发生危险。

技术实现要素：

为了解决上述的技术问题，本发明提供一种操作简单、施工效率高并且安全可靠的焊接堵头及其使用方法。

具体而言，包括以下的技术方案：

本发明第一方面提供一种焊接堵头，所述焊接堵头用于封堵油气管道上直径20mm以下的穿孔；所述焊接堵头包括：密封盖以及封堵头；所述密封盖包括连接段以及密封段；所述密封段为一端开放、另一端封闭的中空圆柱体；所述连接段的一端与所述密封段封闭的一端的外侧连接，所述连接段的另一端设置有螺纹孔；所述封堵头的一端为圆柱体，另一端为圆锥体，所述封堵头为圆柱体的一端和所述密封段封闭的一端的内侧连接并且间隙配合；所述密封段开放的一端的外表面设置有焊接坡口。

进一步地，所述密封段开放的一端的形状与所述油气管道外圆周面的轮廓的形状相匹配。

进一步地，所述连接段和所述密封段为一体结构。

进一步地，作为优选，所述连接段为圆柱体。

进一步地，作为优选，所述连接段为上大下小的倒三角回转圆台，所述连接段直径较小的一端与所述密封段连接。

进一步地，所述连接段与所述密封段连接的一端的直径小于所述密封段的直径。

进一步地，作为优选，所述封堵头与所述密封段粘接连接。

进一步地，作为优选，所述密封段封闭的一端的内侧和所述封堵头为圆柱体的一端分别设置有内螺纹孔，所述封堵头与所述密封段通过双头螺柱连接。

进一步地，所述密封盖的材质为可焊接低碳钢，所述封堵头的材质为铝或者铜。

本发明第二方面提供一种本发明第一方面的焊接堵头的使用方法，所述使用方法包括以下步骤：

步骤a，将螺旋顶入设备与所述焊接堵头的连接段连接；

步骤b，利用所述螺旋顶入设备将所述封堵头插入油气管道的穿孔；

步骤c，当所述穿孔处不再有油气泄漏时，将所述焊接堵头的密封段与所述油气管道焊接；

步骤d，将所述焊接堵头的连接段切除。

本发明实施例提供的技术方案的有益效果是：

利用螺旋顶入设备将本发明实施例提供的焊接堵头中的封堵头部分插入油气管道的穿孔中并将密封盖与油气管道焊接，即可实现对油气管道穿孔的封堵。本发明实施例提供的焊接堵头结构简单，使用方便，能够安全、快速地实现对直径20mm以下穿孔泄漏的堵漏以及永久焊接修复，保证石油天然气的正常输送。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所 需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的焊接堵头的结构示意图，其中，图1a为立体结构示意图，图1b为主视图，图1c为图1b的剖视图；

图2为本发明实施例提供的焊接堵头中密封盖的结构示意图，其中，图2a为立体结构示意图，图2b为主视图，图2c为图2b的剖视图；

图3为本发明实施例提供的焊接堵头中封堵头的结构示意图，其中，图3a为立体结构示意图，图3b为主视图，图3c为图3b的剖视图；

图4为本发明实施例提供的焊接堵头的使用方式示意图。

附图标记分别表示：

1、密封盖；11、连接段；12、密封段；

2、封堵头；

3、双头螺柱；

4、油气管道；41、穿孔；

5、螺旋顶入设备；

6、钢带；

A、锯断位置；

B、焊接堵头。

具体实施方式

为使本发明的技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

本发明第一方面提供一种焊接堵头，该焊接堵头用于封堵油气管道上直径20mm以下的穿孔；参见图1并结合图2和图3，该焊接堵头包括：密封盖1以及封堵头2；

密封盖1包括连接段11以及密封段12；密封段12为一端开放、另一端封闭的中空圆柱体；连接段11的一端与密封段12封闭的一端的外侧连接，连接段11的另一端设置有螺纹孔；封堵头2的一端为圆柱体，另一端为圆锥体，封 堵头2为圆柱体的一端和密封段12封闭的一端的内侧连接并且间隙配合；密封段12开放的一端的外表面设置有焊接坡口。

参见图4，本发明实施例提供的焊接堵头的工作原理为：当油气管道4发生穿孔泄漏时，将螺旋顶入设备5上的螺纹杆拧入密封盖1的连接段11上的螺纹孔中，从而将焊接堵头(图4中B位置所示)与螺旋顶入设备5连接，利用螺旋顶入设备将封堵头2呈圆锥形的一端插入油气管道4的穿孔41中，随着封堵头2的插入，穿孔41逐渐被封堵，当穿孔41处不再有油气泄漏时即可将螺旋顶入设备5卸下，将密封盖1的密封段12与油气管道4表面焊接，然后从连接段11与密封段12的连接处将密封盖1锯断，即从图2c所示的锯断位置A处锯断，从而将连接段11切除完成对穿孔41的封堵。本发明实施例提供的焊接堵头结构简单，使用方便，能够安全、快速地实现对直径20mm以下穿孔泄漏的堵漏以及永久焊接修复，保证石油天然气的正常输送。

