一种压力钢管焊缝自动校平焊接装置及焊接方法与流程

本发明涉及一种压力钢管焊缝自动校平焊接装置和焊接方法。

背景技术：

目前国内水电站，尤其是抽水蓄能电站的引水系统多采用钢衬的形式，也就是压力钢管，压力钢管的焊接质量是压力钢管制造安装质量的关键控制点，其中压力钢管的制造是先将大块钢板折弯成圆管后再采用平焊的方式将圆管两端接缝进行连接，而有的压力钢管会因为折弯误差或者搬运等一些因素而使钢管形变，其形态如图9和10所示，接缝两侧管壁不在同一条圆弧线上，在对这种形态的压力钢管的接缝焊接后，首先是会导致管口形状不规则，使得再将两节压力钢管对接，管口与管口之间不能完美对接，不仅焊接不便，而且会致使焊接后的管口因局部内应力过大而导致焊面断裂；其次是压力钢管在后续使用承载水压时，由于压力钢管不规则，压力钢管内部不能均匀承压，管壁会因承压不均而使其在焊面薄弱处断裂。

技术实现要素：

本发明要解决的是提供一种压力钢管焊缝自动校平焊接装置和焊接方法，可以对压力钢管接缝两侧管壁进行校平后再焊接，确保焊接后的压力钢管接缝两侧管壁在同一圆弧线上。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案为：

一种压力钢管焊缝自动校平焊接装置，包括伸缩架和滑移机构，滑移机构两端分别通过一块连板与伸缩架可拆卸式连接，在滑移机构上安装有焊机和两组压管机构，两组压管机构分别设在的焊机两侧；

伸缩架包括顶架、底架和多个第一油缸，顶架通过多个第一油缸与底架连接，顶架顶面和底架底面均为圆弧面，两块连板分别连接在顶架两侧；

滑移机构包括两列平行设置的滑杆组件，各滑杆组件两端拆卸式连接在两块连板上，在各滑杆组件上均安装有一个滑块，两个滑块通过一块支撑板连接，焊机安装在支撑板中部；

压管机构包括固定在支撑板上第二油缸，第二油缸活塞杆穿过支撑板后与设置在两块滑块之间的辊架连接，在辊架内安装有辊轮。

在顶架两端分别安装有一个拉管装置，所述拉管装置包括中部铰接在顶架内的第三油缸，第三油缸两端活塞杆分别与一个夹紧机构连接，所述夹紧机构包括开设在顶架上的多个滑孔，一根可移动滑轴插入在各滑孔内，第三油缸活塞杆与套在滑轴上轴套铰接，滑轴一端与顶架外的一个夹钳连接，所述夹钳可夹紧在压力钢管管口上。

所述滑孔是由一个的圆孔和连接在圆孔一端的一个弧形腰形孔构成，圆孔直径大于弧形腰形孔的宽度，弧形腰形孔远离圆孔一端朝向压力钢管轴线方向倾斜。

所述夹钳包括连接在滑轴一端的顶板、轴连接在滑轴上的扇形偏心块、固定连接在顶板一端的压板、固定连接在顶板一侧的角板和螺纹连接在角板上的顶丝，压力钢管位于偏心板与压板之间，旋转顶丝可推动偏心块旋转，在压板和偏心块相对表面上均设有多条凸棱。

在连板上固定安装有气缸，气缸活塞杆与支撑板连接，在支撑板上安装有喷火头，喷火头的出火方向朝向压力钢管。

一种使用压力钢管焊缝自动校平焊接装置对压力钢管接缝进行焊接的方法，包括如下步骤；

第一步、通过第一油缸将伸缩架调整至指定高度；

第二步、在伸缩架上安装完滑移机构和压管机构后，点燃喷火头和启动气缸，利用喷火头对接缝两侧管壁进行预热，当温度达到预设温度后，气缸停止动作；

第三步、利用拉管装置将接缝两侧管壁拉拢，确保接缝间隙在规定范围内；

第四步、先伸长第二油缸、后启动焊机，第二油缸推动辊轮将焊机焊枪两侧压力钢管压动至贴在顶架圆弧面，对接缝两侧管壁进行整形，随后焊机对整形后的接缝进行焊接，与此同时移动压管机构，完成对接缝的焊接、

