專利名稱：用于鋪管船作業(yè)施工的焊接接頭快速冷卻噴淋裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬海洋工程建造安裝技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種焊接冷卻的設(shè)備，特別是海 上鋪管船作業(yè)施工過程中，用于焊接接頭快速冷卻的噴淋裝置。
背景技術(shù)：
隨著海洋石油、天然氣勘探開發(fā)，原油、天然氣和水的集輸問題成為海上油氣田開 發(fā)研究的重要課題之一。但無論選用何種集輸形式，海底管道均是其重要的組成部分，海底 管道鋪設(shè)施工是急需解決的關(guān)鍵技術(shù)。到目前為止，我國海洋石油、天然氣勘探開發(fā)中，鋪設(shè)的海底管道大多數(shù)是采用鋪 管船進(jìn)行鋪設(shè)的，鋪設(shè)的管道主要有兩種類型一種是平臺(tái)之間的海底管道，它是通過管道 將井口平臺(tái)的與原油和天然氣輸送到集輸平臺(tái)或浮式生產(chǎn)系統(tǒng)；另一種是由海底管道將平 臺(tái)或單點(diǎn)系泊裝置的原油和天然氣直接輸送到陸地的煉油廠或油氣處理廠。鋪管船鋪設(shè)海底管道與其它方法具有抗風(fēng)浪能力強(qiáng)、廣泛的適用性、機(jī)動(dòng)靈活和 作業(yè)效率高等優(yōu)點(diǎn)。海底管道鋪設(shè)過程中，一般以鋪管船為核心，其它如起重船、挖溝船、 運(yùn)管駁船、潛水作業(yè)船、供應(yīng)船、調(diào)查船等組成施工船隊(duì)作為輔助。鋪管船上裝備各種鋪管 專用設(shè)備，例如張緊器、管道收/放絞車、管段傳送裝置、對(duì)中裝置、支撐滾輪、舷吊、托管 架和定位設(shè)備等，在船甲板上設(shè)有一條鋪管流水作業(yè)線，在作業(yè)線上完成管段對(duì)中、焊接、 無損檢測(cè)、陽極安裝、節(jié)點(diǎn)防腐涂層和節(jié)點(diǎn)澆注馬蹄脂等工序，每接好一根管段，利用錨絞 車向前移船(對(duì)于動(dòng)力定位的鋪管船，向前航行一根管段長度)下放管道。海上鋪管船施工作業(yè)存在如下特點(diǎn)①施工投資大。在一般海域中鋪設(shè)一條中等 口徑的海洋管道需要一支由鋪管船、挖溝船和10余只輔助作業(yè)的拖船組成龐大的專業(yè)船 隊(duì)。此外，還需要供應(yīng)材料、設(shè)備和燃料的船只等。租用專業(yè)船隊(duì)的費(fèi)用是海洋管道施工中 的主要費(fèi)用，由于這一費(fèi)用高昂，致使海洋管道施工費(fèi)用比陸上同類管道要高2 5倍。② 施工質(zhì)量要求高。不論是在施工期間或投產(chǎn)以后，海洋管道若發(fā)生事故，其維修難度比陸上 管道大得多。③施工環(huán)境多變。海況變化劇烈而迅速，如風(fēng)浪過大，施工船隊(duì)難以保持穩(wěn) 定。在這種情況下，往往須將施工管道下放到海底，待風(fēng)浪過后再恢復(fù)施工。④施工組織復(fù) 雜。海洋管道施工中，管道的預(yù)制、船隊(duì)的配件、燃料和淡水的供應(yīng)等，都需要依靠岸上的基 地；船隊(duì)位置和移動(dòng)方向的確定，也是依靠岸上的基地電臺(tái)給予緊密配合，故海底管道施工 具有海陸聯(lián)合組織施工的特點(diǎn)。有關(guān)統(tǒng)計(jì)顯示，從2007 2011年，國內(nèi)將有至少2000公 里的海底管道需要鋪設(shè)。因此海洋鋪管船作業(yè)施工的需求量將會(huì)急劇增加，在我國的海洋 資源開發(fā)中發(fā)揮巨大的作用。