CN203343687U - 一种现场用连续管对口组焊装置 - Google Patents

Abstract

一种现场用连续管对口组焊装置，包括手推液压升降平台车5、装配平台、空间支架、十字滑台和V形虎钳，装配平台的四个角用4个吊环螺栓和螺母与其下部的手推液压升降平台车联接为一体，装配平台的左右两端安装有相对的空间支架，每个空间支架上均固定有十字滑台，每个十字滑台的上滑板通过T型槽安放有V形虎钳，本装置具有5个对口自由度调整和1个焊接工位高度调整功能；易于运输和现场移动；适用于目前使用的主要尺寸规格（管径0.75～3.5in，壁厚0.087～0.25in）的连续管的管-管全位置对接焊的对口组焊。

Description

一种现场用连续管对口组焊装置

技术领域

本实用新型属于石油装置技术领域,提供了一种现场用连续管对口组焊装置,适用于目前使用的主要尺寸规格的连续管的管-管对接焊的对口组焊,同时也适用于其他一些需要进行管-管对口组焊的场合。 

背景技术

连续管（Coiled Tubing，简称CT）是一种盘绕在卷筒上长达几百米到数千米的无接头石油专用钢管，主要用于井下作业施工。作业后，重新盘绕到卷筒上，以便反复使用。施工作业中，管体不可避免会产生局部的损伤和失效，修复管体的方法，就是截去损伤和失效部分，然后将连续管通过管-管对接焊连在一起。连续管管体长，管壁较薄（多在2-5mm），往往又是现场焊接，因而，提供一种对中精确、组对应力小、可进行全位置操作且操作方便、便于现场运输移动的组对方法和专用设备成为连续管现场管-管对接焊质量保证的基础条件。 

发明内容

为了克服上述现有技术的缺陷，本实用新型的目的在于提供一种现场用连续管对口组焊装置,在连续管管-管对接焊的对口组焊中，可满足主要规格尺寸连续管的焊接对口组对和全位置焊接需要的空间，具有不影响焊接过程，操作方便、对中精确、组对应力小、便于现场运输移动的功能特点。 

为了达到上述目的，本发明的技术方案为： 

一种现场用连续管对口组焊装置,包括手推液压升降平台车5、装配平 台4、空间支架3、十字滑台2和V形虎钳1，装配平台4的四个角用4个吊环螺栓和螺母与其下部的手推液压升降平台车5联接为一体，装配平台4的左右两端各安装一付空间支架3，每个空间支架3上均固定有十字滑台2，每个十字滑台2的上滑板通过T型槽安放有一个V形虎钳1。 

所述的V形虎钳1X向的底座两侧各有2个顶丝螺栓，顶丝端部作用在十字滑台2的上滑板两侧的两条T型槽里；十字滑台的上滑板T型槽中的V形虎钳定位键与T型槽两侧各留有1～1.5mm的间隙。 

本实用新型的十字滑台2和V形虎钳1的安装方式，可实现X向、Y向、Z向3个方向，X-Y平面、X-Z平面2个角度共5个自由度的对口调整；以手推液压升降平台车5作为装置底座易于运输吊装、现场移动和定位，以及焊接操作高度的调整。 

附图说明

附图1是本实用新型的结构示意图。 

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的结构原理和工作原理做详细叙述。 

参照图1，一种现场用连续管对口组焊装置,包括手推液压升降平台车5、装配平台4、空间支架3、十字滑台2和V形虎钳1，装配平台4的四个角用4个吊环螺栓和螺母与其下部的手推液压升降平台车5联接为一体，装配平台4的左右两端安装有相对的空间支架3，每个空间支架3上均固定有十字滑台2，每个十字滑台2的上滑板通过T型槽安放有V形虎钳1。 

