用于焊接管道的方法和系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及用于焊接管道的方法和系統(tǒng)，公開了用于焊接兩個(gè)或更多管道(200、300)的系統(tǒng)(100)和方法(600)。系統(tǒng)(100)包括根部焊接工具(110)、填料焊接工具(120)和支承部件(130)。根部焊接工具(110)從管道(200、300)的與內(nèi)部周向表面?zhèn)?230、330)相對(duì)的外部周向表面?zhèn)?220、320)根部焊接間隙(400)，以形成沿端部(210、310)構(gòu)造的根部焊層(410)。執(zhí)行根部焊接使得根部焊接材料的飛濺被防止。利用填料焊接工具(120)來填充間隙(400)。提供支承部件(130)以用于施加朝外的推力，以確保填料和根部焊接材料縱向且徑向朝外的收縮，從而防止填料和根部焊接材料沿內(nèi)部周向表面?zhèn)?230、330)的壓出。
【專利說明】用于焊接管道的方法和系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開涉及焊接技術(shù)，并且更特別而言，涉及用于焊接兩個(gè)或更多管道的方法和系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]諸如管子或管的管道件周向地焊接在一起，以構(gòu)造用于在各種用途中使用的所需管道長(zhǎng)度，用途包括但不限于在換熱器中或者作為大體在各種行業(yè)中用于化學(xué)品、礦物油和天然氣的運(yùn)輸?shù)倪\(yùn)輸管線等。將管道件彼此焊接在一起需要很多細(xì)心、時(shí)間和技術(shù)，使得其相當(dāng)昂貴。在焊接管道件時(shí)，焊接材料有很大幾率沉積在焊接區(qū)中和周圍。由于可由行進(jìn)通過被焊接管道的微粒引起的腐蝕，焊接材料沿管道內(nèi)表面的沉積可降低被焊接管道的壽命。已經(jīng)且仍在做出許多嘗試以避免這類問題。
[0003]一般而言，這類管道件的焊接為兩步驟工藝。在第一步驟中，在管道件之間，在其間的一般稱為根部間隙的相對(duì)較小間隙中形成一般稱為根部焊層(root layer)的基礎(chǔ)焊縫。在鄰近管道件的內(nèi)表面的壁厚的一部分處形成基礎(chǔ)焊縫或根部焊層。在形成根部焊層時(shí)，焊接材料有很大幾率行進(jìn)跨過內(nèi)表面且變得沉積。然而，可防止過量焊接材料沿焊接區(qū)沉積的各種現(xiàn)代技術(shù)(例如提供墊環(huán)等)現(xiàn)今是可行的。這種墊環(huán)作為支承件沿根部間隙在內(nèi)表面上提供，且隨后進(jìn)行基礎(chǔ)焊接。這種墊環(huán)防止根部焊層的根部焊縫行進(jìn)跨過管道件的內(nèi)表面，繼而防止焊接材料沉積在其上。由于墊環(huán)部分熔融，所以其不得不之后通過機(jī)加工移除。
[0004]進(jìn)而執(zhí)行第二焊接步驟。在該步驟中，在根部焊層的形成后，通過執(zhí)行填料焊接(filler weld)來填充根部間隙。在形成根部焊層之后的“根部間隙”在后文中技術(shù)上稱為“間隙”。該間隙通過重復(fù)地沉積填料焊接電極而填充。在執(zhí)行填料焊接時(shí)，在第一步驟中獲得的根部焊層由于填料焊接的傳熱效應(yīng)而很有可能變得壓出(press out)。一般而言，在執(zhí)行填料焊接時(shí)，在根部焊縫上可形成壓縮應(yīng)力，且因此有可能根部焊層可塑形變形，這可引起諸如根部焊縫或填料焊接材料的焊接材料的壓出。焊接材料的這種壓出由于所述的腐蝕而可降低被焊接管道的壽命。因此，為了降低這類幾率，一般進(jìn)行所沉積焊接材料的機(jī)加工，其中過量根部材料通過手動(dòng)的機(jī)加工或者通過利用任何自動(dòng)化裝置而移除。此類機(jī)加工是耗時(shí)且麻煩的工藝，其需要大量雇員，繼而增大了焊接管道的總體成本。
