专利名称：一种圆筒膜式壁全对称组对工装及组对方法
技术领域：
本发明涉及煤化工领域，特别涉及一种适用煤化工行业高效气化炉的圆筒膜式壁全对称组对工装及组对方法。
背景技术：
煤化工产业在国民经济中发挥越来越大的作用；其主体设备“气化炉”由外壳和内件构成，内件主要由多段圆筒形水冷膜式壁组成；多数圆筒膜式壁由圆管扁钢交替焊接而成。圆筒膜式壁一般为圆管与扁钢交替焊接组成，由于扁钢宽度小，使膜式壁焊缝非常密集，又由于圆筒膜式壁截面为圆形结构，不能像平面膜式壁用膜式壁焊机直接将管排焊成。目前多数工艺为，先用膜式壁焊机焊成两管三扁钢或三管四扁钢单元，再用胎具组对、焊接成圆筒形状。在用胎具组对焊接时，受焊缝收缩影响会导致以下缺陷:1、在没有支撑环地方出现收腰，外形成波浪状；2、组对时中心线出现较大弯曲，使组对、焊接无法进行下去；3、由于焊缝非常密集，焊接收缩量大，焊缝容易被拉开，造成焊接缺陷。
发明内容
本发明针对上述现有技术的不足，提供一种调整焊接顺序使焊缝始终处于施焊工件的几何中间避免焊接过程中出现较大弯曲的圆筒膜式壁全对称组对工装及组对方法。本发明的技术方案是这样实现的:一种圆筒膜式壁全对称组对工装，包括组对胎具，所述的胎具包括至少两个定位环及至少3根连接钢管，所述的定位环分别套装固定在3根平行设置的连接钢管外侧，连接钢管两端两定位环之间的距离大于圆筒膜式壁的长度；所述定位环的外径上设置有沿母线划分的与圆筒膜式壁所需的包含圆管及扁钢的膜式壁单元数量相同的等分线，用以控制膜式壁单元在胎具上的圆周位置；该工装还包括确定胎具与第一组膜式壁单元相对位置的对线板以及确定了胎具与第一组膜式壁单元的相对位置后与定位环焊接在一起的定向块，用于保证第一组膜式壁单元在胎具上只能作轴线方向移动。进一步地,该胎具还包括活动定位板,所述活动定位板的内弧与所述定位环的外止口配合，用螺栓联接，且活动定位板外径等于圆筒膜式壁内径，用于圆筒膜式壁直径定位。进一步地，该工装还包括立板与横板，立板的上端面与膜式壁单元端部的扁钢下端面焊接在一起，立板的下端面与横板的上端面焊接在一起。进一步地，所述的膜式壁单元为两管三扁钢单元或者三管四扁钢单元，所述定向块的端面上端为梯形结构，该梯形结构卡在膜式壁单元中两个圆管中间并贴在圆管外径上，下端竖直与定位环焊接在一起。进一步地，所述的膜式壁单元为单管单扁钢单元，所述的定向块上端设置有一圆弧形凹槽及一支撑端面，圆弧形凹槽贴住单管单扁钢单元的圆管，支持端面贴住单管单扁钢单元的扁钢，保证焊接时单管单扁钢单元只能在轴线方向移动。进一步地，所述的胎具包括4根连接钢管，定位环以焊接的方式套装固定在4根连接钢管的外侧。一种圆筒膜式壁全对称组对方法，该方法的步骤如下:
步骤1、用膜式壁焊机将圆管与钢焊成膜式壁单元，该膜式壁单元包括圆管及扁钢；步骤2、将第一组膜式壁单元装在胎具上，将定向块下端竖直与定位环焊接在一起，保证第一组膜式壁单元在胎具上只能作轴线方向移动；
步骤3、将与第一组膜式壁单元完全对称的第二组膜式壁单元装在胎具上；
步骤4、将两组膜式壁单元焊接在一起，焊缝位于两组膜式壁单元的中间位置；
