CN109570891B - 一种高精度、简易便捷的钢管对接装置及钢管对接方法 - Google Patents

Abstract

一种高精度、简易便捷的钢管对接装置，包括第一对接钢管组件、第二对接钢管组件和对接嵌补段；第一对接钢管组件包括第一对接钢管、第一法兰环板、第一加劲板和内导向管；第二对接钢管组件包括第二对接钢管、第二法兰环板和第二加劲板；第一法兰环板和第二法兰环板相贴合，并通过螺栓和螺母相连接；对接嵌补段定位焊接于第一对接钢管和第二对接钢管的对接管口之间。钢管对接装置整体结构简单，通过内导向管与加劲板的滑移构造，两侧对接钢管的对位操作便捷，不仅保证两侧对接钢管快速对接，而且提高了施工质量及精度；采用螺栓连接两侧法兰环板，临时固定两侧对接钢管，保证施工过程能够快速松钩，提高施工效率，降低施工成本。

Description

一种高精度、简易便捷的钢管对接装置及钢管对接方法

技术领域

本发明属于工程施工领域，涉及工件的固定或定位，特别涉及一种高精度、简易便捷的钢管对接装置及钢管对接方法。

背景技术

钢管对接在建筑工程中是一种常见的施工工艺，常规的管口焊接的对接工艺为在对接口一侧的管壁上设置限位板，吊起另一侧对接钢管靠紧限位板，然后焊接管口对接缝。这种工艺不仅操作麻烦、不能快速松除吊钩、施工速度慢，而且对接精度不高、存在对接口错边等质量缺陷。特别是在钢管构件空间倾斜或所处施工条件复杂等情况时，对该类工艺提出了更高的要求，不仅要保证对接施工质量和精度，还要保证快速松钩、作业方便。

发明内容

本发明针对上述问题，提供一种高精度、简易便捷的钢管对接装置及钢管对接方法。

本发明的目的可以通过下述技术方案来实现：一种高精度、简易便捷的钢管对接装置，包括第一对接钢管组件、第二对接钢管组件和对接嵌补段；所述第一对接钢管组件包括第一对接钢管、第一法兰环板、第一加劲板和内导向管，所述第一对接钢管的对接管口外设有第一法兰环板，所述第一法兰环板同轴地设置在第一对接钢管的径向平面上，第一法兰环板上沿周向均布有多块第一加劲板，所述第一加劲板的一端焊接连接于第一法兰环板上，第一加劲板的另一端焊接连接于第一对接钢管的对接管口内壁上，第一加劲板具有平行且最靠近第一对接钢管轴线的第一边，所述内导向管的一端沿第一对接钢管的轴线穿过第一法兰环板的内孔设置，内导向管的一端外壁与多块第一加劲板的第一边焊接连接；所述第二对接钢管组件包括第二对接钢管、第二法兰环板和第二加劲板，所述第二对接钢管的对接管口外设有第二法兰环板，所述第二法兰环板同轴地设置在第二对接钢管的径向平面上，第二法兰环板上沿周向均布有多块第二加劲板，所述第二加劲板的一端焊接连接于第二法兰环板上，第二加劲板的另一端焊接连接于第二对接钢管的对接管口内壁上，第二加劲板具有平行且最靠近第二对接钢管轴线的第二边；所述内导向管的另一端穿过第二法兰环板的内孔，内导向管的另一端外壁与多块第二加劲板的第二边紧密贴合，所述第一法兰环板和第二法兰环板相贴合，并通过螺栓和螺母相连接使两者位置相对固定，其中，所述第一法兰环板和第二法兰环板的尺寸相同且外径均小于第一对接钢管和第二对接钢管的内径；所述对接嵌补段定位焊接于第一对接钢管和第二对接钢管的对接管口之间，实现第一对接钢管与第二对接钢管的对接。

进一步地，所述第一法兰环板和第二法兰环板的内径大于内导向管的外径。

进一步地，所述对接嵌补段为横截面与第一对接钢管和第二对接钢管的横截面相同的钢管段。更进一步地，所述对接嵌补段在周向上分成多块钢管瓦片。

进一步地，所述第二加劲板具有连接于第二法兰环板和第二边之间且倾斜于第二对接钢管轴线的第三边，所述第三边的远离第二对接钢管轴线的一端与第二法兰环板连接，第三边的靠近第二对接钢管轴线的另一端与第二边连接；所述内导向管的另一端外壁经过多块第二加劲板的第三边导向滑移后与第二边紧密贴合。