[0005]因此，存在對(duì)節(jié)省時(shí)間、經(jīng)濟(jì)且便利的用于防止根部焊縫在管道內(nèi)表面的焊接區(qū)中和周圍沉積的途徑的需求，該途徑排除了用以移除沉積根部焊縫的所需機(jī)加工。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]鑒于現(xiàn)有技術(shù)中固有的前述缺點(diǎn)，本公開提供了用于焊接管道的方法和系統(tǒng)。此類方法和系統(tǒng)構(gòu)造成包括現(xiàn)有技術(shù)的所有優(yōu)點(diǎn)，且克服現(xiàn)有技術(shù)中固有的缺點(diǎn)并提供一些額外的優(yōu)點(diǎn)。
[0007]本公開的一個(gè)目的是提供節(jié)省時(shí)間、經(jīng)濟(jì)且便利的用于在焊接管道時(shí)防止焊接材料在管道內(nèi)表面的焊接區(qū)中和周圍的沉積的途徑。
[0008]本公開的另一目的是排除對(duì)用以移除所沉積焊接材料的機(jī)加工的需求。
[0009]為了實(shí)現(xiàn)以上目的，在本公開的一方面，提供了用于焊接兩個(gè)或更多管道部件的方法。該方法包括:
使兩個(gè)或更多管道部件的兩個(gè)或更多端部以鄰接關(guān)系對(duì)齊以限定間隙，管道部件具有相對(duì)的外部和內(nèi)部周向表面?zhèn)龋?br> 以防止根部焊接材料沿內(nèi)部周向表面?zhèn)蕊w濺的方式從外部周向表面?zhèn)妊亻g隙執(zhí)行根部焊接，以構(gòu)造根部焊層；
沿內(nèi)部周向表面?zhèn)仁┘映獾耐屏Γ灰约? 從其外部周向表面?zhèn)妊亻g隙執(zhí)行填料焊接，以填充間隙；
在施加朝外推力后就執(zhí)行填料焊接確保了填料和根部焊接材料縱向和徑向朝外跨兩個(gè)或更多管道部件的收縮，從而在執(zhí)行填料焊接時(shí)防止填料和根部焊接材料沿內(nèi)部周向表面?zhèn)鹊膲撼觥?br> [0010]在以上方面的一個(gè)實(shí)施例中，該方法還包括制備兩個(gè)或更多管道部件的兩個(gè)或更多端部的邊緣，以用于執(zhí)行根部焊接。
[0011]在以上方面的一個(gè)實(shí)施例中，施加朝外的推力還包括:沿內(nèi)部周向表面?zhèn)忍峁┲С胁考灰约按賱?dòng)支承部件以沿兩個(gè)或更多管道的內(nèi)部周向表面在直徑方面膨脹，以用于施加朝外的推力。
[0012]在以上方面的一個(gè)實(shí)施例中，該方法包括在填料和根部焊接材料的固化后就釋放朝上的推力。
[0013]在一個(gè)實(shí)施例中，通過利用液壓、氣動(dòng)、機(jī)械或熱促動(dòng)裝置中的一種來促動(dòng)和釋放支承部件。
[0014]在本公開的另一方面，提供了用于焊接兩個(gè)或更多管道部件的系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括:
根部焊接工具，其用以從兩個(gè)或更多管道部件的與內(nèi)部周向表面?zhèn)认鄬?duì)的外部周向表面?zhèn)雀亢附娱g隙，以在間隙中形成根部焊層，根部焊層沿以鄰接關(guān)系對(duì)齊的兩個(gè)或更多管道部件的兩個(gè)或更多端部構(gòu)造，根部焊接以防止根部焊接材料沿內(nèi)部周向表面?zhèn)蕊w濺的方式執(zhí)行；
填料焊接工具，其用以從外部周向表面?zhèn)忍盍虾附娱g隙，以填充間隙；以及支承部件，其沿內(nèi)部周向表面?zhèn)忍峁┮杂糜谘仄涫┘映獾耐屏Γ源_保填料和根部焊接材料縱向和徑向朝外跨兩個(gè)或更多管道部件的收縮，由此在執(zhí)行填料焊接時(shí)防止填料和根部焊接材料沿內(nèi)部周向表面的壓出。
[0015]在以上方面的一個(gè)實(shí)施例中，該系統(tǒng)還包括邊緣制備工具，以用于制備兩個(gè)或更多管道部件的兩個(gè)或更多端部的邊緣，以執(zhí)行根部焊接。
[0016]在以上方面的一個(gè)實(shí)施例中，支承部件包括:促動(dòng)裝置，其能夠被促動(dòng)以沿兩個(gè)或更多管道的內(nèi)部周向表面在直徑方面膨脹，以用于施加朝外的推力；以及釋放裝置，其結(jié)合促動(dòng)裝置構(gòu)造，釋放裝置能夠在填料和根部焊接材料的固化后就釋放朝上的推力。
