CN107398671A - 分片塔筒焊接系统及分片塔筒焊接方法 - Google Patents

Abstract

一种分片塔筒焊接系统，包括塔筒片、第一法兰板、第二法兰板和焊接工装，第一法兰板与第二法兰板相对地设置在塔筒片上，焊接工装上设有第一限位槽和第二限位槽，焊接工装设置于第一法兰板与第二法兰板之间，第一法兰板的一侧边限位在第一限位槽内，第二法兰板的一侧边限位在第二限位槽内。本发明的分片塔筒焊接系统，能有效消除刚性固定带来的拘束应力，能控制法兰板的焊接变形量在图纸尺寸的范围内。本发明还涉及一种分片塔筒焊接方法。

Description

分片塔筒焊接系统及分片塔筒焊接方法

技术领域

本发明涉及塔筒焊接技术领域，特别涉及一种分片塔筒焊接系统及分片塔筒焊接方法。

背景技术

大直径塔筒为运输、转运、存储方便，通常沿着塔筒的长度方向将塔筒分割成三块塔筒片，并在塔筒片上焊接纵向法兰板，以便通过纵向法兰板将三块塔筒片装配成塔筒整体。而将纵向法兰板焊接在塔筒片上的过程需要用到螺栓套筒工装。

图1是现有的螺栓套筒工装组装纵向法兰板的结构示意图。如图1所示，螺栓套筒工装20包括套筒22、两垫片23、螺栓24和螺母25。套筒22设置于两纵向法兰板30之间，且套筒22的轴线与纵向法兰板30上的法兰孔轴线重合设置。两垫片23设置于两纵向法兰板30的外侧，且两垫片23与纵向法兰板30上的法兰孔轴线重合设置。螺栓24穿过两垫片23、两纵向法兰板30和套筒22设置，并通过螺母25与螺栓24配合进行刚性固定。

因此，现有的螺栓套筒工装20安装时需要通过拧紧螺栓24和螺母25来控制两纵向法兰板30的尺寸，焊接前需要安装套筒22、两垫片23、螺栓24和螺母25等部件，焊后需要拆除螺栓套筒工装20，步骤繁琐、劳动强度大，安装效率低。而且，现有的螺栓套筒工装20部件多，整体制造成本高。此外，由于现有的螺栓套筒工装20是通过刚性固定纵向法兰板30，进而控制焊接变形量，但实际控制效果较差。

发明内容

本发明的目的在于，提供了一种分片塔筒焊接系统，能有效消除刚性固定带来的拘束应力，能控制法兰板的焊接变形量在图纸尺寸的范围内。

本发明解决其技术问题是采用以下的技术方案来实现的。

一种分片塔筒焊接系统，包括塔筒片、第一法兰板、第二法兰板和焊接工装，第一法兰板与第二法兰板相对地设置在塔筒片上，焊接工装上设有第一限位槽和第二限位槽，焊接工装设置于第一法兰板与第二法兰板之间，第一法兰板的一侧边限位在第一限位槽内，第二法兰板的一侧边限位在第二限位槽内。

在本发明的较佳实施例中，上述焊接工装包括间隔块、横梁、第一限位臂和第二限位臂，间隔块的一端连接于横梁，第一限位臂与第二限位臂相对设置地连接于横梁的两端，第一限位臂与间隔块之间形成第一限位槽，第二限位臂与间隔块之间形成第二限位槽。

在本发明的较佳实施例中，上述间隔块上设有第一诱导斜面和第二诱导斜面，间隔块设置于第一法兰板与第二法兰板之间，第一法兰板的侧面倾斜抵靠于第一诱导斜面，第二法兰板的侧面倾斜抵靠于第二诱导斜面。

在本发明的较佳实施例中，上述间隔块包括相对的第一间隔端和第二间隔端，第一间隔端连接于横梁，第一间隔端具有第一设计宽度，第二间隔端具有第二设计宽度，第一设计宽度大于第二设计宽度。