还提供一种高精度、简易便捷的钢管对接方法，对于要对接的第一对接钢管和第二对接钢管，包括如下步骤：

（1）焊接第一对接钢管、第一加劲板、第一法兰环板和内导向管：在第一对接钢管的对接管口内壁焊接连接多块沿周向均布的第一加劲板，第一加劲板上预先加工有第一边，使第一边平行且最靠近第一对接钢管的轴线，多块第一加劲板在第一对接钢管的对接管口外的径向平面上同轴焊接连接一块第一法兰环板，将一个内导向管的一端沿第一对接钢管的轴线穿过第一法兰环板的内孔，内导向管的一端外壁与多块第一加劲板的第一边焊接连接；焊接连接第二对接钢管、第二加劲板和第二法兰环板：在第二对接钢管的对接管口内壁焊接连接多块沿周向均布的第二加劲板，第二加劲板上预先加工有第二边，使第二边平行且最靠近第二对接钢管的轴线，多块第二加劲板在第二对接钢管的对接管口外的径向平面上同轴焊接连接一块第二法兰环板；

（2）对位第一对接钢管和第二对接钢管的对接管口：吊起第一对接钢管，使内导向管的另一端插入第二法兰环板的内孔，内导向管的另一端沿第二对接钢管的轴线滑动且外壁与多块第二加劲板的第二边精密贴合，实现第一对接钢管和第二对接钢管的对接管口之间的精确对位；

（3）固定第一对接钢管和第二对接钢管的相对位置：使第一法兰环板和第二法兰环板相贴合且螺栓孔提前对应设置，通过螺栓和螺母连接固定第一法兰环板和第二法兰环板；

（4）焊接对接嵌补段：在第一对接钢管和第二对接钢管的对接管口之间定位焊接对接嵌补段钢管，实现第一对接钢管和第二对接钢管的对接。

进一步地，步骤（1）中，第二加劲板上还预先加工有第三边，使第三边连接于第二法兰环板和第二边之间且倾斜于第二对接钢管的轴线，第三边的远离第二对接钢管轴线的一端与第二法兰环板连接，第三边的靠近第二对接钢管轴线的另一端与第二边连接；步骤（2）中，内导向管的另一端外壁通过与多块第二加劲板的第三边导向滑移后与第二边紧密贴合。

进一步地，步骤（3）中，通过螺栓和螺母连接固定第一法兰环板和第二法兰环板后，解除第一对接钢管的起吊设备。

进一步地，步骤（1）中，预先在第一对接钢管的对接管口和第二对接钢管的对接管口开制坡口；步骤（1）-（4）任一步骤中，预先在对接嵌补段钢管的焊接部位开制坡口。

进一步地，步骤（1）-（4）任一步骤中，预先将对接嵌补段钢管在周向上开制成多块钢管瓦片；步骤（4）中，焊接对接嵌补段时，分别将每块钢管瓦片定位贴合在第一对接钢管和第二对接钢管的对接管口之间，并将其与第一对接钢管和第二对接钢管焊接连接。

与现有技术相比，本发明的有益效果：对接装置结构简单，通过内导向管与加劲板的滑移构造，两侧对接钢管的对位操作便捷，不仅保证两侧对接钢管快速对接，而且提高了施工质量及精度；采用螺栓连接两侧法兰环板，临时固定两侧对接钢管，保证施工过程能够快速松钩，节约吊装机械使用时间，提高施工效率，降低施工成本。

附图说明

图1为本发明的内部立体图。

图2为本发明的纵断面示意图。

图3为本发明的横断面示意图。

图中部件标号如下：

1第一对接钢管

2第一法兰环板

3第一加劲板

301第一边

4内导向管

5第二对接钢管

6第二法兰环板

7第二加劲板

701第二边

702第三边

8对接嵌补段

9螺栓。

具体实施方式

以下结合附图详细说明本发明的具体实施方式，使本领域的技术人员更清楚地理解如何实践本发明。尽管结合其优选的具体实施方案描述了本发明，但这些实施方案只是阐述，而不是限制本发明的范围。

