一种海底管道焊接二次电源导电新技术应用

李兰现 周明佳 郝建红 张晋龙 许彦雷 周怀杰

摘 要： 本技术涉及地线连接装置，尤其涉及一种用于带保护层的海底管道焊接作业中所使用的海底管道焊接地线连接器。一种海底管道焊接地线连接器，包括两个相互对应的弧形板，两弧形板的底部内壁上相互对应各连接有一导电接触块，两弧形板的外壁上相互对应各连接有一个地线连接螺栓，螺栓上安装一螺母，两弧形板上端部通过连接结构将两弧形板连接在一起构成一焊接地线连接器。本技术设计能够牢固地夹紧在海底管道上，保证海管焊接安全、顺利的进行 ;焊接时，与海底管道间保持良好的导电性，形成稳定的电流，使海底管道焊接的质量得到保障 ;其使用寿命长，有效地降低了焊接成本。

关键词： 提高效率;降低成本;提高质量;消除磁场

技术背景

在海上石油开发工程中，需要在海底铺设海底输油管道。在海底管道铺设前，需要在陆地或铺管船上对海底管道进行焊接接长，海底管道的焊接接长时，通常是由操作人员分别从海底管道两侧同时进行施焊，焊接时采用直流正接的焊接方式，即 ：焊条与电源正极相连，海底管道为负极与地线相连，由于海底管道设有防腐层，其管头两端留出长度约为150mm 的裸露金属本体，以方便铺设时的组对和焊接操作。因此，焊接地线只能与裸露金属母材相连，且应连接在将要施焊端的金属母材上。在焊接时，为保障焊接的顺利进行及获得良好的焊接质量，要求地线与海底管道连接必须牢靠，并且要求地线与海底管道间具有良好的导电性。

传统的海底管道与焊接地线是采用两块磁铁吸附的形式进行连接的，两块尺寸为 ：100mm×50mm×40mm，使用这两块磁铁分别将两条焊接地线压放、吸附在海底管道的裸露管柱的外壁上，以达到导电的目的。然后，再由操作人员接通电源对海底管道进行焊接工作。

存在问题 ：

1、磁铁受到电弧所产生磁场及焊接高温的影响，磁性受到削弱，形成消磁过程，造成其使用寿命极短 （ 只有 10 天 ），磁铁更换频繁，更换费用高 ;

2、在焊接过程中，磁铁受到电弧磁场的影响，造成其磁性不均匀，磁铁和地线容易脱落，造成安全隐患，影响焊接进度 ;

3、磁铁所产生的磁场造成了电弧的磁偏吹现象，影响了焊接质量 ;

4、磁铁易吸附铁屑，造成其与管壁接触不实，使焊接电流不稳定，影响了焊接质量。

技术内容：

本技术的主要目的在于克服现有技术存在的上述缺点，而提供一种海底管道焊接地线连接器，其能够牢固地夹紧在海底管道上，保证海管焊接安全、顺利的进行 ;焊接时，与海底管道间保持良好的导电性，形成稳定的电流，使海底管道焊接的质量得到保障 ;其使用寿命长，有效地降低了焊接成本。

本技术包括 ：两个相互对应的弧形板，两弧形板由钢管截切而成 1/4 钢管圆环，为方便本实用新型的携带、搬运方便，左、右两弧形板截切的弧心角的范围为 ：90°～ 110°，宽度范围为 ：20 ～ 80 毫米，厚度范围为 ：8 ～ 16 毫米 ;为保证其能在对应尺寸管道上安装，截切管柱的外径应比所连接夹紧的管道外径要稍大，对于小于 6in（ 英寸 ） 的管道，截切管柱的外径应比所连接夹紧的管道外径大 0.75 ～ 1.5in（ 英寸），对于6～10in（英寸）的管道，截切管柱的外徑应比所连接夹紧的管道外径大1.25～ 2.5in（ 英寸 ）。为使连接器与管道间具有牢固的接触及良好导电性能，在左、右两个相互对应的弧形板的底部内壁上相互对应各焊接有一导电接触块，导电接触块的材料采用普通碳钢，两导电接触块与相应弧形板既 ：截切 1/4 钢管圆环的焊接采用的是铜基钎焊。为使焊接地线能牢固的连接在本实用新型上，并保证焊接地线与本实用新型间有良好的导电性能，在左、右部分截切弧形板的外壁上均焊接了一个连接螺栓，两连接螺栓上均安装了一个连接螺母，两连接螺栓与相应的截切弧形板的焊接采用的是铜基钎焊。左右两弧形板上端部各焊接有一连接结构，通过两连接结构将左右两弧形板连接为一体构成一焊接地线连接器。其中，左弧形板上的连接结构主要由挡块销轴座板及安装在销轴座板上的夹紧结构构成，挡块及销轴座板并列垂直焊接在左弧形板外壁上端，两销轴座板上各设有一孔，销轴通过该孔安装在销轴座板上。销轴上通过轴孔配合连接一夹紧结构 ;夹紧结构包括 ：夹紧螺柱及夹紧螺母总成夹紧螺柱由螺柱及焊接在螺柱一端的旋转螺母构成，旋转螺母配合套装在销轴上 ;夹紧螺母总成主要由夹紧螺母与夹紧螺母连接为一体的小圆筒设在小圆筒两端的开孔圆板及圆板和与圆板焊接的钢丝手柄构成 ;夹紧螺柱与夹紧螺母总成是通过螺柱与夹紧螺母的螺纹连接而形成为一个整体。为保证本实用新型在海底管道上的安装夹紧，以及拆卸的顺利进行，也就是夹紧螺母总成沿夹紧螺柱旋入或旋出的顺利进行，所选用开孔圆板及小圆筒孔的直径大于夹紧螺柱的直径。右弧形板上的连接结构由夹紧连接板及开孔扣板组成，夹紧连接板焊接固定在右弧形板的外壁上端，夹紧连接板上开有 U 型槽，夹紧连接板的一侧焊接一开孔扣板，开孔扣板的开孔扣在左弧形板上的挡块上，将左右弧形板连接为一体。

所述夹紧结构包括 ：夹紧螺柱及夹紧螺母总成，夹紧螺柱由螺柱及连接在螺柱一端的旋转螺母构成，旋转螺母配合套装在销轴上 ;夹紧螺母总成主要由夹紧螺母、与夹紧螺母连接为一体的小圆筒、设在小圆筒两端的开孔圆板及圆板和与圆板连接的钢丝手柄构成。所述夹紧连接板上设有 U 型槽。

本技术的安装使用过程为 ：将右弧形板上的开孔扣板扣入左部分的挡块中，形成本实用新型的初始连接，将初始连接好的连接器放置在裸露金属管柱顶部的适当位置处 ;再将夹紧螺柱与夹紧螺母总成连接整体绕销轴旋转转入到夹紧螺母挡板的 U 型槽中，向外旋出夹紧螺母总成，当导电接触块接触海底管道外壁时，以适当的预紧力旋紧夹紧螺母总成，使连接器牢固的连接在海底管道上 ;最后，将两焊接地线分别连在左右部分的连接螺栓上，拧紧左右部分的连接螺母完成焊接地线的连接，开通焊接电源，焊工就可以进行所需的焊接工作。

技术效果：

本技术制造成本低、使用寿命长，不需在频繁更换，有效地降低了焊接成本 ;能够牢固地夹紧在海底管道上，不会出现松动、掉落现象，保证海管焊接安全、顺利的进行 ;焊接时，与海底管道间保持良好的导电性，形成稳定的电流，使海底管道焊接的质量得到保障。