在本发明的较佳实施例中，上述第一间隔端与第二间隔端之间的距离小于第一法兰板或第二法兰板的宽度。

在本发明的较佳实施例中，上述第一限位槽具有第一槽宽，第一槽宽等于第一法兰板或第二法兰板的厚度与上偏差值之和，第二限位槽具有第二槽宽，第二槽宽等于第一法兰板或第二法兰板的厚度与上偏差值之和，上偏差值为0.5～1.5mm。

在本发明的较佳实施例中，上述间隔块与横梁的连接处设有第一弧形槽和第二弧形槽，第一限位臂与横梁的连接处设有第三弧形槽，第二限位臂与横梁的连接处设有第四弧形槽，第一弧形槽、第三弧形槽与第一限位槽连通，第二弧形槽、第四弧形槽与第二限位槽连通。

在本发明的较佳实施例中，上述第一法兰板和第二法兰板上设有多个焊接工装，各焊接工装之间的间距为300～500mm。

本发明的另一目的在于，提供了一种分片塔筒焊接方法，能有效消除刚性固定带来的拘束应力，能控制法兰板的焊接变形量在图纸尺寸的范围内。

一种分片塔筒焊接方法，包括上述分片塔筒焊接系统,该分片塔筒焊接方法的步骤包括：

提供塔筒片；

提供第一法兰板和第二法兰板，将第一法兰板和第二法兰板相对地设置在塔筒片上；

提供焊接工装，将焊接工装插入第一法兰板与第二法兰板之间，使第一法兰板的一侧边限位在焊接工装的第一限位槽内，并使第二法兰板的一侧边限位在焊接工装的第二限位槽内；以及

焊接第一法兰板、第二法兰板和塔筒片。

在本发明的较佳实施例中，上述将焊接工装插入第一法兰板与第二法兰板之间的步骤包括：

将焊接工装的间隔块插入第一法兰板与第二法兰板之间，使第一法兰板的侧面倾斜地抵靠于间隔块的第一诱导斜面，并使第二法兰板的侧面倾斜地抵靠于间隔块的第二诱导斜面。

在本发明的较佳实施例中，上述焊接第一法兰板、第二法兰板和塔筒片的步骤包括：

从外侧焊缝焊接第一法兰板、第二法兰板和塔筒片；

拆卸焊接工装；以及

从内侧焊缝焊接第一法兰板、第二法兰板和塔筒片。

本发明的分片塔筒焊接系统的第一法兰板与第二法兰板相对地设置在塔筒片上，焊接工装上设有第一限位槽和第二限位槽，焊接工装设置于第一法兰板与第二法兰板之间，第一法兰板的一侧边限位在第一限位槽内，第二法兰板的一侧边限位在第二限位槽内。本发明的分片塔筒焊接系统的焊接工装加工制造简单，安装快捷方便，提高了生产效率，降低了人工劳动强度和成本。而且，焊接内侧时可以将焊接工装去除，因此可以连续焊接，焊接处没有断点，提高了焊接效率和产品质量。此外，焊接工装通过第一限位槽和第二限位槽限位第一法兰板和第二法兰板的一侧，可有效消除刚性固定带来的拘束应力。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明。

附图说明

图1是现有的螺栓套筒工装组装纵向法兰板的结构示意图。

图2是本发明的分片塔筒焊接系统的结构示意图。

图3是本发明的焊接工装的结构示意图。

图4是本发明的分片塔筒焊接方法的流程示意图。

图5是本发明的分片塔筒焊接方法进行焊接时的流程示意图。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的分片塔筒焊接系统及分片塔筒焊接方法的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如下:

有关本发明的前述及其它技术内容、特点及功效，在以下配合参考图式的较佳实施例的详细说明中将可清楚呈现。通过具体实施方式的说明，当可对本发明为达成预定目的所采取的技术手段及功效得以更加深入且具体的了解，然而所附图式仅是提供参考与说明之用，并非用来对本发明加以限制。

