CN105709978A - 适用于压力容器内壁的电弧喷涂装置 - Google Patents
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Abstract
本发明属于电弧喷涂涂覆系统领域，具体地，涉及一种适用于压力容器内壁的电弧喷涂装置。适用于压力容器内壁的电弧喷涂装置，包括喷枪、摆动伸缩轴、转动伸缩轴、转动连接机构、滑动定位底座、控制箱、丝材及压缩空气输送管、传动机构；摆动伸缩轴与转动伸缩轴通过转动连接机构连接，转动伸缩轴安装在滑动定位底座的平台上，丝材及压缩空气输送管贯穿转动伸缩轴和摆动伸缩轴，并且丝材及压缩空气输送管连接喷枪与控制箱，传动机构装配于转动伸缩轴底部的传动轴上。本发明能够对已焊接的压力容器内壁进行电弧喷涂作业，而且可以对压力容器内壁焊缝区进行补喷涂作业，提高压力容器内壁的耐蚀性，喷涂过程可实时观察，能够随时调整，操作步骤简单。
Description
技术领域
本发明属于电弧喷涂涂覆系统领域，具体地，涉及一种适用于压力容器内壁的电弧喷涂装置，用于对压力容器的内壁实施高效率和高质量的电弧喷涂，还可用于内壁焊缝处的涂层补喷。
背景技术
压力容器在服役期间的腐蚀问题非常严重。在压力容器的使用过程中，容器外壁比较容易进行腐蚀防护，而容器内壁中腐蚀环境较为复杂，而且内壁腐蚀情况不能直观的观测到，因此腐蚀防护成本较高。压力容器的工作特点决定了其底部腐蚀更严重，油田中压力容器底部钢板每年腐蚀接近3.0mm。特别是在一些腐蚀性较强的油气环境中，因内壁腐蚀导致压力容器壁厚严重减薄而报废的情况时有发生。
对于压力容器的腐蚀防护，主要有以下三个途径：一是容器基体采用高耐蚀性材料；二是通过在容器内液体中加入缓蚀剂；三是通过表面工程技术对容器内壁进行表面改性，提高容器内壁的耐蚀性。一般高耐蚀性材料成本往往较高，不适合大量推广使用。另外由于压力容器工作时内部环境比较复杂，缓蚀剂技术的使用有局限性,有时防腐效果并不理想。目前使用较为广泛的防腐技术就是通过对容器内壁表面进行表面改性，使腐蚀介质不与容器内壁直接作用。对比不同的工艺操作方法后，发现电弧喷涂涂层技术由于工艺成熟，涂层耐蚀性较好，同时成本低廉并且具有可以大面积进行喷涂施工等优点，因此可以用来提高压力容器内壁的防腐性能。
压力容器的制造过程是将上下两个封头分别焊接在圆筒筒体两端,内壁焊缝也是腐蚀防护工作的重点区域。采用传统的电弧喷涂方法对容器内壁进行电弧喷涂，一般在封头与筒体焊接之前进行。而传统的人工手持喷枪进行喷涂的效率比较低，而且无法控制涂层的均匀性和厚度。另外，在封头与筒体焊接之前进行喷涂存在一个严重的问题，就是焊后焊缝区及热影响区部分的涂层会熔入焊缝或受热膨胀脱落，一方面影响焊缝的冶金成分，另一方面导致容器内壁焊缝区及附近区域没有涂层保护，而带涂层区域与不带涂层区域由于成分差异将加速电化学腐蚀。
对已焊接好封头的压力容器内壁进行高效高质量的电弧喷涂，以及对内壁焊缝区有效的进行补喷涂层，目前国内还没有相关设备能够有效实现。为了有效的发挥电弧喷涂涂层对压力容器内壁的腐蚀防护作用，设计出适用于压力容器内壁的电弧喷涂装置非常有必要，对延长压力容器使用寿命、节约成本和预防事故发生均有重大意义。
发明内容