步骤5、根据以上方法依次完成整个圆筒膜式壁的焊接即可。进一步地，上述方法还包括:将立板的上端面与胎具上膜式壁单元端部的扁钢下端面焊接在一起，将立板的下端面与横板的上端面焊接在一起，膜式壁单元贴住胎具的活动定位板外径，保证活动定位板在长度方向与圆周方向移动。本发明的技术方案产生的技术效果如下:组对焊接时调整焊接顺序，使焊缝始终处于施焊工件的几何中间，保证焊接应力引起的变形自身抵消，避免出现膜式壁单元侧弯；定向块可保证第一组膜式壁单元只能作轴线方向移动，避免焊接过程中出现弯曲；膜式壁单元贴住活动定位板，不仅可用于圆筒膜式壁的直径定位，同时活动定位板与定位环通过螺栓连接，在圆筒膜式壁焊接完成后胎具易从圆筒膜式壁上取下，活动定位板与定位环之间可简单取下，不会损坏定位环。
图1为本发明圆筒膜式壁端面视图。图2为本发明组对前两管三扁钢单元的端面视图。图3为本发明组对胎具端面视图。图4为本发明组对胎具剖视结构示意图。图5为本发明定位环的侧视结构示意图。图6为本发明定向块装配结构示意图。图7为本发明立板、横板的安装结构示意图。图8为本发明对线板的主视结构示意图。图9为本发明对线板工作结构示意图。图10为本发明圆筒膜式壁组对焊接顺序图。图中标注为:1、圆筒膜式壁；2、两管三扁钢单元；3、圆管；4、扁钢；5、窄扁钢；6、胎具；7、定位环；8、活动定位板；9、连接钢管；10、定向块；11、立板；12、横板；13、对线板。
具体实施例方式下面结合
及实施例对本发明作进一步描述。实施里一
如图1、2、3、4、5、6、7、8、9所示，一种圆筒膜式壁全对称组对工装，该圆筒膜式壁I包括64个圆管3，每个膜式壁单元均为两管三扁钢单元2，两管三扁钢单元由两个圆管、一个扁钢4和两个窄扁钢5组成，两个窄扁钢根据焊接要求剖出坡口 ；该工装包括胎具6，所述的胎具包括多个定位环7及4根连接钢管9，所述的定位环分别套装固定在4根连接钢管外侦牝连接钢管两端两定位环之间的距离大于圆筒膜式壁的长度；所述定位环的外径上设置有沿母线划分的与圆筒膜式壁所需的包含圆管及扁钢的两管三扁钢单元数量(32)相同的等分线，用以控制两管三扁钢单元在胎具上的圆周位置；该工装还包括确定胎具与第一组两关三扁钢单元相对位置的对线板13以及确定了胎具与第一组膜式壁单元的相对位置后与定位环焊接在一起的定向块10,该定向块的端面上端为梯形结构，该梯形结构卡在两管三扁钢单元中两个圆管中间并贴在圆管外径上，下端竖直与定位环焊接在一起，用于保证第一组两管三扁钢单元在胎具上只能作轴线方向移动。该胎具还包括活动定位板8,所述活动定位板的内弧与所述定位环的外止口配合，用螺栓联接，且活动定位板外径等于圆筒膜式壁内径，用于圆筒膜式壁直径定位。该工装还包括立板11与横板12，立板的上端面与两管三扁钢单元端部的窄扁钢下端面焊接在一起，立板的下端面与横板的上端面焊接在一起。用于保证两管三扁钢单元只能贴住胎具活动定位板8的外径在长度方向与圆周方向移动、而无法脱离。实施例二
在实施例一的基础上，一种圆筒膜式壁全对称组对方法，该方法的步骤如下:
步骤1:用膜式壁焊机将圆管、扁钢及窄扁钢焊接成两管三扁钢单元，并根据焊接要求将两管三扁钢单元端部的窄扁钢剖出坡口；