图2是本发明的分片塔筒焊接系统的结构示意图。如图2所示，分片塔筒焊接系统10包括塔筒片12、第一法兰板13、第二法兰板14和焊接工装15。第一法兰板13与第二法兰板14相对地设置在塔筒片12上，焊接工装15设置于第一法兰板13与第二法兰板14之间。在本实施例中，第一法兰板13和第二法兰板14的一侧分别设置在两块塔筒片12上，并通过焊接固定在两块塔筒片12上。

图3是本发明的焊接工装的结构示意图。如图2和图3所示，焊接工装15包括间隔块153、横梁154、第一限位臂155和第二限位臂156。

间隔块153的一端连接于横梁154，优选地，间隔块153垂直连接于横梁154的中部，使间隔块153与横梁154形成“T”形结构。间隔块153包括相对的第一间隔端153a和第二间隔端153b，其中，第一间隔端153a与横梁154进行连接。第一间隔端153a具有第一设计宽度a1，第二间隔端153b具有第二设计宽度a2，第一设计宽度a1大于第二设计宽度a2。第一设计宽度a1等于现有套筒的长度(套筒沿着轴线方向的长度)与顶部公差之和，其中顶部公差为0～3mm。第二设计宽度a2等于现有套筒的长度(套筒沿着轴线方向的长度)与底部公差之和，其中底部公差为-2～0mm。在本实施例中，间隔块153设置于第一法兰板13与第二法兰板14之间，第一间隔端153a与第二间隔端153b之间的距离b(间隔块153的长度)小于第一法兰板13或第二法兰板14的宽度，也就是说，第二间隔端153b与塔筒片12相对设置，能有效避免间隔块153与塔筒片12之间发生干涉问题，优选地，第二间隔端153b与塔筒片12之间的间距为2mm，但并不以此为限。

进一步地，间隔块153上设有第一诱导斜面101和第二诱导斜面102，第一诱导斜面101为间隔块153靠近第一法兰板13的一侧面，第二诱导斜面102为间隔块153靠近第二法兰板14的一侧面，且第一法兰板13的侧面倾斜抵靠于第一诱导斜面101，第二法兰板14的侧面倾斜抵靠于第二诱导斜面102。由于第一设计宽度a1大于第二设计宽度a2，使间隔块153呈燕尾形，即第一法兰板13和第二法兰板14呈燕尾状张开。

进一步地，间隔块153与横梁154的连接处设有第一弧形槽201和第二弧形槽202。当间隔块153设置于第一法兰板13与第二法兰板14之间时，第一法兰板13的一棱边处于第一弧形槽201中，第二法兰板14的一棱边处于第二弧形槽202中，能有效防止焊接工装15卡死于第一法兰板13与第二法兰板14之间，方便拆卸焊接工装15。

第一限位臂155与第二限位臂156相对地连接于横梁154的两端。第一限位臂155与间隔块153相对设置，第一限位臂155与间隔块153形成第一限位槽301，第一限位槽301具有第一槽宽c1，第一槽宽c1等于第一法兰板13或第二法兰板14的厚度与上偏差值之和，其中，上偏差值为0.5～1.5mm。第二限位臂156与间隔块153相对设置，第二限位臂156与间隔块153形成第二限位槽302，第二限位槽302具有第二槽宽c2，第二槽宽c2等于第一法兰板13或第二法兰板14的厚度与上偏差值之和，其中，上偏差值为0.5～1.5mm。在本实施例中，焊接工装15的第一限位槽301和第二限位槽302用于限位第一法兰板13和第二法兰板14，特别是在焊接第一法兰板13和第二法兰板14的过程中，能有效阻止第一法兰板13和第二法兰板14向外变形，控制第一法兰板13和第二法兰板14的焊接变形量。

进一步地，第一限位臂155和第二限位臂156高于横梁154的高度h大于或等于3/5第一槽宽c1或第二槽宽c2，便于第一限位臂155和第二限位臂156更好固定、夹持第一法兰板13和第二法兰板14，限制第一法兰板13和第二法兰板14自由变形。在本实施例中，为了保证第一限位臂155和第二限位臂156具有足够的强度与刚性，第一限位臂155和第二限位臂156的厚度t等于3/5第一槽宽c1或第二槽宽c2，但并不以此为限。

