大口径薄壁压力钢管加劲环辅助焊接设备及焊接方法

摘要

本申请涉及大口径薄壁压力钢管加劲环辅助焊接设备及焊接方法，包括用于可拆卸设置于待焊接压力钢管上的架体，架体一端用于设置在待焊接压力钢管的一端，架体的另一端用于设置在待焊接压力钢管的另一端，架体上设置有用于放置加劲环的承接装置、用于从承接装置上提取加劲环的提取机构、和用于将加劲环压紧在待焊接压力钢管外壁的压紧装置，提取机构位于架体一端，承接装置位于架体另一端，在焊接过程中，由于压力钢管是处于沿轴向竖直放置，因此受力方向是沿压力钢管的轴向，使得压力钢管在焊接过程中不易出现径向形变，进而压力钢管不易出现圆度不够的情况，焊接时，加劲环与压力钢管外壁能够有效贴合，焊接效率高且焊接质量高。

说明书

技术领域

本申请涉及焊接设备的领域，尤其是涉及一种大口径薄壁压力钢管加劲环辅助焊接设备及焊接方法。

背景技术

随着社会对于清洁能源不断扩大的需要，水利发电得到了快速发展，在水利发电过程中，会用到压力钢管，而由于引水过程中水压较大，为了增加压力钢管的稳定性，则需要在压力钢管外设置加劲环。

大口径压力钢管在长距离输水工程项目中具有较强的应用价值，但压力钢管在制作过程中，由于长径比很大，经常遇到钢管在平放状态下因为自重引起变形，使得钢管圆度不够，而加劲环是标准的环形，因此，导致加劲环在安装时与钢管之间缝隙过大，焊接耗费时间长且加劲环安装质量难以保证。

发明内容

为了提高焊接效率和提高加劲环安装质量，本申请提供一种大口径薄壁压力钢管加劲环辅助焊接设备及焊接方法。

第一方面，本申请提供的一种大口径薄壁压力钢管加劲环辅助焊接设备采用如下的技术方案：

一种大口径薄壁压力钢管加劲环辅助焊接设备，包括用于可拆卸设置于待焊接压力钢管上的架体，所述架体一端用于设置在待焊接压力钢管的一端，架体的另一端用于设置在待焊接压力钢管的另一端，所述架体上设置有用于放置加劲环的承接装置、用于从承接装置上提取加劲环的提取机构和用于将加劲环压紧在待焊接压力钢管外壁的压紧装置，所述提取机构位于架体一端，所述承接装置位于架体另一端。

通过采用上述技术方案，使用中，将待焊接压力钢管立放在地面，使得压力钢管的轴向与水平面垂直，之后将架体的提取机构端固定在压力钢管较高的一端，架体的承接装置端放置于压力钢管较低一端，将加劲环放置在承接装置上，之后通过提取机构将承接装置上的加劲环提取至规定高度，并通过压紧装置将加劲环压紧，使得加劲环紧贴在压力钢管外壁，随后工人即可通过焊接设备对加劲环焊接，在焊接过程中，由于压力钢管是处于沿轴向竖直放置，因此受力方向是沿压力钢管的轴向，使得压力钢管在焊接过程中不易出现径向形变，进而压力钢管不易出现圆度不够的情况，焊接时，加劲环与压力钢管外壁能够有效贴合，焊接效率高且焊接质量高。

优选的，所述承接装置包括滑动设置于架体远离提取机构一端的承接板和用于驱动承接板滑动的第一驱动机构，所述承接板沿架体远离待焊接压力钢管一侧到架体靠近待焊接压力钢管一侧的方向滑动，所述架体上设置有供承接板从架体一侧滑动至架体另一侧的运输口。

通过采用上述技术方案，由于加劲环是金属材质，因此加劲环质量较重，为了方便将加劲环放置在承接装置上，通常在移动加劲环时会采用叉车运输，为此将承接板滑动设置，需要向承接板放置加劲环时，通过第一驱动机构将承接板驱动至架体背离待焊接压力钢管侧，此时可以方便通过叉车向承接板上放置加劲环，加劲环放置完成后，通过第一驱动机构将承接板驱动至靠近压力钢管侧，此时即可通过提取机构方便提取，设置运输口方便将加劲环从架体一侧运输至架体另一侧，既方便放置加劲环，又方便提取机构提取加劲环。

优选的，所述提取机构包括转动设置在架体一端的卷盘、绕卷至卷盘上的柔性绳和驱动卷盘转动的第二驱动机构，所述柔性绳的自由端设置有用于吸取加劲环的电磁铁，所述柔性绳的自由端位于架体用于朝向待焊接压力钢管侧。

