CN116441680A - 一种内环缝全位置tig焊接设备及焊接方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种内环缝全位置TIG焊接设备及焊接方法，该焊接设备包括法兰过渡盘、支撑板、回转装置和横向移动模组，所述法兰过渡盘、支撑板为平板状，支撑板与法兰过渡盘之间通过连接横轴相连，所述回转装置连接支撑板与横向移动模组，使得横向移动模组能够相对支撑板旋转，所述横向移动模组包括横杆和伸缩调整机构，所述伸缩调整机构能够控制横杆横向平移，在横杆的顶端设置有焊接头，在法兰过渡盘上设置有通孔，使得横杆和焊接头能够从通孔中穿过法兰过渡盘。本发明公开的内环缝全位置TIG焊接设备焊接方法，焊接精度高，能够实现对筒体管板和管嘴法兰对接环缝的自动焊接。

Description

一种内环缝全位置TIG焊接设备及焊接方法

技术领域

本发明涉及一种内环缝全位置TIG焊接设备，属于焊接设备技术领域。

背景技术

高温气冷堆蒸汽发生器总装方式采用立式总装，蒸发器总体高度30余米，筒体管板和管嘴法兰对接的环缝，位于20余米高度，常规TIG设备仅可置于地面作业，设备重量超重，无法满足蒸汽发生器总装环缝对接焊要求。

此外，由于筒体管板和管嘴法兰对接环缝处空间狭小，如图1所示，采用人工焊接的方式焊接时，人工无法进入到环缝内，只能在环缝外手持焊枪焊接，由于角度限制，焊接良率较低。

若采用自动焊接方式进行焊接，则焊接设备外形尺寸超高超宽，也无法在筒体管板和管嘴法兰对接环缝内有效的使用。

由于上述原因，对现有的焊接设备进行了研究，提出一种针对高温气冷堆蒸汽发生器筒体管板与管嘴法兰高空环缝对接焊接用设备。

发明内容

为了克服上述问题，进行深入研究，设计出一种内环缝全位置TIG焊接设备，该焊接设备包括法兰过渡盘、支撑板、回转装置和横向移动模组，

所述法兰过渡盘、支撑板为平板状，支撑板与法兰过渡盘之间通过连接横轴相连，

所述回转装置连接支撑板与横向移动模组，使得横向移动模组能够相对支撑板旋转，

所述横向移动模组包括横杆和伸缩调整机构，所述伸缩调整机构能够控制横杆横向平移，

在横杆的顶端设置有焊接头，在法兰过渡盘上设置有通孔，使得横杆和焊接头能够从通孔中穿过法兰过渡盘。

在一个优选的实施方式中，在回转装置与横向移动模组之间设置有回转半径调整滑板，所述回转半径调整滑板包括半径调整滑轨和能够相对半径调整滑轨滑动的半径调整滑块，

所述半径调整滑轨与回转装置固定连接，所述半径调整滑块与伸缩调整机构固定连接。

在一个优选的实施方式中，在横杆与焊接头之间还设置有弧压调整滑板，所述弧压调整滑板包括弧压调整滑轨和能够相对弧压调整滑轨滑动的弧压调整滑块，

所述弧压调整滑轨与横杆的顶端固定连接，所述弧压调整滑块与焊接头固定连接。

在一个优选的实施方式中，在连接横轴与法兰过渡盘或支撑板之间还设置有径向滑板，所述径向滑板包括径向滑轨和能够相对径向滑轨滑动的径向滑块，使得连接横轴能够相对法兰过渡盘或支撑板径向滑动。

在一个优选的实施方式中，所述连接横轴包括横轴滑轨和能够相对横轴滑轨滑动的横轴滑块，使得法兰过渡盘与支撑板之间的距离可调。

在一个优选的实施方式中，在支撑板上设置有纵向滑轨和纵向滑块，所述纵向滑块与回转装置固定连接。

在一个优选的实施方式中，所述回转装置包括回转内环和回转外环，回转内环和回转外环之间具有轴承，使得回转内环可相对回转外环旋转，所述回转内环或回转外环通过齿轮与电机连接，通过电机控制回转内环相对回转外环的旋转尺度。

