CN102039501A - 水下管道干式焊接工作舱 - Google Patents

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薛龙
赵杰
吕涛
曹莹瑜
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Abstract

一种水下管道干式焊接工作舱，主要由上舱体1、下舱体2、舱体功能孔3、外气缸9、左导杆5、右导杆14和基座(10)组成，其中，上舱体(1)和下舱体(2)分别为半圆柱形壳体，与上下舱体(1)、(2)连接的有导杆(5)，(6)导向系统和带有可升降作动杆(20)的外气缸(9)，当其工作时可完整的使上下舱体(1)、(2)开启和重叠成为一密闭的完整的壳体，当水下舱体骑跨在待焊管道(23)上并抱紧管道后，向舱内注入高压空气将舱内的水排出，焊接小车即可沿轨道开出进行水下无人参与的自动干式焊接。本发明结构简单，成本较低，易于推广，可在水下无人条件下实现海底干式管道焊接，不仅能够在高压气体的作用下实现水下管道干式高压焊接，而且在焊接开始前，也可将工作舱内的高压气体通过单向阀泄为常压，使工作舱既可完成水下高压焊接亦可完成水下常压焊接。

Description

水下管道干式焊接工作舱
技术领域
本发明涉及一种焊接工作舱，尤其是能对水下管道实现水下无人参与的水下管道干式焊接工作舱。
背景技术
随着海洋工程的发展，对水下焊接技术的研究越来越受到国内外科研工作者的重视。目前水下焊接重要结构一般分为两种方式：干法焊接和湿法焊接。所谓干法焊接，就是在待焊部位建造一个密封舱，将里面的水用气体排开，让焊工和电弧均处在“干”的环境下。干法焊缝的质量高，但目前的常用结构比较复杂，造价较高，并且一般需要潜水员或焊工的参与，将水下送丝箱等焊接设备送至水下，准备工作较为繁琐，限制了深水焊接的进行。所谓湿法焊接，就是使用电焊条直接在水中施焊，电弧在水下环境中燃烧。湿法焊接虽然较干法焊接设备简单，操作方便，但电弧不稳定，焊缝成型不好，焊接接头的性能较差，因此湿法焊接不能用于水下重要结构的焊接。
发明内容
根据背景技术所述，本发明的目的在于克服目前干法焊接和湿法焊接的不足，提供一种水下管道干式焊接工作舱，这种工作舱主要由上下舱体、推拉气缸左右导杆以及舱体上的功能孔组成，在整个焊接工作舱入水及出水过程中始终向舱内通入高压气体，以保证焊接小车及焊接设备处在“干”的环境下，工作舱骑跨在待焊管道并抱紧管道后，通过舱体上单向阀的作用高压气体将舱内的水排出舱外，焊接小车即可沿轨道开出进行水下无人参与的自动干式焊接。
为了实现上述目的，本发明是通过以下技术方案来实现的：
一种水下管道干式焊接工作舱，主要由上舱体(1)、下舱体(2)、舱体功能孔(3)、外气缸(9)、左导杆(5)、右导杆(14)和基座(10)组成，其中：上舱体(1)和下舱体(2)分别为半圆柱形壳体，其端部分别设置有半圆形通管孔(19)，二者重叠组成一完整地两端具有通管孔(19)的圆柱形壳体；外气缸(9)上端的作动杆(20)与固联于上舱体(1)的气缸座(16)相连接，其下端与基座(10)固联，在外气缸(9)的左右两侧分别设置导杆(5)和导杆(14)，并分别套装在导杆套(6)和导杆套(13)内，导杆套(6)和导杆套(13)又分别与固联在下舱体(2)上的导杆套基座(8)和导杆套基座(12)相连接，左导杆(5)和右导杆(14)的外缘安装有加强板(7)和加强板(11)，加强板(7)和加强板(11)通过其底面的背板与固联在上舱体(1)上的加强板基座(4)和加强板基座(15)相连接，上舱体(1)和下舱体(2)成为一完整自如启闭的结构整体；焊接小车轨道(17)通过多个固定块(21)与上舱体(1)内表面固联，焊接小车(18)背负安装有送丝机，在上舱体(1)和下舱体(2)上设置一系列功能孔(3)。
另外，为了保证整个干式焊接工作舱的密封效果，在上舱体(1)与下舱体(2)结合的表面上嵌有密封条(22)，并且在舱体内所有可能接触水的部位都安装有密封条，以加强密封效果。
若焊接小车(18)和控制设备不防水，则焊接小车(18)和控制设备最初位于上舱体(1)的最上端，入水前在舱体内通入高压气体形成气体保护膜，使设备处在无水环境中；若焊接小车(18)和控制设备防水，则可以放入舱中直接进行焊接。
由于采用上述技术方案，本发明具有以下优点和效果：
1、本发明结构简单，成本较低，易于推广；
2、本发明可在水下无人条件下实现海底干式管道焊接；
3、本发明因将送丝机背负在焊接小车上，因此毋须另外由潜水员将送丝机送至水下待焊结构处；
4、本发明不仅能够在高压气体的作用下实现水下管道干式高压焊接，而且在焊接开始前，也可将工作舱内的高压气体通过单向阀泄为常压，这样就可使这种工作舱既可完成完成水下高压焊接亦可完成水下常压焊接。
附图说明
图1为本发明结构总体立体示意图
图2为本发明下水后骑跨管道时结构示意图
图3为本发明下水后到抱紧管道时结构示意图
图4为本发明上舱体内结构示意图
具体实施方式
由图1至图4示出，一种水下管道干式焊接工作舱，主要由上舱体1、下舱体2、舱体功能孔3、外气缸9、左导杆5、右导杆14和基座10组成，其中：上舱体1和下舱体2分别为半圆柱形壳体，其端部分别设置有半圆形通管孔19，二者重叠组成一完整地两端具有通管孔19的圆柱形壳体；外气缸9上端的作动杆20与固联于上舱体1的气缸座16相连接，其下端与基座10固联，在外气缸9的左右两侧分别设置导杆5和导杆14，并分别套装在导杆套6和导杆套13内，导杆套6和导杆套13又分别与固联在下舱体2上的导杆套基座8和导杆套基座12相连接，左导杆5和右导杆14的外缘安装有加强板7和加强板11，加强板7和加强板11通过其底面的背板与固联在上舱体1上的加强板基座4和加强板基座15相连接，上舱体1和下舱体2成为一完整自如启闭的结构整体；焊接小车轨道17通过多个固定块21与上舱体1内表面固联，焊接小车18背负安装有送丝机，在上舱体1和下舱体2上设置一系列功能孔3。
另外，为了保证整个干式焊接工作舱的密封效果，在上舱体1与下舱体2结合的表面上嵌有密封条22，并且在舱体内所有可能接触水的部位都安装有密封条，以加强密封效果。
若焊接小车18和控制设备不防水，则焊接小车18和控制设备最初位于上舱体1的最上端，入水前在舱体内通入高压气体形成气体保护膜，使设备处在无水环境中；若焊接小车18和控制设备防水，则可以放入舱中直接进行焊接。
具体实施过程如下：当水下管道干式焊接工作舱未入水之前，外气缸9收回，使上舱体1与下舱体2闭合，然后保持上舱体1在上，下舱体2在下的姿态放入水中，工作舱边下降边通过舱体功能孔3中的气孔向工作舱内注入高压气体，使工作舱内的气体压力大于工作舱外部的水压，这样就保证了在上舱体1最顶点的焊接小车18以及背负在焊接小车之上的小型送丝机、安装在小车上的小型焊枪在舱内高压气体的保护下始终保持在不接触水的环境中，即“干”的环境中。在到达水下待焊接管道23时，外气缸9伸长，将上舱体1托起，当上下舱体1、2接触面之间的距离大于待焊管道19的直径时，舱体整体移动，使舱体整体跨骑在管道19上，然后外气缸9缩回，使舱体抱紧管道9。此时通过舱体上单向阀的作用高压气体将舱内的水排出舱外，当舱内的湿度传感器检测到舱内的湿度满足焊接条件后，焊接小车18即可沿焊接轨道17开出并对管道23进行干式焊接。焊接进行过程中可通过各种舱体功能孔3对焊接过程进行控制和监测。待焊接完成后，焊接小车18回到上舱体1的最顶点位置，然后外气缸9伸长，将舱体托起，当上下舱体1、2接触面之间的距离大于待焊管道23的直径时，舱体整体移动，使工作舱和待焊管道完全脱离，然后利用吊装设备将工作舱拖出水面，整个焊接过程完成。在整个工作舱入水和出水的过程中始终通入高压气体，以保证焊接小车及焊接设备处在“干”的环境下。
另知，在焊接开始前，也可将工作舱内的高压气体通过单向阀泄为常压，这样就可使这种工作舱既可完成完成水下高压焊接亦可完成水下常压焊接，提高焊接质量。