鋪管船鋪設(shè)海底管道施工過程中，須采用AUT(自動(dòng)超聲檢測(cè))對(duì)焊縫質(zhì)量進(jìn)行快 速無損檢測(cè)。一般而言，AUT探頭的適用工作溫度范圍為0 50°C，而剛剛完成焊接的焊縫 邊緣仍具有很高的溫度，此時(shí)無法直接進(jìn)行檢測(cè)。若等待焊縫自然冷卻后再施工作業(yè)，無疑 將增加船隊(duì)的等待時(shí)間，延長施工作業(yè)周期，導(dǎo)致海洋投資加大。因此，為保證施工效率、縮 短施工周期，減少船隊(duì)等待時(shí)間，需對(duì)焊縫進(jìn)行快速冷卻降溫。迄今為止，國內(nèi)外均采用噴淋工藝對(duì)焊接接頭進(jìn)行冷卻處理，即通過設(shè)計(jì)合理的噴淋裝置，利用冷水噴淋，使焊接接頭 得到快速冷卻，從而保證后續(xù)探傷環(huán)節(jié)的順利進(jìn)行。但是，目前國內(nèi)外所采用的噴淋裝置一 般存在人工操作隨機(jī)、盲目、無規(guī)律的缺陷，由此導(dǎo)致高溫狀態(tài)下，采用冷水噴淋對(duì)焊縫組 織進(jìn)行淬火處理時(shí)，極易影響焊縫處金相組織及接頭性能。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種可用于海上鋪管船作業(yè)施工的焊接接頭快速冷 卻噴淋裝置，該裝置中噴淋流量、噴淋速度以及噴淋范圍可調(diào)，且可根據(jù)施工要求實(shí)現(xiàn)人工 實(shí)時(shí)干預(yù)，有效縮短焊縫冷卻速度，提高施工效率。通過噴淋試驗(yàn)，優(yōu)化確定噴淋頭的出水 流量、壓力與范圍等工藝參數(shù)，從而可控制焊縫噴淋冷卻速度，使焊縫組織合理，進(jìn)而保證 接頭性能達(dá)到規(guī)范的要求。本實(shí)用新型的技術(shù)方案是用于鋪管船作業(yè)施工的焊接接頭快速冷卻噴淋裝置， 主要包括有噴淋頭、出水閥、流量計(jì)、出水管、水箱、上水管、水槽、支架和水泵組成。水箱和 水槽是焊接的盛水容器，水箱固定在支架的頂部。水箱的進(jìn)水口上連接有上水管，上水管連 接水泵，水泵通過管線連接有閥門并與水槽的出水口連接。其特征在于在水箱的底部有出 水口，出水口連接有閥門，并通過閥門連接有出水管。在出水管的另一端連接有出水閥，出 水閥連接噴淋頭。噴淋頭由噴淋管和手柄組成，手柄有中心孔，手柄與出水閥連接。噴淋管 為圓筒形，在噴淋管有上有噴嘴，噴嘴的數(shù)量在100 1000個(gè)之間，噴嘴并排成行。噴嘴的 總截面面積與噴淋管內(nèi)腔截面面積之比為0. 5 1. 0。為了及時(shí)了解噴淋頭出水量，在出水管上連接有流量計(jì)。為了能調(diào)節(jié)支架的高度，提高噴淋頭處的水壓，由此控制水箱出水口的出口速度 與壓力，在支架的每個(gè)支架腿上有支架高度調(diào)節(jié)器。各支架腿可自由伸縮調(diào)節(jié)高度，并適于 鋪管船上不同工位焊縫的冷卻噴淋。用于鋪管船作業(yè)施工的焊接接頭快速冷卻噴淋裝置的工作原理參閱圖1。冷卻水儲(chǔ)存于水槽9中，利用安裝在上水管8上的水泵15將冷卻水輸 入支架10上的水箱6中(也可不用水箱6，將水槽9直接與水泵15和出水口 5相連)，試 驗(yàn)過程中通過調(diào)節(jié)出水閥2控制噴淋頭1的出水流量、壓力，安裝在出水管4上的流量計(jì)3 可直接讀出冷卻水的流量大小，根據(jù)不同流量情況下對(duì)應(yīng)的焊縫組織和性能，確定最佳的 噴淋工藝參數(shù)。噴淋頭1上固定有許多噴嘴12，噴嘴噴流到管材焊接接頭焊縫上。噴淋頭 1上噴嘴12的排列形式、尺寸與數(shù)量須根據(jù)試驗(yàn)需要優(yōu)化確定，這樣可使設(shè)備的噴淋性能 在不同焊接工藝參數(shù)條件下均達(dá)到最佳狀態(tài)，以有效縮短焊縫冷卻速度，提高施工效率。