为克服现有技术存在的缺陷，本发明提供一种适用于压力容器内壁的电弧喷涂装置，能够对已焊接成型的压力容器内壁进行高效率的电弧喷涂，并能够得到质量高、均匀的涂层，有效的提高了压力容器内壁的耐蚀性。
为实现上述目的，本发明采用下述方案：
适用于压力容器内壁的电弧喷涂装置，包括：喷枪、摆动伸缩轴、转动伸缩轴、转动连接机构、滑动定位底座、控制箱、丝材及压缩空气输送管、传动机构；喷枪安装在摆动伸缩轴的顶部，摆动伸缩轴与转动伸缩轴通过转动连接机构连接，通过转动连接机构的转动可使摆动伸缩轴在竖直状态和水平状态之间的90°范围进行转动；转动伸缩轴安装在滑动定位底座的平台上，丝材及压缩空气输送管贯穿转动伸缩轴和摆动伸缩轴，并且丝材及压缩空气输送管连接喷枪与控制箱，传动机构装配于转动伸缩轴底部的传动轴上；摆动伸缩轴用于调整喷枪与内壁距离，转动伸缩轴用于调整喷枪高度，转动连接机构用于转动摆动伸缩轴，滑动定位底座用于调整转动伸缩轴的位置，丝材及压缩空气输送管用于送丝、送气，控制箱控制喷枪的工作启停、摆动伸缩轴和转动伸缩轴的伸缩、转动连接机构的转动、滑动定位底座的滑动和传动机构的启停。
相对于现有技术，本发明的有益效果如下：装置能够对已焊接的压力容器内壁进行电弧喷涂作业，而且可以对压力容器内壁焊缝区进行补喷涂作业，提高压力容器内壁的耐蚀性；本装置能够精确控制电弧喷涂喷枪位置和喷涂位置，能够控制喷涂涂层的厚度，并确保喷涂涂层的均匀性；本装置为全自动控制，喷涂过程可实时观察，能够随时调整，操作步骤简单，适用于不同尺寸的压力容器内壁及内壁焊缝的电弧喷涂作业。
附图说明
图1为适用于压力容器内壁的电弧喷涂装置的整体结构示意图；
图2和图3为适用于压力容器内壁的电弧喷涂装置的喷枪示意图；
图4为适用于压力容器内壁的电弧喷涂装置的摆动伸缩轴示意图；
图5为适用于压力容器内壁的电弧喷涂装置的转动伸缩轴示意图；
图6为适用于压力容器内壁的电弧喷涂装置的转动连接机构示意图；
图7为适用于压力容器内壁的电弧喷涂装置的转动连接机构剖面图；
图8为适用于压力容器内壁的电弧喷涂装置的滑动定位支承底座示意图；
图9为适用于压力容器内壁的电弧喷涂装置的控制箱、丝材及压缩空气输送管和传动机构示意图；
图中：1、喷枪，2、摆动伸缩轴，3、转动伸缩轴，4、转动连接机构，5、滑动定位底座，6、控制箱，7、丝材及压缩空气输送管，8、传动机构；11、喷枪枪体，12、水平定位及摄像装置，13、丝材，14、丝材及气体入口，121、距离传感器，122、摄像头；21、摆动伸缩轴外管，22、摆动伸缩轴中管，23、摆动伸缩轴内管；31、转动伸缩轴外管，32、转动伸缩轴中管，33转动伸缩轴内管、34、传动轴，35、中心定位传感器；41、第一连接轴，42、第一传动轮，43、第二连接轴，44、第二传动轮，45、变形软管；51、固定支座，52、横向移动底座，53、纵向移动底座，54、支承立柱；81、电动机，82、主动齿轮，83、从动齿轮，84、滚动轴承。
具体实施方式
如图1所示，适用于压力容器内壁的电弧喷涂装置，包括：喷枪1、摆动伸缩轴2、转动伸缩轴3、转动连接机构4、滑动定位底座5、控制箱6、丝材及压缩空气输送管7、传动机构8；喷枪1安装在摆动伸缩轴2的顶部，摆动伸缩轴2与转动伸缩轴3通过转动连接机构4连接，通过转动连接机构4的转动可使摆动伸缩轴2在竖直状态和水平状态之间的90°范围进行转动；转动伸缩轴3安装在滑动定位底座5的平台上，丝材及压缩空气输送管7贯穿转动伸缩轴3和摆动伸缩轴2，并且丝材及压缩空气输送管7连接喷枪1与控制箱6，传动机构8装配于转动伸缩轴3底部的传动轴上；摆动伸缩轴2用于调整喷枪1与内壁距离，转动伸缩轴3用于调整喷枪1高度，转动连接机构4用于转动摆动伸缩轴2，滑动定位底座5用于调整转动伸缩轴3的位置，丝材及压缩空气输送管7用于送丝、送气，控制箱控制喷枪1的工作启停、摆动伸缩轴2和转动伸缩轴3的伸缩、转动连接机构4的转动、滑动定位底座5的滑动和传动机构8的启停。