所述的手推液压升降平台车5：采用市面上可购的脚踏液压平台车，见图1中（5）。最大载重1000kg；工作台面脚踏液压升降最低高度410mm，最高高度1000mm；工作台面尺寸1000×512mm；具有铁质脚轮制动装置。改动部位有2处：一是将工作台面换成3mm厚的钢板，以防承重变形；二是将平台车的手推杆改造成插拔型可拆卸的，以便对口焊接时连续管的安放和取出。手推液压升降平台车的功能：一是作为整个装备的载体和现场 移动工具；二是通过升降可实现焊接操作位置高低（Z向、垂直竖向）的无级调整。 

所述的装配平台4：是一个铸钢T型工作平台，见图1中（4）。尺寸1000×500×40mm；上表面长度方向（X向、纵向）有2条贯通的T形槽，两槽之间的距离与1中（4）十字滑台的固定螺栓间距相等；宽度方向（Y向、横向）有4条贯通的T形槽，用以满足其他部件的定位安装。平台放置在手推液压升降平台车上，四个角用4个吊环螺栓和螺母将装配平台与手推液压升降平台车联接为一体。装配平台的作用：一是为后续组件提供安装平台；二是安有吊环可用于吊装；三是自身的重量增加了装置的稳定性。 

所述的空间支架3：共4个。每个由2根300×90×3mm的方管型钢叠摞并焊接为一体，而后，采用机加工将上、下面找平并沿长度方向（X向、纵向）在中心开出腰槽或半通槽，两两为一付分别安放在装配平台的左右两侧，见图1中（3）。支架通过下平面的开槽和装配平台的T型槽采用螺栓固定连接，通过上平面开槽采用螺栓与十字滑台底座连接。上、下面分别与十字滑台和装配平台固定在一起的空间支架，其功能是为连续管的手工全位置焊接提供操作空间。在连续管的自动全位置焊接时由于自动焊机头体积小，也可以不用空间支架，而是将十字滑台底座直接固定在装配平台上进行组对焊接。 

所述的十字滑台2：为机械十字滑台，见图1中（2）。沿装配平台长度方向（X向、纵向）的纵向行程400mm，沿装配平台宽度方向（Y向、横向）横向行程100～125mm；承重300Kg，机械精度0.01mm。机械十字滑台共2个，其中一个纵向驱动手轮位置在左边另一个在右边。2个十字滑台的底座用螺栓分别固定在2个空间支架上，保证两个上滑板面处于同一个平面；上滑板用于安装V形虎钳，如图1中（1）。十字滑台的功能是使对口中的两根连续管都可以独立的实现纵向（X向）、水平横向（Y向）两个自由度 的移动和调整。 

所述的V形虎钳1：2个，为市面上可购的精密型机用V形虎钳，钳口宽度100mm，夹持范围Φ10-90mm。2个V形虎钳钳口朝上分别安装在2个十字滑台的上滑板上，见图1中（1）。十字滑台的上滑板沿纵向（X向）有3条T型槽，中间的T型槽用于安放V形虎钳定位键，及用螺栓螺母经V形虎钳的底座孔来固定V形虎钳，两侧的两条T型槽将用于V形虎钳Z向调整和垂直面（X-Z平面）上的角度调整。V形虎钳在安放前要进行2处改造：第一处是使安放在中间T型槽中的V形虎钳的定位键相对于T型槽两侧各留有1～1.5mm的间隙，保证V形虎钳在上滑板平面（X-Y平面）可以实现15～30°的转动，同时，在滑台的上滑板上安装一个沿水平方向的调整螺母，螺母套在V形虎钳底部边缘一侧的栽丝螺栓上，螺母转动时将带动栽丝螺栓拉推V形虎钳的一侧，产生旋转力矩，从而实现V形虎钳在上滑板平面（X-Y平面）上的角度微调。第二处是在V形虎钳纵向（X向）的底座两侧各加工2个螺纹孔，安装上圆头顶丝螺栓，顶丝端部的圆头顶在上滑板两侧的两条T型槽里。在V形虎钳底座的固定螺栓没有完全上紧时，顶丝的旋入将使得V形虎钳的底座离开上滑板平面。当同一虎钳上的前后4个顶丝旋入程度一致时，V形虎钳的底座将被水平平行的顶起离开上滑板平面，实现被夹在V形虎钳的连续管在高度方向（Z向）的微调。当同一虎钳前后顶丝旋入程度不一致时，V形虎钳的底座将相对上滑板平面发生倾斜，实现被夹在V形虎钳的连续管在垂直面上（X-Z平面）倾斜角度的微调。上述微调范围，高度方向（Z向）0～2mm，垂直面上（X-Z平面）倾斜角度0～±15°。V形虎钳的功能和作用：一是，夹持、固定被焊连续管，由于V形虎钳夹持时是两个摆动的活动钳口同时把连续管压向V形块，因而，具有较好的自动定位定心作用。二是，经技术改造处理后，相对于十字滑台，V形虎钳可实现在高度方向（Z向）的微调，以及在水平面（X-Y平面）和垂直面（X-Z平面）上的一定角度的微调。 

