一種水下閥門與過渡管之間焊接的冷卻裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種水下閥門與過渡管之間焊接的冷卻裝置。本實用新型冷卻裝置通過在焊接區域閥體內部放置環形迷宮流道，形成冷卻液封閉循環通路。利用冷卻液循環攜帶焊接區熱量，減緩焊接熱向閥門內部傳導，降低焊接過程中高溫對閥門零部件造成的損壞。該裝置可以通過外部控制設備調節冷卻液流量和流速，實現對冷卻效果的控制。將自來水或冷卻液通過所述循環泵和進水管注入流體流道中，再通過所述冷卻裝置中的迷宮式流道(依次連通的環形腔室Ⅰ、環形腔室Ⅱ和環形腔室Ⅲ)將自來水或冷卻液排入冷卻循環箱中，從而實現熱量的循環交換，實現對金屬閥體冷卻的目的，保證熱量傳導不會對閥門內部的密封件產生損傷和破壞。
【專利說明】一種水下閥門與過渡管之間焊接的冷卻裝置

【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種水下閥門與過渡管之間焊接的冷卻裝置，屬于深海控制閥領域。

【背景技術】
[0002]我國海洋油氣勘探和開發起步較晚，缺乏具有自主知識產權的海洋石油水下裝備關鍵技術和設備，基本依賴進口。隨著我國石油勘探開發向海洋的戰略轉移，對海洋石油裝備的需求進一步加大，對國外的技術和裝備依賴性更大，所以無論是從國家能源安全方面還是從裝備制造業未來發展方面考慮，研制適合我國油氣勘探和開發的鉆采裝備都迫在眉睫。
[0003]水下閥門裝置技術及設備長期被國外公司壟斷，國內缺少此方面的投入和研究，近年來，我國的部分企業已經就海洋石油水下裝備專項技術及產品展開了研究，取得了很大的進步；但是國內少有企業或機構對水下閥門裝置展開系統、全面的研究。
[0004]目前陸地閥門連接端與工藝管道端的焊接冷卻方法，通常采用風冷或淋水等簡單的設備或工藝方法進行，甚至焊接過程中不采用冷卻。由于風冷、淋水冷卻效果不明顯或現場操作受限，無冷卻措施，此焊接過程對閥門都會產生熱損傷，影響到閥門產品的使用性倉泛。
實用新型內容
[0005]本實用新型的目的是提供一種水下閥門與過渡管之間焊接的冷卻裝置，本實用新型冷卻裝置可有效減少焊接過程產生的熱量對閥門內件的損傷，保護閥座密封性能，保證閥門產品的長設計壽命內的使用性能。
[0006]本實用新型所提供的一種水下閥門與過渡管之間焊接的冷卻裝置，包括冷卻循環箱、循環泵、進水管、排水管、密封結構件I和密封結構件II ；
[0007]所述密封結構件I能密封連接于所述過渡管的腔體內，且與所述水下閥門的閥體之間形成一流道腔室，與所述過渡管之間形成一環形腔室；
[0008]所述密封結構件I上設有至少2個通孔，所述通孔連通所述流道腔室與所述環形腔室；
[0009]所述密封結構件II設于所述密封結構件I上且與所述過渡管和所述水下閥門的閥體密封連接，沿所述水下閥門至所述過渡管的方向，所述密封結構件II將所述環形腔室分隔成環形腔室1、環形腔室II和環形腔室III ；
[0010]所述密封結構件II上于所述過渡管與所述水下閥門的閥體焊縫處的兩側均設有一通孔，分別連通所述環形腔室I與所述環形腔室II以及所述環形腔室II與所述環形腔室III；
[0011]所述冷卻循環箱依次與循環泵和進水管相連通，所述進水管的另一端延伸至所述流道腔室中；所述排水管與所述冷卻循環箱相連通，所述排水管的另一端與所述環形腔室III相連通。
[0012]上述的冷卻裝置中，所述密封結構件I上至少對稱設置2個所述通孔，以將冷卻液均勻導入冷卻循環腔室，充分循環交換焊接熱量，提高循環冷卻效率。
[0013]上述的冷卻裝置中，設于所述密封結構件I上的通孔為螺紋孔，以將冷卻液均勻導入冷卻循環腔室，充分循環交換焊接熱量，提高循環冷卻效率；也可利用該螺紋孔作為安裝工藝孔，將所述結構密封件I和所述密封結構件II安裝組合在一起。
