CN110303278B - 一种管子管板内孔焊的组对点焊工装以及组对点焊方法 - Google Patents

一种管子管板内孔焊的组对点焊工装以及组对点焊方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种管子管板内孔焊的组对点焊工装以及组对点焊方法,属于管子管板内孔焊的组对点焊技术领域。本发明的一种管子管板内孔焊的组对点焊工装,所述组对点焊工装的一端为呈锥形的弹性定心夹,其可插入并贴紧于管子内壁;所述组对点焊工装的另一端为呈锥形的多爪体,其可插入并贴紧于管板的管孔内壁;所述多爪体包括芯部以及连接于芯部外周的多个爪部,相邻的爪部与所述芯部之间形成可穿过焊枪的槽部。本发明能够保证管子和管板组对时的间隙均匀,并能够使得焊枪可伸入管孔(穿过槽部)对管子与管板进行点焊;组对点焊完毕后,管子和管板的间隙均匀;管子与管板施焊作业完毕后,焊缝背面成形效果好,焊接接头质量高。

Description

一种管子管板内孔焊的组对点焊工装以及组对点焊方法
技术领域
本发明涉及一种组对点焊工装以及组对点焊方法,特别是一种管子管板内孔焊的组对点焊工装以及组对点焊方法,属于管子管板内孔焊的组对点焊技术领域。
背景技术
在换热器中,管子与管板的连接接头,使用最多的接头形式为强度焊接、胀焊并用的端面焊的接头形式,如图1所示。但是该种结构存在一些缺点:a、焊缝受力情况不好(受剪切力);b、可能会出现缝隙腐蚀。
因此,对于一些工况恶劣,要求较高的设备,管子管板接头需要选用内孔焊的接头形式,如图2a、b以及图3所示。该种结构需要保证根部焊透以及背面成形,从而改善焊缝的受力状况和消除管子与管板之间的间隙;要确保根部焊透和背面成形,管子与管板的组对间隙均匀是必要的。
具体的,在焊接管子与管板之前,按照设计的要求,管子稍微插入管板的管孔内,然后将管子点焊于管孔内,再进行管子与管板的焊接。在将管子点焊于管孔内时,需要确保管子与管板的组对间隙均匀,但是人工直接进行组对很难保证组对间隙的均匀性,从而导致背面成形效果不好,影响接头的焊接质量。
因此,亟需设计一种管子管板内孔焊的组对点焊工装,能够保证管子和管板组对时的间隙均匀,并能够使得焊枪可伸入管孔对管子与管板进行点焊。
发明内容
本发明的发明目的在于:针对上述存在的问题,提供一种管子管板内孔焊的组对点焊工装以及组对点焊方法,本发明能够保证管子和管板的组对间隙均匀,并能够使得焊枪可伸入管孔对管子与管板进行点焊。
本发明采用的技术方案如下:
一种管子管板内孔焊的组对点焊工装,所述组对点焊工装的一端为呈锥形的弹性定心夹,其可插入并贴紧于管子内壁;所述组对点焊工装的另一端为多爪体,其可插入并紧靠/贴紧于管板的管孔内壁;所述多爪体与弹性定心夹相连形成所述组对点焊工装;所述多爪体包括芯部以及连接于芯部外周的多个爪部,相邻的爪部与所述芯部之间形成可穿过焊枪的槽部。
采用本发明的组对点焊工装时,其使用方法详见实施例二的一种管子管板内孔焊的组对点焊方法。得益于呈锥形的弹性定心夹的设计,弹性定心夹的外壁贴紧管子的内壁;得益于呈锥形的多爪体的设计,多爪体的多个爪部的外壁紧靠/贴紧管板的管孔内壁(管孔的内壁管口),在组对点焊工装的弹性定心夹与多爪体的共同作用下,使得管子与管孔基本同轴心,以使管子与管板的组对间隙均匀;而得益于槽部的设计,使得焊枪能够穿过槽部从而点焊管子与管板,从而实现将管子点焊于管板的管孔内;组对点焊作业完毕后,将组对点焊工装拔出管子与管板;能够继续进行管子与管板的施焊作业。即采用本发明的组对点焊工装,能够保证管子和管板组对时的间隙均匀,并能够使得焊枪可伸入管孔(穿过槽部)对管子与管板进行点焊。组对点焊完毕后,管子和管板的间隙均匀;管子与管板施焊作业完毕后,焊缝背面成形效果好,焊接接头质量高。
