CN105665482B - 一种矫正钢管焊缝外凸变形的垂直顶升式压力机装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种矫正钢管焊缝外凸变形的垂直顶升式压力机装置及方法，它包括左侧竖向支撑架，左侧竖向支撑架的底端固定安装在底部支撑架上；所述左侧竖向支撑架的顶部水平安装有顶部支撑架，所述顶部支撑架的下端面安装有上凸模，上凸模与下凸模配合构成校正顶升机构，所述下凸模安装在支撑板的上端面，所述支撑板支撑固定安装在两个顶升液压缸的活塞杆顶部，所述顶升液压缸安装在底部支撑架上。主要是为了提高中小型钢管制造质量，消除焊接残余应力，保证钢管椭圆度符合规范要求，以减少钢管组装对接时管口的错边现象，以达到减少气体或者液体介质在钢管运行中能量的损失。

Description

一种矫正钢管焊缝外凸变形的垂直顶升式压力机装置及方法

技术领域

本发明涉及一种矫正小型压力钢管纵缝外凸变形的液压顶升压力机装置。主要用于水电站小型压力钢管单节钢管纵缝焊接后外凸变形的矫正，也可用于其它供水工程输水管道或者石油液化气管道的纵缝焊接变形的矫正。属于金属结构件焊接变形矫正领域新装置。

背景技术

压力管道作为液态、气态介质输送载体用得越来越普遍。在装机容量不大的电站机组前的输水钢管、城市供水管道、压力相对较低的石化气（油）的输送管道等，往往用到的钢板材质是Q235或者Q345级别钢材，钢管壁厚在8-30mm以内，钢管直径以1.5m-4m居多。针对此类钢管在项目现场的制造情况，批量较大，为减少项目成本，往往在工地现场建钢管厂的情况较多，钢管卷制时卷板机是必备设备，但是工地装设矫正焊缝变形的大型压力机是很少见，因为压力机设备成本较高和基础相对较大。

本发明重点是从实际出发，此类钢管一般只有一条纵缝，而且焊接时从成本上考虑往往是开具单面坡口，采用埋弧自动焊方法，考虑焊接位置的方便性，往往开具内坡口，如果焊接过程中焊接线能量和焊接层次没有控制好，会造成纵缝的焊接变形，如果纵缝是内凹变形可以通过现场的卷板机来进行强制矫正，但外凸的焊缝在现场就没有很好的解决方法的，如果采用热矫形，不仅成本高效率低，而且对操作人员的技术熟练度要求高。本发明重点要解决是中小型管径纵缝外凸变形的矫正方法，通过一种垂直顶升式压力机装置来实现。解决了钢管现场制造纵缝焊接外凸变形的矫正难题。不仅成本低、效率高、易于在工地现场实现。

发明内容

本发明解决的技术问题是提供一种矫正钢管焊缝外凸变形的垂直顶升式压力机装置及方法，主要是为了提高中小型钢管制造质量，消除焊接残余应力，保证钢管椭圆度符合规范要求，以减少钢管组装对接时管口的错边现象，以达到减少气体或者液体介质在钢管运行中能量的损失。

为了实现上述的技术特征，本发明的目的是这样实现的：一种矫正钢管焊缝外凸变形的垂直顶升式压力机装置，它包括左侧竖向支撑架，左侧竖向支撑架的底端固定安装在底部支撑架上；所述左侧竖向支撑架的顶部水平安装有顶部支撑架，所述顶部支撑架的下端面安装有上凸模，上凸模与下凸模配合构成校正顶升机构，所述下凸模安装在支撑板的上端面，所述支撑板支撑固定安装在两个顶升液压缸的活塞杆顶部，所述顶升液压缸安装在底部支撑架上。

所述顶部支撑架和底部支撑架的右端分别加工有上销轴孔和下销轴孔，所述上销轴孔和下销轴孔之间通过销轴可拆卸的安装有连接杆，连接杆将顶部支撑架和底部支撑架的右端固定相连。