Claims (3)

1.一种水下管道干式焊接工作舱，主要由上舱体(1)、下舱体(2)、舱体功能孔(3)、外气缸(9)、左导杆(5)、右导杆(14)和基座(10)组成，其特征在于：上舱体(1)和下舱体(2)分别为半圆柱形壳体，其端部分别设置有半圆形通管孔(19)，二者重叠组成一完整地两端具有通管孔(19)的圆柱形壳体；外气缸(9)上端的作动杆(20)与固联于上舱体(1)的气缸座(16)相连接，其下端与基座(10)固联，在外气缸(9)的左右两侧分别设置导杆(5)和导杆(14)，并分别套装在导杆套(6)和导杆套(13)内，导杆套(6)和导杆套(13)又分别与固联在下舱体(2)上的导杆套基座(8)和导杆套基座(12)相连接，左导杆(5)和右导杆(14)的外缘安装有加强板(7)和加强板(11)，加强板(7)和加强板(11)通过其底面的背板与固联在上舱体(1)上的加强板基座(4)和加强板基座(15)相连接，上舱体(1)和下舱体(2)成为一完整自如启闭的结构整体；焊接小车轨道(17)通过多个固定块(21)与上舱体(1)内表面固联，焊接小车(18)背负安装有送丝机，在上舱体(1)和下舱体(2)上设置一系列功能孔(3)。
2.根据权利要求1所述的水下管道干式焊接工作舱，其特征在于：上舱体(1)与下舱体(2)结合的边缘表面上嵌设密封条(22)。
3.根据权利要求1所述的水下管道干式焊接工作舱，其特征在于：若焊接小车(18)和控制设备不防水，则焊接小车(18)和控制设备最初位于上舱体(1)的最上端，入水前在舱体内通入高压气体形成气体保护膜，使设备处在无水环境中；若焊接小车(18)和控制设备防水，则可以放入舱中直接进行焊接。
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