在一个优选的实施方式中，在所述横杆内设置有线槽。

在一个优选的实施方式中，所述伸缩调整机构包括电机和驱动轮，通过电机带动驱动轮，驱动轮带动横杆实现横杆的横向平移。

本发明还提供了一种内环缝全位置TIG焊接方法，采用上述内环缝全位置TIG焊接设备进行，包括以下步骤：

S1、将法兰过渡盘固定在蒸汽发生器的管嘴法兰上；

S2、调整径向滑块和纵向滑块，将横杆置于环缝中轴位置；

S3、通过伸缩调整机构控制横杆横向平移，使得焊接头到达环缝位置，通过半径调整滑块调整焊接头的焊接半径；

S4、对焊缝进行焊接。

本发明所具有的有益效果包括：

（1）与高温气冷堆蒸汽发生器内结构相适应，能够实现对筒体管板和管嘴法兰对接环缝的自动焊接；

（2）装置结构简单，稳定性高，安全系数高；

（3）尺寸小、控制精度高，装置整体重量轻，拆卸方便。

附图说明

图1示出高温气冷堆蒸汽发生器以及发生器的筒体管板和管嘴法兰对接环缝示意图；

图2示出根据本发明一种优选实施方式的内环缝全位置TIG焊接设备整体结构示意图；

图3示出根据本发明一种优选实施方式的内环缝全位置TIG焊接设备法兰过渡盘结构示意图；

图4示出根据本发明一种优选实施方式的内环缝全位置TIG焊接设备回转半径调整滑板结构示意图；

图5示出根据本发明一种优选实施方式的内环缝全位置TIG焊接设备弧压调整滑板结构示意图；

图6示出根据本发明一种优选实施方式的内环缝全位置TIG焊接设备径向滑板结构示意图；

图7示出根据本发明一种优选实施方式的内环缝全位置TIG焊接设备支撑板与回转装置连接结构示意图；

图8示出根据本发明一种优选实施方式的内环缝全位置TIG焊接设备连接横轴结构示意图；

图9示出根据本发明一种优选实施方式的内环缝全位置TIG焊接设备横杆结构示意图；

图10示出根据本发明一种优选实施方式的内环缝全位置TIG焊接设备伸缩调整机构结构示意图。

附图标号说明

1-法兰过渡盘；

2-支撑板；

3-回转装置；

4-横向移动模组；

5-连接横轴；

6-回转半径调整滑板；

7-弧压调整滑板；

8-径向滑板；

9-焊接头；

11-通孔；

12-螺孔；

21-纵向滑轨；

22-纵向滑块；

41-横杆；

42-伸缩调整机构；

51-横轴滑轨；

52-横轴滑块；

61-半径调整滑轨；

62-半径调整滑块；

71-弧压调整滑轨；

72-弧压调整滑块；

81-径向滑轨；

82-径向滑块；

411-线槽。

具体实施方式

下面通过附图和实施例对本发明进一步详细说明。通过这些说明，本发明的特点和优点将变得更为清楚明确。

在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。

根据本发明提供的一种内环缝全位置TIG焊接设备，如图2所示，该焊接设备包括法兰过渡盘1、支撑板2、回转装置3和横向移动模组4，

所述法兰过渡盘1、支撑板2为平板状，支撑板2与法兰过渡盘1之间通过连接横轴5相连，

所述回转装置3连接支撑板2与横向移动模组4，使得横向移动模组4能够相对支撑板2旋转，

所述横向移动模组4包括横杆41和伸缩调整机构42，所述伸缩调整机构42能够控制横杆41横向平移，

在横杆41的顶端设置有焊接头9，在法兰过渡盘1上设置有通孔11，使得横杆41和焊接头9能够从通孔11中穿过法兰过渡盘1。

为便于描述，在本发明中，将焊接设备工作时的状态，即图2状态中，横杆41所指向的方向称为横向，将水平面中垂直于横向的方形称为径向，将竖直面中垂直于横向的方向称为纵向。