如图2和图3所示，喷枪1，包括：喷枪枪体11，喷枪枪体11为圆筒形，喷枪枪体11顶部安装水平定位及摄像装置12，水平定位及摄像装置12为环形，水平定位及摄像装置12包括三个距离传感器121和三个摄像头122，距离传感器121用来调整喷枪与压力容器内壁的距离，摄像头122用来实时观测不同位置喷涂涂层的质量；丝材13和压缩气体通过丝材及气体入口14进入喷枪。
如图4所示，摆动伸缩轴2，包括：摆动伸缩轴外管21、摆动伸缩轴中管22和摆动伸缩轴内管23；摆动伸缩轴2带动喷枪1由竖直状态摆动至水平状态，通过伸缩可以控制喷枪1与容器内壁的距离，摆动伸缩轴外管、摆动伸缩轴中管和摆动伸缩轴内管均为空心结构，以供丝材及气体输送管7穿过。
如图5所示，转动伸缩轴3，包括：转动伸缩轴外管31、转动伸缩轴中管32、转动伸缩轴内管33、传动轴34和中心定位传感器35；转动伸缩轴3通过伸缩将喷枪1及摆动伸缩轴2由压力容器底部通孔送入容器内部，传动轴34用于传递动力带动转动伸缩轴3旋转，转动伸缩轴外管、转动伸缩轴中管和转动伸缩轴内管均为空心结构，以供丝材及气体输送管7穿过。
如图6和图7所示，转动连接机构4，包括：第一连接轴41和第二连接轴43、第一传动轮42和第二传动轮44、变形软管45；第一连接轴41和第二连接轴43连接摆动伸缩轴2、转动伸缩轴3和第一传动轮42和第二传动轮44，第一传动轮42和第二传动轮44内设有微电机，微电机可以带动摆动伸缩轴2转动；变形软管45连接转动伸缩轴3和摆动伸缩轴2的中心孔，能够在一定范围内拉伸和弯曲，同时起到输送丝材和气体的作用。
如图8所示，滑动定位底座5，包括：固定支座51、横向移动底座52、纵向移动底座53、支承立柱54；固定支座51由支承立柱54支撑，固定支座51上有横向滑动槽，横向移动底座52上有纵向滑动槽，横向移动底座52和纵向移动底座53分别可以横向和纵向滑动，可以在喷枪1竖直进入容器底部通孔后精确调整喷枪位置。
如图9中所示，传动机构8，包括：电动机81、主动齿轮82、从动齿轮83、滚动轴承84；电动机81安装在纵向移动底座53底部，主动齿轮82与电机轴配合，从动齿轮83与转动伸缩轴底部的传动轴34配合，主动齿轮82和从动齿轮83相互啮合，滚动轴承84有两个，分别安装在纵向移动底座53的中心孔内部两端，转动伸缩轴外管31通过滚动轴承84配合到纵向移动底座53中心孔内；丝材及压缩空气输送管7外部接入电弧喷涂所用的丝盘及空气压缩机，之后通入控制箱6内部，然后贯穿转动伸缩轴3、变形软管45和摆动伸缩轴2，将丝材、压缩空气送至喷枪1处。控制箱6控制送丝的速度、压缩气体通道的开闭、喷枪1的工作启停、摆动伸缩轴2和转动伸缩轴3的伸缩、转动连接机构4的转动、滑动定位底座5的滑动和传动机构8的启停。
压力容器内壁及内壁焊缝电弧喷涂方法，采用上述适用于压力容器内壁的电弧喷涂装置，步骤如下：
