一种管道焊接装置及其使用方法与流程

1.本发明涉及机电施工焊接领域，尤其涉及一种管道焊接装置及其使用方法。


背景技术：

2.若要实现两段管道的焊接，需要先采用对口器将两段管道进行对接，再利用焊枪对定位固定好的两段管道进行焊接。对口器包括两种形式，内对口和外对口。针对外对口的方式，由于外对口器的结构限制，会导致一部分焊缝被遮挡，要想完成焊接，一种方式是在完成对口后，将外对口器的一部分(如遮挡焊缝的部分)拆除，然后再实现管道的一次性焊缝成形，而拆除后对口质量无法保证，很可能会导致焊口间的二次偏斜；另一种方式是在外对口器作用下焊接，而这种形式则无法实现一次性焊缝成形，必须在焊接基本完成后拆除外对口器，再实现被遮挡部位的焊接，焊接质量无法保证。针对内对口的方式，也会出现焊接速度和距离控制不佳，导致焊不透的情况，影响焊接质量。
3.因此，如何提供一种焊接质量高、效率高且适用范围广的管道焊接装置及其使用方法是本领域技术人员亟待解决的一个技术问题。


技术实现要素：

4.本发明提供一种管道焊接装置及其使用方法，以解决上述技术问题。
5.为解决上述技术问题，本发明提供一种管道焊接装置，包括：工作平台、焊接组件以及对口组件，所述焊接组件和对口组件分别固定于所述工作平台上。
6.所述对口组件包括对口盘和活动安装于所述对口盘上的四组杆件，每组所述杆件从下至上依次包括底杆、第一伸缩部、凹进段、第二伸缩部、细伸缩杆以及管道夹；所述第一伸缩部连接所述底杆和凹进段，并调节所述底杆和凹进段之间的距离；所述第二伸缩部连接所述凹进段和细伸缩杆，并调节所述凹进段和细伸缩杆之间的距离；所述管道夹固定于所述细伸缩杆的顶部；对接的上管道和下管道形成的坡口与所述凹进段的中心位置对应；所述管道夹用于夹紧所述上管道的顶部。
7.所述焊接组件包括焊机、滑动模块、移动小车、伸缩节以及自动焊枪，所述焊机和所述滑动模块分别固定于所述工作平台上，所述滑动模块上设有第一滑槽，所述移动小车沿所述第一滑槽水平移动；所述自动焊枪通过所述伸缩节安装于所述移动小车上；所述焊机与所述自动焊枪信号连接。
8.较佳地，所述对口盘的上表面设有十字滑槽，所述底杆分别插入所述十字滑槽的四条第二滑槽中，所述对口组件还包括第一控制轮，所述第一控制轮控制所述底杆在所述十字滑槽中沿辐射方向同步收缩或伸展。
9.较佳地，所述对口盘的底部还设有电机，所述电机控制所述对口盘沿中心轴匀速旋转。
10.较佳地，所述对口盘的转速为2分钟/圈～30分钟/圈。
11.较佳地，所述对口盘的旋转角度为365
°
～375
°
。
12.较佳地，所述底杆、第一伸缩部、第二伸缩部、细伸缩杆以及管道夹的外表面均包裹有不燃橡胶。
13.较佳地，所述焊接组件还包括第二控制轮，所述第二控制轮控制所述移动小车在所述第一滑槽内的移动。
14.较佳地，所述伸缩节与所述移动小车铰接；所述自动焊枪与所述伸缩节铰接。
15.较佳地，所述焊接组件还包括一可调节支架，所述可调节支架安装于所述移动小车与所述伸缩节之间。
16.本发明还提供了一种如上所述的管道焊接装置的使用方法，包括如下步骤：
17.步骤1：根据待焊接管道的型号选定不同尺寸的杆件，将四组所述杆件的底杆分别固定在所述对口盘上；
18.步骤2：调节所述第一伸缩部的高度，使所述凹进段的中心位置位于所述下管道上方0.1cm～0.3cm；
19.步骤3：将所述下管道放置在所述对口盘上，调节四个所述底杆在所述对口盘上的位置，使四个所述底杆与所述下管道的内表面过盈配合；
20.步骤4：调节所述第二伸缩部的高度，使所述细伸缩杆的顶端高于所述上管道的顶端；
21.步骤5：将所述上管道放置在所述下管道上并对口，利用所述管道夹固定所述上管道；
22.步骤6：调节所述移动小车、伸缩节以及自动焊枪，使所述自动焊枪与所述凹进段的位置对应；
23.步骤7：开启所述焊机，开始焊接；
24.步骤8：管道焊接完成后，移动所述自动焊枪，松开所述管道夹，重复上述步骤1～7开始下一段作业。
25.与现有技术相比，本发明提供的管道焊接装置及其使用方法具有如下优点：
26.1、本发明通过设计杆件的伸缩结构，底杆在对口盘上的移动，以及自动焊枪的水平位置、高度以及角度调节，使该焊接装置能够适用于多种管径、材质(包括金属和非金属)、高度的管道焊接，应用范围广泛；
27.2、本发明所述装置不仅适合管道外壁环形横缝的焊接，也适用于纵缝的焊接与大型管道内壁的焊接，进一步扩大了应用范围；
28.3、焊接时，可通过对口盘底部的电机以带动对口盘自动旋转，以实现自动焊接，转速和旋转角度可调，相比传统手工焊接具有效率高、焊接质量好、不受传统工艺束缚、安全性高等优点；
