管道焊接领域不同分类体系比较及检索应用研究

管道焊接领域不同分类体系比较及检索应用研究

安雪 王宁（等同第一作者） 田倩（等同第一作者）

国家知识产权局专利局专利审查协作河南中心

摘要：本文分析总结了管道焊接领域IPC、CPC、FI分类体系的特点，并对管道焊接领域的各个分类体系的情况进行了梳理和比对，并结合实际案例进行检索分析，总结了管道焊接领域的检索经验，以期实现管道焊接领域的高效检索。

关键词：管道焊接  IPC  CPC  FI 检索

一、引言

创新是引领发展的第一动力，知识产权作为国家发展战略性资源和国际竞争力核心要素是创新成果的重要载体，近年来，党中央和国务院对知识产权事业做出了一系列决策部署，对专利审查的审查质量和效率也提出了更高的要求[i]。

准确高效的检索对专利审查的各个环节都至关重要，直接影响着专利审查的审查质量和审查效率，而分类体系的选取和使用又在检索的过程中发挥着关键的作用。本文梳理分析了管道焊接领域IPC、CPC、FI分类的特点，并结合实际案例进行了实践研究，以期实现管道焊接领域的高效检索。

二、管道焊接领域的现状和检索难点

管道在工农业生产、日常生活及科学技术等领域中扮演着不可缺少的角色，其广泛应用于矿山开采、电力、石油天然气开采与加工、化学工业、建筑材料、纺织、钢铁冶炼等领域。虽然管道有焊接、螺纹连接、法兰连接、承插连接等多种连接方式，但是焊接作为连接密封性能好、连接强度高的连接方式，仍然是金属管道和部分非金属管道连接的首选。管道根据其应用领域不同，分为长输管道、电站管道、化工管道、油气田集输管道、海洋管道、电子电力管等，不同的管道需根据其应用场景以及需求采用相应的焊接工艺、焊接设备以及焊接结构。管道常用的焊接工艺包括焊条电弧焊、熔化极气体保护焊、钨极氩弧焊、埋弧焊、激光焊接、激光-电弧复合焊接、等离子弧焊接、电阻焊、摩擦焊等，石油化工类的管道多采用电弧焊，而为了避免弧焊变形，对工件热影响导致材料组织劣化，航空、车辆、电真空器件中的管件大量采用电阻焊、摩擦焊、感应焊等工艺，不同的焊接工艺相应地会采用不同的焊接热源以及对应的焊接装置、焊接结构。

在实际审查中，涉及管件焊接的专利申请所涉及的技术往往错综复杂，改进之处会涉及焊枪或管道的运动方式、焊接接头的具体形状、焊缝轨迹类型等，这些改进之处的关键词通常难以提取和表达，为检索带来了较大的难度。

三、管道焊接领域的IPC、CPC、FI分类现状和特点

在分类表中，管道焊接相关的分类号主要涉及B23K和F16L两个小类，其中，B23K主要涉及管道焊接的焊接工艺、焊接装置等，而F16L则涉及管接头结构，为了保证管道焊接检索的全面性，本文将对B23K和F16L的相关分类号分别进行梳理。

（一）B23K小类下涉及管道焊接的分类体系对比

本节对B23K下涉及管道焊接的IPC（2022.01版）、CPC(2022.02版)、FI（2022.04版）的分类条目、细分分类内容进行比对与梳理。

1.分类条目数量对比

对于IPC分类，B23K下涉及管道焊接的相关分类号主要集中在管道的引得码以及涉及激光焊接工艺的相关分类号；对于CPC分类，B23K下涉及管道焊接的相关分类号主要集中在相关的垂直2000分类号以及涉及较多焊接工艺下的相关分类号；对于FI分类，B23K下涉及管道焊接的相关分类号主要集中在焊接工艺下的相关分类号。对B23K下IPC、CPC、FI分类所有涉及管道焊接的分类条目进行梳理，如图1所示。

从图1可以看出，在分类条目上，FI的分类条目是最多的，CPC的分类条目次之，IPC的分类条目最少，也反映出管道焊接领域FI分类比CPC、IPC分类更为细致。

图1 管道焊接领域IPC、CPC、FI分类号点组数量对比图

2.细分分类内容对比

IPC关于管道焊接的分类号条目较少，主要体现在IPC引得码B23K101/06管子，B23K101/08有翅片或肋的管子，B23K101/10管线，而涉及焊接工艺细分至管的分类号，则仅有激光焊下的两个点组，分别是B23K26/262用于管纵缝，B23K26/282用于管截面。