1、工作初始状态时，摆动伸缩轴2处于竖直状态，摆动伸缩轴2和转动伸缩轴3收缩至最短；将压力容器竖直支承起足够的高度，将本装置放在压力容器底部，使竖直状态的喷枪对准压力容器底部通孔。
2、控制箱6控制转动伸缩轴3伸长，使喷枪1、摆动伸缩轴2由压力容器底部通孔进入容器内部，转动伸缩轴3顶部伸长到需要喷涂高度时停止，如需喷涂焊缝区则调整到焊缝区所在高度；中心定位传感器35将转动伸缩轴3的位置信号反馈给控制箱6，控制箱6通过调整滑动定位底座5在横向和纵向上移动调整，最终使转动伸缩轴3处于压力容器中心位置。
3、控制箱6控制转动连接机构4转动，使摆动伸缩轴2和喷枪1由竖直状态转动90°至水平状态，喷枪1枪头上的水平定位及摄像装置12对准待喷涂的压力容器内壁。
4、控制箱6控制摆动伸缩轴2伸长，使喷枪1上的水平定位及摄像装置12靠近内壁，距离传感器121将喷枪顶部与容器内壁的距离信号反馈给控制箱6，控制箱6控制摆动伸缩轴2伸缩，调整至最佳喷涂距离。
5、控制箱6启动喷枪，开始送丝和送气，启动电动机81，传动轴34带动转动伸缩轴3转动，喷枪1开始对内壁一周进行电弧喷涂；喷涂过程中通过摄像头122拍摄的图像观察喷涂质量，通过控制送丝速度和电动机81转动速度，可以控制喷涂涂层的厚度；完成一周的喷涂作业后，通过微调转动伸缩轴3的高度变换喷涂位置。
6、所有区域喷涂完成后，通过控制器6停止送丝和送气，喷枪停止工作，将摆动伸缩轴2收缩至最短，然后转动连接结构4带动摆动伸缩轴2和喷枪1转动至竖直状态，转动伸缩轴3向下收缩，使喷枪逐渐移出压力容器底部通孔；然后更换未喷涂的压力容器，重复前述步骤。
Claims (10)
1.一种适用于压力容器内壁的电弧喷涂装置，包括：喷枪、摆动伸缩轴、转动伸缩轴、转动连接机构、滑动定位底座、控制箱、丝材及压缩空气输送管、传动机构；其特征在于：喷枪安装在摆动伸缩轴的顶部，摆动伸缩轴与转动伸缩轴通过转动连接机构连接，通过转动连接机构的转动可使摆动伸缩轴在竖直状态和水平状态之间的90°范围进行转动；转动伸缩轴安装在滑动定位底座的平台上，丝材及压缩空气输送管贯穿转动伸缩轴和摆动伸缩轴，并且丝材及压缩空气输送管连接喷枪与控制箱，传动机构装配于转动伸缩轴底部的传动轴上；摆动伸缩轴用于调整喷枪与内壁距离，转动伸缩轴用于调整喷枪高度，转动连接机构用于转动摆动伸缩轴，滑动定位底座用于调整转动伸缩轴的位置，丝材及压缩空气输送管用于送丝、送气，控制箱控制喷枪的工作启停、摆动伸缩轴和转动伸缩轴的伸缩、转动连接机构的转动、滑动定位底座的滑动和传动机构的启停。
2.根据权利要求1所述的适用于压力容器内壁的电弧喷涂装置，其特征在于：喷枪，包括：喷枪枪体，喷枪枪体为圆筒形，喷枪枪体顶部安装水平定位及摄像装置，水平定位及摄像装置为环形，水平定位及摄像装置包括三个距离传感器和三个摄像头，丝材和压缩气体通过丝材及气体入口进入喷枪。
3.根据权利要求1-2所述的适用于压力容器内壁的电弧喷涂装置，其特征在于：摆动伸缩轴，包括：摆动伸缩轴外管、摆动伸缩轴中管和摆动伸缩轴内管。
4.根据权利要求1-3所述的适用于压力容器内壁的电弧喷涂装置，其特征在于：转动伸缩轴，包括：转动伸缩轴外管、转动伸缩轴中管、转动伸缩轴内管、传动轴和中心定位传感器；转动伸缩轴外管、转动伸缩轴中管和转动伸缩轴内管均为空心结构。