29.4、本发明所述装置在两段短管焊接完成形成新管段后，可通过调节第一、第二伸缩杆即可实现下一段短管在新管段上的接力焊接，无需取出焊接后形成的新管段即可实现连续焊接，提高制作效率；
30.5、本发明提供的管道焊接装置还具有易于操作、工作效率高、结构和操作简单等优势。
附图说明
31.图1为本发明实施例一中管道焊接装置的结构示意图；
32.图2为本发明实施例一中管道焊接装置的结构示意图(工作状态)；
33.图3为本发明实施例一中对口盘和自动焊枪的俯视图；
34.图4为本发明实施例二中管道焊接装置的结构示意图。
35.图中：001
‑
下管道、002
‑
上管道；100
‑
工作平台、200
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对口组件、210
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对口盘、211
‑
十字滑槽、220
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杆件、221
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底杆、222
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第一伸缩部、223
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凹进段、224
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第二伸缩部、225
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细伸缩杆、226
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管道夹、230
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第一控制轮、240
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电机、300
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焊接组件、310
‑
焊机、320
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滑动模块、321
‑
第一滑槽、330
‑
移动小车、340
‑
伸缩节、350
‑
自动焊枪、360
‑
第二控制轮、370
‑
可调节支架。
具体实施方式
36.为了更详尽的表述上述发明的技术方案，以下列举出具体的实施例来证明技术效果；需要强调的是，这些实施例用于说明本发明而不限于限制本发明的范围。
37.实施例一
38.本发明提供的管道焊接装置，如图1至图3所示，包括：工作平台100、焊接组件300以及对口组件200，所述焊接组件300和对口组件200分别固定于所述工作平台100上。
39.所述对口组件200包括对口盘210和活动安装于所述对口盘210上的四组杆件220，每组所述杆件220从下至上依次包括底杆221、第一伸缩部222、凹进段223、第二伸缩部224、细伸缩杆225以及管道夹226；所述第一伸缩部222连接所述底杆221和凹进段223，并调节所述底杆221和凹进段223之间的距离；所述第二伸缩部224连接所述凹进段223和细伸缩杆225，并调节所述凹进段223和细伸缩杆225之间的距离；所述管道夹226固定于所述细伸缩杆225的顶部；对接的上管道002和下管道001形成的坡口与所述凹进段223的中心位置对应；所述管道夹226用于夹紧所述上管道002的顶部。
40.所述焊接组件300包括焊机310、滑动模块320、移动小车330、伸缩节340以及自动焊枪350，所述焊机310和所述滑动模块320分别固定于所述工作平台100上，所述滑动模块320上设有第一滑槽321，所述移动小车330沿所述第一滑槽321水平移动；所述自动焊枪350通过所述伸缩节340安装于所述移动小车330上；所述焊机310与所述自动焊枪350信号连接。
41.本发明通过设计杆件220的伸缩结构，底杆221在对口盘210上的移动，以及自动焊枪350的水平位置、高度以及角度调节，使该焊接装置能够适用于多种管径、材质(包括金属和非金属)、高度的管道焊接，应用范围广泛。