圖1是本實(shí)用新型用于鋪管船作業(yè)施工的焊接接頭快速冷卻噴淋裝置整體結(jié)構(gòu) 示意圖。圖2是噴淋頭和出水閥的外形結(jié)構(gòu)示意圖圖3是支架10結(jié)構(gòu)示意圖。圖中，1.噴淋頭，2.出水閥，3.流量計(jì)，4.出水管，5.出水口，6.水箱，7.進(jìn)水口， 8.上水管，9.水槽，10.支架，11.托板，12.噴嘴，13.支架高度調(diào)節(jié)器，14.支架桿，15.水泵，16.進(jìn)水閥。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1 以一個(gè)用于鋪管船作業(yè)施工的焊接接頭快速冷卻噴淋裝置為例，對(duì)本 實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。參閱圖1。用于鋪管船作業(yè)施工的焊接接頭快速冷卻噴淋裝置，主要包括有噴淋頭 1、出水閥2、流量計(jì)3、出水管4、水箱6、上水管8、水槽9、支架10和水泵15組成。水箱6和水槽9是焊接的長方形水罐，水箱6固定在支架10的頂部，在水箱6與 支架10之間有一個(gè)托板11，水箱6更平穩(wěn)。水箱6的進(jìn)水口 7上連接有一個(gè)上水管8，上水管8是軟管。上水管8連接水泵 15，水泵15通過管線連接有閥門16并與水槽9的出水口連接。在水箱6的底部有一個(gè)出水口 5，出水5連接有一個(gè)手動(dòng)閥門16，并通過手動(dòng)閥門 16連接一個(gè)出水管4。在出水管4上連接有一個(gè)流量計(jì)3。在出水管4的另一端連接有出 水閥2，出水閥2連接一個(gè)噴淋頭1。噴淋頭1由噴淋管和手柄組成，手柄有中心孔，手柄與 出水閥2連接。噴淋管為圓筒形，在噴淋管固定有上有五排噴嘴12，每排有60個(gè)噴嘴12， 噴嘴12之間的間距和行距為2毫米。噴嘴12的總截面面積與噴淋管內(nèi)腔截面面積之比為 0. 7。支架10是一個(gè)4條支架腿14的方形支架。在支架10的每個(gè)支架腿14上有一個(gè) 支架高度調(diào)節(jié)器13。結(jié)構(gòu)與為套管式支架高度調(diào)節(jié)器13。使得各支架腿14可自由伸縮調(diào) 節(jié)高度。實(shí)施例2 與實(shí)施例1不同點(diǎn)是出水閥2連接的噴淋頭1是采用串聯(lián)方式連接有 兩個(gè)噴淋頭1或串聯(lián)3個(gè)噴淋頭1。實(shí)施例3 與實(shí)施例1不同點(diǎn)是出水閥2連接的噴淋頭1是采用并聯(lián)方式連接有 兩個(gè)噴淋頭1。根據(jù)不同流量情況下對(duì)應(yīng)的焊縫組織和性能，確定最佳的噴淋工藝參數(shù)。噴淋頭 1與出水管4連接，噴淋頭的長度、直徑可根據(jù)鋪管船施工作業(yè)過程中的實(shí)際需要調(diào)整。多 個(gè)噴淋頭串聯(lián)使用時(shí)，為了實(shí)現(xiàn)各個(gè)噴淋頭的單獨(dú)控制與調(diào)節(jié)，在每個(gè)噴淋頭1的前部安 裝一個(gè)出水閥2進(jìn)行出水控制；多個(gè)噴淋頭串聯(lián)使用時(shí)，實(shí)現(xiàn)多個(gè)焊接工位焊接接頭焊縫 的冷卻噴淋，進(jìn)一步提高施工效率。另外，多個(gè)噴淋頭串聯(lián)使用時(shí)，供水管線也可發(fā)生相應(yīng) 變化與調(diào)整。綜上所述，本實(shí)用新型在施工現(xiàn)場(chǎng)操作簡便，效率極高，且冷卻速度快、時(shí)間短、能 耗低，適合現(xiàn)場(chǎng)推廣應(yīng)用。目前，該噴淋裝置已成功應(yīng)用于河北冀東油田NP1-29海底管道 施工工程，并獲得了良好的噴淋效果。