参见图1，一种高精度、简易便捷的钢管对接装置，包括第一对接钢管组件、第二对接钢管组件和对接嵌补段8。

所述第一对接钢管组件包括第一对接钢管1、第一法兰环板2、第一加劲板3和内导向管4，所述第一对接钢管1的对接管口外设有第一法兰环板2，所述第一法兰环板2同轴地设置在第一对接钢管1的径向平面上，第一法兰环板2上沿周向均布有多块第一加劲板3，所述第一加劲板3的一端焊接连接于第一法兰环板2上，第一加劲板3的另一端焊接连接于第一对接钢管1的对接管口内壁上，第一加劲板3具有平行且最靠近第一对接钢管1轴线的第一边301，所述内导向管4相对第一对接钢管1而言为小型短钢管，内导向管4沿第一对接钢管1的轴线穿过第一法兰环板2的内孔设置，内导向管4的一端外壁与多块第一加劲板3的第一边301焊接连接。

所述第二对接钢管组件包括第二对接钢管5、第二法兰环板6和第二加劲板7，所述第二对接钢管5的对接管口外设有第二法兰环板6，所述第二法兰环板6同轴地设置在第二对接钢管5的径向平面上，第二法兰环板6上沿周向均布有多块第二加劲板7，所述第二加劲板7的一端焊接连接于第二法兰环板6上，第二加劲板7的另一端焊接连接于第二对接钢管5的对接管口内壁上，第二加劲板7具有平行且最靠近第二对接钢管5轴线的第二边701、及连接于第二法兰环板6和第二边701之间且倾斜于第二对接钢管5轴线的第三边702，所述第三边702的远离第二对接钢管5轴线的一端与第二法兰环板6连接，第三边702的靠近第二对接钢管5轴线的另一端与第二边701连接。

所述内导向管4的另一端穿过第二法兰环板6的内孔，内导向管4的另一端外壁经过多块第二加劲板7的第三边702导向后与第二边701紧密贴合，所述第一法兰环板2和第二法兰环板6相贴合并通过多个螺栓9和螺母相连接，其中，所述第一法兰环板2和第二法兰环板6的尺寸相同且外径均小于第一对接钢管1和第二对接钢管5的内径，所述第一法兰环板2和第二法兰环板6的内径大于内导向管4的外径而使得内孔留有一定的活动空间方便内导向管4穿过。通过螺栓9和螺母连接第一法兰环板2和第二法兰环板6，使得第一对接钢管1和第二对接钢管5位置相对固定。

所述对接嵌补段8为用于连接第一对接钢管1和第二对接钢管5的短钢管，其规格、材质与第一对接钢管1、第二对接钢管5完全相同，对接嵌补段8的两端分别与第一对接钢管1的对接管口和第二对接钢管5的对接管口焊接连接，对接嵌补段8可在周向上分成多块钢管瓦片，对接嵌补段8长度根据对接施工操作便利情况而定。

操作时，在第一对接钢管1和第二对接钢管5的对接位置设置对接嵌补段8，根据上述结构，在第一对接钢管1的对接管口处设置第一法兰环板2、第一加劲板3和内导向管4，在第二对接钢管5的对接管口处设置第二法兰环板6和第二加劲板7。然后吊起第一对接钢管1，使内导向管4插入第二对接钢管5的对接管口第二法兰环板6的内孔中，内导向管4的插入端外壁经过多块第二加劲板7的第三边702导向滑移后与第二边701紧密贴合，实现第一对接钢管1和第二对接钢管5的精确对位，然后通过螺栓9和螺母连接第一法兰环板2和第二法兰环板6将第一对接钢管1和第二对接钢管5位置固定，最后定位焊接对接嵌补段8瓦片，完成第一对接钢管1和第二对接钢管5的对接。

其中，所述第一加劲板3和第二加劲板7为异型钢板，第一加劲板3和第二加劲板7尺寸及安装位置应为内导向管4的滑移对位留出空间，第二加劲板7上设计有斜度的第三边702，便于第一加劲板3和第二加劲板7安装时的内导向管4滑入，保证第一对接钢管1和第二对接钢管5精确对位。

