CN105081666A - 一种大直径钢管的组对焊接方法及其组对焊接装置 - Google Patents

Abstract

一种大直径钢管的组对焊接方法及其组对焊接装置，所述组对焊接方法包括：在一钢管的轴向支撑基座上分布设置钢管的轴向位移托辊和径向托辊，将两对接的钢管进行焊接接口的对齐；在对齐的两对接的钢管端部设置有位于钢管外周的环形梁，该环形梁上环形分布设置顶推和顶压胎具，该胎具将该对齐的钢管端部进行顶推顶压定位固定，然后进行两对接钢管的焊接连接。本发明结构紧凑，其能够一次完成多节钢管的组对焊接工序，并通过调节环形梁的中心高度和更换頂压胎具，可适应多种管径，大大提高了生产效率并提高对口精度，使最大对口圆度误差为2mm，并能减轻工人劳动强度、改善施工现场职业健康条件，本发明能满足企业自动化、机械化生产需要，综合降低生产成本。

Description

一种大直径钢管的组对焊接方法及其组对焊接装置

技术领域

本发明属于桥梁工程、码头工程的主要支撑构件的制作技术，具体的涉及一种大直径钢管在对接焊接形成钢管桩的焊接方法以及所使用的组对焊接装置。

背景技术

现有技术中，钢管桩是桥梁工程、码头工程的主要支撑构件，钢管桩的管段长度按要求可达数十米，实际钢管桩在车间内生产时，首先需要卷制长度为2.5m左右直径不等的管段，通过纵缝的内外焊接之后，再进行管段的轴向拼接，为方便道路运输，车间内加工长度一般为12.5m，运输到拼装现场后，拼装成规定长度，最终形成按要求长度的钢管桩。在对分段的钢管桩管段进行组对焊接时，一直采用如下传统工艺：在车间场地按单根钢管的长度和拼接长度布置相应数量的简易托辊；然后对托辊进行找平、找直后形成钢管的对接底胎；在进行对口间隙调整，先用天车吊钢管管段的两端，将钢管管段吊到拼装托辊上，再用天车拦腰吊起钢管短节，纵向移位，调整管节的对口间隙；最后对口径向椭圆度和错台调整，将L型码子点焊在一侧管端口的错台低处，用大锤将铁楔敲进另一侧管端与L型码子的间隙中，铁楔与L型码子配合，进行调整错台高度，再用靠尺测量，达到两管外壁平齐的目的，然后点焊封固。上述工艺陈旧，费时费力，对接两端口需要约1.5小时左右，并且锤击噪声大，现场施工人员易疲劳，影响施工工人职业健康，存在安全隐患。

发明内容

本发明提供了一种结构紧凑的大直径钢管的组对焊接方法及其组对焊接装置，其能够一次完成多节钢管的组对焊接工序，大大提高了生产效率并提高对口精度，使最大对口圆度误差为2mm，并能减轻工人劳动强度、改善施工现场职业健康条件，本发明能满足企业自动化、机械化生产需要，综合降低生产成本。

本发明所采用的技术方案如下：

一种大直径钢管的组对焊接方法，其特征在于所述组对焊接方法包括：

在一钢管的轴向支撑基座上分布设置钢管的轴向位移托辊和径向托辊，将两对接的钢管进行焊接接口的对齐；

在对齐的两对接的钢管端部设置有位于钢管外周的环形梁，该环形梁上环形分布设置顶推和顶压胎具，该胎具将该对齐的钢管端部进行顶推顶压定位固定，然后进行两对接钢管的焊接连接。

具体实施方式中，所述组对焊接方法进一步包括：

所述轴向支撑基座为钢构固定基座，一端对接设置可沿钢管轴向移动的焊接设备，环形梁固定设置在靠近赶焊接设备的轴向支撑基座的一端。

一实施方式中，所述组对焊接方法进一步包括：

钢管的轴向位移托辊为垂直于钢管轴向设置的中部凹进的V型托辊，V型托辊转动时将钢管自动对中后沿轴向位移运动调整。

一实施方式中，所述组对焊接方法进一步包括：

每一钢管的径向托辊包括两组相对设置的可调心托辊，该可调心托辊通过液压顶推装置沿导向组件顶推托辊底座，实现相对设置的可调心托辊的高度调整，从而调整其上承载的钢管的高度。