權(quán)利要求一種用于鋪管船作業(yè)施工的焊接接頭快速冷卻噴淋裝置，主要包括有噴淋頭(1)、出水閥(2)、流量計(jì)(3)、出水管(4)、水箱(6)、上水管(8)、水槽(9)、支架(10)和水泵(15)組成，水箱(6)和水槽(9)是焊接的水容器，水箱(6)固定在支架(10)的頂部，水箱(6)的進(jìn)水口(7)上連接有上水管(8)，上水管(8)連接水泵(15)，水泵(15)通過管線連接有閥門(16)并與水槽(9)的出水口連接，其特征在于在水箱(6)的底部有出水口(5)，出水口(5)連接有閥門(16)，并通過閥門(16)連接有出水管(4)，在出水管(4)的另一端連接有出水閥(2)，出水閥(2)連接噴淋頭(1)，噴淋頭(1)由噴淋管和手柄組成，手柄有中心孔，手柄與出水閥(2)連接，噴淋管為圓筒形，在噴淋管固定有上有噴嘴(12)，噴嘴(12)的數(shù)量在100～1000個(gè)之間，噴嘴(12)并排成行，噴嘴(12)的總截面面積與噴淋管內(nèi)腔截面面積之比為0.5～1.0。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于鋪管船作業(yè)施工的焊接接頭快速冷卻噴淋裝置，其 特征在于在出水管(4)上連接有流量計(jì)(3)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于鋪管船作業(yè)施工的焊接接頭快速冷卻噴淋裝置，其 特征在于在支架(10)的每個(gè)支架腿(14)上有支架高度調(diào)節(jié)器(13)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2、或3所述的一種用于鋪管船作業(yè)施工的焊接接頭快速冷卻噴淋 裝置，其特征在于出水閥(2)連接的噴淋頭(1)是采用串聯(lián)方式連接有兩個(gè)噴淋頭(1)或 3個(gè)噴淋頭(1)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、2、或3所述的一種用于鋪管船作業(yè)施工的焊接接頭快速冷卻噴淋 裝置，其特征在于出水閥(2)連接的噴淋頭(1)是采用并聯(lián)方式連接有兩個(gè)噴淋頭(1)。
專利摘要本實(shí)用新型為一種可用于海上鋪管船作業(yè)施工的焊接接頭快速冷卻噴淋裝置，該裝置中噴淋流量、噴淋速度以及噴淋范圍可調(diào)，且可根據(jù)施工要求實(shí)現(xiàn)人工實(shí)時(shí)干預(yù)，有效縮短焊縫冷卻速度，提高施工效率。裝置主要包括噴流頭，出水閥，流量計(jì)，水箱，水槽，支架及托板等，其特征在于冷卻水儲(chǔ)存于水槽中，利用固定安裝在水槽附件的水泵將冷卻水輸入支架上的水箱中(也可不用水箱，將水槽直接與水泵和出水口相連)，試驗(yàn)過程中通過調(diào)節(jié)水閥控制噴淋頭的出水流量、出水范圍，安裝在出水管上的流量計(jì)可直接讀出冷卻水的流量大小，根據(jù)不同流量情況下對(duì)應(yīng)的焊縫組織和性能，確定最佳的噴淋工藝參數(shù)。
文檔編號(hào)B23K37/00GK201596864SQ20092027828
公開日2010年10月6日 申請(qǐng)日期2009年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月29日
發(fā)明者關(guān)幼耕, 張瀟, 李春潤, ?；⒗? 王志堅(jiān), 胡艷華, 鄭理 申請(qǐng)人:中國石油天然氣集團(tuán)公司;中國石油集團(tuán)工程技術(shù)研究院