[0017]在一個(gè)實(shí)施例中，支承部件的促動(dòng)和釋放裝置為液壓、氣動(dòng)、機(jī)械或熱操作的裝置中的一種。[0018]本公開的以上方面能夠提供節(jié)省時(shí)間、經(jīng)濟(jì)且便利的途徑，以用于在焊接時(shí)及之后防止焊接材料在兩個(gè)或更多管道的內(nèi)表面的焊接區(qū)中和周圍的沉積。具體而言，提供本公開的支承部件以防止焊接材料的沉積，這繼而排除了對(duì)機(jī)加工的需求。支承部件沿內(nèi)部周向表面?zhèn)忍峁┮杂糜谘仄涫┘映獾耐屏Γ源_保填料和根部焊接材料縱向和徑向朝外跨兩個(gè)或更多管道部件的收縮。在執(zhí)行填料焊接時(shí)且直到焊接材料固化，這防止填料和根部焊接材料沿內(nèi)部周向表面的壓出。此外，由支承部件提供的朝外推力還設(shè)法確保跨兩個(gè)或更多管道部件沿縱向和徑向朝外方向的應(yīng)力產(chǎn)生。這在焊縫形成時(shí)和之后確保焊縫的耐久性且防止焊縫中任何類型的裂紋。
[0019]本文中所用的術(shù)語“焊接區(qū)”是在那里執(zhí)行諸如根部焊接或填料焊接的焊接的區(qū)域。焊接區(qū)在間隙中和周圍。
[0020]在本文中使用的術(shù)語“內(nèi)部周向表面?zhèn)取焙汀巴獠恐芟虮砻鎮(zhèn)取狈謩e指管道的內(nèi)側(cè)或管道的內(nèi)表面和管道的外側(cè)或管道的外表面。
[0021]這些連同本公開的其它方面以及表征本公開的各種新穎特征在附于本文且形成本公開的一部分的權(quán)利要求書中特別指出。為了更好地理解本公開、其操作優(yōu)點(diǎn)以及通過其使用所獲得的具體目的，應(yīng)當(dāng)參考在其中示出本公開的示例性實(shí)施例的附圖和描述內(nèi)容。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]結(jié)合附圖參考以下詳細(xì)描述和權(quán)利要求，將更好地理解本公開的優(yōu)點(diǎn)和特征，在附圖中相同元件由相同符號(hào)標(biāo)識(shí)，且其中:
圖1示出了根據(jù)本公開的示例性實(shí)施例用于焊接兩個(gè)或更多管道的系統(tǒng)的框圖；
圖2A至2D示出了描繪根據(jù)本公開的示例性實(shí)施例的兩個(gè)或更多管道的焊接的框圖；
以及
圖3示出了根據(jù)本公開的示例性實(shí)施例用于焊接兩個(gè)或更多管道的方法的流程圖。
[0023]貫穿若干附圖的描述，相同參考標(biāo)記指代相同部分。
[0024]附圖標(biāo)記:
100 系統(tǒng)
110 根部焊接工具 120 填料焊接工具 130 支承部件 132 促動(dòng)裝置 134 釋放裝置 140 電氣控制面板 150 邊緣制備工具 200 第一管道 210 第一管道的端部 220 第一管道的外表面 230 第一管道的內(nèi)表面 300 第二管道 310第二管道的端部
320第二管道的外表面
330第二管道的內(nèi)表面
400根部間隙，間隙
410根部焊層
420填料焊層
600方法
610至660 方法步驟
“A”描繪朝外推力方向的箭頭
“B”描繪填料和根部焊接材料收縮方向的箭頭。
【具體實(shí)施方式】
[0025]為了透徹理解本公開，結(jié)合上述附圖參考包括所附權(quán)利要求的以下詳細(xì)描述。雖然結(jié)合示例性實(shí)施例描述了本公開，但本公開并不預(yù)期受限于本文中陳述的具體形式。應(yīng)當(dāng)理解，當(dāng)情境可暗示或致使權(quán)宜之計(jì)時(shí)，構(gòu)想各種省略和等價(jià)物的替換，但這些預(yù)期覆蓋不脫離本公開的權(quán)利要求的精神或范圍的應(yīng)用或?qū)嵤┓桨浮＿€應(yīng)當(dāng)理解，本文中所用的措辭和術(shù)語是出于描述的目的，而不應(yīng)當(dāng)視為限制性的。另外，本文中所用的詞語“一個(gè)實(shí)施例”、“另一實(shí)施例”、“各種實(shí)施例”等是出于描述的目的，并且不應(yīng)視為對(duì)特定實(shí)施例的限制。