所述底部支撑架的上顶面两端固定安装有支撑板。

所述顶升液压缸通过液压油管与液压泵站相连。

所述左侧竖向支撑架的侧壁右侧壁上安装有红外扫描装置。

所述上凸模包括左凸模和右凸模，所述左凸模和右凸模与下凸模相配合，对钢管的焊缝处进行校正。

所述顶部支撑架和底部支撑架都采用矩形钢箱梁结构，通过钢板焊接而成。

所述底部支撑架通过地脚螺栓固定安装在地基上。

所述顶部支撑架和底部支撑架的长度能够根据钢管的长度选用。

采用所述压力机装置进行焊缝校正的方法，它包括以下步骤：

1）根据项目情况和现场卷板机能力可以确定需矫正的钢管长度、板厚、材质以及钢管直径，进一步确定支撑架胎膜规格型号，并确定顶升液压缸的吨位，利用所在工程现地有的板材或者型材，焊接所需要的零部件，并校验其强度及刚度，取5倍安全系数，设计出箱型顶部支撑架和底部支撑架，用三根2/3截面圆钢构造作为上凸模和下凸模模具；

2）拆除连接杆的上下两销轴，然后拆下连接杆，通过吊装将钢管穿入到顶部支撑架和底部支撑架之间的上凸模和下凸模之间，从而将钢管支撑在支撑板上，待支撑稳定之后，再将连接杆的两端通过销轴固定在顶部支撑架和底部支撑架之间；

3）启动液压控制系统将顶升液压缸慢慢顶起顶升下凸模，使钢管内壁接触到左凸模和右凸模，调整左右顶升液压缸使之均匀出力，逐步施加顶升力，通过下凸模将力作用在钢管外壁，左凸模和右凸模作为二个支承点位来完成对钢管外凸变形的矫正工作，在顶升过程中，根据钢管的壁厚、直径、材质和焊接后实际变形量，对钢管预设一个具体变形值，常值范围是2～5mm；

4）逐步加压，使钢管内壁位置达到预压扫描线位置后，停止升压，该力保压2min左右，再慢慢泄压，钢管会有一个2～5mm反弹量，这样钢管内壁刚好可以达到理论位置线，经过2至3次的压制，整条焊缝的外凸矫正就可以完成；

5）校正完成之后，拆除连接杆的上下两销轴，然后拆下连接杆，通过吊装将钢管取出。

本发明有如下有益效果：

1、通过采用钢箱梁结构的顶部支撑架和底部支撑架提高了整个装置的抗弯、抗扭能力，提高了整个装置的强度。

2、通过整个装置都采用工程中废弃的钢材焊接而成，节省了材料，进而节约了成本。

3、通过将连接杆用销轴连接在顶部支撑架和底部支撑架之间，增加了连接强度，保证了整个顶升过程中顶部支撑架不被顶起，同时采用销轴的可拆卸连接方式，方便对其进行拆除，方便了钢管的安装。

4、通过在底部支撑架上焊接支撑板能够对钢管进行支撑。

5、通过设置红外扫描装置能够方便控制校正过程中钢管的变形量，当预压变形量大于设定变形量，红外扫描装置能够自动检测到变形信号，进而控制液压系统停止供油，进而及时停止继续顶升，防止钢管发生过变形。

6、通过设置左凸模、右凸模和下凸模构成挤压凸模结构，当下凸模在顶升过程中，左凸模和右凸模作为两个支撑点进而将外凸变形的焊缝向内壁挤压变形，进而起到校正的目的。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1是本发明主视图。

图2是本发明B-B截面图。

图3是本发明钢管矫正过程安装位置图。

图4是本发明钢管矫正过程变形演示过程示意图。

图5是本发明钢管焊缝外凸变形矫正示意。

图6是本发明图5中钢管焊缝外凸变形矫正局部放大图。

图中：左侧竖向支撑架1、顶部支撑架2、红外扫描装置3、上凸模4、连接杆5、上销轴孔6、下凸模7、支撑板8、下销轴孔9、底部支撑架10、地脚螺栓11、顶升液压缸12、液压油管13、支撑板14、液压泵站15、钢管16、焊缝17；

左凸模401和右凸模402；

A：红外扫描位置点；

焊接变形位置线1-1、理论位置线2-2、预压扫描线3-3。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施方式做进一步的说明。

实施例1：

参见图1-3，一种矫正钢管焊缝外凸变形的垂直顶升式压力机装置，它包括左侧竖向支撑架1，左侧竖向支撑架1的底端固定安装在底部支撑架10上；所述左侧竖向支撑架1的顶部水平安装有顶部支撑架2，所述顶部支撑架2的下端面安装有上凸模4，上凸模4与下凸模7配合构成校正顶升机构，所述下凸模7安装在支撑板8的上端面，所述支撑板8支撑固定安装在两个顶升液压缸12的活塞杆顶部，所述顶升液压缸12安装在底部支撑架10上。通过上述结构形成顶升校正装置，能够对焊缝进行校正。