    表1 B23K涉及管道焊接IPC、CPC分类号

结合表1可以看出，CPC分类中关于管道焊接的分类号保留了原有IPC相关的分类号，将IPC的引得码转化成CPC垂直2000的形式，并且进一步地在不同焊接工艺分类号下新增了管道应用的分类，例如在涉及火焰切割、电弧焊、电阻焊、高频焊、爆炸焊等分类号下新增涉及管的相关分类号，分类主要从焊缝形式的维度体现，包括管道的纵缝与以及管道的环缝，管道的纵缝是焊接时焊缝与管道的中心轴线平行，管道的环缝顾名思义平行管道横截面形成的环形焊缝。更为详细地，电弧焊领域管道环缝焊接时对焊枪的位置与动作作了更为下位的细分，B23K9/0284 在管内用一个电极工作，该分类号对电极的位置作了规定，即在管道内部对管道进行焊接，B23K9/0286在焊接时用一个电极绕固定管运动，该分类号体现了管道焊接是通过焊枪的旋转运动进行焊接。

表2 B23K9/00对应的FI、CPC分类号

管道焊接领域FI分类号同样是在IPC的基础上进行了进一步细分，其同样新增了管道在火焰切割领域、电弧焊、电阻焊、高频焊、爆炸焊等的分类，而且其不仅从管道焊缝形式、焊枪位置，而且进一步地从管道形状、焊枪运动方式等维度作了进一步细分，FI和CPC在细分点组的设置上有相同之处，也有各自独特的设置。为了更直观地分析管道焊接领域CPC和FI的不同，下面我们选择B23K9/00电弧焊领域管道焊接对应的FI、CPC分类号进一步分析。结合表2可以看出，FI保留了CPC管纵缝、管横截面的设置，同时将CPC管与管板的焊接设置在管横截面焊接的三点组下，对该点组的位置进行了调整。针对管横截面的焊接，CPC设置了管内用一个电极工作以及用一个电极绕固定管运动两个四点组，而FI的关于管对接的四点组则具有十个下位点组，该四点组包括通过旋转焊枪对接，通过旋转管焊接，垂直管焊接，非同轴管焊接，弯曲管焊接五个五点组，在通过旋转焊枪对接的和通过旋转管焊接的两个五点组内分别设置了相应的装置六点组和焊枪在管内焊接的七点组。由此可以看出，FI的分类维度比CPC更丰富，条目数明显多于CPC。

（二）F16L小类下涉及管焊接接头分类体系对比

F16L下焊接相关的分类号，CPC分类条目最多，IPC次之，FI最少，以一点组F16L13/02管焊接接头为例，IPC未给下位组。结合表3来看， CPC从管结构、管材质、焊接工艺等维度给出了十二个下位点组，包括F16L13/02凹凸焊接头，F16L13/0218带有内环或者外环等结构，F16L13/0254具有涂层，F16L13/0281冷焊等分组。

表3 F16L下焊接相关的IPC、CPC分类号

四、管道焊接领域IPC、CPC、FI分类检索实践

(一)利用B23K焊接领域涉及管道的IPC、CPC、FI进行检索

1.案件信息

本申请涉及一种用于金属管件的焊缝挤压装置及焊缝焊接装置，相关权利要求如下：

用于金属管件的焊缝挤压装置，包括外挤压机构和内挤压机构，内挤压机构包括内安装架和可转动的设置在内安装架上的内挤压轮，内安装架能够带动内挤压轮穿过金属管件的管口至金属管件的内腔，且内挤压轮能够在金属管件的内壁上滚动；外挤压机构包括外安装架和可转动的设置在外安装架上的外挤压轮，外挤压轮和内挤压轮之间留有供金属管件的管壁通过的间隙，外挤压轮和内挤压轮配合能够从金属管件的外侧和内侧对金属管件的焊缝进行挤压。

