CN102922194A - 大口径管子环缝对口器及大口径管子环缝的对口方法 - Google Patents
大口径管子环缝对口器及大口径管子环缝的对口方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种大口径管子环缝对口器，包括钢制件的套筒体，套筒体上沿周向设置有两套顶紧-调整机构，每套顶紧-调整机构位于距套筒体端头一定距离的周向截面内，每套顶紧-调整机构包括沿圆周均匀设置的多组调节螺栓，所有调节螺栓的螺栓帽端头朝向套筒体的轴心线方向；套筒体的轴向中心截面的外壁上设置有一圈凹槽，沿凹槽周向均匀设置有多个观察孔。本发明还公开了一种大口径管子环缝的对口方法，利用上述的对口器实施。本发明的装置及方法，解决了大口径管子环缝的组对、焊接问题，工件连接牢固可靠，操作简单。
Description
技术领域
本发明属于石油钻采管制造技术领域，涉及一种大口径管子环缝对口器，本发明还涉及一种大口径管子环缝的对口方法。
背景技术
内压、外压较大的情况下，石油钻采用管的管-管对接、管-法兰对接时，在保证工件的位置及尺寸的同时，对焊缝提出了苛刻的要求，焊缝必须满足强度、韧性、冲击、疲劳等的要求，因此，这种焊缝接头必须为全熔透的坡口焊缝接头。这类工件组对、焊接方式为：组合时依靠对口装置连接工件，调整工件的直线度和同轴度，工件旋转时传递扭矩；各种尺寸和位置调整到位后，工件的定位及连接依靠对口装置实现，不采用点焊的方式；焊接时，焊枪始终处于平焊位置（即12点位置），工件连续不断的旋转，对口装置与工件保持同时旋转，直到形成一条完整的焊道。由于现有液压式的自动对口装置结构比较复杂、整体尺寸较大、控制液压管线或各种电缆较多，工件旋转时对口装置易于松动从而影响对口质量。另外，较多的管线也阻碍了工件连续不断的旋转。此类对口装置只适用于管子不动、焊接机头绕管子360°旋转的焊接工况。
由此可见，现有液压式的自动对口装置存在有一定的局限性，因此，必须研制一种新的大口径管子环缝对口器，满足实际需要。
发明内容
本发明的目的是提供一种大口径管子环缝对口器，解决了现有技术中采用的对口装置结构不合理，使用不方便，影响焊接设备安装使用的问题。
本发明的另一目的是提供一种大口径管子环缝的对口方法，解决了现有技术中没有专用对口装置，采用人工对口，操作效率低的问题。
本发明所采用的技术方案是，一种大口径管子环缝对口器，包括钢制件的套筒体，套筒体上沿周向设置有两套顶紧-调整机构，每套顶紧-调整机构位于距套筒体端头一定距离的周向截面内，每套顶紧-调整机构包括沿圆周均匀设置的多组调节螺栓，所有调节螺栓的螺栓帽端头朝向套筒体的轴心线方向；套筒体的轴向中心截面的外壁上设置有一圈凹槽，沿凹槽周向均匀设置有多个观察孔。
本发明所采用的另一技术方案是，一种大口径管子环缝的对口方法，利上述的对口器，按照以下步骤实施：
步骤1、将对口器的套筒体的一端装入较长的工件一的待焊端头中，使套筒体的凹槽刚好处于焊缝下方，根据工件的内径大小调节该侧顶紧-调整机构的各个调节螺栓伸出量，使套筒体固定在工件一上；
步骤2、然后将较短的另一个工件二的待焊端头套装在套筒体的另一端上，根据工件二的内径大小调整另一侧顶紧-调整机构的各个调节螺栓伸出量，使工件二固定在套筒体上；
步骤3、通过观察孔观察组对时两端工件的大口径管子是否对中的情况，及时精确调节各个调节螺栓的伸出量，使得两侧工件组对成的待焊处的间隙、同轴度、坡口错边、直线度状态参数，符合焊接工艺规范的要求，同时使两侧工件与对口器的套筒体牢固、可靠的连接在一起，即成。
本发明的有益效果是：能满足组对、焊接时，工件连接牢固可靠，保证大口径管子环缝组对的位置公差，满足定点焊接和连续焊接，解决了大口径管子环缝的组对、焊接问题，完全不影响焊接设备的任意使用。
附图说明
图1为本发明的大口径管子环缝对口器结构示意图；
图2为图1中的A-A视向截面示意图；
图3为图1中的B-B视向截面示意图；
图4为图1中的C-C视向截面示意图；
图5为本发明大口径管子环缝的对口方法实施工件组对的安装示意图；
图6为图5中的A-A视向截面示意图；
图7为图5中的B-B视向截面示意图；
图8为图6中的C-C视向截面示意图。
图中，1.套筒体，2.调节螺栓，3.凹槽，4.观察孔，5.工件一，6.工件二。
具体实施方式
参见图1、图2、图3、图4，本发明的大口径管子环缝对口器结构是，包括钢制件的套筒体1，套筒体1上沿周向设置有两套顶紧-调整机构，每套顶紧-调整机构位于距套筒体1端头一定距离的周向截面内，每套顶紧-调整机构包括沿圆周均匀设置的多组调节螺栓2（调节螺栓2的数量优选6-8组），所有调节螺栓2的螺栓帽端头朝向套筒体1的轴心线方向，两套顶紧-调整机构的各个调节螺栓2沿周向方向也依次间隔设置；套筒体1的轴向中心（中间）截面的外壁上设置有一圈凹槽3，沿凹槽3周向均匀设置有多个观察孔4（观察孔4的数量优选3-6个）。