另一实施方式中，所述组对焊接方法进一步包括：

在加工焊接不同直径钢管时，通过对每一径向托辊的可调心托辊之间的间距调整对钢管的对接焊接位置进行调整。

再一实施方式中，所述组对焊接方法进一步包括：

采用等边多边形的环形梁，该环形梁上均匀分布设置液压驱动顶推装置安装孔并安装固定径向顶推的液压驱动装置，该液压驱动装置的前端装配顶压胎具，将待焊接的两钢管的端部进行对准后固定。

一实施方式中，所述组对焊接方法进一步包括：

首先进行第一钢管和第二钢管的对接，将两钢管放置在所述轴向支撑基座上，然后通过轴向位移托辊的驱动将两钢管的焊接端部移至环形梁部位，然后通过环形梁上设置的顶推和顶压胎具进行两钢管的焊接端部的定位固定；

对钢管的定位精度进行检测或校正后，进行固定焊，然后采用焊接装置进仃内环焊接；

待第一钢管和第二钢管焊接完成后，利用轴向位移托辊将其移动后通过上述操作进行与第三钢管的焊接。

本发明还提供了一种大直径钢管的组对焊接装置，其特征在于所述焊接装置包括用于支撑钢管的轴向支撑基座，该轴向支撑基座上分布设置钢管的轴向位移托辊和径向托辊；

在轴向支撑基座还设置有位于钢管外周的环形梁，所述环形梁上环形分布设置径向固定钢管对接端部的顶推和顶压胎具。

具体实施方式中，所述轴向位移托辊为垂直于钢管轴向且水平设置中部凹进的V型托辊，每组径向托辊包括相对设置的可调心托辊，该可调心托辊通过液压顶推装置沿导向组件顶推托辊底座设置。

一实施方式中，所述环形梁为等边多边形钢构梁，该环形梁上均匀分布设置液压驱动顶推装置安装孔并安装固定径向顶推的液压驱动装置，该液压驱动装置的前端装配将待焊接的两钢管的端部进行对准后固定的顶压胎具。

本发明可采用液压驱动方式实现对钢管的移动和焊接时的限位，该大直径钢管的组对焊接装置能够适用于φ1000mm～φ1800mm钢管的组对与内环焊用，液压油缸的控制采用红外线或者行程开关控制。钢管桩的轴向移动方式采用轴向位移托辊以及其驱动装置来完成，整个设备的设计合理紧凑。

该大直径钢管的组对焊接方法主要包括移动设备对钢管的组对对口工序、内环焊接工序和吊装延长焊接工序。当第一钢管吊运至轴向支撑基座后，通过轴向位移托辊的驱动将钢管的焊接端口移动至环形梁内的对口位置，此位置可由红外线探测自动定位；第二钢管吊装至轴向支撑基座上的另一端，通过径向托辊的旋转或液压驱动的升降，然后再由轴向位移托辊移动第二钢管与第二钢管实现焊接端口的对接；通过环形梁上周向分布设置的顶推和顶压胎具，在液压驱动下将相邻的两钢管端口进行对齐和固定，经过对口精度的检测合格后即可进行对接端口焊缝的固定焊接，固定焊接完成后即可进入下一步的内环焊工序；在内环焊工序中可利用沿钢管轴向移动的焊接设备直接深入到焊接位置，通过径向托辊的旋转配合，完成内环焊接。吊装延长焊接工序即是重复上述工序，将第三钢管与第二钢管的组对端口进行焊接，此时，只需要通过轴向位移托辊将焊接好的第一和第二钢管轴向位移，在环形梁的一侧空出第三钢管的放置位置即可进行后续的焊接工序。