[0014]上述的冷卻裝置中，所述密封結構件II上至少2處設有所述通孔，可以將冷卻液均勻導入冷卻循環腔室，充分循環交換焊接熱量，提高循環冷卻效率。
[0015]上述的冷卻裝置中，所述密封結構件II上設置至少2個對稱的螺紋盲孔，可利用該螺紋孔作為安裝工藝孔，將結構密封件II和密封結構件I安裝組合在一起。
[0016]本實用新型冷卻裝置的工作原理為:將自來水或冷卻液通過所述循環泵和進水管注入所述流體流道中，再通過所述冷卻裝置中的迷宮式流道(依次連通的環形腔室1、環形腔室II和環形腔室III)將自來水或冷卻液排入冷卻循環箱中，從而實現熱量的循環交換，實現對金屬閥體冷卻的目的，保證熱量傳導不會對閥門內部的密封件產生損傷和破壞。通過調節循環泵的排量或轉速，可以實現對焊接冷卻效果的調節和控制。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1為水下閥門與過渡管之間焊接的冷卻裝置的剖面圖。
[0018]圖中各標記如下:
[0019]I閥體、2密封結構件1、3密封結構件I1、4過渡管、5排水管、6進水管、7，8，9密封件、10冷卻循環箱、11低壓循環泵、Ml, M2螺紋孔、M3螺紋、Dl通孔、Vl流道腔室、V2環形腔室1、V3環形腔室I1、V4環形腔室III。

【具體實施方式】
[0020]下面結合附圖對本實用新型做進一步說明，但本實用新型并不局限于以下實施例。
[0021]在海洋水下油氣、石油(石油天然氣)開采及生產裝置中，都會使用到水下閥門及水下執行機構裝置，水下閥門與各水下生產裝置的連接可以采用法蘭連接(水深小于300米)或焊接連接(水深大于300米)。對采用焊接連接的閥門裝置，都需在陸地完成各項裝置的連接、組裝和調試后方可下水使用。在陸地焊接過程中，水下閥門裝置需在出廠前提前將過渡管與閥門焊接端焊接完工后，方可出廠再與其他裝置進行焊接組裝。
[0022]在水下閥門制造廠內，為保證焊接對閥門內件的熱損傷降至最低，保證水下閥門裝置長期免維護，獲得高可靠性的使用性能，就需對焊接過程進行控制，為此，本實用新型提供了圖1所示的水下閥門與過渡管之間焊接的冷卻裝置。
[0023]如圖1所示，本實用新型提供的水下閥門與過渡管之間焊接的冷卻裝置，包括冷卻循環箱10、低壓循環泵11、進水管6、排水管5、密封結構件I 2和密封結構件II 3 ;密封結構件I 2能通過密封件7密封連接于水下閥門的閥體I的流道孔內(即過渡管4腔體內)，且與水下閥門的閥體I內的關閉件之間形成一個流道腔室VI，與水下閥門的閥體I流道孔(過渡管4)之間形成一個環形腔室I V2。在密封結構件I 2上設有2個對稱的螺紋孔M1，該螺紋孔Ml連通流道腔室Vl與環形腔室I V2。
[0024]密封結構件II 3通過密封件7、8、9和連接螺紋M3設于密封結構件I上，且與過渡管4和水下閥門的閥體I流道孔密封連接，沿水下閥門流道孔至過渡管4的方向，密封結構件I 2和密封結構件II 3將流道孔(環形腔室)分隔成環形腔室I V2、環形腔室II V3和環形腔室III V4。且在密封結構件I 2和II 3上，靠近于過渡管4與水下閥門的閥體I焊縫處的兩側設有均設有一個通孔Dl，分別連通環形腔室I V2與環形腔室II V3以及環形腔室II V3與環形腔室III V4，形成迷宮式流道。
[0025]冷卻循環箱10依次與低壓循環泵11和進水管6相連通，進水管6的另一端延伸至流道腔室Vl中；排水管5與冷卻循環箱10相連通，排水管5的另一端與環形腔室III V3相連通。
[0026]本實用新型冷卻裝置的使用過程如下:
[0027]I)確保閥門內部的閥座密封配合件與關閉件處于流道切斷配合狀態，流道內部清潔、無異物；
[0028]2)將密封結構件I 2、密封結構件II 3、密封件9，通過螺紋孔Ml、M2及螺紋M3組合安裝成冷卻密封結構裝置，并將密封件7和8裝入密封槽內；