进一步地，在上述焊接堵头中，如图2a所示，由于油气管道4的外表面是圆弧面，为了保证密封盖1密封段12与油气管道4的焊接质量，密封段12开放的一端的形状应当与油气管道4外圆周面的轮廓的形状相匹配。同时，密封段12上的焊接坡口参照GB 19326《锻制承插焊、螺纹和对焊支管座》中对对焊支管座下破口形式的要求进行加工，即先沿一个方向全尺寸倒坡口，再每转90°进行同样尺寸的倒坡口，坡口间交角处再圆滑过渡，从而保证密封盖12与油气管道4鞍型圆弧面周向焊接的均匀性。

进一步地，在上述焊接堵头中，为了便于加工，密封盖1的连接段和密封段12可以采用一体结构。密封段12的厚度要符合GB 150《压力容器》中对受内压平盖的设计要求。即使在后续的油气输送过程中，插入穿孔41的封堵头2被腐蚀，焊接在油气管道4外表面的密封盖1仍然能够承受压力，不会发生油气泄漏，保证油气输送的正常进行。

进一步地，在上述焊接堵头中，密封盖1的连接段11的形状没有严格的限定，例如可以为圆柱、棱柱、圆台或者棱台。为了便于加工，优选回转体，即优选采用圆柱或者圆台，更优选上大下小的倒三角回转圆台。当连接段11采用上大下小的倒三角回转圆台时，圆台直径较小的一端与密封段12连接。为了便于将连接段11和密封段12分离，连接段11与密封段12连接的一端直径要小于密封段12的直径，但是要保证强度，防止在将封堵头2插入穿孔41的过程 中发生断裂。

进一步地，在上述焊接堵头中，封堵头2与密封段12的连接方式也没有严格的限定，只要能够将封堵头2圆柱形的一端与密封段12封闭的一端的内侧连接，在将封堵头2插入穿孔41的过程中封堵头2不会与密封段12分离即可，优选采用图3所示的利用双头螺柱3连接的方法，具体实现方法如下：在密封段12封闭的一端的内侧和封堵头2为圆柱体的一端分别设置内螺纹孔，从而利用双头螺柱3将封堵头2与密封盖1的密封段12连接。其中，开设在密封段12上的螺纹孔的深度小于密封段12封闭的一端的厚度，且所余厚度符合GB 150《压力容器》中对受内压平盖的设计计算，以保证强度要求。同时，双头螺柱3的长度要保证封堵头2和密封段12内侧不产生间隙。此外，还可以通过粘接连接的方式将封堵头2和密封段12连接，采用粘接连接的方式不需要设置螺纹孔，在加工成型方面更为简单，但是在焊接堵头运输和存储过程中，封堵头2容易脱落。

进一步地，在上述焊接堵头中，封堵头2的材质优选铝或铜等软质金属，采用软质金属能够严密弥合泄漏孔，以提高堵漏作业的安全性和可靠性。密封盖1的材质优选可焊接低碳钢，可采用压力容器推荐常用的钢制锻件材料，以利于设计和现场焊接。

本领域技术人员可以理解的是，本发明实施例的焊接堵头中封堵头2圆锥部分的尺寸应当与穿孔41的尺寸相匹配。由于本发明实施例提供的焊接堵头主要用于封堵直径20mm以下的穿孔，因此焊接堵头中的封堵头2圆锥部分的大径在30mm左右(大于穿孔41直径1.5倍以上即可)，可保证堵漏时能够弥合泄漏孔，而又不至于过小没入泄漏孔中堵漏失效，例如可以为30mm或者35mm；其锥度以不大于1:1为宜，这样不至于使圆锥尖部过大深入管道内部影响管道后续运行。同时，本发明实施例的焊接堵头中密封盖1的密封段12内部空腔的高度应当小于封堵头2的高度(即圆柱体部分的高度和圆锥体部分的高度的和)，如果密封段12内部空腔的高度过大则会导致封堵头2无法对穿孔41进行严密的封堵，密封段12内部空腔的高度与封堵头2的高度差应在10mm以上。

本发明第二方面提供一种本发明第一方面的焊接堵头的使用方法，具体包括以下步骤：

步骤1，将螺旋顶入设备5与焊接堵头的连接段11连接；

步骤2，利用螺旋顶入设备5将封堵头2插入油气管道4的穿孔41；

步骤3，当穿孔41处不再有油气泄漏时，将焊接堵头的密封段12与油气管道4焊接；

步骤4，将焊接堵头的连接段11切除。

在上述的使用方法中，步骤1中，将螺旋顶入设备5上的螺纹杆拧入密封盖1的连接段11上的螺纹孔中，从而将焊接堵头与螺旋顶入设备5连接。步骤2中，可以利用钢带6将螺旋顶入装置5固定在油气管道4上，以利于将封堵头2插入穿孔41中。步骤3中，当穿孔41处不再有油气泄漏时即可将螺旋顶入设备5卸下，然后再进行焊接作业。步骤4中，焊接完成后，从连接段11与密封段12的连接处将密封盖1锯断，即从图2c所示的锯断位置A处锯断，从而将连接段11切除，这样有利于降低堵漏后油气管道上管件的残留量。

综上，本发明实施例提供了一种结构简单、使用方便的焊接堵头，采用本发明实施例提供的焊接堵头能够安全、快速地实现对直径20mm以下穿孔泄漏的堵漏以及永久焊接修复，保证石油天然气的正常输送。

以上所述仅是为了便于本领域的技术人员理解本发明的技术方案，并不用以限制本发明。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。