进一步的，所述顶部支撑架2和底部支撑架10的右端分别加工有上销轴孔6和下销轴孔9，所述上销轴孔6和下销轴孔9之间通过销轴可拆卸的安装有连接杆5，连接杆5将顶部支撑架2和底部支撑架10的右端固定相连。采用销轴的可拆卸连接方式，方便对其进行拆除，方便了钢管16的安装。

进一步的，所述底部支撑架10的上顶面两端固定安装有支撑板14。支撑板14能够对预校正的钢管16进行支撑。

进一步的，所述顶升液压缸12通过液压油管13与液压泵站15相连。通过液压站15能够为顶升液压缸12提供液压动力。

进一步的，所述左侧竖向支撑架1的侧壁右侧壁上安装有红外扫描装置3。通过设置红外扫描装置3能够方便控制校正过程中钢管16的变形量，当预压变形量大于设定变形量，红外扫描装置3能够自动检测到变形信号，进而控制液压系统停止供油，进而及时停止继续顶升，防止钢管16发生过变形。

进一步的，所述上凸模4包括左凸模401和右凸模402，所述左凸模401和右凸模402与下凸模7相配合，对钢管16的焊缝17处进行校正。通过设置左凸模401、右凸模402和下凸模7构成挤压凸模结构，当下凸模7在顶升过程中，左凸模401和右凸模402作为两个支撑点进而将外凸变形的焊缝17向内壁挤压变形，进而起到校正的目的。通过三点支撑，能够对焊缝外凸变形进行校正。

进一步的，所述顶部支撑架2和底部支撑架10都采用矩形钢箱梁结构，通过钢板焊接而成。

进一步的，所述底部支撑架10通过地脚螺栓11固定安装在地基上。

进一步的，所述顶部支撑架2和底部支撑架10的长度能够根据钢管16的长度选用。

实施例2：

参见图4-6，采用所述压力机装置进行焊缝校正的方法，它包括以下步骤：

1）根据项目情况和现场卷板机能力可以确定需矫正的钢管长度、板厚、材质以及钢管直径，进一步确定支撑架胎膜规格型号，并确定顶升液压缸12的吨位，利用所在工程现地有的板材或者型材，焊接所需要的零部件，并校验其强度及刚度，取5倍安全系数，设计出箱型顶部支撑架2和底部支撑架10，用三根2/3截面圆钢构造作为上凸模4和下凸模7模具；

2）拆除连接杆5的上下两销轴，然后拆下连接杆5，通过吊装将钢管16穿入到顶部支撑架2和底部支撑架10之间的上凸模4和下凸模7之间，从而将钢管16支撑在支撑板14上，待支撑稳定之后，再将连接杆5的两端通过销轴固定在顶部支撑架2和底部支撑架10之间；

3）启动液压控制系统将顶升液压缸12慢慢顶起顶升下凸模7，使钢管16内壁接触到左凸模401和右凸模402，调整左右顶升液压缸12使之均匀出力，逐步施加顶升力，通过下凸模7将力作用在钢管外壁，左凸模401和右凸模402作为二个支承点位来完成对钢管16外凸变形的矫正工作，在顶升过程中，根据钢管16的壁厚、直径、材质和焊接后实际变形量，对钢管16预设一个具体变形值，常值范围是2～5mm；

4）逐步加压，使钢管16内壁位置达到预压扫描线3-3位置后，停止升压，该力保压2min左右，再慢慢泄压，钢管会有一个2～5mm反弹量，这样钢管内壁刚好可以达到理论位置线2-2，经过2至3次的压制，整条焊缝的外凸矫正就可以完成；

5）校正完成之后，拆除连接杆5的上下两销轴，然后拆下连接杆5，通过吊装将钢管16取出。

本发明的具体使用操作过程：

根据待矫正的钢管16的性能参数例如：壁厚、直径、材质等参数以及焊接后实际变形量，对钢管预设一个具体变形值，常值范围是2～5mm，然后，通过顶升液压缸12驱动上凸模4和下凸模7对钢管16的外凸部分进行校正，在顶升过程中通过红外扫描装置3对顶升过程中钢管的变形量进行监控，考虑到矫正过程中钢管会发生反弹，通常预设的变形量大于钢管的实际直径值，因此，逐步加压，使钢管16内壁位置达到预压扫描线3-3位置后，停止升压，该力保压2min左右，再慢慢泄压，钢管会有一个2～5mm反弹量，这样钢管内壁刚好可以达到理论位置线2-2，经过2至3次的压制，整条焊缝的外凸矫正就可以完成。

Claims (8)