[0029]3)將2)步驟中完成的冷卻密封結構裝置裝配到過渡管4的流道孔中，并通過調整尺寸H，保證密封件8中心與過渡管4焊接端面接近重合；
[0030]4)將完成3)步驟的裝配部件中的外露部分配合裝入閥體I準備焊接端的流道孔內，使過渡管4和閥體I兩零件的焊接端面接觸或有不大于Imm的間隙，同時應保證密封件8不偏離焊接端面中心帶；此時可在焊縫圓周方向均勻點焊若干點；
[0031]5)將外部冷卻循環系統的出水口接入密封結構件I 2中的進水管6 ;將外部冷卻循環系統的進水口接入密封結構件II 3中的排水管5 ；
[0032]6)完成上述各項連接后，啟動件低壓循環泵11，向閥門內部流道腔室Vl(閥門關閉后的閥體流道腔)注入自來水，待流道腔室Vl腔接近注滿后，自來水先后按照流道腔室Vl —螺紋孔Ml —環形腔室I V2 —通孔Dl —環形腔室II V3 —通孔Dl —環形腔室III V4 —排水管5 —冷卻循環箱10的順序，完成一個環形迷宮式循環冷卻過程，提高冷卻效果，保護閥座密封配合不受損傷和破壞；低壓循環泵較小功率即可完成自來水循環使用，所需功耗低，且無外排，對環境無任何污染；
[0033]7)為了對冷卻效果實現可控、可調，可通過以下方式來實現:
[0034]A、對低壓循環泵11的轉速或有效輸出排量進行調控來實現；
[0035]B、將自來水更換成冷卻效果更好的冷卻液；
[0036]C、對螺紋孔和通孔的數量或直徑進行組合調整；
[0037]D、對進、排水管直徑進行調整；
[0038]上述調控操作簡便。
[0039]8)操作過程可重復進行，在完成一端的焊接后，將冷卻密封結構從焊接流道孔中取出后，可重復安裝在另一端，節省時間，提聞效率；
[0040]該裝置應用于子課題項目中水下閥門過渡管的焊接模擬驗證，閥體焊接端接近閥座密封配合處的閥體外表面溫度明顯降低，低于閥內非金屬密封件的允許最高設計工作溫度121°C，不會對密封件及配合產生任何損傷和破壞。
【權利要求】
1.一種水下閥門與過渡管之間焊接的冷卻裝置，其特征在于:所述冷卻裝置包括冷卻循環箱、循環泵、進水管、排水管、密封結構件I和密封結構件II ； 所述密封結構件I能密封連接于所述過渡管的腔體內，且與所述水下閥門的閥體之間形成一流道腔室，與所述過渡管之間形成一環形腔室； 所述密封結構件I上設有至少2個通孔，所述通孔連通所述流道腔室與所述環形腔室； 所述密封結構件II設于所述密封結構件I上且與所述過渡管和所述水下閥門的閥體密封連接，沿所述水下閥門至所述過渡管的方向，所述密封結構件II將所述環形腔室分隔成環形腔室1、環形腔室II和環形腔室III ； 所述密封結構件II上于所述過渡管與所述水下閥門的閥體焊縫處的兩側設有均設有一通孔，分別連通所述環形腔室I與所述環形腔室II以及所述環形腔室II與所述環形腔室III； 所述冷卻循環箱依次與循環泵和進水管相連通，所述進水管的另一端延伸至所述流道腔室中；所述排水管與所述冷卻循環箱相連通，所述排水管的另一端與所述環形腔室III相連通。
2.根據權利要求1所述的冷卻裝置，其特征在于:設于所述密封結構件I上的2個所述通孔為對稱設置。
3.根據權利要求2所述的冷卻裝置，其特征在于:設于所述密封結構件I上的通孔為螺紋孔。
4.根據權利要求2所述的冷卻裝置，其特征在于:所述密封結構件II上至少2處設有所述通孔。
5.根據權利要求2所述的冷卻裝置，其特征在于:所述密封結構件II上對稱設置螺紋盲孑U
【文檔編號】B23K37/00GK203956364SQ201420367065
【公開日】2014年11月26日 申請日期:2014年7月3日 優先權日:2014年7月3日
【發明者】閆嘉鈺, 劉少波, 洪毅, 郭宏, 孫欽, 馬玉山, 高強, 常占東 申請人:中國海洋石油總公司, 中海油研究總院, 吳忠儀表有限責任公司