[0026]本文中的詞語“第一”、“第二”、“內(nèi)”、“外”等不指示任何順序、高度或重要性，而是用于將一個(gè)元件與另一元件區(qū)分開。而且，本文中的詞語“一”、“一個(gè)”、“多個(gè)”不指示對(duì)數(shù)量的限制，而是指示存在至少一個(gè)所述物件。
[0027]現(xiàn)在參考圖1和圖2A至2D，示出了描繪根據(jù)本公開的各個(gè)示例性實(shí)施例用于焊接兩個(gè)或更多管道的系統(tǒng)100。系統(tǒng)100包括用于形成用于焊接兩個(gè)或更多管道的環(huán)境的根部焊接工具110、填料焊接工具120和支承部件130。出于描述本公開的當(dāng)前實(shí)施例的目的，在圖1中示出了兩個(gè)管道部件，諸如第一管道部件200和第二管道部件300 (在下文中也稱為“管道200和300”)，而不限制其范圍以包括任意所需數(shù)量的管道。
[0028]第一和第二管道200和300以鄰接關(guān)系以預(yù)定距離彼此對(duì)齊，用于對(duì)接型焊接。具體而言，管道200的端部210和管道300的端部310以彼此面對(duì)的方式對(duì)齊。管道200和300分別包括彼此相對(duì)的外部周向表面220和320 (稱為“外表面?zhèn)?20、320”)以及內(nèi)部周向表面230和330 (稱為“內(nèi)表面?zhèn)?30、330”)。管道200和300可聯(lián)接到如本領(lǐng)域中已知的夾緊、驅(qū)動(dòng)和保持裝置。此類裝置或者從其外表面?zhèn)?20、320或者從其內(nèi)表面?zhèn)?30、330接合管道200和300，以朝彼此驅(qū)動(dòng)管道，使得相應(yīng)的端部210和310彼此面對(duì)。在一個(gè)實(shí)施例中，在對(duì)齊管道200和300之前，制備端部210和310的邊緣，例如沿相對(duì)方向斜切或斜削以彼此互補(bǔ)。端部210和310的這種制備構(gòu)造在兩個(gè)相鄰管道200和300的端部210和310之間的間隙400。如圖2A中所示，可通過利用邊緣制備工具150(諸如斜切工具)根據(jù)管道200和300的需求執(zhí)行邊緣制備，以構(gòu)造包括但不限于V形、J形等的形狀的間隙400。管道200、300的這種邊緣制備在管道200、300的內(nèi)部周向表面230、330附近沿間隙400限定根部間隙。在與管道200和300形成接觸之后，此類裝置就聯(lián)合朝彼此移動(dòng)而鎖定至其上就位，以防止一個(gè)管道與另一管道分離或者遠(yuǎn)離另一管道移回。抓握管道200和300的夾具可設(shè)計(jì)成從外表面?zhèn)?20、320或從內(nèi)表面?zhèn)?30、330(其中最方便的方式)抓握管道。
[0029]此外，在系統(tǒng)100中，根部焊接工具110構(gòu)造成根部焊接間隙400以在根部間隙400中形成根部焊層410。“間隙400”在形成“根部焊層410”之前在技術(shù)上限定根部間隙，如其在管道焊接的【技術(shù)領(lǐng)域】中通常稱呼的(根部焊層410在其中形成)，并且還可在下文中稱為“根部間隙400”，以區(qū)分焊接工藝。根部焊接工具110可通過利用電氣控制面板140被電氣地促動(dòng)和控制以執(zhí)行其期望目的。然而，規(guī)定在系統(tǒng)100中具有電氣控制面板140并不排除手動(dòng)地實(shí)現(xiàn)整個(gè)焊接工藝的范圍。根部焊接工具110包括能夠保持和處理電極(例如裸電極或未涂覆電極)的焊接裝置，以用于在根部間隙400中形成根部焊層410。帶有電極的根部焊接工具110從管道200、300的外表面?zhèn)?20、320提供，以用于將熔融電極焊接材料沉積在根部間隙400內(nèi)，以構(gòu)造根部焊層410。用于構(gòu)造根部焊層410的根部焊接以防止根部焊接材料沿管道200、300的內(nèi)表面?zhèn)?30、330飛濺的方式執(zhí)行。在沒有根部焊接材料沿管道200、300的內(nèi)表面?zhèn)?30、330飛濺的情況下，可通過使用各種現(xiàn)代技術(shù)和工藝來執(zhí)行根部焊層，例如自動(dòng)焊接、氣體保護(hù)鎢極電弧焊、電子束焊接以及激光束焊接等。
