CN110091031A - 一种基于全熔透埋弧焊的h型钢角变形控制装置及方法 - Google Patents

一种基于全熔透埋弧焊的h型钢角变形控制装置及方法 Download PDF

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刘宏亮
刘海峰
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Abstract

本发明公开了一种基于全熔透埋弧焊的H型钢角变形控制装置及方法，在焊接先焊侧首道焊缝时，用压紧装置压紧H型钢，可防止翼板相对腹板产生转动变形，保证焊接完成后翼板两侧角变形量基本一致，而后通过H型钢矫正机机械矫正角变形即可达到高精度要求，避免了沿长度方向线状热矫正角变形工序，提高了生产效率。

Description

一种基于全熔透埋弧焊的H型钢角变形控制装置及方法
技术领域
本发明石油钻采设备技术领域，涉及一种基于全熔透埋弧焊的H型钢角变形控制装置，还涉及一种基于全熔透埋弧焊的H型钢角变形控制方法。
背景技术
焊接H型钢应用于石油钻机井架、底座等产品中，作为受力基础件，其几何尺寸及焊接质量很大程度上影响着整个产品的精度及组装质量。采用常规全熔透埋弧焊方法焊接H型钢时，先在型钢组立机上组成H形并定位焊，然后在船型位置按图2所示焊接顺序焊接成，其翼板角变形由两部分组成：翼板相对腹板产生的转动变形及翼板本身产生的相当于平板堆焊引起的角变形，a、b、c、d为焊接顺序，较后焊侧(焊道c、d)而言，先焊侧(焊道a、b)翼板因约束不足在焊接时产生的转动变形量大，故焊接角变形量为：△1＞△2；需待机械矫正使翼板变形量较小一侧与腹板垂直后，再沿H型钢长度方向按图2所示位置全长范围内线状加热进行热矫正，直至角变形量达到工艺要求。热矫正的缺点在于：1、热矫正需要有丰富的矫形经验，否则易出现多次矫正或“矫枉过正”的现象；2、不恰当的热矫正产生的内应力可能与焊接内应力和负载应力迭加，导致承载能力下降，3、热矫正耗时耗力耗气，增加生产成本。对于精度要求较高的H型钢，如何控制翼板角变形，使得△1≈△2，仅通过机械矫正即可经济、高效的达到要求，是急需解决的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于全熔透埋弧焊的H型钢角变形控制方法，仅通过H型钢矫正机机械矫正角变形即可达到高精度要求，避免了线状热矫正角变形工序，提高了生产效率。
本发明的另一个目的是提供一种基于全熔透埋弧焊的H型钢角变形控制装置。
本发明所采用的第一个技术方案是，一种基于全熔透埋弧焊的H型钢角变形控制装置，包括三角形支撑架，
支撑架两端分别设置有挡块；
压紧装置，压紧装置位于支架两端的挡块之间，压紧装置包括固定管，固定管一端连接在挡块上，固定管通过伸缩管连接有千斤顶，压紧装置与支架表面平行。
本发明第一个技术方案的特点还在于：
其中两个挡块分别设置在三角支撑架的一个斜面上；
其中两个挡块分别与支撑架垂直，用于卡紧H型钢的一个翼板；
其中伸缩管嵌入固定管，固定管上设置有若干销孔，伸缩管上还设置有与固定管上的销孔配合的定位销。
本发明的第二个技术方案是，一种基于全熔透埋弧焊的H型钢角变形控制方法，采用上述的一种基于全熔透埋弧焊的H型钢角变形控制装置，具体按以下步骤实施：
步骤1，在型钢组立机上制成H型钢，然后采用CO2气体保护焊单面断续定位焊接H型钢的腹板与翼板，得到焊接好的初步H型钢；
步骤2，将经步骤1得到的初步H型钢放入基于全熔透埋弧焊的H型钢角变形控制装置中通过压紧装置进行卡紧，初步H型钢两个侧边分别仅靠千斤顶与挡块，然后通过调节伸缩管与千斤顶将初步H型钢卡紧，最后采用小热输入埋弧焊接法焊接初步H型钢的腹板与两翼板，直至初步H型钢定型；
步骤3，将经步骤2得到的初步H型钢在H型钢矫正机上矫正角变形，得到H型钢。
本发明第二种技术方案的特点还在于：
其中步骤1中采用CO2气体保护焊单面断续定位焊接H型钢的腹板与翼板时，腹板分别与两个翼板连接处的焊道处于相反的一侧；
其中步骤1中采用CO2气体保护焊单面断续定位焊接H型钢的腹板与翼板时，定位焊缝长度为30mm～40mm，定位焊缝间隔为400mm～50mm；
其中步骤2中采用小热输入埋弧焊接法交替焊接初步H型钢的腹板与两翼板时，首先焊接未经步骤1焊接的两个连接面，然后采用砂轮打磨清除经步骤1焊接后腹板和两翼板形成的焊道，然后再通过小热输入埋弧焊接法分别焊接经打磨后的焊道；