本发明的有益效果在于，该大直径钢管的组对焊接方法及其组对焊接装置结构紧凑，其能够一次完成多节钢管的组对焊接工序，大大提高了生产效率并提高对口精度，使最大对口圆度误差为2mm，并能减轻工人劳动强度、改善施工现场职业健康条件，本发明能满足企业自动化、机械化生产需要，综合降低生产成本。

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的阐述。

附图说明

图1是本发明具体实施方式的一状态结构示意图；

图2是本发明具体实施方式的另一状态结构示意图；

图3是本发明具体实施方式中环形梁的结构示意图；

图4是本发明具体实施方式中轴向位移托辊的结构示意图；

具体实施方式

如图1、图2、图3和图4所示，该大直径钢管的组对焊接方法通过一大直径钢管的组对焊接装置实现。在一钢管的轴向支撑基座上分布设置钢管的轴向位移托辊和径向托辊，将两对接的钢管进行焊接接口的对齐；轴向支撑基座为钢构固定基座，其长度可以需要加工的钢管桩的长度进行设置，该基座的一端对接设置可沿钢管轴向移动的焊接设备。

在对齐的两对接的钢管端部设置有位于钢管外周的环形梁，环形梁固定设置在靠近赶焊接设备的轴向支撑基座的一端。该环形梁上环形分布设置顶推和顶压胎具，该胎具将该对齐的钢管端部进行顶推顶压定位固定，然后进行两对接钢管的焊接连接。钢管的轴向位移托辊为垂直于钢管轴向设置的中部凹进的V型托辊，V型托辊转动时将钢管自动对中后沿轴向位移运动调整。每一钢管的径向托辊包括两组相对设置的可调心托辊，该可调心托辊通过液压顶推装置沿导向组件顶推托辊底座，实现相对设置的可调心托辊的高度调整，从而调整其上承载的钢管的高度。在加工焊接不同直径钢管时，通过对每一径向托辊的可调心托辊之间的间距调整对钢管的对接焊接位置进行调整。

具体应用中，环形梁为正12方多边形箱型带底座支撑结构，底座支撑结构与基座联接形式为销轴精密定位，螺栓紧固。环形梁上均布6个液压缸安装座孔，以备安装顶推液压缸用。内部以中心轴均布6个50t液压缸安装孔，液压缸安装采用套装式，液压缸底部有外螺纹，采用特制螺母安装定位。该液压缸的前端装配顶压胎具，将待焊接的两钢管的端部进行对准后固定。环形梁下部焊有带螺栓孔的底座，每一级螺栓孔均对应4个定位销轴，方便、精确的调整高度以适应不同直径的钢管桩。

进行焊接操作时，首先进行第一钢管和第二钢管的对接，将两钢管放置在所述轴向支撑基座上，然后通过轴向位移托辊的驱动将两钢管的焊接端部移至环形梁部位，然后通过环形梁上设置的顶推和顶压胎具进行两钢管的焊接端部的定位固定；

对钢管的定位精度进行检测或校正后，进行固定焊，然后采用焊接装置进行内环焊接；

待第一钢管和第二钢管焊接完成后，利用轴向位移托辊将其移动后通过上述操作进行与第三钢管的焊接。

如图1至图4所示，该大直径钢管的组对焊接装置具有一用于支撑钢管的轴向支撑基座，该轴向支撑基座上分布设置钢管的轴向位移托辊和径向托辊；在轴向支撑基座还设置有位于钢管外周的环形梁，所述环形梁上环形分布设置径向固定钢管对接端部的顶推和顶压胎具。轴向位移托辊为垂直于钢管轴向且水平设置中部凹进的V型托辊，每组径向托辊包括相对设置的可调心托辊，该可调心托辊通过液压顶推装置沿导向组件顶推托辊底座设置。环形梁为等边多边形钢构梁，该环形梁上均匀分布设置液压驱动顶推装置安装孔并安装固定径向顶推的液压驱动装置，该液压驱动装置的前端装配将待焊接的两钢管的端部进行对准后固定的顶压胎具。