套筒体1具有一定强度和刚性，能够承受扭矩，满足管子组对后同步转动的焊接要求。套筒体1的外径小于所要对正的两个工件的内径，便于装入、取出工件，又便于缩短夹紧时间和调整直线度、同轴度的时间。
同一端顶紧-调整机构的调节螺栓2处在一个圆周内，顶紧-调整机构中的各个调节螺栓2用来固定大口径管子，并且可以通过调整调节螺栓2的伸出套筒体1的外壁的长短精确控制工件的纵向空间位置，便于准确定位两侧大口径管子的同轴度，以免造成两大口径管子错边，使得焊缝产生焊接缺陷、焊缝背面成型差等问题。
两端的顶紧-调整机构的各个调节螺栓2周向整体相差一定的角度，依次错开设置，方便的用来连接、固定两侧工件的相对位置，满足两侧工件旋转时需要的扭矩，并且可以通过调整调节螺栓2的伸出量来控制工件的空间位置，满足组对、焊接所需要的两侧工件的同轴度、直线度、焊缝坡口错边量。
凹槽3处于两大口径管子对接的焊道位置正中间，保证焊接工件时，焊道不与套筒体1表面接触、粘连，使得焊缝背面成型良好，焊缝内部不易产生焊接缺陷，保证了良好的焊接质量。
各个观察孔4用于观察组对时两端工件的大口径管子是否对中的情况；施焊时，还可现场观察焊缝外观成型情况，根据观察的情况，实时调整焊接工艺参数来改善或提高工件的焊接质量。
本发明的大口径管子环缝的对口方法，利用上述的对口器，参见图5、图6、图7、图8，按照以下步骤实施：
步骤1、将对口器的套筒体1的一端装入较长的工件一的待焊端头中，使套筒体1的凹槽3刚好处于焊缝下方，根据工件的内径大小调节该侧顶紧-调整机构的各个调节螺栓2伸出量，使套筒体1固定在工件一上；
步骤2、然后将较短的另一个工件二的待焊端头套装在套筒体1的另一端上，根据工件二的内径大小调整另一侧顶紧-调整机构的各个调节螺栓2伸出量，使工件二固定在套筒体1上。
步骤3、通过观察孔4观察组对时两端工件的大口径管子是否对中的情况，及时精确调节各个调节螺栓2的伸出量，使得两侧工件组对成的待焊处的间隙、同轴度、坡口错边、直线度等状态参数，符合焊接工艺规范的要求，同时使两侧工件与对口器的套筒体1牢固、可靠的连接在一起，即成。后续步骤便可开始实施两个工件的对口焊接。
本发明的装置及方法，与现有技术相比：一是简单、方便、可靠的解决了两个大口径管子焊接前的组对问题，解决了原有自动对口器结构比较复杂，无法实现焊枪定点自动焊的问题，有效提高了产品焊接质量、劳动效率，并降低了工人的劳动强度；二是对组对者技能水平要求较低，因组对时不需点焊，就不对焊接技能提出特别的要求；三是通过观察孔，能够全过程监测焊缝在焊接过程中的各种状况，实时调整焊接工艺参数，保证了工件的焊接质量；四是降低了对焊接工艺的要求，本发明能满足焊枪在平焊位置的工件连续旋转焊接的需要，不需要焊枪在其余位置的焊接工艺规范，大大降低了焊接工艺的难度，同时也大大降低了焊接整个过程中施焊难度，工件整条焊缝不间断全自动焊接完毕，满足了复杂工况环缝焊接的特殊要求。
Claims (6)
1.一种大口径管子环缝对口器，其特征在于：包括钢制件的套筒体（1），套筒体（1）上沿周向设置有两套顶紧-调整机构，每套顶紧-调整机构位于距套筒体（1）端头一定距离的周向截面内，每套顶紧-调整机构包括沿圆周均匀设置的多组调节螺栓（2），所有调节螺栓（2）的螺栓帽端头朝向套筒体（1）的轴心线方向；套筒体（1）的轴向中心截面的外壁上设置有一圈凹槽（3），沿凹槽（3）周向均匀设置有多个观察孔（4）。
2.根据权利要求1所述的大口径管子环缝对口器，其特征在于：所述的套筒体（1）的外径小于所要对正的两个工件的内径。
3.根据权利要求1所述的大口径管子环缝对口器，其特征在于：所述的两端的顶紧-调整机构的各个调节螺栓（2）依次错开设置。
4.一种大口径管子环缝的对口方法，其特征在于，利用权利要求1所述的对口器，按照以下步骤实施：
步骤1、将对口器的套筒体（1）的一端装入较长的工件一的待焊端头中，使套筒体（1）的凹槽（3）刚好处于焊缝下方，根据工件的内径大小调节该侧顶紧-调整机构的各个调节螺栓（2）伸出量，使套筒体（1）固定在工件一上；
步骤2、然后将较短的另一个工件二的待焊端头套装在套筒体（1）的另一端上，根据工件二的内径大小调整另一侧顶紧-调整机构的各个调节螺栓（2）伸出量，使工件二固定在套筒体（1）上；
步骤3、通过观察孔（4）观察组对时两端工件的大口径管子是否对中的情况，及时精确调节各个调节螺栓（2）的伸出量，使得两侧工件组对成的待焊处的间隙、同轴度、坡口错边、直线度状态参数，符合焊接工艺规范的要求，同时使两侧工件与对口器的套筒体（1）牢固、可靠的连接在一起，即成。
5.根据权利要求4所述的大口径管子环缝的对口方法，其特征在于：所述的套筒体（1）的外径小于所要对正的两个工件的内径。
6.根据权利要求5所述的大口径管子环缝的对口方法，其特征在于：所述的两端的顶紧-调整机构的各个调节螺栓（2）依次错开设置。
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