[0030]此外，在系統(tǒng)100中，填料焊接工具120構(gòu)造成從管道200、300的外表面?zhèn)?20、320在根部焊層410上方填料焊接間隙400，以填充間隙400。在不脫離整個(gè)焊接工藝可手動(dòng)實(shí)現(xiàn)的規(guī)定的情況下，填料焊接工具120還可通過利用電氣控制面板140被電氣地促動(dòng)和控制以執(zhí)行其期望目的。填料焊接工具120包括能夠保持和處理填料電極(例如涂覆電極)的焊接裝置，以用于在間隙400中形成填料焊層420。帶有填料電極的根部焊接工具110從管道200、300的外表面?zhèn)?20、320提供，以用于將熔融填料電極焊接材料沉積在間隙400內(nèi)。該工藝連續(xù)重復(fù)直到間隙400被完全填充，從而構(gòu)造填料焊層420，且繼而焊接管道200、300。用于構(gòu)造填料焊層420的填料焊接以防止焊接材料沿管道200、300的內(nèi)表面?zhèn)?30、330壓出的方式執(zhí)行。一般而言，在執(zhí)行填料焊接時(shí)，填料焊層420在根部焊縫上形成壓縮應(yīng)力，且因此，有可能根部焊層410可塑性變形，這可導(dǎo)致諸如根部焊接或填料焊接材料的焊接材料的壓出。關(guān)于這點(diǎn)，本公開提供了最優(yōu)選的實(shí)施例以防止焊接材料的此類壓出。
[0031]在本公開的最優(yōu)選實(shí)施例中，提供支承部件130。支承部件130插入導(dǎo)管200、300內(nèi)，以用于支承其內(nèi)表面?zhèn)?30、330。支承部件130能夠沿內(nèi)表面?zhèn)?30、330施加朝外的推力(如由箭頭組“A”所示)，以確保填料和根部焊接材料縱向和徑向朝外(如由箭頭組“B”所示)跨兩個(gè)或更多導(dǎo)管200、300的收縮。例如，朝上的推力可在約100巴至約500巴之間變化。然而，在不脫離本公開的范圍的情況下，支承部件130能夠根據(jù)需要提供任何所需的朝上推力。支承部件130能夠在填料焊接工藝期間提供支承且直到全部焊接材料固化，這繼而防止焊接材料沿內(nèi)表面?zhèn)?30、330的壓出。在一種形式中，在執(zhí)行填料焊接工藝之前，即在完成根部焊接之后，支承部件200可插入管道200、300內(nèi)且施加朝上的推力。在其它形式中，支承部件200還可在執(zhí)行填料焊接工藝時(shí)插入管道200、300內(nèi)且同時(shí)施加朝上的推力。此外，由支承部件130提供的朝外推力還設(shè)法確保跨管道200、300沿縱向且徑向朝外的方向(如由箭頭組“B”所示)的應(yīng)力產(chǎn)生。這在焊接中及焊縫形成后確保焊縫的耐久性且防止焊縫中任何類型的裂紋。支承部件130可通過利用電氣控制面板140被電氣地促動(dòng)和控制以執(zhí)行其期望目的。然而，規(guī)定在系統(tǒng)100中具有電氣控制面板140并不排除手動(dòng)地使支承部件130起作用的范圍。
[0032]在本公開的一個(gè)實(shí)施例中，支承部件130可包括促動(dòng)裝置132和釋放裝置134，其結(jié)合彼此且與支承部件130—起構(gòu)造用于實(shí)現(xiàn)朝外推力的施加及其釋放。在將支承部件130插入管道200、300后，促動(dòng)裝置132就能夠被促動(dòng)以沿管道200、300的內(nèi)表面230、330在直徑方面使支承部件130膨脹。這種膨脹施加朝外的推力，以確保填料和根部焊接材料跨管道200、300從內(nèi)表面?zhèn)?30、330縱向且徑向朝外的收縮。這種朝外推力防止焊接材料沿內(nèi)表面?zhèn)?30、330的壓出。一旦填料焊接完成且焊接材料固化，釋放裝置134便能夠釋放朝上的推力。促動(dòng)和釋放裝置132、134可借助電氣控制面板140被電啟動(dòng)或者可手動(dòng)起動(dòng)。
