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【摘要】不锈钢、双向不锈钢以及有色金属管道在海洋平台、船舶制造、石化设备等中得到了越来越多的应用，本文介绍了海洋石油产业中不锈钢管道、双相不锈钢管道和有色金属管道焊接作业中常用的焊接工艺，该工艺需要在焊接件的背部充保护气体（一般為氩气），以防止高温产生氧化。介绍了海洋石油工业中常用的管道内充气的方法，管道内充气装置的设计原理、制作以及应用方法，主要用于管道焊接施工工序中，有效减少了管体内充气容积，节约保护气体的用量和充气时间，提高焊接的效率和质量，降低了施工成本，而且该装置操作比较方便，实用性强。
【关键词】背部充保护气体 内充气封隔装置 制作与应用 专利
1 前言
1.1 不锈钢以及有色金属焊接的常用工艺
在有色金属管道及不锈钢管道的焊接作业中，普遍采用钨极氩弧焊施工工艺，这种焊接方法在焊接过程中具有温度非常高的特点，虽然钨极具有可以耐高温的特点，但是在高温和氧气同时作用的情况下，焊道很容易被氧化，因此，在焊接过程中需要将钨极与空气中氧气进行隔离，通常这种焊接方法使用的焊枪上装有气嘴（供喷出保护气体），喷出的保护气体可以防止钨极氧化，达到隔离的效果，焊接过程中一般控制喷出保护气体的流量为10～20L/min。当焊接不锈钢管道以及其他在焊接中容易被氧化材料的管道时，除了通过焊枪喷出保护气体保护钨极和正面的熔敷金属外，还需要在待焊接管道的的内部充保护气体（如氩气），防止不锈钢及其他在焊接中容易被氧化的合金材料管道焊缝内部在高温和氧气的双重作用下发生氧化。
1.2 焊接过程中管内充保护气的传统做法
海洋工程的施工人员采用在管道内部进行充保护气的方法，现有的方法是用密封纸封住待焊接管道的两端，在管体一端充保护气体，另一端排气，目的是排除管道内的空气，从而达到焊接的要求。现有的管道内充保护气的方法，如果直径大（10”以上）的不锈钢或者有色金属管道，操作将十分困难。由于充气空间大造成消耗很大的充气时间和保护气体（氩气），而且排除空气的效果也不会很理想，因此管道内的焊道会出现一些氧化的现象。为此，根据多年的施工经验以及相应的理论知识，成功地设计和制造了一种实用新型专利产品-管体内充气封隔装置。（见图1）2 装置的结构
本装置得到实用新型专利授权（专利号：ZL200820122698.4）其结构主要包括两端各有一个封隔板、弹簧、钢链、通气管；封隔板是密封垫内侧和外侧分设内挡板和外挡板，经螺栓锁紧而成；弹簧位于两个封隔板间；通气管贯通一个封隔板，其两个管口分别位于该封隔板内挡板和外挡板的外侧，位于内挡板外侧管口通过三通接头而连接连接管，连接管远离三通接头一端与另个封隔板内挡板固定，位于外挡板外侧管口通过连接丝扣与软管一端连接，软管另一端连接保护气源；钢链两端固定在两个封隔板内挡板上；封隔板内挡板和外挡板上均设有滑轮，方便在管道内滑动。
采用厚度5mm的耐热橡胶材料制作密封垫；采用厚度3mm的钢板（不锈钢材质）的钢材制作挡板固定密封垫（耐高温的橡胶）；在密封垫的内外侧分别通过内外挡板以及六个螺栓进行固定，使橡胶密封垫和内外挡板成为一个整体；在内封隔板的中心处开孔并贯穿焊接一个插接体。
通气管的材料选用仪表管，长度约为120mm，数量为2个；
连接管的材料选用普通的软管，长度约为350mm，数量为1个；
选用弹簧作为挡板的支撑，该压力弹簧的长度为400mm，数量为2个；
选用不锈钢链的长度为405mm，数量为2个；
选用钢环或者采用大小合适的螺母，数量为4个；
选用材质为不锈钢的小滑轮，数量根据管道的直径增减；
选用三通（仪表件）作为充气口，数量为1个；
通气管由一个封隔板的中心穿过，通气管与封隔板的内外挡板进行焊接固定保证密封；通气管内侧一端与三通接头连接，另一端连接保护气气源；两个封隔板与连接管为同心连接；插接体为不锈钢材质的短管，短管的直径与连接管直径一致，在封隔板外挡板另一侧的管口用丝堵进行封堵；压力弹簧以及钢链的两端分别与两个封隔板的内挡板进行焊接固定；两个封隔板的内外挡板上分别焊接四个滑轮，四个滑轮是沿内外挡板的外缘均匀等距设置；并且在两个封隔板外挡板上分别焊接1～2个钢环。
4 装置的使用
在制作完成的管体内充气封隔装置通过在钢环上栓系的绳索，然后将其拉入并放置在待焊接的管道焊缝两侧的管道中，形成一个较小的充气的封闭空间。软管一端与保护气气源接通，保护气体经过软管由三通的通气口向密闭空间内充保护气体。焊接作业完成后，用绳索将该充气封隔装置从管道内拉出。
5 经济效益分析
5.1 应用管体内充气封隔器的优点
（1）降低成本，节省氩气。
（2）缩短充气时间，提高工作效率。
（3）充气管线缩短，氩气纯度提高，质量提高。
（4）简便，灵活，耐用，易于操作。