在本发明中，通过法兰过渡盘1实现焊接设备与蒸汽发生器的固定，通过横向移动模组4将焊接头9送入狭窄的筒体管板和管嘴法兰对接环缝中，通过回转装置3实现焊接头9相对于支撑板2旋转的旋转，从而实现焊接头的旋转焊接。

进一步地，在所述法兰过渡盘1上设置有多个螺孔12，使得法兰过渡盘1能够通过螺栓固定在蒸汽发生器的管嘴法兰上，如图3所示。

根据本发明一个优选的实施方式，在回转装置3与横向移动模组4之间设置有回转半径调整滑板6，所述回转半径调整滑板6包括半径调整滑轨61和能够相对半径调整滑轨61滑动的半径调整滑块62，如图4所示，

所述半径调整滑轨61与回转装置3固定连接，所述半径调整滑块62与伸缩调整机构42固定连接。

在本发明中，对所述回转半径调整滑板6的具体结构不做特别限定，本领域技术人员可采用任意一种能够实现上述功能的结构，例如采用直线导轨或丝杠导轨。

进一步地，通过步进电机控制半径调整滑轨61中半径调整滑块62的滑动位置，从而实现焊接头9的焊接半径调整。

根据本发明一个优选的实施方式，在横杆41与焊接头9之间还设置有弧压调整滑板7，所述弧压调整滑板7包括弧压调整滑轨71和能够相对弧压调整滑轨71滑动的弧压调整滑块72，

所述弧压调整滑轨71与横杆41的顶端固定连接，所述弧压调整滑块72与焊接头9固定连接，如图5所示。

在焊接过程中，通过弧压调整滑板7微调焊接头到环缝的距离，从而根据焊接情况实时调整焊接电弧电压。

在一个优选的实施方式中，所述弧压调整滑板7为丝杠滑轨，在丝杠滑轨上设置有步进电机，从而控制所述弧压调整滑板7中弧压调整滑块72的滑动幅度。

在一个优选的实施方式中，所述焊接设备包括AVC控制器，通过AVC控制器控制步进电机转动量，从而调整弧压调整滑块72的滑动幅度。所述AVC控制器为一种根据焊接电压的变化进行电弧电压控制的设备，是一种TIG焊接常用设备，对其具体结构在本发明中不做赘述。

在一个优选的实施方式中，所述连接横轴5上设置有加强筋，以提高连接强度。

根据本发明一个优选的实施方式，在连接横轴5与法兰过渡盘1或支撑板2之间还设置有径向滑板8，所述径向滑板8包括径向滑轨81和能够相对径向滑轨81滑动的径向滑块82，使得连接横轴5能够相对法兰过渡盘1或支撑板2径向滑动，如图2、6所示。

进一步地，在支撑板2上设置有纵向滑轨21和纵向滑块22，所述纵向滑块22与回转装置3固定连接，使得回转装置3及与其连接的横向移动模组4能够进行纵向滑动，如图7所示。

在实际焊机过程中，可能出现环缝的中轴与焊接头9的旋转中轴并不重合的现象，在本发明中，通过设置径向滑板8和纵向滑轨21、纵向滑块22，实现了焊接头9旋转中轴的调整。

进一步地，在进行一次焊接后，还需要对焊缝进行清理、打磨和检查，若焊接不合格，还需要进行二次焊接，此时，通过径向滑板8、纵向滑轨21、纵向滑块22和横向移动模组4的配合，能够将焊接头9移出管板外，从而在焊接设备不从蒸发器上拆除的情况下，工作人员能够对焊接位置进行清理、打磨和检查，从而提高工作效率。