[0033]在本公開的各種實(shí)施例中，支承部件130可為用于實(shí)現(xiàn)朝外推力的施加及其釋放的液壓、氣動(dòng)、機(jī)械或熱操作支承部件中的一種。在本公開的各種實(shí)施例中，促動(dòng)和釋放裝置132、134可為用于實(shí)現(xiàn)朝外推力的施加及其釋放的液壓、氣動(dòng)、機(jī)械或熱操作裝置中的一種。
[0034]在液壓和氣動(dòng)構(gòu)型中，液壓力和氣動(dòng)力分別借助于與支承部件130結(jié)合的促動(dòng)和釋放裝置132、134來施加和釋放，以提供朝上的推力。此外，在機(jī)械構(gòu)型中，朝上的推力可通過機(jī)械啟動(dòng)與支承部件130結(jié)合的促動(dòng)和釋放裝置132、134而施加。而且，在熱構(gòu)型中，朝上的推力可通過熱起動(dòng)與支承部件130結(jié)合的促動(dòng)和釋放裝置132、134而施加。
[0035]通過從“內(nèi)側(cè)支承表面”提供支承部件130而對(duì)管道200、300的焊接可在焊接區(qū)中產(chǎn)生應(yīng)力，因此，為了以節(jié)省成本的方式釋放這種應(yīng)力，焊接后熱處理可隨后執(zhí)行。
[0036]現(xiàn)在參考圖3，示出了根據(jù)本公開的示例性實(shí)施例用于焊接兩個(gè)或更多管道(諸如管道200、300)的方法600的流程圖。方法600將在本文中結(jié)合如在圖1和圖2A至2D中示出的系統(tǒng)100描述。方法600始于610。進(jìn)一步在620，管道200和300以鄰接關(guān)系以預(yù)定距離對(duì)齊以限定根部間隙，諸如根部間隙400，如上文所述。在本公開的一個(gè)實(shí)施例中，在對(duì)齊管道200和300之前，可通過沿相對(duì)方向斜切成彼此互補(bǔ)而制備管道的端部210、310，如在上文中說明且出于簡(jiǎn)潔起見在此排除的。
[0037]在630，通過利用根部焊接工具(諸如根部焊接工具110)而執(zhí)行從外部周向表面?zhèn)?諸如外表面?zhèn)?20、320)沿根部間隙400的根部焊接以構(gòu)造根部焊層，諸如根部焊層410，如在上文中說明且出于簡(jiǎn)潔起見在此排除的。根部焊接以防止根部焊接材料沿內(nèi)部周向表面?zhèn)?諸如內(nèi)表面?zhèn)?30、330)飛濺的方式執(zhí)行。
[0038]在640，施加沿內(nèi)表面?zhèn)?30、330的朝外推力。
[0039]而且在650，通過利用焊接工具(諸如填料焊接工具120)而執(zhí)行從管道200、300的外表面?zhèn)?20、320在根部焊層410上方對(duì)間隙400的填料焊接，以填充間隙400，如在上文中說明且出于簡(jiǎn)潔起見在此排除的。
[0040]在一種形式中，在執(zhí)彳丁填料焊接工藝之如，即在完成根部焊接之后，支承部件200可插入管道200、300內(nèi)且施加朝上的推力。在其它形式中，支撐部件200還可在執(zhí)行填料焊接工藝時(shí)插入管道200、300內(nèi)且同時(shí)施加朝上的推力，而不脫離本公開的范圍。
[0041]施加沿內(nèi)表面?zhèn)?30、330的朝外推力以確保焊接材料(諸如根部焊接或填料焊接材料)縱向且徑向朝外跨管道200、300的收縮。繼而，這在執(zhí)行填料焊接時(shí)且直到焊接材料固化防止了填料和根部焊接材料沿內(nèi)部周向表面?zhèn)?30、330的壓出。在本公開的一個(gè)實(shí)施例中，通過利用沿內(nèi)表面?zhèn)?30、330的支承部件(諸如支承部件130)且促動(dòng)支承部件130沿內(nèi)表面?zhèn)?30、330在直徑上膨脹，從而提供朝上的推力。出于簡(jiǎn)潔起見，其詳細(xì)描述在此處排除。
[0042]在本公開的一個(gè)實(shí)施例中，支承部件130可包括諸如促動(dòng)裝置132的促動(dòng)裝置和諸如釋放裝置134的釋放裝置，其結(jié)合彼此且與支承部件130 —起構(gòu)造用于實(shí)現(xiàn)朝外推力的施加及其釋放。同樣的內(nèi)容已在上文中說明且出于簡(jiǎn)潔起見在此排除。方法600止于660。