一实施例

某山区大跨度X型提篮钢管拱桥工程，主弦拱肋φ750mm、厚24mm的钢管，拱脚段埋入拱座承台3m、管口伸出承台3m多，预埋段主弦钢管第二对接钢管5的立面双向倾角、纵桥向立面竖直夹角46°，拱肋第一节段第一对接钢管1与预埋段第二对接钢管5之间采用本发明涉及的钢管对接方法进行对接。

在第一对接钢管1和第二对接钢管5的对接位置设置长500mm的对接嵌补段8，对接嵌补段8开制成两块钢管瓦片，第一对接钢管1的对接管口、第二对接钢管5的对接管口、以及对接嵌补段8上涉及焊接的部位需提前根据焊接工艺要求开制坡口。

在第一对接钢管1内设置φ273mm、厚10mm的内导向管4，内导向管4与第一对接钢管1的内壁之间采用由20mm厚钢板加工而成的第一法兰环板2和第一加劲板3焊接连接，其中，第一法兰环板2的外径φ573mm、内径φ323mm，其板面上开制8个φ30mm螺栓孔，第一对接钢管1的内横断面设置4块第一加劲板3。

第二对接钢管5φ750mm、厚24mm，第二法兰环板6与第一法兰环板2尺寸相同，第二加劲板7与第一加劲板3尺寸相同。在第二对接钢管5的对接管口处焊接安装第二法兰环板6和第二加劲板7，其中，第二加劲板7的内侧边缘预先开制1:8的导向坡（即第三边702）。

第二对接钢管5已提前埋入拱座承台内，并且完成上述的构造连接，将拱肋第一节段第一对接钢管1起吊后，调整空中对位姿态，将第一对接钢管1下口的内导向管4插入预埋段第二对接钢管5的第二法兰环板6的内孔中，通过第二加劲板7的第三边702的导向作用，引导第一对接钢管1缓缓对接，待内导向管4滑移至第二加劲板7的第三边702根部的第二边701，即完成对位工作。此时第一法兰环板2和第二法兰环板6正好相互贴合且螺栓孔对齐，采用φ27mm螺栓9穿过螺栓孔和螺母连接进行临时固定。螺栓9临时连接固定后，松钩解除吊装设备，然后将对接嵌补段8的两块钢管瓦片贴合在对接位置，调整对接位置错边后即可定位，然后焊接对接缝完成拱肋第一节段第一对接钢管1与预埋段第二对接钢管5之间的对接工作。

应当指出，对于经充分说明的本发明来说，还可具有多种变换及改型的实施方案，并不局限于上述实施方式的具体实施例。上述实施例仅仅作为本发明的说明，而不是对本发明的限制。总之，本发明的保护范围应包括那些对于本领域普通技术人员来说显而易见的变换或替代以及改型。

Claims (5)

1.一种高精度、简易便捷的钢管对接装置，其特征在于，包括第一对接钢管组件、第二对接钢管组件和对接嵌补段；

所述第一对接钢管组件包括第一对接钢管、第一法兰环板、第一加劲板和内导向管，所述第一对接钢管的对接管口外设有第一法兰环板，所述第一法兰环板同轴地设置在第一对接钢管的径向平面上，第一法兰环板上沿周向均布有多块第一加劲板，所述第一加劲板的一端焊接连接于第一法兰环板上，第一加劲板的另一端焊接连接于第一对接钢管的对接管口内壁上，第一加劲板具有平行且最靠近第一对接钢管轴线的第一边，所述内导向管沿第一对接钢管的轴线穿过第一法兰环板的内孔设置，内导向管的一端外壁与多块第一加劲板的第一边焊接连接；

所述第二对接钢管组件包括第二对接钢管、第二法兰环板和第二加劲板，所述第二对接钢管的对接管口外设有第二法兰环板，所述第二法兰环板同轴地设置在第二对接钢管的径向平面上，第二法兰环板上沿周向均布有多块第二加劲板，所述第二加劲板的一端焊接连接于第二法兰环板上，第二加劲板的另一端焊接连接于第二对接钢管的对接管口内壁上，第二加劲板具有平行且最靠近第二对接钢管轴线的第二边；