进一步地，第一限位臂155与横梁153的连接处设有第三弧形槽203，且第一弧形槽201、第三弧形槽203与第一限位槽301连通。第二限位臂156与横梁153的连接处设有第四弧形槽204，第二弧形槽202、第四弧形槽204与第二限位槽302连通。当间隔块153设置于第一法兰板13与第二法兰板14之间时，第一法兰板13的一棱边处于第一弧形槽201中，第一法兰板13的另一棱边处于第三弧形槽203中；第二法兰板14的一棱边处于第二弧形槽202中，第二法兰板14的另一棱边处于第四弧形槽204中，能有效防止焊接工装15卡死于第一法兰板13与第二法兰板14之间，方便拆卸焊接工装15。

值得一提的是，第一法兰板13和第二法兰板14上设有多个焊接工装15，各焊接工装15之间的间距为300～500mm，即沿着第一法兰板13和第二法兰板14的整个长度方向均安装焊接工装15，能有效控制第一法兰板13和第二法兰板14整个长度方向变形，同时能防止局部变形，保证了第一法兰板13和第二法兰板14长度方向的焊接精度。

本发明的分片塔筒焊接系统10能有效控制焊接变形量，通过在不同的焊接条件下进行理论计算预测焊接工装15的焊接角变形量(焊条对准焊缝时，焊条与塔筒片12之间的夹角)，并将焊接角变形量与实测焊接变形量(第一法兰板13和第二法兰板14焊接后的变形量)相结合，确定最终的焊接反变形量，根据反变形量确定焊接工装15的尺寸，即焊接工装15的间隔块153的尺寸，使第一法兰板13和第二法兰板14在焊接前处于向外倾斜的状态，同时确定第一限位臂155、第二限位臂156、第一限位槽301和第二限位槽302的尺寸；当第一法兰板13和第二法兰板14在焊接外侧焊缝时，阻止第一法兰板13和第二法兰板14向外侧变形，控制第一法兰板13和第二法兰板14的焊接变形量在一定范围内；当第一法兰板13和第二法兰板14在焊接内侧焊缝时，第一法兰板13和第二法兰板14向内侧变形，抵消第一法兰板13和第二法兰板14之前的倾斜量，最终控制第一法兰板13和第二法兰板14在图纸尺寸的范围内。

图4是本发明的分片塔筒焊接方法的流程示意图。本发明的分片塔筒焊接方法利用上述的分片塔筒焊接系统10，该分片塔筒焊接方法的步骤包括：

步骤S1，提供塔筒片12。

具体地，提供两塔筒片12，将两塔筒片12的侧边组对拼接。

步骤S2，提供第一法兰板13和第二法兰板14，将第一法兰板13和第二法兰板14相对地设置在塔筒片12上。

具体地，提供第一法兰板13和第二法兰板14，将第一法兰板13和第二法兰板14分别设置在两塔筒片12上，即使第一法兰板13的一侧边设置在一塔筒片12上，使第二法兰板14的一侧边设置在另一塔筒片12上，并使第一法兰板13和第二法兰板14相互平行。

步骤S3，提供焊接工装15，将焊接工装15插入第一法兰板13与第二法兰板14之间，使第一法兰板13的一侧边限位在焊接工装15的第一限位槽301内，并使第二法兰板14的一侧边限位在焊接工装15的第二限位槽302内。

具体地：将焊接工装15插入第一法兰板13与第二法兰板14之间的步骤包括：

步骤S31，将焊接工装15的间隔块153插入第一法兰板13与第二法兰板14之间，使第一法兰板13的侧面倾斜地抵靠于间隔块153的第一诱导斜面101，并使第二法兰板14的侧面倾斜地抵靠于间隔块153的第二诱导斜面102，因此，第一法兰板13和第二法兰板14在焊接前处于向外倾斜的状态。在本实施例中，沿着第一法兰板13和第二法兰板14的长度方向，每间隔300～500mm插入一个焊接工装15。

