CN110214058A - 纵向管道装焊机 - Google Patents

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Abstract

一种纵向管道装焊机，包含台架，在所述台架上安装被构造成可移动的焊接桥，这种焊接桥梁承载具有被设计用于在管坯外侧进行焊接的第一焊头的焊接设备。管坯旋转***和组装芯轴被安装在台架支柱跨度中，每个组装芯轴包含管坯纵向边缘夹紧机构。所述焊机配有安装在支撑组件中的悬臂横杆，所述悬臂横杆具有被设计用于内侧焊接的第二焊头，所述夹紧机构被制成液压止动器。所述管坯旋转***是焊接小车，所述焊接小车被构造成在引导装置上移动并具有被设计成用于将管坯定位在焊接位置的旋转辊以及支撑旋转辊，所述支撑旋转辊位于所述组装芯轴附近且被构造成相对于所述引导装置横向发散，以使得所述焊接小车能够移动到组装芯轴区域中并反向移动直到止于管坯表面。技术成果：通过使用各种技术以各种顺序整合能够从管坯内侧和外侧进行焊接的设备，并观察将各种口径、尤其是大口径的管坯的边缘合在一起的几何精度，扩展了现有焊机的技术能力。

Description

纵向管道装焊机
本发明涉及管道焊接，特别涉及用于大口径纵向管道的装焊机。
该工程领域在整合能够在管坯上进行内外焊接的工艺设备方面具有优化纵向管道生产的问题。
现有技术的管道焊接机不能解决这个工程问题。例如，在以下专利的描述中提供了关于这种设备的数据：SU No.1384353、US No.3377013、RU No.129853、RU No.2359799。
焊机(SU No.1384353)包含构成轭的组装/焊接笼，其中辊容纳在盒中，此类辊形成滚动通道并被构造成在径向方向上移动。每个轭由两个可枢转地互连的半轭组成；容纳有辊的盒可枢转地安装在半轭中。这些轭在滚动通道对称平面中具有共同的旋转轴线，并且位于该平面的每侧上的轭与装配有相对于彼此同步运动的驱动器的纵梁组合。组装/焊接笼安装在焊接区中，通过压缩管坯并对其连接在焊接区中的纵向边缘进行焊接来执行组装。
现有技术的设备具有有限的技术能力，因为焊机被设计用于在一定直径的管坯的外侧进行焊接。因此，在改变管径时，需要单独的笼。
如果需要从管坯内侧施焊，例如，在制造大口径管道时进行的根部焊接或面对焊接，则管坯将移动到下一个工艺区段。
这种笼只能用于一定直径的管道；为此，制造任何其他直径的管道需要单独的笼，这需要用于存放各种尺寸的笼的较大面积。
此外，笼不能形成一定椭圆度的轮廓，这可能导致后续生产区段的轮廓椭圆度更大。
焊机(US No.3377013)被设计用于在边缘对接接头的六小时位置组装管坯。该焊机设备被制成液压夹头，从而可以将边缘压紧在悬臂止动表面上。这样做时，当焊头沿着安装在基座上的横杆移动时，焊接从内侧施加到固定的管坯上。
现有技术的焊机显示出与等效物(US No.1384353)相同的工程问题。换句话说，如果需要从管坯内侧施焊，例如，在制造大口径管道时进行的根部焊接或面对焊接，则管坯将移动到下一个工艺区段。
此外，焊头沿着横杆移动，考虑到电缆、驱动器、对接接头跟踪***和横杆本身的尺寸，这将显著地限制管坯焊接直径。
由于所形成的管坯的高刚性，这种焊机设计不能确保厚壁小口径管坯壁的高质量压紧。
焊机(RU No.129853)包含：具有用于管坯压缩的径向安装的梁的组装/焊接直通笼，用于移动管坯的辊道，以及带有被设计用于外侧焊接的焊头的焊接单元。
考虑到设备的目的，即在管坯外侧进行焊接，内侧焊接只能在后续生产区段中进行。
作为最接近的等效物，选择了工程解决方案(RU No.2359799)，该解决方案包括带有引导装置的台架，在该台架上安装有可移动的焊接桥，该焊接桥承载具有用于焊接管坯外侧的焊头的焊接设备。台架支柱跨度包含管坯提升/旋转机构和组装芯轴，该组装芯轴具有用于夹紧管坯纵向边缘的机构。
该焊机的使用不能解决工程问题，因为其结构特征限制了从管坯内侧焊接的可能性。现有技术焊机的结构特征包括确保规定椭圆度的管坯横截面的若干机构的可用性。
所提出的发明旨在通过以下方式来扩展现有焊机的技术能力：使用各种技术以各种顺序整合能够从管坯内侧和外侧进行焊接的设备，并观察将各种口径、尤其是大口径的管坯的边缘合在一起的几何精度。
现有的工程问题可以使用纵向管道装焊机来解决，该装焊机包含带有引导装置的台架，在该台架上安装有被构造成可移动的焊接桥，这种焊接桥承载具有被设计用于在管坯外侧进行焊接的第一焊头的焊接设备；管坯旋转***和组装芯轴被安装在台架支柱跨度中，每个组装芯轴包含管坯纵向边缘夹紧机构。该焊机装配有安装在支撑组件中的悬臂横杆，该悬臂横杆具有被设计用于内侧焊接的第二焊头，夹紧机构被制成液压止动器；管坯旋转***是焊接小车，该焊接小车被构造成在引导装置上移动并具有旋转辊和支撑旋转辊，该支撑旋转辊位于组装芯轴附近且被构造成相对于引导装置横向发散，以使得焊接小车能够移动到组装芯轴区域中并反向移动直到止于管坯表面；旋转辊被设计用于将管坯定位在焊接位置。
本文声明的焊机具有以下设计特征。
焊机包含控制***，该控制***包含：控制单元，该控制单元被设计用于输入信号并将控制信号输出到第一焊头和第二焊头的校正器，从而使得能够将相应的焊头引导到管坯边缘的对接接头；显示关于第一焊头和第二焊头的位置的数据的构件；以及连接到控制单元输入端的指向管坯边缘的对接接头的两个三角测量传感器，每个传感器分别安装在第一焊头和第二焊头上。
