CN102284770A - 小口径长管内焊缝焊机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种小口径长管内焊缝焊机，包括底座、焊枪系统、送丝机构、移动小车系统和焊接控制系统，焊枪系统包括电机、立柱、滑块、横梁以及焊枪，横梁为中空管并固联在滑块上，焊枪包括中空的前端板和后端板、与前、后端板固联的至少三根中空的连接管，前、后端板内均设有隔板，在前端板上固联有与其不同内腔相通的进水管和出水管，在前端板还设有连接座，连接座与横梁的前端相连，在连接管之间固设有摆弧架，焊接电极固定于摆弧架上；移动小车系统包括通过两导轨副和齿轮-齿条副安装于底座上的小车、固设于小车底部的变频电机和固设于小车上的至少两套定位夹紧装置；本发明具有刚性好、焊枪的径向尺寸小、稳定性好、变形小的优点，且焊接质量高。

Description

小口径长管内焊缝焊机

技术领域

   本发明涉及一种用于小口径长管的内焊缝焊机，特别是用于油气输送的小口径长管氩弧焊的内焊缝焊机。

背景技术

随着现代油气开采输送技术的发展，油气井越来越深，开采工况越来越恶劣，输送管线越来越长，管线压力越来越高，原油气又含大量强腐蚀性和剧毒的硫化氢气体，对现代油气开采用钢管制造提出了更高的技术要求。其要求管线要具有良好的耐腐蚀性能和高等级机械性能，同时还必须有高可靠性。现在国内一些低压油气田采用的内衬不锈钢复合管，即在碳钢管内衬不锈钢管以达到高强度和耐腐蚀的目的。但这种不锈钢复合管基层和复层存在间隙，在长期的高压强蚀状态下不锈钢层易脱落，造成堵管。 

目前此类管线原油气输送管大多数还是采用内覆不锈钢复合管，内覆不锈钢复合管的生产工艺有两种，一种为碳钢管内孔堆焊不锈钢生产，目前进口不锈钢复合管大多采用此类工艺生产，其焊接难度大，耗能多为其价格昂贵的主要原因。另一种为不锈钢复合板卷制生产，是将不锈钢复合管的基层和复层是用爆炸焊接或冶金结合的方式将两种金属复合在一起的，不锈钢层与碳钢层不会脱落，此种方法成形后需使用内焊装置焊一条内焊缝，目前使用的内焊设备，包括底座、装夹系统、焊枪系统、送丝机构和焊接控制系统，装夹系统系统包括一固定板和通过丝杆-螺母副驱动的移动压板，可将工件定位于固定板与移动压板之间；焊枪系统包括导轨、装于导轨上的小车、设于小车上的立柱、与立柱通过导轨副配合的滑块，立柱与滑块还通过丝杆-螺母副相连，丝杆通过传动装置由电机驱动，滑块上固设有横梁，横梁的端部连接有框架结构的焊枪，焊枪内设有十字滑块结构的摆弧架，焊接电极固定于摆弧架上，摆弧架可在二维方向调整焊接电极的位置；所述送丝机构包括固设于立柱上的丝盘、位于焊枪内的丝管、以及可前后移动丝管的输送装置，焊丝绕于丝盘上且其前端穿过丝管，在丝盘前设有一送丝机；焊接控制系统通过线路与焊接电极、摆弧架、送丝机相连。

使用时，工件固定不动，通过电机、传动装置、丝杆-螺母副来调整横梁及焊枪的纵向位置，摆弧架可对焊接电极的位置进行微调，对准焊缝，焊接时，通过控制小车沿工件的轴向移动，并由输送装置同步移动丝管和送丝机连续送丝，由焊接电极完成内焊；但该装置用于小口径、长管时难以满足要求，一是因为焊接时横梁及焊枪需沿轴向移动，不可避免地会引起二者的振动，加上工件较长，横梁也一定较长，又为悬臂结构，其本身的刚性较差，焊枪的重量较轻，将导致振幅加大，焊枪的稳定性较差，严重降低了焊缝的成形质量；二：由于焊枪内还需安装丝管的输送装置，将加大其径向尺寸，所适用的工件口径受到限制，且焊枪没有冷却装置，在用于小口径、长管时，管内聚集了大量焊接释放出的热能，焊接时间又较长，焊枪长时间处于高温状态下易变形，这也将影响焊接质量。