步骤S4，焊接第一法兰板13、第二法兰板14和塔筒片12。

图5是本发明的分片塔筒焊接方法进行焊接时的流程示意图。如图5所示，焊接第一法兰板13、第二法兰板14和塔筒片12的步骤包括：

步骤S41，从外侧焊缝焊接第一法兰板13、第二法兰板14和塔筒片12。

具体地，提供焊条，从外侧将焊条的一端对准第一法兰板13与塔筒片12或第一法兰板13与塔筒片12之间的焊缝，利用焊枪焊接第一法兰板13、第二法兰板14和塔筒片12。

步骤S42，拆卸焊接工装15。

具体地，当焊接完整条第一法兰板13、第二法兰板14和塔筒片12的外侧焊缝时，待第一法兰板13、第二法兰板14冷却固定后拆卸焊接工装15。在本实施例中，当第一法兰板13和第二法兰板14在焊接外侧焊缝时，第一限位槽301和第二限位槽302阻止第一法兰板13和第二法兰板14向外侧变形，控制第一法兰板13和第二法兰板14的焊接变形量在一定范围内。

步骤S43，从内侧焊缝焊接第一法兰板13、第二法兰板14和塔筒片12。

具体地，当第一法兰板13和第二法兰板14在焊接内侧焊缝时，第一法兰板13和第二法兰板14向内侧变形，抵消第一法兰板13和第二法兰板14之前的倾斜量，最终控制第一法兰板13和第二法兰板14的焊接变形量在图纸尺寸的范围内。

本发明的分片塔筒焊接系统10的第一法兰板13与第二法兰板14相对地设置在塔筒片12上，焊接工装15上设有第一限位槽301和第二限位槽302，焊接工装15设置于第一法兰板13与第二法兰板14之间，第一法兰板13的一侧边限位在第一限位槽301内，第二法兰板14的一侧边限位在第二限位槽302内。本发明的分片塔筒焊接系统10的焊接工装15加工制造简单，安装快捷方便，提高了生产效率，降低了人工劳动强度和成本。而且，焊接内侧时可以将焊接工装15去除，因此可以连续焊接，焊接处没有断点，提高了焊接效率和产品质量。此外，焊接工装15通过第一限位槽301和第二限位槽302限位第一法兰板13和第二法兰板14的一侧，可有效消除刚性固定带来的拘束应力。

本发明的分片塔筒焊接系统10结合焊接变形规律，预留一定的反变形量，即第一诱导斜面101和第二诱导斜面102，使第一法兰板13的侧面倾斜抵靠于第一诱导斜面101，第二法兰板14的侧面倾斜抵靠于第二诱导斜面102，能控制第一法兰板13和第二法兰板14在图纸尺寸的范围内。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

Claims (11)

1.一种分片塔筒焊接系统，包括塔筒片(12)、第一法兰板(13)、第二法兰板(14)和焊接工装(15)，该第一法兰板(13)与该第二法兰板(14)相对地设置在该塔筒片(12)上，该焊接工装(15)上设有第一限位槽(301)和第二限位槽(302)，该焊接工装(15)设置于该第一法兰板(13)与该第二法兰板(14)之间，该第一法兰板(13)的一侧边限位在该第一限位槽(301)内，该第二法兰板(14)的一侧边限位在该第二限位槽(302)内。

2.如权利要求1所述的分片塔筒焊接系统，其特征在于，该焊接工装(15)包括间隔块(153)、横梁(154)、第一限位臂(155)和第二限位臂(156)，该间隔块(153)的一端连接于该横梁(154)，该第一限位臂(155)与该第二限位臂(156)相对设置地连接于该横梁(154)的两端，该第一限位臂(155)与该间隔块(153)之间形成该第一限位槽(301)，该第二限位臂(156)与该间隔块(153)之间形成该第二限位槽(302)。