该焊机包含控制***，该控制***包含控制单元、安装在组装芯轴上的第一组和第二组三角测量传感器、数据显示器；该控制单元被设计用于输入信号并将控制信号输出到组装芯轴的液压止动器，两组传感器连接到相应的控制单元输入端，第一组传感器被设计用于检测位于组装芯轴之间的区域中的管坯的横截面轮廓，第二组传感器被设计用于检测管坯边缘的对接接头的轮廓，并且显示器被设计用于显示关于在每个组装芯轴的区域中以及在管坯边缘对接接头的区域中的管坯横截面的数据。
第一焊头或第二焊头是使用激光焊技术的激光焊头，该焊机装配有防护罩。
本发明的实质解释如下。
将管坯旋转***(包括带有旋转辊的焊接小车)引入***中使得能够将管坯旋转到12小时和6小时的位置以进行焊接。
由于这种结构特征，所提出的焊机装配有带焊头的悬臂横杆，从而确保在较低位置的内侧施焊。
如果在观察指定的横截面形状时没有管坯边缘的几何精确会聚，则焊机技术能力的扩大(从管坯内外施焊)将会存在问题。为此，旋转辊靠近组装芯轴定位(使得能够抵靠管坯表面停止)使得能够均匀地压缩每个区域，包括相应组装芯轴区域中的管坯横截面。因此，作为管坯的附加支撑件(相对于焊接小车支撑件)的支撑旋转辊执行能够在整个长度上均匀压缩管坯的构件的功能。
因此，用于应用各种管道焊接技术的设备的整合使得能够将管坯边缘精确地组合成对接接头。
使用包含连接到控制单元的传感器的控制***来控制管坯组装的精度，该控制单元例如与监视器电连接，该监视器显示关于正确管坯几何形状的状态以及管坯边缘对接接头的正确组装的数据。
使用激光或激光-电弧复合焊头作为第一(外侧)焊头需要对人员进行保护以防止第四危险等级的反射辐射。为此目的，将焊机置于具有门和顶部的罩中。通过门，将管坯送入焊机的工作区并从中释放出来。顶部可以被构造成将焊接消耗品装载到焊接桥和罩的内部。
为了解释纵向管道装焊机的构造，提供了其参考附图的实施例的示例。图1显示了焊机的全视图；图2显示了其横截面。
大口径纵向管道装焊机包含带有导轨2的台架1，在台架上安装可移动的焊接桥3；焊接桥承载具有第一焊头4的焊接设备。
根据焊接技术，第一焊头具有各种设计，并且可以执行保护性气体环境中的焊接、焊剂层下的多弧焊、激光焊以及激光-电弧复合焊。为了施用多个外侧焊接，焊接桥沿着管道反复通过以在另一种技术下施焊，或者通过将用于各种焊接工艺的焊头组合到一个焊接工艺中来同时施焊。
在台架1的跨度中，组装芯轴5安装有径向定位的液压止动器6，以用于管坯压缩；此外，轨道7安装有被构造成沿着该轨道移动的焊接小车8，以及在液压驱动器上的支撑旋转辊9，这些旋转辊能够横向地(相对于焊机的纵向轴线)发散并且反向移动直至止于管坯10表面。
支撑旋转辊9安装在组装芯轴5附近。
为了使管坯10能够旋转到焊接位置(12小时和6小时位置)，焊接小车8装配有旋转辊11。
对于管坯内侧的施焊，焊机装配有安装在支撑组件12上的悬臂横杆13，该悬臂横杆具有第二焊头14。
该焊机装配有控制***，该控制***包含：控制单元15以及安装在组装芯轴5上的三角测量传感器16、17和分别引导安装在焊头4和14上的管坯边缘对接接头的传感器18的***。第一组传感器16检测位于组装芯轴5之间的区域中的管坯10的横截面轮廓；第二组传感器17检测管坯10边缘对接接头的轮廓。位于操纵室19中的控制站内的控制单元15连接到位于控制站的监视器(未示出)，该监视器显示关于以下方面的数据：管坯轮廓的测量结果，组装好的边缘对接接头的轮廓，芯轴止动器对管坯的压缩的参数，焊接工艺模式，以及焊机中所含的设备的状态。
控制***整合到焊机的结构设备中使得能够在将管坯边缘精确地合到一起的过程中成型指定椭圆度的管坯。
附图显示了防护罩20，该防护罩可被制成具有三层夹层板壁的框架；防护罩的内表面涂有哑光涂料，以增强反射的激光辐射散射。
声称的焊机操作如下。
将成型的管坯转移到工作区之外的焊接小车上。借助液压驱动器，支撑旋转辊9发散到相对的侧，以使焊接小车8能够沿着轨道7移动到焊机区。将具有第二焊头14的悬臂横杆13放置在管坯10内。管坯10通过焊接小车8的旋转辊11定向到12小时焊接位置。
组装芯轴5用液压止动器6压缩管坯10，以使管坯边缘合在一起。
在管坯10的压缩过程中，操作员分析显示在监视器上的来自传感器16、17、18的信息，如果需要，则通过控制各个止动器对管坯的冲击来调节管坯压缩。
在完成管坯组装后，操作员将焊接桥3移动到初始焊接位置。焊头4通过其自身的三角测量传感器18被引导到边缘对接接头。激活管坯10外侧的焊接过程。
在通过外侧焊接而组装好管坯后，组装芯轴5的液压止动器6发散，并且支撑旋转辊9远离管坯10移动。
借助焊接小车8的旋转辊11，管坯10被定向到6小时焊接位置。悬臂横杆13上的第二焊头14下降到管道的内表面。第二焊头14通过其自身的三角测量传感器19被引导到边缘对接接头。焊接过程被激活，并且焊接小车8开始以焊接速度移动以从悬臂横杆13退出、离开装焊机的工作区并且被转移到其他生产区段。
所提出的纵向管道焊装机使得能够使用各种焊接技术制造定制的高质量的长长度大口径管道。大口径装焊机的工作区便于放置以下各种焊接技术单元：气体保护金属极弧焊、气体保护钨极弧焊、埋弧焊、激光焊和未来的激光-电弧复合焊。