图2案例1代表性附图

本申请的发明构思在于：采用内外挤压轮对管件焊缝内外侧焊缝进行挤压来弥补高频感应焊接因电流的集肤效应而导致的管件的焊缝处存在缺陷、空洞等缺陷。

提取本申请基本检索要素为：高频感应焊、管道焊缝，内外轮挤压。本申请IPC主分类号为B23K13/02高频缝焊，其中CPC主分类号有涉及应用的细分分类号B23K13/025，IPC引得码有涉及管道的分类号B23K101/06，CPC垂直2000涉及管道的分类号为B23K2201/06；FI涉及管件感应焊的分类号为B23K13/00,A。首先尝试采用IPC涉及高频感应焊的分类号B23K13/00与管道、轮等管道进行简单检索，然后分别采用IPC涉及高频感应焊分类号与涉及管道应用的IPC引得码B23K101/06、CPC涉及高频感应焊分类号与CPC垂直2000涉及管道的分类号B23K2201/06、FI高频感应焊涉及管道的分类B23K13/00,A，与轮的关键词进行检索。

2.利用IPC检索

3.利用IPC检索

      4.利用IPC检索

根据检索过程对比分析，采用感应焊的IPC分类号与管、轮关键词，检索结果的噪音较大，而采用IPC涉及高频感应焊分类号与涉及管道应用的IPC引得码、轮关键词结合，采用CPC涉及高频感应焊分类号与涉及管道应用的CPC垂直2000的分类号、轮关键词结合，命中少较少，可快速地筛选对比文献，而FI的涉及高频感应焊管道分类号的命中数虽然也较大，但是经过智能语义排序，分别以位列第1、2、4篇筛选出多篇有效对比文献。根据检索结果来看，对比文献以日本早期文献为主，通过IPC涉及高频感应焊分类号与涉及管道应用的IPC引得码、轮关键词结合，以及FI的涉及高频感应焊管道分类号均可以获得评述本申请创造性的对比文献，日本文献由于其FI、FT分类体现丰富全面，其CPC标引不全面，因此本申请采用CPC分类号难以检索到目标文献。

图3利用IPC引得码检索到的对比文献

图4利用FI检索到的多篇对比文献

5.案例小结

对于申请文件涉及管道不同焊接工艺，可以优先考虑涉及管道应用的分类号而非管道的关键词进行检索，对于FI分类可以优先考虑采用相应的焊接工艺下管道分类的FI分类号，对于IPC与CPC可以优先考虑相对应的焊接工艺的分类号与管道应用的IPC引得码或者管道应用的CPC垂直2000相结合的方式进行检索，这样会实现管道焊接领域的高效检索。                

（二)利用B23K下FI分类中涉及管道与焊枪运动方式的细分分类号进行检索

1.案件信息

本申请涉及一种铝合金管对接专用机，相关权利要求如下：

一种铝合金管对接专用机，其特征在于包括步进电机、双侧卡盘、交流弧焊机和控制设备，其中，步进电机驱动双侧卡盘同步转动；双侧卡盘分别夹持焊接件；控制设备控制步进电机的起动及停止、交流弧焊机焊炬的进位和退位、电流切换、引弧及停焊，以及气体的输送。

图5 案例2代表性附图

本申请的发明构思在于：采用两头夹持管道转动焊枪不动的自动弧焊对接专用机焊管克服人工焊接质量缺陷多，劳动效率低下的问题。

提取本申请基本检索要素为：电弧焊、管道对接机，管道对接机的运动方式为采用两端固定夹持管道旋转、焊枪固定的方式。本申请的IPC主分类号是B23K9/028用于平面曲线焊缝，其并未限定出管道的领域，而CPC更为下位的细分B23K9/0282用于管截面的焊接，限定出管截面焊接，其具有两个下位点组，分别是B23k9/0284管内用一个电极工作，B23K9/0286在焊接时用一个电极绕固定管运动，B23K9/0286涉及焊枪与管的运动方式，但是其与本申请的运动方式不同，而FI中对管与焊枪的运动方式限定地更为详细，结合表2，B23K9/028,B为管对接，其中B23K9/028,C为旋转焊枪对接，与CPC中的B23K9/0286相对应，B23K9/028,F为旋转管对接，与本申请的运动方式相同，且该分类号仍有一下旋转管对接装置的分类号B23K9/028,G，因此，优先采用FI分类号B23K9/028,G则可以大大提高检索效率。

2. 利用IPC、CPC检索

3. 利用FI检索

图6利用FI细分分类号检索到的对比文献

通过上述检索过程可以看出，采用IPC或CPC和关键词结合的方式，命中数大，检索噪音较大；而采用FI仅采用分类号进行检索，可快速命中多篇有效对比文献。

4.案例小结

对于申请文件涉及特殊工艺下更为细节的焊枪与管道运动方式，运动方式关键词不好表达，噪音大，可以优先考虑FI分类中相应的焊接工艺管道分类涉及焊枪与管道运动方式的分类号，这样会极大地提高检索的针对性和准确性。