3.如权利要求2所述的分片塔筒焊接系统，其特征在于，该间隔块(153)上设有第一诱导斜面(101)和第二诱导斜面(102)，该间隔块(153)设置于该第一法兰板(13)与该第二法兰板(14)之间，该第一法兰板(13)的侧面倾斜抵靠于该第一诱导斜面(101)，该第二法兰板(14)的侧面倾斜抵靠于该第二诱导斜面(102)。

4.如权利要求3所述的分片塔筒焊接系统，其特征在于，该间隔块(153)包括相对的第一间隔端(153a)和第二间隔端(153b)，该第一间隔端(153a)连接于该横梁(154)，该第一间隔端(153a)具有第一设计宽度，该第二间隔端(153b)具有第二设计宽度，该第一设计宽度大于该第二设计宽度。

5.如权利要求4所述的分片塔筒焊接系统，其特征在于，该第一间隔端(153a)与该第二间隔端(153b)之间的距离小于该第一法兰板(13)或该第二法兰板(14)的宽度。

6.如权利要求2所述的分片塔筒焊接系统，其特征在于，该第一限位槽(301)具有第一槽宽，该第一槽宽等于该第一法兰板(13)或该第二法兰板(14)的厚度与上偏差值之和，该第二限位槽(302)具有第二槽宽，该第二槽宽等于该第一法兰板(13)或该第二法兰板(14)的厚度与上偏差值之和，上偏差值为0.5～1.5mm。

7.如权利要求2所述的分片塔筒焊接系统，其特征在于，该间隔块(153)与该横梁(154)的连接处设有第一弧形槽(201)和第二弧形槽(202)，该第一限位臂(155)与该横梁(154)的连接处设有第三弧形槽(203)，该第二限位臂(156)与该横梁(154)的连接处设有第四弧形槽(204)，该第一弧形槽(201)、该第三弧形槽(203)与该第一限位槽(301)连通，该第二弧形槽(202)、该第四弧形槽(204)与该第二限位槽(302)连通。

8.如权利要求1所述的分片塔筒焊接系统，其特征在于，该第一法兰板(13)和该第二法兰板(14)上设有多个该焊接工装(15)，各该焊接工装(15)之间的间距为300～500mm。

9.一种分片塔筒焊接方法，其特征在于，包括权利要求1至8任意一项所述的分片塔筒焊接系统，该分片塔筒焊接方法的步骤包括：

提供塔筒片(12)；

提供第一法兰板(13)和第二法兰板(14)，将该第一法兰板(13)和该第二法兰板(14)相对地设置在该塔筒片(12)上；

提供焊接工装(15)，将该焊接工装(15)插入该第一法兰板(13)与该第二法兰板(14)之间，使该第一法兰板(13)的一侧边限位在该焊接工装(15)的第一限位槽(301)内，并使该第二法兰板(14)的一侧边限位在该焊接工装(15)的第二限位槽(302)内；以及

焊接该第一法兰板(13)、第二法兰板(14)和塔筒片(12)。

10.如权利要求9所述的分片塔筒焊接方法，其特征在于，将该焊接工装(15)插入该第一法兰板(13)与该第二法兰板(14)之间的步骤包括：

将该焊接工装(15)的间隔块(153)插入该第一法兰板(13)与该第二法兰板(14)之间，使该第一法兰板(13)的侧面倾斜地抵靠于该间隔块(153)的第一诱导斜面(101)，并使该第二法兰板(14)的侧面倾斜地抵靠于该间隔块(153)的第二诱导斜面(102)。

11.如权利要求9所述的分片塔筒焊接方法，其特征在于，焊接该第一法兰板(13)、第二法兰板(14)和塔筒片(12)的步骤包括：

从外侧焊缝焊接该第一法兰板(13)、第二法兰板(14)和塔筒片(12)；

拆卸该焊接工装(15)；以及

从内侧焊缝焊接该第一法兰板(13)、第二法兰板(14)和塔筒片(12)。