发明内容

 本发明的目的是针对现有技术存在的上述不足，提供一种小口径长管内焊缝焊机，它具有刚性好、焊枪的径向尺寸小、稳定性好、变形小的优点，可用于小口径、长管的内焊，且焊接质量高。

为达到上述目的，本发明的小口径长管内焊缝焊机，包括底座、焊枪系统、送丝机构、移动小车系统和焊接控制系统，焊枪系统包括电机、立柱、滑块、横梁以及焊枪，在立柱上设有纵向的丝杆和导轨，丝杆与电机通过减速传动装置相连，滑块上固设有与丝杆配合的螺母，并在该滑块上设有与导轨配合的滚轮，其特征在于所述横梁为中空管并固联在滑块上，焊枪包括中空的前端板和后端板、与前、后端板固联的至少三根中空的连接管，前、后端板内均设有隔板，在前端板上固联有与其不同内腔相通的进水管和出水管，在前端板还设有连接座，连接座与横梁的前端相连，在连接管之间固设有摆弧架，焊接电极固定于摆弧架上；所述移动小车系统包括通过两导轨副和齿轮-齿条副安装于底座上的小车、固设于小车底部的变频电机和固设于小车上的至少两套定位夹紧装置，所述齿条固定于底座上，齿轮装于变频电机的输出轴上，每套定位夹紧装置包括固设于小车上的定位板、安装于定位板中部的两个滚轮，不同定位板上的两个滚轮分别同轴，在每块定位板两端均设有可旋转的丝杆，丝杆上均装有螺母，每个螺母与各自的夹板固联，螺母与定位板设有配合的滑轨与滑槽，丝杆的端部均设有手柄；所述送丝机构包括丝盘、设于滑块、横梁、连接座、前端板内以及连接管之间的丝管，焊丝绕于丝盘上且其前端穿过丝管，在丝盘前设有一送丝机；焊接控制系统通过线路与焊接电极、摆弧架、送丝机相连。

上述减速传动装置包括链轮链条机构和涡轮蜗杆机构，涡轮装于丝杆的端部，链轮链条机构的两链轮分别装于蜗杆和电机的转轴上。

本发明通过定位夹紧装置将工件固定于小车上，焊接时，变频电机通过齿轮-齿条副使得小车沿底座上的导轨轴向移动，而焊枪保持静止，可大幅降低焊枪的振动，提高其稳定性，由于工件的质量较大，小车移动时的振动对工件的影响很小，工件移动平稳，工件与焊接电极之间的距离基本保持恒定，可保证长管焊接焊缝的成形质量；中空的横梁即可减轻重量，又可提高刚性，且便于连接线路和丝管的设置，减小径向尺寸；由于焊枪保持静止，丝管无需移动，可取消原来的输送装置，减小了焊枪的径向尺寸，可适用于小口径的工件；中空的连接管既可减轻重量，提高刚性，通过进水管和出水管对焊枪注入冷却水，又可对焊枪进行降温，即使长时间在管内温度很高的小口径工件内使用，焊枪也不易变形，从而确保焊接质量。

作为本发明的进一步改进，所述连接座的下端连有两个球形导向轮；通过调整滑块的纵向位置，可使得球形导向轮与工件的内壁接触，对焊枪提供支撑，可提高焊枪的刚性，进一步提高焊接质量；

作为本发明的进一步改进，所述连接管为中空的椭圆管，且椭圆的长轴位于纵向；该结构可提高连接管和焊枪的刚性；

作为本发明的进一步改进，所述送丝机构还包括设于连接座内的前端送丝机，该送丝机通过线路与焊接控制系统相连；通过二级送丝，在长管焊接时可提高送丝的连续性和平稳性；

作为本发明的进一步改进，在底座上设有一个或一个以上的辅助横梁旋转支架；在不工作时，转动辅助横梁旋转支架，使其支撑横梁的底部，可避免长期闲置时横梁产生变形，提高横梁的刚性；