所述内导向管的另一端穿过第二法兰环板的内孔，内导向管的另一端外壁与多块第二加劲板的第二边紧密贴合，所述第一法兰环板和第二法兰环板相贴合，并通过螺栓和螺母相连接使两者位置相对固定，其中，所述第一法兰环板和第二法兰环板的尺寸相同且外径均小于第一对接钢管和第二对接钢管的内径；

所述对接嵌补段定位焊接于第一对接钢管和第二对接钢管的对接管口之间，实现第一对接钢管与第二对接钢管的对接；所述第一法兰环板和第二法兰环板的内径大于内导向管的外径；所述对接嵌补段为横截面与第一对接钢管和第二对接钢管的横截面相同的钢管段；所述对接嵌补段在周向上分成多块钢管瓦片；所述第二加劲板具有连接于第二法兰环板和第二边之间且倾斜于第二对接钢管轴线的第三边，所述第三边的远离第二对接钢管轴线的一端与第二法兰环板连接，第三边的靠近第二对接钢管轴线的另一端与第二边连接；所述内导向管的另一端外壁经过多块第二加劲板的第三边导向滑移后与第二边紧密贴合。

2.一种高精度、简易便捷的钢管对接方法，其特征在于，对于要对接的第一对接钢管和第二对接钢管，包括如下步骤：

（1）焊接第一对接钢管、第一加劲板、第一法兰环板和内导向管：在第一对接钢管的对接管口内壁焊接连接多块沿周向均布的第一加劲板，第一加劲板上预先加工有第一边，使第一边平行且最靠近第一对接钢管的轴线，多块第一加劲板在第一对接钢管的对接管口外的径向平面上同轴焊接连接一块第一法兰环板，将一个内导向管的一端沿第一对接钢管的轴线穿过第一法兰环板的内孔，内导向管的一端外壁与多块第一加劲板的第一边焊接连接；

焊接连接第二对接钢管、第二加劲板和第二法兰环板：在第二对接钢管的对接管口内壁焊接连接多块沿周向均布的第二加劲板，第二加劲板上预先加工有第二边，使第二边平行且最靠近第二对接钢管的轴线，多块第二加劲板在第二对接钢管的对接管口外的径向平面上同轴焊接连接一块第二法兰环板；

（2）对位第一对接钢管和第二对接钢管的对接管口：吊起第一对接钢管，使内导向管的另一端插入第二法兰环板的内孔，内导向管的另一端沿第二对接钢管的轴线滑动且外壁与多块第二加劲板的第二边精密贴合，实现第一对接钢管和第二对接钢管的对接管口之间的精确对位；

（3）固定第一对接钢管和第二对接钢管的相对位置：使第一法兰环板和第二法兰环板相贴合且螺栓孔提前对应设置，通过螺栓和螺母连接固定第一法兰环板和第二法兰环板；

（4）焊接对接嵌补段：在第一对接钢管和第二对接钢管的对接管口之间定位焊接对接嵌补段钢管，实现第一对接钢管和第二对接钢管的对接；步骤（1）中，第二加劲板上还预先加工有第三边，使第三边连接于第二法兰环板和第二边之间且倾斜于第二对接钢管的轴线，第三边的远离第二对接钢管轴线的一端与第二法兰环板连接，第三边的靠近第二对接钢管轴线的另一端与第二边连接；步骤（2）中，内导向管的另一端外壁通过与多块第二加劲板的第三边导向滑移后与第二边紧密贴合。

3.根据权利要求2所述的高精度、简易便捷的钢管对接方法，其特征在于，步骤（3）中，通过螺栓和螺母连接固定第一法兰环板和第二法兰环板后，解除第一对接钢管的起吊设备。

4.根据权利要求2所述的高精度、简易便捷的钢管对接方法，其特征在于，步骤（1）中，预先在第一对接钢管的对接管口和第二对接钢管的对接管口开制坡口；步骤（1）-（4）任一步骤中，预先在对接嵌补段钢管的焊接部位开制坡口。

5.根据权利要求2或4所述的高精度、简易便捷的钢管对接方法，其特征在于，步骤（1）-（4）任一步骤中，预先将对接嵌补段钢管在周向上开制成多块钢管瓦片；步骤（4）中，焊接对接嵌补段时，分别将每块钢管瓦片定位贴合在第一对接钢管和第二对接钢管的对接管口之间，并将其与第一对接钢管和第二对接钢管焊接连接。