本实用新型目的工作原理： 

本实用新型现场用连续管对口组焊装置是一个液压、机械组件的组合体。如图1所示，装置由上至下依次是：V形虎钳、十字滑台、空间支架、装配平台、手推液压升降平台车，两两之间采用螺栓连接成一体。 

1）尺寸规格适用范围：尺寸规格适用范围由V形虎钳实现。选用V形虎钳的夹持范围是Φ10～90mm，从而可适用于连续管主要规格尺寸19.05～88.9mm（0.75～3.5in），壁厚2.2～6.35mm（0.087～0.25in）的焊接对口组对。 

2）对口组对：连续管无错边、精准对口的目的功能由V形虎钳和十字滑台的配合操作来实现。首先当需要对口焊接的2根连续管被分别夹持在同规格的V形虎钳上，而2个V形虎钳又分别安装在处于同一水平面的十字滑台上滑面上时，需要对口焊接的2根连续管的圆心已基本处于同一个水平面上，此后根据具体情况，通过V形虎钳和十字滑台的操作，再对连续管管口进行上下（Z向）、左右(Y向)、前后（X向）方向以及垂直面（X-Z平面）角度、水平面（X-Y平面）角度共5个自由度的调整或微调，最终达到连续管无错边、精准对口。其中： 

上下（Z向）位置的微调通过同步调整V形虎钳前后的顶丝使V形虎钳底座等距的离开十字滑台的上滑面来实现，调节范围0～2mm。 

左右(Y向)位置的微调通过转动十字滑台横向驱动手轮来实现，调节范围为十字滑台的横向行程。 

前后（X向）位置的微调通过转动十字滑台纵向驱动手轮来实现，调节范围为十字滑台的纵向行程。 

垂直面（X-Z平面）角度的微调通过同一V形虎钳前后顶丝调整程度的差别，使V形虎钳底座的前后离开十字滑台上滑面的距离不同来实现，调节范围0～±15°。 

水平面（X-Y平面）角度的微调通过安装在十字滑台上滑板上的调整螺 母拉推V形虎钳的一侧，产生旋转力矩来实现，调节范围，取决于V形虎钳定位键与T型槽两侧之间加工预留的的间隙，控制在0～±15°。 

目前主要规格尺寸连续管的壁厚是2.2～6.35mm（0.087～0.25in），因而，上述5个自由度的可调节范围完全可以满足对口组装的调节范围要求。 

3）焊接条件部分：本实用新型在适应连续管焊接条件方面有3个特点，一是，采用液压升降平台的升降功能以适应对工件放置位置及焊接人员操作高度的需求。二是，采用加装空间支架为连续管的焊接提供操作空间。三是，采用对口处无障碍的连续管分别夹装方式，焊接中无需拆装夹具，可实现整圈焊缝的不间断焊接。 