[0043]本公開的系統(tǒng)100和方法600提供了以下優(yōu)點(diǎn)。系統(tǒng)和方法能夠提供節(jié)省時(shí)間、經(jīng)濟(jì)且便利的途徑以用于在焊接時(shí)防止焊接材料在兩個(gè)或更多管道的內(nèi)表面的焊接區(qū)中和周圍的沉積或壓出。具體而言，提供本公開的支承部件以防止焊接材料的沉積或壓出，這繼而排除了機(jī)加工的需要。支承部件沿內(nèi)部周向表面?zhèn)忍峁杂糜谘仄涫┘映獾耐屏Γ源_保填料和根部焊接材料縱向和徑向朝外跨兩個(gè)或更多管道部件的收縮。這防止在執(zhí)行填料焊接時(shí)焊接材料沿內(nèi)部周向表面的沉積或壓出。此外，由支承部件提供的朝外推力還設(shè)法確保沿縱向和徑向朝外方向跨兩個(gè)或更多管道部件的應(yīng)力產(chǎn)生。這在焊接中及焊縫形成后確保焊縫的耐久性且防止在焊縫中任何類型的裂紋。
[0044]本公開的具體實(shí)施例的前述描述已經(jīng)被呈現(xiàn)用于示出和描述的目的。它們并不預(yù)期為窮舉性的或?qū)⒈竟_限于所公開的精確形式，并且鑒于上述教導(dǎo)許多修改和變型顯然是可能的。為了最佳地解釋本公開的原理及其實(shí)際應(yīng)用而選擇和描述實(shí)施例，由此使本領(lǐng)域技術(shù)人員最佳地利用本公開和帶有適合于所構(gòu)想特定用途的各種修改的各種實(shí)施例。應(yīng)當(dāng)理解，當(dāng)情境可暗示或致使權(quán)宜之計(jì)時(shí)，構(gòu)想各種省略和等價(jià)物的替換，但這預(yù)期覆蓋不脫離本公開的權(quán)利要求的精神或范圍的應(yīng)用或?qū)嵤┓桨浮?br> 【權(quán)利要求】
1.一種用于焊接兩個(gè)或更多管道部件(200、300)的方法(600)，所述方法(600)包括: 使成鄰接關(guān)系的所述兩個(gè)或更多管道部件(200、300)的兩個(gè)或更多端部(210、310)對(duì)齊以限定間隙(400)，所述管道部件(200、300)具有相對(duì)的外部周向表面?zhèn)?220、320)和內(nèi)部周向表面?zhèn)?230,330)； 以防止根部焊接材料沿所述內(nèi)部周向表面?zhèn)?230、330)飛濺的方式從所述外部周向表面?zhèn)?220、320)沿所述間隙(400)執(zhí)行根部焊接，以構(gòu)造根部焊層(410)； 沿所述內(nèi)部周向表面?zhèn)?230、330)施加朝外的推力；以及 沿所述間隙(400)從其外部周向表面?zhèn)?230、330)執(zhí)行填料焊接，以填充所述間隙(400)， 在施加所述朝外的推力后就執(zhí)行所述填料焊接確保了所述填料和根部焊接材料縱向且徑向朝外跨所述兩個(gè)或更多管道部件(200、300)的收縮，從而在執(zhí)行所述填料焊接時(shí)防止所述填料和根部焊接材料沿所述內(nèi)部周向表面(230、330)側(cè)的壓出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于焊接兩個(gè)或更多管道部件(200、300)的方法(600)，其特征在于，還包括制備所述兩個(gè)或更多管道部件(200、300)的兩個(gè)或更多端部(210、310)的邊緣，以用于執(zhí)行所述根部焊接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于焊接兩個(gè)或更多管道部件(200、300)的方法(600)，其特征在于，施加所述朝外的推力還包括: 沿所述內(nèi)部周向表面?zhèn)?230、330)提供支承部件(130);以及促動(dòng)所述支承部件(130)以沿所述兩個(gè)或更多管道(200、300)的內(nèi)部周向表面(230、330)在直徑方面膨脹，以用于施加所述朝外的推力。