步骤2:将第一组两管三扁钢单元装在胎具上，通过对线板及定位环上的等分线确定第一组两管三扁钢单元与胎具的相对位置，相对位置确定后将定向板的上端插入第一组两管三扁钢单元中的两圆管中间，且上端贴住两圆管，下端竖直与定位环焊接在一起；
步骤3:在第一组两管三扁钢单元一侧的窄扁钢下端面上焊接立板，立板下端面上焊接上横板，保证第一组两管三扁钢单元贴住胎具的活动定位板外径的同时，保证两管三扁钢单元能在长度方向与圆周方向移动；
步骤4:将第二组两管三扁钢单元装在胎具上，并以与步骤3中同样的方法在第二组两管三扁钢单元上焊接立板与横板；
步骤5:将第一组两管三扁钢单元与第二组两管三扁钢单元焊接在一起，焊缝位于两组两管三扁钢单元的中间位置，保证焊接应力引起的变形自身抵消，避免出现单元侧弯；步骤6:依照上述组对方法依次完成整个圆筒膜式壁的组对焊接。本发明中的焊接顺序如图10所示，共有32道焊缝，首先按上述方法组对第①道焊缝两组两管三扁钢单元，焊成4管单元；其次沿逆时针方向组对第②道焊缝的两组两管三扁钢单元，焊成4管单元；再其次焊接第③道焊缝，将第①第②两道焊缝焊成的两组4管单元焊成8管单元；为避免组对过程中出现面弯，采用成对分片对称的组对方式，本例分2片对称组对，在焊成第③道焊缝后，按同样的方法，在胎具对称位置组对第④道焊缝的两组两管三扁钢单元，并沿逆时针方向组对、焊接以后的第⑤第⑥道焊缝。按照相同的方法按图10的顺序进行后面的组对，完成整个圆筒膜式壁的组对焊接。为保证膜式壁单元在圆周方向的定位，第①第④焊缝的第一组单元必须用定向块与定位环焊接定向。进行每片第二组单元组对时，要留出焊缝收缩量。使用该组对方法，在窄扁钢上开不同坡口，可以进行手工电弧焊、氩弧焊、小车埋弧自动焊、二氧化碳气体保护焊等焊接方法。本发明的圆筒膜式壁全对称组对焊接方法，保证焊缝始终处于焊接单元的几何中间，与胎具对称进行分片组对，每片的第一组膜式壁单元进行轴向定向，除每片的第一组膜式壁单元外，其余单元能够沿胎具外圆纵向及横向作一定量移动。此外，实施例二的组对方法还适用于三管四扁钢单元组对圆筒膜式壁，步骤与上述基本相同。实施例二的组对方法还适用于单管与单扁钢直接组对圆筒膜式壁，与上述方法不同的是所述的定向块上端设置有一圆弧形凹槽及一支撑端面，圆弧形凹槽贴住单管单扁钢单元的圆管，支持端面贴住单管单扁钢单元的扁钢，保证焊接时单管单扁钢单元只能在轴线方向移动。此外，根据圆筒膜式壁圆管数量与直径不同，可以采用分2、4、8片对称组对方法，也可以采用单向、相向、交替顺序进行组对。
权利要求
1.一种圆筒膜式壁全对称组对工装，包括组对胎具，其特征在于:所述的胎具包括至少两个定位环及至少3根连接钢管，所述的定位环分别套装固定在3根平行设置的连接钢管外侧，连接钢管两端两定位环之间的距离大于圆筒膜式壁的长度；所述定位环的外径上设置有沿母线划分的与圆筒膜式壁所需的包含圆管及扁钢的膜式壁单元数量相同的等分线，用以控制膜式壁单元在胎具上的圆周位置；该工装还包括确定胎具与第一组膜式壁单元相对位置的对线板以及确定了胎具与第一组膜式壁单元的相对位置后与定位环焊接在一起的定向块，用于保证第一组膜式壁单元在胎具上只能作轴线方向移动。