4）组对应力小：组对应力小是通过对口操作方法和顺序的安排来控制和实现的。由于强行装夹是导致组对应力的主要原因，因而，对口操作方法和顺序是将需对口的连续管放置在V形虎钳的下V形块上，使连续管处于自由状态，进行必要的对口调整，达到对口要求后，再旋动V形虎钳柄把连续管卡紧固定。 

5）运输移动：本实用新型现场用连续管对口组焊装置通过安装在装配平台四角处的4个吊环螺栓实现设备运输时的吊装。通过手推液压升降平台车的轮子和刹车实现装置现场的移动和定位。 

6）操作：经多次现场实施，总结操作基本过程如下，但本实用新型不限于这些实施。 

工具：扳手、钢角尺或钢板尺、塞规。扳手用于调整和紧固顶丝、调整螺母、螺栓；钢角尺或钢板尺用于对口测量；塞规用于测量焊接钝边间隙。 

连续管准备：根据现场场地启动卷筒释放一定长度的连续管，按照连续管焊接工艺指导书的要求对连续管进行焊前、对口的处理（测量、清理、管端整圆矫直、坡口加工等），调整连续管长度使两连续管在对口处有20～30mm的搭接。 

设备准备：调整液压升降平台以适应焊接人员操作的高度需求；调整十字滑台和V形虎钳的位置以适应焊接机具和人员操作的宽度需求。调整V形虎钳高度（Z向）顶丝使虎钳底座与十字滑台上滑面接触；调节调整螺母使V形虎钳定位键处于T型槽中间，两侧间隙相等。打开V形虎钳钳口。将现场用连续管对口组焊装置移到连续管对口处。 

架管：将需对口的连续管分别放置在2个V形虎钳的下V形块上，用支架将卷筒至连续管对口组焊装置之间的连续管支起，使连续管在径向处于自由状态。之后将其中一根连续管用V形虎钳加紧，将该V形虎钳下的十字滑台轴向（X向）后移，使该连续管后退，消除连续管准备时对口处20～30mm的搭接，再移动该十字滑台径向（Y向）使两对口连续管轴向处于基本同心。这样做的目的是避免强行对口组装产生不良的焊接应力，其中轴向的处理方法可以避免由装配导致的拉应力，并产生一定对承载有利的压应力。上述完成后将装置刹车定位。 

对口调整：上下错边（Z向）通过同步调整连续管低的V形虎钳前后的顶丝使V形虎钳底座等距的离开十字滑台的上滑面来实现。水平面错边(左右、Y向)通过转动十字滑台横向驱动手轮来实现。垂直面（X-Z平面）角度的调整通过同一V形虎钳前后顶丝调整程度的差别，使V形虎钳底座的前后离开十字滑台上滑面的高度距离不同来实现。水平面（X-Y平面）角度的调整通过十字滑台上滑板上的调整螺母拉推V形虎钳的一侧，产生旋转力矩和V形虎钳转动位移来实现。坡口间隙（轴向、X向）的调整通过转动十字滑台纵向驱动手轮来实现。当调整达到焊接工艺指导书的要求后夹紧连续管，而后进入到下一步连续管现场管-管对接焊的焊接内容。 

Claims (2)

1.一种现场用连续管对口组焊装置,其特征在于，包括手推液压升降平台车（5）、装配平台（4）、空间支架（3）、十字滑台（2）和V形虎钳（1），装配平台（4）的四个角用4个吊环螺栓和螺母与其下部的手推液压升降平台车（5）联接为一体，装配平台（4）的左右两端各安装有相对的一付空间支架（3），每个空间支架（3）上均固定有十字滑台（2），每个十字滑台（2）的上滑板通过T型槽安放有V形虎钳（1）。

2.根据权利要求1所述的一种现场用连续管对口组焊装置,其特征在于，所述的V形虎钳（1）X向的底座两侧各有2个顶丝螺栓，顶丝端部作用在十字滑台（2）的上滑板两侧的两条T型槽里；十字滑台的上滑板T型槽中的V形虎钳定位键与T型槽两侧各留有1～1.5mm的间隙。

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