Claims (10)

1.一种大直径钢管的组对焊接方法，其特征在于所述组对焊接方法包括：

在一钢管的轴向支撑基座上分布设置钢管的轴向位移托辊和径向托辊，将两对接的钢管进行焊接接口的对齐；

在对齐的两对接的钢管端部设置有位于钢管外周的环形梁，该环形梁上环形分布设置顶推和顶压胎具，该胎具将该对齐的钢管端部进行顶推顶压定位固定，然后进行两对接钢管的焊接连接。

2.根据权利要求1所述的大直径钢管的组对焊接方法，其特征在于所述组对焊接方法进一步包括：

所述轴向支撑基座为钢构固定基座，一端对接设置可沿钢管轴向移动的焊接设备，环形梁固定设置在靠近赶焊接设备的轴向支撑基座的一端。

3.根据权利要求1所述的大直径钢管的组对焊接方法，其特征在于所述组对焊接方法进一步包括：

钢管的轴向位移托辊为垂直于钢管轴向设置的中部凹进的V型托辊，V型托辊转动时将钢管自动对中后沿轴向位移运动调整。

4.根据权利要求1所述的大直径钢管的组对焊接方法，其特征在于所述组对焊接方法进一步包括：

每一钢管的径向托辊包括两组相对设置的可调心托辊，该可调心托辊通过液压顶推装置沿导向组件顶推托辊底座，实现相对设置的可调心托辊的高度调整，从而调整其上承载的钢管的高度。

5.根据权利要求4所述的大直径钢管的组对焊接方法，其特征在于所述组对焊接方法进一步包括：

在加工焊接不同直径钢管时，通过对每一径向托辊的可调心托辊之间的间距调整对钢管的对接焊接位置进行调整。

6.根据权利要求1所述的大直径钢管的组对焊接方法，其特征在于所述组对焊接方法进一步包括：

采用等边多边形的环形梁，该环形梁上均匀分布设置液压驱动顶推装置安装孔并安装固定径向顶推的液压驱动装置，该液压驱动装置的前端装配顶压胎具，将待焊接的两钢管的端部进行对准后固定。

7.根据权利要求1所述的大直径钢管的组对焊接方法，其特征在于所述组对焊接方法进一步包括：

首先进行第一钢管和第二钢管的对接，将两钢管放置在所述轴向支撑基座上，然后通过轴向位移托辊的驱动将两钢管的焊接端部移至环形梁部位，然后通过环形梁上设置的顶推和顶压胎具进行两钢管的焊接端部的定位固定；

对钢管的定位精度进行检测或校正后，进行固定焊，然后采用焊接装置进行内环焊接；

待第一钢管和第二钢管焊接完成后，利用轴向位移托辊将其移动后通过上述操作进行与第三钢管的焊接。

8.一种大直径钢管的组对焊接装置，其特征在于所述焊接装置包括用于支撑钢管的轴向支撑基座，该轴向支撑基座上分布设置钢管的轴向位移托辊和径向托辊；

在轴向支撑基座还设置有位于钢管外周的环形梁，所述环形梁上环形分布设置径向固定钢管对接端部的顶推和顶压胎具。

9.根据权利要求8所述的大直径钢管的组对焊接装置，其特征在于所述轴向位移托辊为垂直于钢管轴向且水平设置中部凹进的V型托辊，每组径向托辊包括相对设置的可调心托辊，该可调心托辊通过液压顶推装置沿导向组件顶推托辊底座设置。

10.根据权利要求8所述的大直径钢管的组对焊接装置，其特征在于所述环形梁为等边多边形钢构梁，该环形梁上均匀分布设置液压驱动顶推装置安装孔并安装固定径向顶推的液压驱动装置，该液压驱动装置的前端装配将待焊接的两钢管的端部进行对准后固定的顶压胎具。