作为本发明的进一步改进，在连接管上还固设有摄像头，一显示器与摄像头相连；可观测焊接时的工作状态，以便随时调整相应的部件，确保焊接质量。

综上所述，本发明具有刚性好、焊枪的径向尺寸小、稳定性好、变形小的优点，可用于小口径、长管的内焊，且焊接质量高。

附图说明

图1为本发明实施例的立体图。

图2为图1的俯视图。

图3为每套定位夹紧装置的主视图。

图4为图3的俯视图。

图5为图4的A-A剖视图。

图6为焊枪的主视图。

图7为图6的俯视图。

图8为图6的B-B剖视图。

图9为前端板的主视图。

图10 为后端板的主视图。

图11为送丝机构的主视图。

图12为图2的工作状态图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细的说明。

如图1、图2所示，该小口径长管内焊缝焊机，包括底座1、焊枪系统、送丝机构、移动小车系统和焊接控制系统50，焊枪系统包括电机2、立柱3、滑块4、横梁5以及焊枪10，在立柱3上设有纵向的丝杆（未示出）和四根导轨6，丝杆与电机2通过减速传动装置相连，减速传动装置包括链轮链条机构7和涡轮蜗杆机构8，涡轮装于丝杆的端部，链轮链条机构7的两链轮分别装于蜗杆和电机2的转轴上，滑块4上固设有与丝杆配合的螺母（未示出），并在该滑块4上设有与四根导轨6配合的八个滚轮9，所述横梁5为中空管并通过法兰固联在滑块4上，如图6、图7、图8、图9和图10所示，焊枪10包括中空的前端板11和后端板12、与前、后端板11、12通过焊接固联的四根中空的连接管13，连接管13均为中空的椭圆管，且椭圆的长轴位于纵向，前端板11内设有三块隔板14，后端板12内设有隔板15，在前端板11上固联有与其不同内腔相通的进水管16和出水管17，在前端板11还设有焊接固联的连接座18，连接座18与横梁5的前端相连，连接座18的下端连有两个球形导向轮19，在连接管13之间固设有摆弧架20，焊接电极21固定于摆弧架20上，在其中一连接管13上还固设有摄像头22，一显示器（未示出）与摄像头22相连；

如图1、图2、图3、图4和图5所示，所述移动小车系统包括通过两导轨副31和齿轮-齿条副32安装于底座1上的小车33、固设于小车33底部的变频电机（未示出）和固设于小车33上的三套定位夹紧装置34，所述齿条固定于底座1上，齿轮装于变频电机的输出轴上，每套定位夹紧装置34包括固设于小车33上的定位板35、安装于定位板35中部的两个滚轮36，三块定位板35上的两个滚轮36分别同轴，在每块定位板35两端均设有可旋转的丝杆37，丝杆37上均装有螺母38，每个螺母38与各自的夹板39固联，螺母38与定位板35设有配合的滑轨与滑槽，丝杆37的端部均设有手柄40，在底座1上设有两个辅助横梁旋转支架30；如图11所示，所述送丝机构包括丝盘41、设于滑块4、横梁5、连接座18内的丝管42以及设于前端板11、连接管13之间的丝管43，焊丝44绕于丝盘41上且其前端穿过丝管42、43，在丝盘41前设有送丝机45，在连接座18内设有前端送丝机46；焊接控制系统50通过线路与焊接电极21、摆弧架20、两送丝机45、46相连，连接线路位于横梁5和焊枪10内。