1.一种矫正钢管焊缝外凸变形的垂直顶升式压力机装置，其特征在于：它包括左侧竖向支撑架（1），左侧竖向支撑架（1）的底端固定安装在底部支撑架（10）上；所述左侧竖向支撑架（1）的顶部水平安装有顶部支撑架（2），所述顶部支撑架（2）的下端面安装有上凸模（4），上凸模（4）与下凸模（7）配合构成校正顶升机构，所述下凸模（7）安装在支撑板（8）的上端面，所述支撑板（8）支撑固定安装在两个顶升液压缸（12）的活塞杆顶部，所述顶升液压缸（12）安装在底部支撑架（10）上；

所述顶部支撑架（2）和底部支撑架（10）的右端分别加工有上销轴孔（6）和下销轴孔（9），所述上销轴孔（6）和下销轴孔（9）之间通过销轴可拆卸的安装有连接杆（5），连接杆（5）将顶部支撑架（2）和底部支撑架（10）的右端固定相连；

所述上凸模（4）包括左凸模（401）和右凸模（402），所述左凸模（401）和右凸模（402）与下凸模（7）相配合，对钢管（16）的焊缝（17）处进行校正。

2.根据权利要求1所述的一种矫正钢管焊缝外凸变形的垂直顶升式压力机装置，其特征在于：所述底部支撑架（10）的上顶面两端固定安装有支撑板（14）。

3.根据权利要求1所述的一种矫正钢管焊缝外凸变形的垂直顶升式压力机装置，其特征在于：所述顶升液压缸（12）通过液压油管（13）与液压泵站（15）相连。

4.根据权利要求1所述的一种矫正钢管焊缝外凸变形的垂直顶升式压力机装置，其特征在于：所述左侧竖向支撑架（1）的侧壁右侧壁上安装有红外扫描装置（3）。

5.根据权利要求1所述的一种矫正钢管焊缝外凸变形的垂直顶升式压力机装置，其特征在于：所述顶部支撑架（2）和底部支撑架（10）都采用矩形钢箱梁结构，通过钢板焊接而成。

6.根据权利要求1所述的一种矫正钢管焊缝外凸变形的垂直顶升式压力机装置，其特征在于：所述底部支撑架（10）通过地脚螺栓（11）固定安装在地基上。

7.根据权利要求1所述的一种矫正钢管焊缝外凸变形的垂直顶升式压力机装置，其特征在于：所述顶部支撑架（2）和底部支撑架（10）的长度能够根据钢管（16）的长度选用。

8.采用权利要求1-7任意一项所述压力机装置进行焊缝校正的方法，其特征在于，它包括以下步骤：

1）根据项目情况和现场卷板机能力可以确定需矫正的钢管长度、板厚、材质以及钢管直径，进一步确定支撑架胎膜规格型号，并确定顶升液压缸（12）的吨位，利用所在工程现地有的板材或者型材，焊接所需要的零部件，并校验其强度及刚度，取5倍安全系数，设计出箱型顶部支撑架（2）和底部支撑架（10），用三根2/3截面圆钢构造作为上凸模（4）和下凸模（7）模具；

2）拆除连接杆（5）的上下两销轴，然后拆下连接杆（5），通过吊装将钢管（16）穿入到顶部支撑架（2）和底部支撑架（10）之间的上凸模（4）和下凸模（7）之间，从而将钢管（16）支撑在支撑板（14）上，待支撑稳定之后，再将连接杆（5）的两端通过销轴固定在顶部支撑架（2）和底部支撑架（10）之间；

3）启动液压控制系统将顶升液压缸（12）慢慢顶起顶升下凸模（7），使钢管（16）内壁接触到左凸模（401）和右凸模（402），调整左右顶升液压缸（12）使之均匀出力，逐步施加顶升力，通过下凸模（7）将力作用在钢管外壁，左凸模（401）和右凸模（402）作为二个支承点位来完成对钢管（16）外凸变形的矫正工作，在顶升过程中，根据钢管（16）的壁厚、直径、材质和焊接后实际变形量，对钢管（16）预设一个具体变形值，常值范围是2～5mm；

4）逐步加压，使钢管（16）内壁位置达到预压扫描线（3-3）位置后，停止升压，该力保压2min左右，再慢慢泄压，钢管会有一个2～5mm反弹量，这样钢管内壁刚好可以达到理论位置线（2-2），经过2至3次的压制，整条焊缝的外凸矫正就可以完成；

5）校正完成之后，拆除连接杆（5）的上下两销轴，然后拆下连接杆（5），通过吊装将钢管（16）取出。