5.根据权利要求1-4所述的适用于压力容器内壁的电弧喷涂装置，其特征在于：转动连接机构，包括：第一连接轴和第二连接轴、第一传动轮和第二传动轮、变形软管；第一连接轴和第二连接轴连接摆动伸缩轴、转动伸缩轴和第一传动轮和第二传动轮，第一传动轮和第二传动轮内设有微电机，微电机可以带动摆动伸缩轴转动；变形软管连接转动伸缩轴和摆动伸缩轴的中心孔。
6.根据权利要求1-5所述的适用于压力容器内壁的电弧喷涂装置，其特征在于：滑动定位底座，包括：固定支座、横向移动底座、纵向移动底座、支承立柱；固定支座由支承立柱支撑，固定支座上有横向滑动槽，横向移动底座上有纵向滑动槽。
7.根据权利要求1-6所述的适用于压力容器内壁的电弧喷涂装置，其特征在于：传动机构，包括：电动机、主动齿轮、从动齿轮、滚动轴承；电动机安装在纵向移动底座底部，主动齿轮与电机轴配合，从动齿轮与转动伸缩轴底部的传动轴配合，主动齿轮和从动齿轮相互啮合，滚动轴承有两个，分别安装在纵向移动底座的中心孔内部两端，转动伸缩轴外管通过滚动轴承配合到纵向移动底座中心孔内。
8.根据权利要求1-7所述的适用于压力容器内壁的电弧喷涂装置，其特征在于：丝材及压缩空气输送管外部接入电弧喷涂所用的丝盘及空气压缩机，之后通入控制箱内部，然后贯穿转动伸缩轴、变形软管和摆动伸缩轴，将丝材、压缩空气送至喷枪处。
9.根据权利要求1-8所述的适用于压力容器内壁的电弧喷涂装置，其特征在于：控制箱控制送丝的速度、压缩气体通道的开闭、喷枪1的工作启停、摆动伸缩轴2和转动伸缩轴的伸缩、转动连接机构的转动、滑动定位底座的滑动和传动机构的启停。
10.一种压力容器内壁及内壁焊缝电弧喷涂方法，采用权利要求1-9之一所述的适用于压力容器内壁的电弧喷涂装置，步骤如下：
(1)、工作初始状态时，摆动伸缩轴处于竖直状态，摆动伸缩轴和转动伸缩轴收缩至最短；将压力容器竖直支承起足够的高度，将本装置放在压力容器底部，使竖直状态的喷枪对准压力容器底部通孔；
(2)、控制箱控制转动伸缩轴伸长，使喷枪、摆动伸缩轴由压力容器底部通孔进入容器内部，转动伸缩轴顶部伸长到需要喷涂高度时停止，如需喷涂焊缝区则调整到焊缝区所在高度；中心定位传感器将转动伸缩轴的位置信号反馈给控制箱，控制箱通过调整滑动定位底座在横向和纵向上移动调整，最终使转动伸缩轴处于压力容器中心位置；
(3)、控制箱控制转动连接机构4转动，使摆动伸缩轴和喷枪由竖直状态转动90°至水平状态，喷枪1枪头上的水平定位及摄像装置对准待喷涂的压力容器内壁；
(4)、控制箱控制摆动伸缩轴伸长，使喷枪上的水平定位及摄像装置靠近内壁，距离传感器将喷枪顶部与容器内壁的距离信号反馈给控制箱，控制箱控制摆动伸缩轴伸缩，调整至最佳喷涂距离；
(5)、控制箱启动喷枪，开始送丝和送气，启动电动机，传动轴带动转动伸缩轴转动，喷枪开始对内壁一周进行电弧喷涂；喷涂过程中通过摄像头拍摄的图像观察喷涂质量，通过控制送丝速度和电动机转动速度，可以控制喷涂涂层的厚度；完成一周的喷涂作业后，通过微调转动伸缩轴3的高度变换喷涂位置；
(6)、所有区域喷涂完成后，通过控制器停止送丝和送气，喷枪停止工作，将摆动伸缩轴收缩至最短，然后转动连接结构带动摆动伸缩轴和喷枪转动至竖直状态，转动伸缩轴向下收缩，使喷枪逐渐移出压力容器底部通孔；然后更换未喷涂的压力容器，重复前述步骤。
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