根据本发明一个优选的实施方式，所述连接横轴5包括横轴滑轨51和能够相对横轴滑轨51滑动的横轴滑块52，使得法兰过渡盘1与支撑板2之间的距离可调，如图8所示。

在实际使用中发现，环缝位置可能深入管板的距离较远，而蒸发器筒体内的可操作空间有限，尤其是将焊接设备运送至蒸汽发生器筒体时，若仅仅采用横杆41的横向移动实现焊接头9的横向伸缩，会导致横杆41的长度过长，难以安装至蒸发器筒体中。在本发明中，通过设置横轴滑轨51和横轴滑块52，实现了法兰过渡盘1与支撑板2之间的距离可调，从而使得焊接头9的实际横向移动距离为横杆41的横向移动长度与支撑板2移动长度的和，达到缩短横杆41的长度、便于装置安装的效果。

根据本发明，所述回转装置3包括回转内环和回转外环，回转内环和回转外环之间具有轴承，使得回转内环可相对回转外环旋转，所述回转内环或回转外环通过齿轮与电机连接，通过电机控制回转内环相对回转外环的旋转尺度。

在一个优选的实施方式中所述回转装置3能够旋转的角度为360度，即仅能够旋转一圈，避免回转过程中与焊接头9连接的线路出现自缠绕现象。

根据本发明一个优选的实施方式中，在所述横杆41内设置有线槽411，以供焊接头9所需电、气管线通过。

在一个优选的实施方式中，所述横杆41中设置有多个线槽411，不同的线槽411供不同的电、气管线通过，如图9所示。

在一个优选的实施方式中，所述伸缩调整机构42包括电机和驱动轮，通过电机带动驱动轮，驱动轮带动横杆41实现横杆41的横向平移，如图10所示。

在一个优选的实施方式中，在伸缩调整机构42上设置有加强筋，以增加伸缩调整机构42的整体机械强度。

在一个优选的实施方式中，所述焊接头9上设置有摄像头，用于拍摄焊接过程，使得操作人员可以在蒸汽发生器外观察焊接过程，从而调整焊接电压、电流、焊接速度等焊接工艺。

在一个优选的实施方式中，所述焊接头9上设置有照明装置，为摄像头提供光源。

在一个优选的实施方式中，所述焊接头9的送丝速度和送丝角度可调，优选通过步进电机调整，使得操作人员可在蒸汽发生器外对送丝角度进行调整。

一种内环缝全位置TIG焊接方法，优选采用所述内环缝全位置TIG焊接设备进行，包括以下步骤：

S1、将法兰过渡盘1固定在蒸汽发生器的管嘴法兰上；

S2、调整径向滑块82和纵向滑块22，将横杆41置于环缝中轴位置；

S3、通过伸缩调整机构42控制横杆41横向平移，使得焊接头到达环缝位置，通过半径调整滑块62调整焊接头的焊接半径；

S4、对焊缝进行焊接。

优选地，S3中，在使得横杆41横向平移至环缝位置过程中，还调整横轴滑块52，避免焊接头无法到达环缝位置。

优选地，在S3和S4之间，还设置有步骤：

S310、模拟焊接，通过回转装置3带动焊接头旋转，在旋转过程中检查焊接头位置是否合适，若不合适则进行调整，所述焊接头位置包括钨极位置、焊接角度、摄像头角度、光照角度、送丝角度。

优选地，在S4之后，还设置有步骤：

S5、通过伸缩调整机构42控制横杆41横向平移，使得焊接头移动出蒸汽发生器管嘴；

S6、人员进入蒸汽发生器内，对环缝进行焊缝清理、打磨和检查；若检查不合格，则重复步骤S2~S6。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于本发明工作状态下的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”“相连”“连接”应作广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体的连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

以上结合了优选的实施方式对本发明进行了说明，不过这些实施方式仅是范例性的，仅起到说明性的作用。在此基础上，可以对本发明进行多种替换和改进，这些均落入本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种内环缝全位置TIG焊接设备，其特征在于，该焊接设备包括法兰过渡盘（1）、支撑板（2）、回转装置（3）和横向移动模组（4），