42.较佳地，请重点参考图3，所述对口盘210的上表面设有十字滑槽211，十字滑槽211由四条带有共同连接点(中心点)的第二滑槽组成。所述底杆221分别插入所述十字滑槽211的四条第二滑槽中，所述对口组件200还包括第一控制轮230，所述第一控制轮230设置于所述工作平台100的侧方，所述第一控制轮230控制所述底杆221在所述十字滑槽211中沿辐射方向同步收缩或伸展。具体地，将第二滑槽作为底杆221的移动轨道，第一控制轮230与四个底杆221分别固定连接，以实现四根底杆221连同其上附属的各个部件在水平的四个方向同步滑动，继而达到向内收缩或向外伸展的作用，以适应于不同内径的管道焊接。
43.本实施例中，请继续参考图3，所述对口盘210的直径为2.4m，十字滑槽211的四条第二滑槽对应四个滑轨，每个滑轨中安装有一个键位孔，四个键位孔可以在第一控制轮230的作用下，在滑轨上同步朝四个方向滑动；所述键位孔内部有内螺纹，呈倒立的阶级金字塔形，杆件220底部设有与内螺纹匹配的外螺纹，便于将杆件220固定在键位孔中，其中，较粗的底杆221固定在第一级(最上级)键位孔中，较细的底杆221固定在最后一级(下一级)键位孔中。本实施例通过第一控制轮230，操作底杆221及其附属的第一伸缩部222、凹进段223、第二伸缩部224、细伸缩节225及管道夹226等部件进行同步移动，以适用管径为0.4m～2m的单段及多段管道的对口及焊接。
44.较佳地，所述对口盘210的底部还设有电机240，所述电机240控制所述对口盘210沿中心轴匀速旋转。较佳地，所述对口盘210的转速为2分钟/圈～30分钟/圈，以此来保证均匀的焊接速度，有利于焊接应力在过程中得到释放。所述对口盘210的旋转角度为365
°
～375
°
，通过设置一定的回焊距离，从而保证起始焊口的质量。
45.较佳地，所述底杆221、第一伸缩部222、第二伸缩部224、细伸缩杆225以及管道夹226的外表面均包裹有不燃橡胶(未图示)，从而防止对口时管道壁与杆件220发生摩擦所导致的损伤。
46.具体地，本发明所述的对口盘210中，底杆221的高度为0.1m～0.5m；第一伸缩部222包括最多3个能最大伸缩0.4m的可拆卸的中段伸缩杆，同样的，第二伸缩部224包括最多3个能最大伸缩0.4m的可拆卸的中段伸缩杆；最上段的细伸缩杆225的高度为0～0.3m，从而实现单段高度为0.1～1.5m的管段的焊接，如此可实现本装置应用范围广的特点，使得本装置不仅可运用于单段短管的自动焊接，还可对已连接的管段进行接力焊接。
47.具体地，所述中段伸缩杆为中空结构，由中段伸缩节和内杆组成，其中中段伸缩节一般高度为0.05m，内杆最大伸缩距离为0.4m；细伸缩杆225的直径不大于中段伸缩杆中的内杆的直径。
48.另外，为了防止焊接时，杆件220所处的坡口(两节管道的间隙)受大量热量导致的杆件220变形，凹进段223的凹进距离一般为3cm左右，由于中段伸缩杆的直径较底杆221的直径小至少2cm，使凹进段223距离焊口最小间距为5cm，可最大程度上保证杆件220不受热被破坏。
49.较佳地，请继续参考图3，所述焊接组件300还包括第二控制轮360，所述第二控制轮360控制所述移动小车330在所述第一滑槽321内的移动；所述伸缩节340与所述移动小车330铰接；所述自动焊枪350与所述伸缩节340铰接。焊接组件300可以实现自动焊枪350的转动以及在垂直、水平方向上的移动，从而实现焊接时自动焊枪350精确对准坡口。具体地，所述自动焊枪350附属在伸缩节340上，伸缩节340可实现水平向60
°
范围内的调节，伸缩节340下端连接在移动小车330上，所述伸缩节340能实现自动焊枪350在垂直高度1.5m范围内的移动，所述移动小车330具有2～4个轮盘(未图示)，轮盘的一半固定在第一滑槽321中，通过操作第二控制轮360，可以实现自动焊枪350在水平向1.2m范围内的移动。较佳的，为了进一步实现自动焊枪350的可调节性能，以更好的适应各种管道在各角度的焊接，自动焊枪350可在其固定端实现60
°
范围的转动调节，通过上述的设计，使得自动焊枪350能够调节焊接角度和焊接位置，同时通过固定的电流输出在焊接时能均匀放热，有利于改善传统手工焊接因焊接工艺的限制而导致的焊缝质量和焊接工效下降。
50.本发明通过设计可调节高度，且可调节角度的伸缩节340以带动自动焊枪350，同时自动焊枪350的固定端可调节角度以便于实现不同角度的仰焊、平焊或俯焊。操作时，只需在前期调节好自动焊枪350的位置和角度，使得自动焊枪350处于凹进段223中的坡口中心位置即可。本发明造价低，结构简单，便于焊接。
51.本发明还提供了一种如上所述的管道焊接装置的使用方法，包括如下步骤：