通过采用上述技术方案，通过卷盘与柔性绳的配合，能够方便将加劲环提取至需要的高度，而且卷盘与柔性绳的配合能够满足在规定范围内提升任意尺寸的需求；由于加劲环为月牙形的片状，因此通过电磁铁能够快速提取加劲环。

优选的，所述架体上沿架体一端到另一端方向滑动设置有滑动座，所述架体上设置有用于驱动滑动座滑动的驱动件，所述滑动座上滑动设置有用于托举加劲环的托举装置，所述托举装置沿从架体侧到待焊接压力钢管侧的方向滑动，所述滑动座上设置有用于驱动托举装置滑动的第三驱动机构。

通过采用上述技术方案，由于加劲环是通过电磁铁提取，因此如直接焊接会导致焊接处有较大磁性，影响焊接质量，为此设置托举装置，通过提取机构将加劲环放置在托举装置上，然后电磁铁脱开加劲环，之后通过托举装置将加劲环运输至规定位置处焊接，一定程度避免焊接时因较大磁性而影响焊接质量。

优选的，所述托举装置包括滑动设置在滑动座上的滑动爪，所述第三驱动机构用于驱动滑动爪滑动，所述滑动爪朝向待焊接压力钢管端滑动设置有用于承接加劲环的伸缩爪，所述伸缩爪沿架体侧到待焊接压力钢管侧的方向滑动，所述滑动爪与伸缩爪之间设置有用于驱动伸缩爪始终具有向待焊接压力钢管侧滑动趋势的弹性件，所述压紧装置包括设置在滑动爪靠近待焊接压力钢管侧的抵触凸起，所述抵触凸起用于与加劲环的外径处抵触。

通过采用上述技术方案，通过滑动爪与伸缩爪的配合，能够满足多种型号加劲环的托举需要，当滑动爪带动伸缩爪和加劲环向压力钢管侧运动时，伸缩爪和加劲环将与压力钢管外壁接触，此时若伸缩爪距离抵触凸起的距离大于加劲环的宽度，则伸缩爪先与压力钢管外壁接触，随着滑动爪的移动，伸缩爪会受到压力钢管较大的抵触力，此时伸缩爪将在滑动爪上滑动，使得加劲环逐渐靠近压力钢管，直至加劲环与压力钢管外壁贴合为止；若伸缩爪长度小于加劲环宽度，则加劲环将直接与压力钢管外壁贴合，方便后续焊接；其中通过抵触凸起能够保证加劲环与压力钢管紧密贴合。

优选的，所述架体设置提取机构端设置有行走组件，所述行走组件包括转动设置于架体上的行走轮，所述行走轮用于与待焊接压力钢管的端部滚动配合，所述架体上设置有第一支撑架和第二支撑架，所述第一支撑架沿待焊接压力钢管侧到架体侧的方向滑动设置，所述架体上设置有用于驱动第一支撑架滑动的第四驱动机构，所述第二支撑架固定设置在架体上，所述第一支撑架上转动设置有动轮，第二支撑架上转动设置有定轮，所以动轮和定轮均用于沿待焊接压力钢管的周向滚动，所述定轮用于与待焊接压力钢管的外壁接触，所述动轮用于与待焊接压力钢管的内壁接触。

通过采用上述技术方案，由于压力钢管尺寸较大，因此为了将加劲环焊接在压力钢管上需要将加劲环分成多个部分，多个部分的加劲环组成环形，焊接时，需要将多个部分的加劲环分别运送至规定位置进行焊接，通过行走组件能够满足架体绕待焊接压力钢管的周向移动，方便焊接压力钢管不同位置处的加劲环。

优选的，所述架体背离提取机构侧设置有用于限制架体与待焊接压力钢管间距离的限位件，所述限位件包括设置在架体上的支撑杆和位于支撑杆朝向待焊接压力钢管端的抵接轮，所述抵接轮用于与待焊接压力钢管的外壁抵接。

通过采用上述技术方案，使得架体的两端均与压力钢管间保持足够的距离，方便后续提取加劲环和焊接加劲环。

优选的，所述架体背离提取机构侧设置有用于支撑架体的支撑轮，所述支撑轮转动设置在架体上。

通过采用上述技术方案，方便在焊接前将架体运送至压力钢管处，也方便在焊接完毕后将架体移开。

优选的，所述架体设置提取机构端设置有沿架体一端到另一端方向滑动的升降台，所述架体上设置有用于驱动升降台滑动的第五驱动机构，所述转动轮、第一支撑架、第二支撑架和第四驱动机构均设置在升降台上。