其中步骤2中采用小热输入埋弧焊接法交替焊接初步H型钢的腹板与两翼板时，当焊接完成未经步骤1处理的焊道后，将压紧装置卸下，然后进行剩余焊道的焊接；
本发明的有益效果是：
利用工装保证翼板两侧角变形量基本一致，仅通过H型钢矫正机机械矫正角变形即可达到高精度要求，避免了线状热矫正角变形工序，提高了生产效率。
附图说明
图1是本发明的一种基于全熔透埋弧焊的H型钢角变形控制装置及方法中装置的结构图；
图2是本发明的一种基于全熔透埋弧焊的H型钢角变形控制装置及方法中采用常规埋弧焊方法焊接H型钢的焊接顺序及角变形示意图；
图3是本发明的一种基于全熔透埋弧焊的H型钢角变形控制装置及方法中H型钢的焊接焊道顺序示意图。
1.支撑架，2.挡块，3.固定管，4.伸缩管，5.千斤顶，6.第三焊道，7.第四焊道，8.第一焊道，9.第二焊道。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明提供一种基于全熔透埋弧焊的H型钢角变形控制装置，包括三角形支撑架1，支撑架1两端分别设置有挡块2，两个挡块2分别设置在三角支撑架1的一个斜面上，两个挡块2分别与支撑架1垂直，用于卡紧H型钢的一个翼板；压紧装置，压紧装置位于支架1两端的挡块2之间，压紧装置包括固定管3，固定管3一端连接在挡块2上，固定管3通过伸缩管4连接有千斤顶5，伸缩管4嵌入固定管3，固定管3上设置有若干销孔，伸缩管4上还设置有与固定管3上的销孔配合的定位销，压紧装置与支架1表面平行。
本发明还提供一种基于全熔透埋弧焊的H型钢角变形控制方法，采用上述的一种基于全熔透埋弧焊的H型钢角变形控制装置，具体按以下步骤实施：
步骤1，在型钢组立机上制成H型钢，然后采用CO2气体保护焊单面断续定位焊接H型钢的腹板与翼板，得到焊接好的初步H型钢；
步骤2，将经步骤1得到的初步H型钢放入基于全熔透埋弧焊的H型钢角变形控制装置中通过压紧装置进行卡紧，初步H型钢两个侧边分别仅靠千斤顶(5)与挡块(2)，然后通过调节伸缩管(4)与千斤顶(5)将初步H型钢卡紧，最后采用小热输入埋弧焊接法焊接初步H型钢的腹板与两翼板，直至初步H型钢定型；
步骤3，将经步骤2得到的初步H型钢在H型钢矫正机上矫正角变形，得到H型钢。
步骤1，在型钢组立机上制成H型钢，然后采用CO2气体保护焊单面断续定位焊接H型钢的腹板与翼板，得到焊接好的初步H型钢，采用CO2气体保护焊单面断续定位焊接H型钢的腹板与翼板时，腹板分别与两个翼板连接处的焊道处于相反的一侧，如图3所示，先焊接第一焊道8与第二焊道9，定位焊缝长度为30mm～40mm，定位焊缝间隔为400mm～50mm；
步骤2，将经步骤1得到的初步H型钢放入基于全熔透埋弧焊的H型钢角变形控制装置中通过压紧装置进行卡紧，初步H型钢两个侧边分别仅靠千斤顶5与挡块2，然后通过调节伸缩管4与千斤顶5将初步H型钢卡紧，最后采用小热输入埋弧焊接法焊接初步H型钢的腹板与两翼板，首先焊接未经步骤1焊接的两个连接面，如图3所示，首先焊接未经步骤1焊接的第三焊道6与第四焊道7，当第三焊道6与第四焊道7焊接成功后，将压紧装置卸下，再采用砂轮打磨清除经步骤1焊接后腹板和两翼板形成第一焊道8与第二焊道9的焊缝，然后再通过小热输入埋弧焊接法焊接经打磨后的第一焊道8与第二焊道9的焊缝，直至初步H型钢定型；
步骤3，将经步骤2得到的初步H型钢在H型钢矫正机上矫正角变形，得到H型钢。
本发明的工作原理是，在埋弧焊接初步H型钢的腹板与两翼板时，用压紧装置压紧H型钢，可防止翼板相对腹板产生转动变形，在重复进行焊接时，由于约束增大，则无需再用压紧装置压紧，便可保证腹板两侧翼板角变形量基本一致，而后通过H型钢矫正机机械矫正角变形即可达到相关要求，避免了沿长度方向线状热矫正角变形工序。
对于免清根的全熔透焊缝，采用气体保护焊焊接的定位焊缝必须清除，采用碳弧气刨等热加工方式，会增大坡口截面、增加热输入量，对控制焊接质量和焊接变形不利，因此，采取砂轮打磨的冷加工方式清除定位焊缝。
采用交替焊法施焊，可减小H型钢弯曲变形，对于弯曲变形及其他变形，仍采用热矫形等常规方法进行矫正。
固定管3上设置有多个销孔，与伸缩管4的定位销配合使用可进行轴向粗调，而后再微调千斤顶5实现压紧，可适用于多种规格的H型钢，使用范围较广。