（三）利用F16L涉及管焊接接头CPC细分分类号进行检索

1.案件信息

本申请涉及一种管道焊接结构，相关权利要求如下：

一种管件焊接结构，其特征在于：包括接管一（1）、接头及接管二（4），所述接头包括接头一（2）、接头二（3）及连接于接头一（2）、接头二（3）之间的过渡段（8），所述接管一（1）的内径、外径与接头一（2）的内径、外径相匹配，所述接头二（3）的内径大于接管二（4）的外径，所述接管一（1）、接头一（2）、接头二（3）的端部均设有用于焊接的坡口，当接管一（1）、接头、接管二（4）相连时，所述接管一（1）的端部连接于接头一（2）的端部，所述接管二（4）插入至接头二（3）且端部连接于过渡段。

图7案例3代表性附图

本申请的发明构思在于：通过先将管道与特定结构的接头对接，焊接完成后去除内部多余的焊瘤凸起，并将其打磨平整，然后再将另一端的管道插入至接头直径较大的一端进行焊接，避免了接管焊接过程中产生的内部凸起。

提取本申请的基本检索要素为：管道焊接，一端与管道1对接另一端与管2承插焊接的接头。本申请给出的IPC主分类号为B23K33/00,B23K31/02，上述两分类号与管道焊接相差较远，扩展到关于F16L管道领域的焊接接头形式的分类号，IPC分类号F16L13/02 涉及管焊接接头，其中更为细分的CPC分类号F16L13/0209涉及管焊接接头，凹凸焊接接头。

2.利用IPC检索

通过对本申请的技术方案进行分析可知，本申请的关键技术手段在于管道焊接结构的接头形式，采用凹凸接头的形式避免传统两管焊接无法进行内部打磨的技术问题，IPC 分类号F16L13/02为管焊接接头，不涉及焊接接头具体的形式，而本申请的焊接接头采用的是凹凸过渡接头，中间接头的形式关键词表达方式多样，仅能结合采用关于技术效果的关键词，焊瘤、焊疤，光滑。

3.利用CPC检索

经过分析得知， F16L13/02更为细分的CPC分类号F16L13/0209涉及管焊接接头，凹凸焊接接头，其在一定程度上反映了本申请过渡接头与管道2采用承插焊接方式的手段，比F16L13/02更贴合本申请的应用场景，该分类号结合与技术效果的关键词，焊瘤、焊疤，光滑，则可以实现该专利的高效准确的检索。

图8利用F16L管领域CPC细分分类号检索到的对比文献

该对比文献的管接头结构形式与本申请存在区别，但是二者中间接头的作用一致，均是为了避免接管焊接过程中产生的内部凸起，考虑到最接近现有技术的技术问题关联性，采用上述对比文献作为改进基础的最接近现有技术是合理的。

4.案例小结

对于涉及管焊接接头结构的焊接专利申请，由于B23K下没有合适的分类号，可以优先考虑将分类号扩展到F16L下的焊接相关的分类号，对于关键词不好表达不好提取的案件，可以在F16L下的焊接相关的分类号进一步查找细分的CPC分类号，这样会极大提高检索效率。

五、结语

本文分析总结了管道焊接的IPC、CPC、FI分类现状和特点，对其进行了梳理和比对，结合实际案例探讨该领域典型案例利用IPC、CPC、FI分类号进行检索的效率。总体来说，管道焊接领域中FI细分条目多、分类涉及的维度多，对于特殊焊接工艺的管道焊接细节的改进，可以优先考虑FI 的细分，这样可以避免关键词噪音大的问题；同时涉及管道不同焊接工艺检索时，还可灵活采用焊接工艺分类号与IPC引得码和CPC垂直2000中涉及管道应用的分类号，这将会极大提高检索效率；而对于管道焊接中涉及焊接接头结构的改进，还应该将分类号扩展至F16L管道领域，优先采用CPC管道接头结构的细分会实现高效检索。

参考文献：

[1]丁芳芳等. 密封领域不同分类体系比较及检索应用研究[J].专利文献研究,2021增刊. 2021：333-347.