Claims (4)

1.一种纵向管道装焊机，所述装焊机包含带有引导装置的台架，在所述台架上安装有被构造成可移动的焊接桥，这种焊接桥承载具有被设计用于在管坯外侧进行焊接的第一焊头的焊接设备；管坯旋转***和组装芯轴安装在台架支柱跨度内，每个组装芯轴包含管坯纵向边缘夹紧机构，其中该焊机装配有安装在支撑组件中的悬臂横杆，所述悬臂横杆具有被设计用于内侧焊接的第二焊头，所述夹紧机构被制成液压止动器；所述管坯旋转***是焊接小车，所述焊接小车被构造成在引导装置上移动并具有旋转辊和支撑旋转辊，所述支撑旋转辊位于所述组装芯轴附近且被构造成相对于所述引导装置横向发散，以使得所述焊接小车能够移动到组装芯轴区域中并反向移动直到止于管坯表面；所述旋转辊被设计用于将管坯定位在焊接位置。
2.根据权利要求1所述的焊机，其中所述焊机包含控制***，所述控制***包含：控制单元，所述控制单元被设计用于输入信号并将控制信号输出到所述第一焊头和第二焊头的校正器，从而使得能够将相应的焊头引导到管坯边缘的对接接头；显示关于所述第一焊头和第二焊头的位置的数据的构件；以及连接到控制单元输入端的指向所述管坯边缘的对接接头的两个三角测量传感器，每个传感器分别安装在所述第一焊头和第二焊头上。
3.根据权利要求1所述的焊机，其中所述焊机包含控制***，所述控制***包含控制单元、安装在所述组装芯轴上的第一组和第二组三角测量传感器、数据显示器；所述控制单元被设计用于输入信号并将控制信号输出到所述组装芯轴的液压止动器，这两组传感器连接到相应的控制单元输入端，所述第一组传感器被设计用于检测位于所述组装芯轴之间的区域中的管坯的横截面轮廓，所述第二组传感器被设计用于检测所述管坯边缘的对接接头的轮廓，并且所述显示器被设计用于显示关于在每个组装芯轴的区域中以及在所述管坯边缘对接接头的区域中的管坯横截面的数据。
4.根据权利要求1所述的焊机，其中所述第一焊头或所述第二焊头是使用激光焊技术的激光焊头，所述焊机装配有防护罩。
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