Claims (9)

1.一种基于全熔透埋弧焊的H型钢角变形控制装置，包括三角形支撑架(1)，其特征在于，
所述支撑架(1)两端分别设置有挡块(2)；
压紧装置，压紧装置位于支架(1)两端的挡块(2)之间，所述压紧装置包括固定管(3)，固定管(3)一端连接在挡块(2)上，所述固定管(3)通过伸缩管(4)连接有千斤顶(5)，所述压紧装置与支架(1)表面平行。
2.根据权利要求1所述的一种基于全熔透埋弧焊的H型钢角变形控制装置，其特征在于，两个所述挡块(2)分别设置在三角支撑架(1)的一个斜面上。
3.根据权利要求1或2所述的一种基于全熔透埋弧焊的H型钢角变形控制装置，其特征在于，两个所述挡块(2)分别与支撑架(1)垂直，用于卡紧H型钢的一个翼板。
4.根据权利要求1或2所述的一种基于全熔透埋弧焊的H型钢角变形控制装置，其特征在于，所述伸缩管(4)嵌入固定管(3)，固定管3上设置有若干销孔，伸缩管(4)上还设置有与固定管(3)上的销孔配合的定位销。
5.一种基于全熔透埋弧焊的H型钢角变形控制方法，采用权利要求1～4所述的一种基于全熔透埋弧焊的H型钢角变形控制装置，其特征在于，具体按以下步骤实施：
步骤1，在型钢组立机上制成H型钢，然后采用CO2气体保护焊单面断续定位焊接H型钢的腹板与翼板，得到焊接好的初步H型钢；
步骤2，将经步骤1得到的初步H型钢放入基于全熔透埋弧焊的H型钢角变形控制装置中通过压紧装置进行卡紧，初步H型钢两个侧边分别仅靠千斤顶(5)与挡块(2)，然后通过调节伸缩管(4)与千斤顶(5)将初步H型钢卡紧，最后采用小热输入埋弧焊接法焊接初步H型钢的腹板与两翼板，直至初步H型钢定型；
步骤3，将经步骤2得到的初步H型钢在H型钢矫正机上矫正角变形，得到H型钢。
6.根据权利要求5上所述的一种基于全熔透埋弧焊的H型钢角变形控制方法，其特征在于，所述步骤1中采用CO2气体保护焊单面断续定位焊接H型钢的腹板与翼板时，腹板分别与两个翼板连接处的焊道处于相反的一侧。
7.根据权利要求5上所述的一种基于全熔透埋弧焊的H型钢角变形控制方法，其特征在于，所述步骤1中采用CO2气体保护焊单面断续定位焊接H型钢的腹板与翼板时，定位焊缝长度为30mm～40mm，定位焊缝间隔为400mm～50mm。
8.根据权利要求5或6所述的一种基于全熔透埋弧焊的H型钢角变形控制方法，其特征在于，所述步骤2中采用小热输入埋弧焊接法交替焊接初步H型钢的腹板与两翼板时，首先焊接未经步骤1焊接的两个连接面，然后采用砂轮打磨清除经步骤1焊接后腹板和两翼板形成的焊道，然后再通过小热输入埋弧焊接法分别焊接经打磨后的焊道。
9.根据权利要求5上所述的一种基于全熔透埋弧焊的H型钢角变形控制方法，其特征在于，所述步骤2中采用小热输入埋弧焊接法交替焊接初步H型钢的腹板与两翼板时，当焊接完成未经步骤1处理的焊道后，将压紧装置卸下，然后进行剩余焊道的焊接。
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