2.根据权利要求1所述的圆筒膜式壁全对称组对工装，其特征在于:该胎具还包括活动定位板，所述活动定位板的内弧与所述定位环的外止口配合，用螺栓联接，且活动定位板外径等于圆筒膜式壁内径，用于圆筒膜式壁直径定位。
3.根据权利要求1所述的圆筒膜式壁全对称组对工装，其特征在于:该工装还包括立板与横板，立板的上端面与膜式壁单元端部的扁钢下端面焊接在一起，立板的下端面与横板的上端面焊接在一起。
4.根据权利要求1所述的圆筒膜式壁全对称组对工装，其特征在于:所述的膜式壁单元为两管三扁钢单元或者三管四扁钢单元，所述定向块的端面上端为梯形结构，该梯形结构卡在膜式壁单元中两个圆管中间并贴在圆管外径上，下端竖直与定位环焊接在一起。
5.根据权利要求1所述的圆筒膜式壁全对称组对工装，其特征在于:所述的膜式壁单元为单管单扁钢单元，所述的定向块上端设置有一圆弧形凹槽及一支撑端面，圆弧形凹槽贴住单管单扁钢单元的圆管，支持端面贴住单管单扁钢单元的扁钢，保证焊接时单管单扁钢单元只能在轴线方向移动。
6.根据权利要求1所述的圆筒膜式壁全对称组对工装，其特征在于:所述的胎具包括4根连接钢管，定位环以焊接的方式套装固定在4根连接钢管的外侧。
7.—种应用如权利要求1 6任意一项所述的圆筒膜式壁全对称组对方法,其特征在于:该方法的步骤如下: 步骤1、用膜式壁焊机将圆管与扁钢焊成膜式壁单元，该膜式壁单元包括圆管及扁钢； 步骤2、将第一组膜式壁单元装在胎具上，通过对线板确定第一组膜式壁单元与胎具的相对位置，将定向块下端竖直与定位环焊接在一起，保证第一组膜式壁单元在胎具上只能作轴线方向移动； 步骤3、将与第一组膜式壁单元完全对称的第二组膜式壁单元装在胎具上； 步骤4、将两组膜式壁单元焊接在一起，焊缝位于两组膜式壁单元的中间位置； 步骤5、根据以上方法依次完成整个圆筒膜式壁的焊接即可。
8.根据权利要求7所述的圆筒膜式壁全对称组对方法，其特征在于:该方法还包括:将立板的上端面与胎具上膜式壁单元端部的扁钢下端面焊接在一起，将立板的下端面与横板的上端面焊接在一起，膜式壁单元贴住胎具的活动定位板外径，保证活动定位板在长度方向与圆周方向移动。
全文摘要
本发明涉及一种适用煤化工行业高效气化炉的圆筒膜式壁全对称组对工装及组对方法，该方法的步骤包括1、用膜式壁焊机将圆管与钢焊成膜式壁单元，该膜式壁单元包括圆管及扁钢；2、将第一组膜式壁单元装在胎具上，将定向块下端竖直与定位环焊接在一起，保证第一组膜式壁单元在胎具上只能作轴线方向移动；3、将与第一组膜式壁单元完全对称的第二组膜式壁单元装在胎具上；4、将两组膜式壁单元焊接在一起，焊缝位于两组膜式壁单元的中间位置；5、根据以上方法依次完成整个圆筒膜式壁的焊接即可。本发明公开的圆筒膜式壁全对称组对工装及组对方法调整焊接顺序，使焊缝始终处于施焊工件的几何中间，避免焊接过程中出现较大弯曲的。
文档编号B23K31/02GK103143873SQ20131010159
公开日2013年6月12日 申请日期2013年3月27日 优先权日2013年3月27日
发明者徐纪高, 周礼新, 冷雪峰, 王鸿雁, 何永亮 申请人:开封空分集团有限公司