52.步骤1：根据待焊接管道的型号选定不同尺寸的杆件220，将四组所述杆件220的底杆221分别固定在所述对口盘210上；较佳地，底杆221与对口盘210可拆卸式连接，不同型号的管道可选用不同尺寸的底杆221，即不同粗细的底杆221可安装在键位孔的不同位置处，具体操作可参见前述相关内容。此处，还可以适当调节第一控制轮230，以检测第一控制轮230能否正常控制各个底杆221实现同步不同向的运动。
53.步骤2：调节所述第一伸缩部222的高度，使所述凹进段223的中心位置位于所述下管道001上方0.1cm～0.3cm。
54.步骤3：将所述下管道001放置在所述对口盘210上，调节四个所述底杆221在所述对口盘210上的位置，使四个所述底杆221与所述下管道001的内表面过盈配合，实现四个底杆221对下管道001的紧撑。
55.步骤4：调节所述第二伸缩部224的高度，使所述细伸缩杆225的顶端高于所述上管道002的顶端。
56.步骤5：将所述上管道002放置在所述下管道001上并对口，利用所述管道夹226固定所述上管道002；具体地，远程控制细伸缩杆225，使上端的管道夹226夹住上管道002，并提升0.3～0.5cm的距离以留作坡口，观察凹进段223的中心与坡口的中心大致吻合，然后通过管道夹226将所述上管道002夹紧固定。
57.步骤6：调节所述移动小车330、伸缩节340以及自动焊枪350，使所述自动焊枪350与所述凹进段223的位置对应，具体调节方式可参见前述相关内容。
58.步骤7：打开对口盘210下方的电机240，调速至适合待焊接管道焊接的转速和旋转角度，开启所述焊机310，开始焊接。
59.步骤8：管道焊接完成后，移动所述自动焊枪350，松开所述管道夹226，重复上述步骤1～7开始下一段作业。
60.需要注意的是，在步骤8完成后，如对长管段钢管或非金属管道进行下一步焊接作业，可利用简易吊装装置稍稍将已焊接管段吊起，待对应的中段伸缩杆更换并调节后，再放下管段同时放入上段短管进行焊接，以保证焊完的管道在不取出装置的前提下完成接力焊接；而对于短管段的焊接，只需在焊完后，在其内部拆装新的中段伸缩杆并进行调节，即可实现下一段短管的接力焊接。
61.采用上述方法能解决传统工艺中，对口和焊接分开执行所导致的准确度低、效率低、劳动强度大、安全性差等问题。
62.实施例二
63.请重点参考图4，本实施例与实施例一的区别在于：所述焊接组件300还包括一可调节支架370，所述可调节支架370安装于所述移动小车330与所述伸缩节340之间。所述可调节支架370可用于大型管道内部焊缝焊接。具体地，所述可调节支架370的可调节高度为2m，水平方向上的可调节距离为0.7m，本发明提供的装置能够适应大型管道内部的自动焊
接，以全面实现内外焊缝焊接，提高焊接质量。
64.另外，在焊接内壁时，管道上方或可调节支架370上可安装设若干探头(未图示)和/或小型吸尘设备(未图示)，分别用于观测内部焊接的质量和进程，以及清除焊接时的灰尘和小型焊渣。
65.综上所述，本发明提供的管道焊接装置及其使用方法，包括工作平台100、焊接组件300以及对口组件200，所述焊接组件300和对口组件200分别固定于所述工作平台100上，所述对口组件200包括对口盘210和活动安装于所述对口盘210上的四组杆件220，每组所述杆件220从下至上依次包括底杆221、第一伸缩部222、凹进段223、第二伸缩部224、细伸缩杆225以及管道夹226；所述第一伸缩部222连接所述底杆221和凹进段223，并调节所述底杆221和凹进段223之间的距离；所述第二伸缩部224连接所述凹进段223和细伸缩杆225，并调节所述凹进段223和细伸缩杆225之间的距离；所述管道夹226固定于所述细伸缩杆225的顶部；对接的上管道002和下管道001形成的坡口与所述凹进段223的中心位置对应；所述管道夹226用于夹紧所述上管道002的顶部；所述焊接组件300包括焊机310、滑动模块320、移动小车330、伸缩节340以及自动焊枪350，所述焊机310和所述滑动模块320分别固定于所述工作平台100上，所述滑动模块320上设有第一滑槽321，所述移动小车330沿所述第一滑槽321水平移动；所述自动焊枪350通过所述伸缩节340安装于所述移动小车330上；所述焊机310与所述自动焊枪350信号连接。本发明通过设计杆件220的伸缩结构，底杆221在对口盘210上的移动，以及自动焊枪350的水平位置、高度以及角度调节，使该焊接装置能够适用于多种管径、材质(包括金属和非金属)、高度的管道焊接，应用范围广泛，且焊接效率高、质量好。
66.显然，本领域的技术人员可以对发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包括这些改动和变型在内。