平时闲置时，如图1、图2所示，两个辅助横梁旋转支架30支撑横梁5的底部，可避免横梁5产生变形，提高横梁5的刚性；使用时，如图12所示，两个辅助横梁旋转支架30旋转90??，将工件51放置于三套定位夹紧装置34的两个滚轮36上，可实现自动定心，再转动工件51两侧的手柄40，通过丝杆37、螺母38带动夹板39夹紧工件51，进行定位，启动变频电机，通过齿轮-齿条副32快速向右移动小车33，使得焊枪10伸出工件的管口，电极21到达工件51的引弧板上方，再通过电机2、链轮链条机构7、涡轮蜗杆机构8、立柱3上的丝杆、滑块4上的螺母来调整横梁5以及焊枪10在纵向的位置，使得两个球形导向轮19与工件的内壁接触，避免横梁5以及焊枪10成为悬臂，可提高其刚性，中空的横梁5既可减轻重量，又进一步提高刚性，且便于连接线路和丝管42的设置，减小径向尺寸；由焊接控制系统50调整摆弧架20使电极21对正被焊焊缝，并启动两送丝机45、46，进行连续、稳定的送丝，进水管16和出水管17与循环水冷系统连接，此时变频电机通过调速，小车33采用低速向左移动，并启动电极21进行焊接，直到完成整条焊缝的焊接；焊接过程中，由于工件移动而焊枪10保持静止，加上两个球形导向轮19始终与工件内壁接触，起到支撑作用，可大幅降低焊枪10的振动，提高其稳定性，由于工件51的质量较大，小车移动时的振动对工件51的影响很小，工件51移动平稳，工件51与焊接电极21之间的距离基本保持恒定，可保证长管焊接焊缝的成形质量；由于焊枪10保持静止，丝管42、43无需移动，可取消原来的输送装置，减小了焊枪10的径向尺寸，可适用于最小15毫米口径的工件；中空的连接管13既可减轻重量，提高刚性，通过进水管16和出水管17对焊枪10注入冷却水，又可对焊枪10进行降温，即使长时间在管内温度很高的小口径工件内使用，焊枪10也不易变形，从而确保焊接质量；摆弧架20可自动调整焊缝宽度，摄像头22可观测焊接时的工作状态，以便随时调整相应的部件，确保焊接质量。

Claims (7)

1.一种小口径长管内焊缝焊机，包括底座、焊枪系统、送丝机构、移动小车系统和焊接控制系统，焊枪系统包括电机、立柱、滑块、横梁以及焊枪，在立柱上设有纵向的丝杆和导轨，丝杆与电机通过减速传动装置相连，滑块上固设有与丝杆配合的螺母，并在该滑块上设有与导轨配合的滚轮，其特征在于所述横梁为中空管并固联在滑块上，焊枪包括中空的前端板和后端板、与前、后端板固联的至少三根中空的连接管，前、后端板内均设有隔板，在前端板上固联有与其不同内腔相通的进水管和出水管，在前端板还设有连接座，连接座与横梁的前端相连，在连接管之间固设有摆弧架，焊接电极固定于摆弧架上；所述移动小车系统包括通过两导轨副和齿轮-齿条副安装于底座上的小车、固设于小车底部的变频电机和固设于小车上的至少两套定位夹紧装置，所述齿条固定于底座上，齿轮装于变频电机的输出轴上，每套定位夹紧装置包括固设于小车上的定位板、安装于定位板中部的两个滚轮，不同定位板上的两个滚轮分别同轴，在每块定位板两端均设有可旋转的丝杆，丝杆上均装有螺母，每个螺母与各自的夹板固联，螺母与定位板设有配合的滑轨与滑槽，丝杆的端部均设有手柄；所述送丝机构包括丝盘、设于滑块、横梁、连接座、前端板内以及连接管之间的丝管，焊丝绕于丝盘上且其前端穿过丝管，在丝盘前设有一送丝机；焊接控制系统通过线路与焊接电极、摆弧架、送丝机相连。

2.如权利要求1所述的小口径长管内焊缝焊机，其特征在于所述减速传动装置包括链轮链条机构和涡轮蜗杆机构，涡轮装于丝杆的端部，链轮链条机构的两链轮分别装于蜗杆和电机的转轴上。

3. 如权利要求1或2所述的小口径长管内焊缝焊机，其特征在于所述连接座的下端连有两个球形导向轮。

4. 如权利要求3所述的小口径长管内焊缝焊机，其特征在于所述连接管为中空的椭圆管，且椭圆的长轴位于纵向。

5. 如权利要求4所述的小口径长管内焊缝焊机，其特征在于所述送丝机构还包括设于连接座内的前端送丝机，该送丝机通过线路与焊接控制系统相连。

6. 如权利要求5所述的小口径长管内焊缝焊机，其特征在于在底座上设有一个或一个以上的辅助横梁旋转支架。

7. 如权利要求6所述的小口径长管内焊缝焊机，其特征在于在连接管上还固设有摄像头，一显示器与摄像头相连。

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