本发明的有益效果为：

1.本发明是以伸缩架顶架上端圆弧面做为基准面，再通过两组压管机构将压力钢管接缝两侧管壁压紧在基准面上，以实现对不规则接缝两侧不规则管壁的校正，而后利用焊机对接缝进行焊接固定，实现了对压力钢管管壁边校正边焊接的目的，使得最后焊接出来的压力钢管接缝处两侧管壁在同一圆弧线上，保证压力钢管形状规整。

2.拉管装置可以将接缝两侧管壁拉拢，确保接缝间隙在规定范围内，以保证焊接质量和精度。

3.由于滑孔中为弧形腰形孔一端向下倾斜，因此当滑轴通过夹钳拉动压力钢管接缝两侧管壁相互靠拢时，能够使接缝两侧管壁紧贴着伸缩架顶架圆弧面运动，协助压管机构对钢管进行施压，提高对钢管的整形效果。

4.夹紧机构中两个夹钳向内运动时，偏心块随着滑轴运动而将压力钢管管口向压板方向顶升，以实现对压力钢管夹紧固定，以避免拉动压力钢管时夹钳滑脱。

5.在对接缝焊接前，可以利用喷火头对压力钢管接缝两侧管壁进行预热，进而进一步提高了焊接质量。

附图说明

下面结合附图对本发明做进一步的说明：

图1为本发明的主视结构示意图，

图2为本发明的俯视结构示意图，

图3为图1中a-a处的剖面结构示意图，图中气缸未显示，

图4为图1中b-b处的剖面结构示意图，图中气缸未显示，

图5为图2中c-c处的剖面结构示意图，

图6为本发明关于压管机构的局部剖面结构示意图，

图7为本发明关于夹钳的剖面结构示意图，

图8为图5中d处的局部放大结构示意图，

图9为上述背景技术中提及到的图9，

图10为上述背景技术中提及到的图10。

图中：压力钢管1、伸缩架2、连板3、拉管装置4、压管机构5、焊机6、滑移机构7、喷火头9、气缸10、接缝11、顶架21、底架22、第一油缸23、夹钳41、滑轴42、轴套43、三油缸44、滑孔45、第二油缸51、辊架52、辊轮53、滑杆组件71、支撑板72、滑块73、弧形板211、筋条212、顶板411、压板412、偏心块413、角板414、顶丝415、圆孔451、腰形孔452。

具体实施方式

如图1到7所示，一种压力钢管焊缝自动校平焊接装置，包括设在压力钢管内的伸缩架2和设置在压力钢管外的滑移机构7，滑移机构7两端分别通过一块连板3与伸缩架2可拆卸式连接，在滑移机构7上安装有焊机6和两组压管机构5，两组压管机构5分别设在的焊机6两侧；

伸缩架2包括顶架21、底架22和多个第一油缸23，顶架21通过多个第一油缸23与底架22连接，顶架21顶面和底架22底面均为圆弧面，两块连板3分别连接在顶架21两侧，待焊接压力钢管接缝位于两块连板3之间；所述顶架21包括多块平行间隔排列布置的弧形板211，各块弧形板211通过多根筋条212连接，各块弧形板211上端圆弧段共同构成一个与压力钢管内壁面相对应圆弧面，底架22结构与顶架21结构相同，两块连板3通过多颗螺丝和定距套31可拆卸式安装在顶架21两端；

如图7所示，滑移机构7包括两列平行设置的滑杆组件71，各滑杆组件71两端通过螺丝可拆卸式连接在两块连板3上，在各滑杆组件71上均安装有一个滑块73，两个滑块73通过一块支撑板72连接，自动焊机6安装在支撑板72中部；所述滑杆组件71是由多根上下平行排列布置的滑杆构成；

如图2、4和6所示，压管机构5包括固定在支撑板72上第二油缸51，第二油缸51活塞杆穿过支撑板72后与设置在两块滑块73之间的辊架52连接，在辊架52内安装有辊轮53。