通过采用上述技术方案，通过升级台能够满足不同长度压力钢管的加工，同时也方便将动轮和定轮设置在压力钢管内外两侧。

第二方面，本申请提一种大口径薄壁压力钢管加劲环焊接方法，供采用如下的技术方案：

一种大口径薄壁压力钢管加劲环焊接方法，包括以下焊接步骤：

步骤一：将压力钢管竖直立放，使压力钢管的轴向与水平方向垂直；

步骤二：将加劲环提升至规定高度且使得加劲环与压力钢管外壁紧贴；

步骤三：通过焊接设备对贴在一起的压力钢管和加劲环焊接；

步骤四：重复步骤一至步骤三，完成所有加劲环的焊接。

通过采用上述技术方案，在焊接时，由于压力钢管立放，因此不易出现压力钢管发生径向形变的问题，使得压力钢管在焊接时效率更高。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1.在焊接加劲环时，由于压力钢管的轴线方向为竖直方向，因此压力钢管不易受到较大的径向力，使得压力钢管不易产生径向形变，压力钢管在焊接前后圆度基本不变，方便加劲环的焊接，同时焊接时由于加劲环与压力钢管之间的配合较为紧密，因此焊接质量更好；

2.通过本申请的设备能够方便将加劲环运输至规定高度，方便加劲环焊接，同时由于在架体上配备行走组件，因此能够满足在压力钢管周向多个位置的焊接。

附图说明

图1是本申请实施例的使用状态示意图。

图2是本申请实施例的主视图。

图3是本申请实施例的托举装置的结构示意图。

附图标记说明：1、架体；2、承接装置；211、承接板；212、第一驱动机构；3、提取机构；311、卷盘；312、柔性绳；313、第二驱动机构；4、压紧装置；411、抵触凸起；5、运输口；6、电磁铁；7、滑动座；8、托举装置；811、滑动爪；812、伸缩爪；813、弹性件；9、第三驱动机构；10、行走组件；101、行走轮；102、第一支撑架；103、第二支撑架；104、第四驱动机构；105、动轮；106、定轮；11、限位件；111、支撑杆；112、抵接轮；12、支撑轮；13、升降台；14、第五驱动机构；15、驱动件；16、待焊接压力钢管；17、加劲环。

具体实施方式

以下结合附图1-3对本申请作进一步详细说明。

本申请实施例公开一种大口径薄壁压力钢管加劲环辅助焊接设备，如图1所示，包括架体1和设置在架体1上的承接装置2、提取机构3和压紧装置4，其中，架体1沿着待焊接压力钢管16的轴向设置，且架体1可拆卸固定在待焊接压力钢管16上，承接装置2位于架体1的底端用于放置加劲环17，提取机构3位于架体1的顶端用于将承接装置2上的加劲环17提取至规定高度，压紧装置4用于将提取的加劲环17压紧在待焊接压力钢管16的外壁。

参照图1、2，承接装置2包括滑动设置在架体1上的承接板211，在架体1上设置有用于驱动承接板211滑动的第一驱动机构212，承接板211的滑动方向与待焊接压力钢管16的径向重合，如此能够保证承接板211带动加劲环17运动至待焊接压力钢管16的表面处，由于加劲环17较长，因此为了方便将加劲环17从架体1背离待焊接压力钢管16侧运输至架体1与待焊接压力钢管16之间，在架体1上设置有运输口5，运输口5位于架体1底部，运输口5由架体1弯折形成，主要供加劲环17与承接板211通过；本实施例中，为了使得加劲环17放置更稳定，在承接板211背离待焊接压力钢管16侧设置有凸台，如此能够保证承接板211运动时带动加劲环17运动，一定程度上避免承接板211突然运动时使得加劲环17与承接板211之间产生较大的相对位移，使得加劲环17掉落的情况发生。

其中，在架体1顶部位置设置有升降台13，升降台13能够在架体1上滑动，如图1所述，升降台13沿着待焊接压力钢管16的轴向滑动，在架体1上设置有第五驱动机构14，通过第五驱动机构14能够驱动升降台13上下滑动；在升降台13上设置有行走组件10，行走组件10用于与待焊接压力钢管16的上端配合，且行走组件10能够沿着待焊接压力钢管16的周向运动，其中，提取机构3位于升降台13上。