所述法兰过渡盘（1）、支撑板（2）为平板状，支撑板（2）与法兰过渡盘（1）之间通过连接横轴（5）相连，

所述回转装置（3）连接支撑板（2）与横向移动模组（4），使得横向移动模组（4）能够相对支撑板（2）旋转，

所述横向移动模组（4）包括横杆（41）和伸缩调整机构（42），所述伸缩调整机构（42）能够控制横杆（41）横向平移，

在横杆（41）的顶端设置有焊接头（9），在法兰过渡盘（1）上设置有通孔（11），使得横杆（41）和焊接头（9）能够从通孔（11）中穿过法兰过渡盘（1）。

2.根据权利要求1所述的内环缝全位置TIG焊接设备，其特征在于，

在回转装置（3）与横向移动模组（4）之间设置有回转半径调整滑板（6），所述回转半径调整滑板（6）包括半径调整滑轨（61）和能够相对半径调整滑轨（61）滑动的半径调整滑块（62），

所述半径调整滑轨（61）与回转装置（3）固定连接，所述半径调整滑块（62）与伸缩调整机构（42）固定连接。

3.根据权利要求1所述的内环缝全位置TIG焊接设备，其特征在于，

在横杆（41）与焊接头（9）之间还设置有弧压调整滑板（7），所述弧压调整滑板（7）包括弧压调整滑轨（71）和能够相对弧压调整滑轨（71）滑动的弧压调整滑块（72），

所述弧压调整滑轨（71）与横杆（41）的顶端固定连接，所述弧压调整滑块（72）与焊接头（9）固定连接。

4.根据权利要求1所述的内环缝全位置TIG焊接设备，其特征在于，

在连接横轴（5）与法兰过渡盘（1）或支撑板（2）之间还设置有径向滑板（8），所述径向滑板（8）包括径向滑轨（81）和能够相对径向滑轨（81）滑动的径向滑块（82），使得连接横轴（5）能够相对法兰过渡盘（1）或支撑板（2）径向滑动。

5.根据权利要求1所述的内环缝全位置TIG焊接设备，其特征在于，

所述连接横轴（5）包括横轴滑轨（51）和能够相对横轴滑轨（51）滑动的横轴滑块（52），使得法兰过渡盘（1）与支撑板（2）之间的距离可调。

6.根据权利要求1所述的内环缝全位置TIG焊接设备，其特征在于，

在支撑板（2）上设置有纵向滑轨（21）和纵向滑块（22），所述纵向滑块（22）与回转装置（3）固定连接。

7.根据权利要求1所述的内环缝全位置TIG焊接设备，其特征在于，

所述回转装置（3）包括回转内环和回转外环，回转内环和回转外环之间具有轴承，使得回转内环可相对回转外环旋转，所述回转内环或回转外环通过齿轮与电机连接，通过电机控制回转内环相对回转外环的旋转尺度。

8.根据权利要求1所述的内环缝全位置TIG焊接设备，其特征在于，

在所述横杆（41）内设置有线槽（411）。

9.根据权利要求1所述的内环缝全位置TIG焊接设备，其特征在于，

所述伸缩调整机构（42）包括电机和驱动轮，通过电机带动驱动轮，驱动轮带动横杆（41）实现横杆（41）的横向平移。

10.一种内环缝全位置TIG焊接方法，采用权利要求1-9之一所述内环缝全位置TIG焊接设备进行，其特征在于，包括以下步骤：

S1、将法兰过渡盘固定在蒸汽发生器的管嘴法兰上；

S2、调整径向滑块和纵向滑块，将横杆置于环缝中轴位置；

S3、通过伸缩调整机构控制横杆横向平移，使得焊接头到达环缝位置，通过半径调整滑块调整焊接头的焊接半径；

S4、对焊缝进行焊接。