本发明的使用方法为：

第一步、第一油缸23收缩，要求伸缩架2的整体高度小于压力钢管直径；

第二步、吊车或叉车将伸缩架2运送到压力钢管内，要求顶架21中部位于压力钢管接缝11正下方；

第三步、第一油缸23伸长，保证伸长后的伸缩架2高度与图纸标准压力钢管直径一致；

第四步、将滑移机构7、焊机6、两组压管机构5和两块连板3安装到顶架21两端，确保焊机6焊枪朝向接缝11。

第五步、启动第二油缸51，利用辊轮53将接缝11两侧管壁压紧到顶架21圆弧面上，而后启动焊机6并推动支撑板72，以对接缝11进行焊接；另外，当压力钢管钢壁较薄时，第二油缸51施加到管壁上的压力较小，工人可以徒手推动支撑板72平移；当压力钢管管壁较厚，第二油缸51施加到管壁上的压力较大，徒手无法推动支撑板72时，可以利用手拉葫芦拉动支撑板72平移。

由此可见，本发明是以伸缩架2顶架21上端圆弧面做为基准面，通过两组压管机构5将钢管接缝11两侧管壁压紧到基准面上，以实现对不规则接缝11两侧不规则管壁的校正，而后利用焊机6对接缝11进行焊接，实现了对压力钢管管壁边校正边焊接的目的，使最后焊接出来的压力钢管接缝11处两侧管壁在同一圆弧线上，保证了压力钢管形状规整。

如图3所示，在顶架21两端分别安装有一个拉管装置4，所述拉管装置4包括中部铰接在顶架21内的第三油缸44，第三油缸44两端活塞杆分别与一个夹紧机构连接，所述夹紧机构包括开设在顶架21上的多个滑孔45，一根可移动滑轴42插入在各滑孔45内，第三油缸44活塞杆与套在滑轴42上轴套43铰接，滑轴42一端与顶架21外的一个夹钳41连接，所述夹钳41可夹紧在压力钢管管口上。

在使用，首先将第三油缸44伸长，而后将夹钳41卡入到接缝11两侧管口上，收缩第三油缸44，夹钳41拉动接缝11两侧管壁靠拢后，测量接缝11间距，确保接缝11间隙在规定范围内。

如图5和7所示，所述滑孔45是由一个的圆孔451和连接在圆孔451一端的一个弧形腰形孔452构成，圆孔451直径大于弧形腰形孔452的宽度，弧形腰形孔452远离圆孔451一端朝向压力钢管轴线方向倾斜。

在第三油缸44伸长时，滑轴42位于圆孔451内，此时滑轴42可在圆孔451内上下摆动，这种结构可以方便将夹钳41卡入到管口上，当第三油缸44收缩后，滑轴42由圆孔451向弧形腰形孔452方向移动，由于弧形腰形孔452一端是向压力钢管轴线方向倾斜，因此在拉动滑轴42时，夹钳41拉动管壁向钢管轴线方向运动，以使管壁贴紧到顶架21圆弧面上，协助压管机构5对钢管进行施压，提高对钢管的整形效果。

如图5和7所示，所述夹钳41包括连接在滑轴42一端的顶板411、轴连接在滑轴42上的扇形偏心块413、固定连接在顶板411一端的压板412、固定连接在顶板411一侧的角板414和螺纹连接在角板414上的顶丝415，压力钢管位于偏心板与压板412之间，旋转顶丝415可推动偏心块413旋转，在压板412和偏心块413相对表面上均设有多条凸棱。使用时，可以将钢管管口卡入到偏心板与压板412之间，而后旋转顶丝415，利用顶丝415推动偏心板将钢管管口压紧。

如图2和6所示，在连板3上固定安装有气缸10，气缸10活塞杆与支撑板72连接，在支撑板72上安装有喷火头9，喷火头9的出火方向朝向压力钢管。

使用前，可以松开第二油缸51，而后将乙炔管道和氧气管道接入到喷火头9上，点燃喷火头9和启动气缸10，气缸10推动喷火头9来回移动，以对接缝11两侧管壁进行烘烤加热，当管壁预热到规定温度后，在对启动第二油缸51和第三油缸44，以将钢管接缝11拉拢、压紧和焊接。