行走组件10包括转动设置在升降台13上的行走轮101，行走轮101的转动轴沿着待焊接压力钢管16的径向设置，使用中行走轮101用于与待焊接压力钢管16的上端面抵接，且行走轮101可在待焊接压力钢管16的上端面沿着待焊接压力钢管16的周向滚动，在行走轮101一侧设置有第一支撑架102，行走轮101另一侧设置有第二支撑架103，第一支撑架102和第二支撑架103相对设置，且第一支撑架102位于行走轮101背离架体1侧，第二支撑架103位于行走轮101靠近架体1侧，其中，第一支撑架102滑动设置在升降台13上，第一支撑架102的滑动方向沿着待焊接压力钢管16的径向，在升降台13上设置有驱动第一支撑架102运动的第四驱动机构104，在第一支撑架102上转动设置有动轮105，第二支撑架103上转动设置有定轮106，动轮105与定轮106均用于与待焊接压力钢管16接触且滚动配合，定轮106与动轮105的转动轴线均与待焊接压力钢管16的轴线平行；使用中，第一支撑架102位于待焊接压力钢管16内侧，第二支撑架103位于待焊接压力钢管16外侧，通过第四驱动机构104驱动第一支撑架102滑动，能够让待焊接压力钢管16被夹紧在定轮106与动轮105之间。

需要将架体1固定在待焊接压力钢管16上时，通过第五驱动机构14驱动升降台13上升，直至第一支撑架102的高度大于待焊接压力钢管16的高度时为止，此时通过第四驱动机构104驱动第一支撑架102向待焊接压力钢管16的内侧运动，直至第一支撑架102完全运动至待焊接压力钢管16的内侧时为止，然后通过第五驱动机构14驱动升降台13下降，直至行走轮101与待焊接压力钢管16的端部抵触为止，之后通过第四驱动机构104驱动第一支撑架102向架体1侧运动，直至待焊接压力钢管16被夹紧在定轮106和动轮105之间时为止，此时完成架体1的固定。

如图1、2所示，其中，提取机构3包括卷盘311、柔性绳312和第二驱动机构313，卷盘311转动设置在升降台13上，柔性绳312绕卷在卷盘311上，第二驱动机构313固定在升降台13上且用于驱动卷盘311旋转以带动柔性绳312的自由端沿架体1上下移动，柔性绳312的自由端穿过升降台13且位于架体1朝向待焊接压力钢管16侧，方便在焊接时将加劲环17提取至待焊接压力钢管16的外壁处；在柔性绳312的自由端设置有电磁铁6，电磁铁6的供电线路沿着柔性绳312设置，能够保证电磁铁6上下移动时的供电需求。为了方便电磁铁6将加劲环17吸取，需要在放置加劲环17时严格控制加劲环17在承接板211上的位置，如此当电磁铁6自由下落至加劲环17处时，能够落在加劲环17重心附近，这样当加劲环17被吊起时相对平衡，方便后续操作。

如图2、3所示，架体1上滑动设置有滑动座7，滑动座7沿着待焊接压力钢管16的轴向滑动，本实施例中，沿着架体1的高度方向在架体1上开设有滑槽，滑动座7上设置有与滑槽配合的滑块，通过滑槽与滑块的配合让滑动座7稳定运动，在架体1上设置有用于驱动滑动座7滑动的驱动件15；在滑动座7上设置有托举装置8，托举装置8沿朝向待焊接压力钢管16的方向滑动，方便托举装置8将加劲环17运输至与待焊接压力钢管16的表面贴合，在滑动座7上设置有用于驱动托举装置8滑动的第三驱动机构9。

如图3所示，托举装置8包括滑动爪811，本实施例中滑动爪811有两个，两个滑动爪811均滑动连接在滑动座7上，第三驱动机构9用于驱动两个滑动爪811滑动，滑动爪811为长条形，且滑动爪811的一端朝向待焊接压力钢管16侧，在滑动爪811朝向待焊接压力钢管16侧滑动设置有伸缩爪812，伸缩爪812沿朝向待焊接压力钢管16侧的方向滑动，在伸缩爪812与滑动爪811之间设置有弹性件813，本实施例中，伸缩爪812滑动套接在滑动爪811上，弹性件813为弹簧，弹簧的一端与伸缩爪812连接，另一端与滑动爪811连接，在具体使用中，可在滑动爪811与伸缩爪812之间设置限位装置，能够限制伸缩爪812在滑动爪811上的滑动范围和滑动距离，有效避免伸缩爪812从滑动爪811上脱离。其中，压紧装置4包括设置在滑动爪811靠近待焊接压力钢管16侧的抵触凸起411，抵触凸起411用于与加劲环17的外径处抵触，本实施例中，抵触凸起411固定在滑动爪811套接伸缩爪812侧，伸缩爪812的长度小于加劲环17的宽度。