具体的,所述组对点焊工装为一体结构。弹性定心夹是中空的结构。明显的,多爪体与弹性定心夹同轴心。在多爪体与弹性定心夹的相邻处,多爪体的外径大于弹性定心夹。优选的,多个所述爪部的截面外缘呈共圆的弧形。优选的,多个所述爪部呈圆周阵列的均布于芯部外周。优选的,相邻的爪部与芯部之间形成槽部呈弧形状。
可供选择的,呈锥形的弹性定心夹的锥度向组对点焊工装的中部倾斜、或者向弹性定心夹的末端倾斜;所述多爪体呈圆柱形或呈锥形;当多爪体呈锥形时,多爪体的锥度向组对点焊工装的中部倾斜。作为优选设计,呈锥形的弹性定心夹的锥度向组对点焊工装的中部倾斜;呈锥形的多爪体的锥度向组对点焊工装的中部倾斜。多爪体呈圆柱形时,多个爪部的截面外径略小于管孔的直径,以使多爪体可插入并紧靠于管板的管孔内壁。多爪体呈锥形时,其锥度较小,多个爪部的截面最大外径等于或略大于管孔的直径;多个爪部的截面最小外径略小于管孔的直径,以使多爪体可插入并贴紧于管板的管孔内壁。
可供选择的,所述爪部有2个、3个或4个。当然,爪部还可以有更多个。
可供选择的,所述爪部的末端向外侧折弯形成折弯部。能够避免用力过度使得整个组对点焊工装没入管孔内。在使用时,折弯部还可作为推入(或者说插入、推动)组对点焊工装的着力部位。在不采用下述拉拔孔的设计时,折弯部也可以用作拔出组对点焊工装的着力部位。
可供选择的,所述多爪体与弹性定心夹过多个筋条相连形成所述组对点焊工装。有利于伸入焊枪进行点焊作业,在点焊作业时,能够避免焊枪误焊到组对点焊工装。优选的,筋条与爪部的数量相等,且呈一一正对关系。优选的,多爪体的芯部与弹性定心夹通过多个筋条相连;也可以是多爪体的爪部与弹性定心夹通过多个筋条相连;还可以是多爪体的芯部、爪部同时通过多个筋条与弹性定心夹相连;以实现多爪体与弹性定心夹通过多个筋条相连形成所述组对点焊工装。优选的筋条与爪部的宽度相等,便于加工。优选的,筋条的外壁距组对点焊工装轴心的距离、不大于弹性定心夹的外壁距组对点焊工装轴心的距离。
可供选择的,所述芯部开设有便于拔出组对点焊工装的拉拔孔。组对点焊作业完毕后,便于将组对点焊工装拔出;也方便于将组对点焊工插入管子与管板。
进一步的,所述拉拔孔为螺纹孔。此时,采用呈T形的工件,该工件具有 1个具有外螺纹的螺杆部,通过将该T形工件的螺杆部旋合入拉拔孔孔时,向外拉动该T形工件便可将组对点焊工装拔出;向内推动该T形工件便可将组对点焊工装插入管子与管板。当然也可以不采用螺纹孔的设计,而是拉拔孔为光滑孔;此时,采用呈L形的工件,该工件由该长杆部和短杆部连接而成,通过将L形工件的短杆部穿过拉拔孔并勾住芯部,向外拉动该L形工件便可将组对点焊工装拔出;而需要使组对点焊工装插入管子与管板,可使L形工件直接推组对点焊工装的芯部。作为为优选,拉拔孔为螺纹孔。
可供选择的,所述弹性定心夹的末端外周倒有斜面,以便于将组对点焊工装插入管子。优选的,所需斜面为斜平面或斜弧面。
可供选择的,所述弹性定心夹具有多个弹性片,多个所述弹性片是由从弹性定心夹的末端向多爪体方向延伸的多道弹性槽而形成的。使得弹性定心夹具有一定的弹性,能保证弹性定心夹能够插入管子4内,便于弹性定心夹插入管子内并与管子紧密配合。优选的,弹性槽不贯穿弹性定心夹;当然,弹性槽也可以贯穿弹性定心夹。优选的,多个所述弹性片的截面外缘呈共圆的弧形。弹性定心夹截面的最大外径等于或略大于管子的内径;弹性定心夹截面的最小外径略小于管子的内径。结合呈锥形的弹性定心夹的锥度向组对点焊工装的中部倾斜时,弹性片的锥度是向组对点焊工装的中部倾斜的。
一种管子管板内孔焊的组对点焊方法,采用上述的组对点焊工装,所述组对点焊方法包括下述步骤:
将管子从管板的一侧插入管板的管孔内,插入深度满足设计图纸的要求;
将组对点焊工装的弹性定心夹从管板的另一侧插入管孔内的管子内,弹性定心夹的外壁贴紧管子的内壁;
推动组对点焊工装使弹性定心夹向管子深处移动,直至组对点焊工装的多爪体紧靠/贴紧于管板的管孔内壁;