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于焊接兩個(gè)或更多管道部件(200、300)的方法(600)，其特征在于，通過液壓、氣動(dòng)、機(jī)械或熱促動(dòng)裝置(132)中的一種來促動(dòng)所述支承部件(130)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于焊接兩個(gè)或更多管道部件(200、300)的方法(600)，其特征在于，還包括在所述填料和根部焊接材料的固化后就釋放所述朝上的推力。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于焊接兩個(gè)或更多管道部件(200、300)的方法(600)，其特征在于，通過液壓、氣動(dòng)、機(jī)械或熱釋放裝置(134)中的一種來釋放所述朝上的推力。
7.一種用于焊接兩個(gè)或更多管道部件(200、300)的系統(tǒng)(100)，所述系統(tǒng)(100)包括: 根部焊接工具(100)，其用以根部焊接間隙(400)以從所述兩個(gè)或更多管道部件(200、300)的與內(nèi)部周向表面?zhèn)?230、330)相對(duì)的外部周向表面?zhèn)?220、320)在所述間隙(400)中形成根部焊層(410)，所述根部焊層(410)沿以鄰接關(guān)系對(duì)齊的所述兩個(gè)或更多管道部件(200、300)的兩個(gè)或更多端部(210、310)構(gòu)造，所述根部焊接以防止根部焊接材料沿所述內(nèi)部周向表面?zhèn)?230、330)飛濺的方式執(zhí)行； 填料焊接工具(120)，其用以從所述外部周向表面?zhèn)?230、330)填料焊接所述間隙(400)，以填充所述間隙(400);以及 支承部件(130)，其沿所述內(nèi)部周向表面?zhèn)?230、330)提供以用于沿其施加朝外的推力，以確保所述填料和根部焊接材料縱向和徑向朝外跨所述兩個(gè)或更多管道部件(200、300)的收縮，從而在執(zhí)行所述填料焊接時(shí)防止所述填料和根部焊接材料沿所述內(nèi)部周向表面(230,330)的壓出。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的用于焊接兩個(gè)或更多管道部件(200、300)的系統(tǒng)(100)，其特征在于，還包括邊緣制備工具(150)，以用于制備所述兩個(gè)或更多端部(210、310)的邊緣以執(zhí)行所述根部焊接。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的用于焊接兩個(gè)或更多管道部件(200、300)的系統(tǒng)(100)，其特征在于，所述支承部件(130)包括: 促動(dòng)裝置(132)，其能夠被促動(dòng)以沿所述兩個(gè)或更多管道(200、300)的內(nèi)部周向表面(230,330)在直徑方面膨脹，以用于施加所述朝外的推力；以及 釋放裝置(134)，其結(jié)合所述促動(dòng)裝置(132)構(gòu)造，所述釋放裝置(134)能夠在所述填料和根部焊接材料的固化后就釋放所述朝上的推力。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的用于焊接兩個(gè)或更多管道部件(200、300)的系統(tǒng)(100)，其特征在于，所述促動(dòng)裝置(132)為液壓、氣動(dòng)、機(jī)械或熱操作裝置中的一種。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的用于焊接兩個(gè)或更多管道部件(200、300)的系統(tǒng)(100)，其特征在于，所述釋放裝置(134 )為液壓、氣動(dòng)、機(jī)械或熱操作裝置中的一種。
【文檔編號(hào)】B23K9/02GK103567673SQ201310342866
【公開日】2014年2月12日 申請(qǐng)日期:2013年8月8日 優(yōu)先權(quán)日:2012年8月8日
【發(fā)明者】A.貝克, A.布雷新斯基 申請(qǐng)人:阿爾斯通技術(shù)有限公司