使用时，通过电磁铁6将加劲环17吸附后提升，当加劲环17运输至滑动爪811上方后，通过第三驱动机构9驱动滑动爪811与伸缩爪812伸出至加劲环17正下方，然后通过第二驱动机构313驱动卷盘311转动，让柔性绳312的自由端伸长，直至加劲环17放置在伸缩爪812上后停止，最后断开电磁铁6的电源，使得电磁铁6与加劲环17之间脱开；随后通过驱动件15驱动滑动座7沿架体1高度方向滑动至规定高度，之后通过第三驱动机构9驱动滑动爪811向待焊接压力钢管16侧运动，直至加劲环17与待焊接压力钢管16抵接，之后即可进行焊接，焊接完成后驱动滑动座7和滑动爪811运动至初始位置后即可通过提取机构3运输另外的加劲环17进行焊接，如此往复循环即可焊接完毕；在加劲环17逐渐与待焊接压力钢管16外壁抵触的过程中，如伸缩爪812先与待焊接压力钢管16的外壁接触，则在第三驱动机构9的作用下伸缩爪812将在滑动爪811上滑动，在此过程中加劲环17将与抵触凸起411抵触，使得加劲环17不会随着伸缩爪812运动，让加劲环17能够逐渐靠近待焊接压力钢管16。

其中，在架体1底部设置有支撑轮12，本实施例中支撑轮12为万向轮，方便将架体1移动至任意位置。同时在架体1底部侧设置有限位件11，限位件11包括支撑杆111和抵接轮112，支撑杆111一端固定在架体1底部侧，另一端与抵接轮112连接，抵接轮112用于与待焊接压力钢管16的外壁抵接。

本实施例中，第一驱动机构212、第二驱动机构313、第三驱动机构9、第四驱动机构104、第五驱动机构14和驱动件15均为油缸，也可为气缸、电缸等驱动器件。

使用时，将待焊接压力钢管16立放在地面，使得待焊接压力钢管16的轴线方向与水平面垂直，之后推动架体1至待焊接压力钢管16处，并通过第五驱动机构14驱动升降台13上升，直至第一支撑架102高于待焊接压力钢管16的上端为止，然后推动架体1向待焊接压力钢管16处靠近，直至第一支撑架102运动至待焊接压力钢管16的内侧处，此时通过第五驱动机构14驱动升降台13下降，直至支撑轮12与待焊接压力钢管16的上端面抵接，之后通过第四驱动机构104驱动第一支撑架102向第二支撑架103侧靠近，直至待焊接压力钢管16被夹紧在第一支撑架102和第二支撑架103之间，此时定轮106与动轮105均与待焊接压力钢管16贴合。

之后，通过第一驱动机构212驱动承接板211运动至架体1背离待焊接压力钢管16侧，随后将加劲环17放置在承接板211上，并通过第一驱动机构212驱动承接板211带动加劲环17运动至架体1与待焊接压力钢管16之间；通过第二驱动机构313驱动卷盘311转动，使得柔性绳312的自由端靠近加劲环17，随后给电磁铁6通电，使得电磁铁6与加劲环17吸附，将柔性绳312收卷，使得加劲环17被提升，然后驱动滑动座7移动至加劲环17底部后，使得滑动爪811带动伸缩爪812运动至加劲环17正下方，将电磁铁6断电后加劲环17将放置在伸缩爪812上，然后驱动滑动座7移动至规定位置，并驱动滑动爪811带动伸缩爪812将加劲环17紧抵在待焊接压力钢管16表面后即可进行焊接。

第二方面，本申请提一种大口径薄壁压力钢管加劲环焊接方法，供采用如下的技术方案：

本申请实施例还公开一种大口径薄壁压力钢管加劲环17焊接方法，包括以下焊接步骤：

步骤一：将压力钢管竖直立放，使压力钢管的轴向与水平方向垂直；

步骤二：将加劲环提升至规定高度且使得加劲环与压力钢管外壁紧贴；

步骤三：通过焊接设备对贴在一起的压力钢管和加劲环焊接；

步骤四：重复步骤一至步骤三，完成所有加劲环的焊接。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。