在组对点焊工装的弹性定心夹与多爪体的作用下,使得管子与管板的组对间隙均匀;
将焊枪伸入管孔、穿过组对点焊工装的槽部,将管子点焊于管板的管孔内;
组对点焊完毕后,将组对点焊工装从管子与管板内拔出。
采用本发明的组对点焊方法时,能够保证管子和管板组对时的间隙均匀,组对点焊完毕后,管子和管板的间隙均匀;管子与管板施焊作业完毕后,焊缝背面成形效果好,焊接接头质量高。
综上所述,由于采用了上述技术方案,本发明的有益效果是:
本发明的一种管子管板内孔焊的组对点焊工装以及组对点焊方法;组对点焊工装的结构简单,构思巧妙,易于实现,操作方便,容易制造,管子管板内孔焊的组对点焊作业采用本发明的组对点焊工装时,能够保证管子和管板组对时的间隙均匀,并能够使得焊枪可伸入管孔(穿过槽部)对管子与管板进行点焊。组对点焊完毕后,管子和管板的间隙均匀;管子与管板施焊作业完毕后,焊缝背面成形效果好,焊接接头质量高。
附图说明
本发明将通过例子并参照附图的方式说明,其中:
图1是管子管板的端面焊的接头形式示意图;
图2是两种形式的管子管板的内孔焊的接头形式示意图;
图3是图2b的管子管板焊后示意图;
图4是一种组对点焊工装的结构示意图,组对点焊工装的爪部有3个;
图5是另一种组对点焊工装的结构示意图,组对点焊工装的爪部有4个;
图6是图5的另一视角示意图;
图7是图5的组对点焊工装的正视图;
图8是图7中的A-A处剖视图;
图9是图7中的B-B处剖面图;
图10是图7中的C-C处剖面图;
图11是图7的右视图;
图12是图7的左视图;
图13是采用组对点焊工装进行管子管板内孔焊的组对点焊作业的示意图;
图14是图13中的D处放大图。
图中标记:1-弹性定心夹、11-弹性片、12-弹性槽、13-斜面、2-多爪体、 21-芯部、22-爪部、23-槽部、24-折弯部、25-拉拔孔、3-筋条、4-管子、5- 管板、51-管孔。
具体实施方式
本说明书中公开的所有特征,或公开的所有方法或过程中的步骤,除了互相排斥的特征和/或步骤以外,均可以以任何方式组合。
本说明书中公开的任一特征,除非特别叙述,均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即,除非特别叙述,每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
实施例一
如图4至图14所示,实施例一的一种管子管板内孔焊的组对点焊工装,所述组对点焊工装的一端为呈锥形的弹性定心夹1,其可插入并贴紧于管子内壁;所述组对点焊工装的另一端为多爪体2,其可插入并紧靠/贴紧于管板的管孔内壁;所述多爪体2与弹性定心夹1相连形成所述组对点焊工装;所述多爪体2包括芯部21以及连接于芯部21外周的多个爪部22,相邻的爪部22与所述芯部21之间形成可穿过焊枪的槽部23。
采用本发明的组对点焊工装时,其使用方法详见实施例二的一种管子管板内孔焊的组对点焊方法。得益于呈锥形的弹性定心夹1的设计,弹性定心夹1 的外壁贴紧管子4的内壁;得益于呈锥形的多爪体2的设计,多爪体2的多个爪部22的外壁紧靠/贴紧管板的管孔51内壁(管孔51的内壁管口),在组对点焊工装的弹性定心夹1与多爪体2的共同作用下,使得管子4与管孔51基本同轴心,以使管子4与管板5的组对间隙均匀;而得益于槽部23的设计,使得焊枪能够穿过槽部23从而点焊管子4与管板,从而实现将管子4点焊于管板5的管孔51内;组对点焊作业完毕后,将组对点焊工装拔出管子4与管板5;能够继续进行管子4与管板5的施焊作业。即采用本发明的组对点焊工装,能够保证管子4和管板5组对时的间隙均匀,并能够使得焊枪可伸入管孔 52(穿过槽部23)对管子4与管板5进行点焊。组对点焊完毕后,管子和管板的间隙均匀;管子4与管板5施焊作业完毕后,焊缝背面成形效果好,焊接接头质量高。
具体的,所述组对点焊工装为一体结构。弹性定心夹1是中空的结构。明显的,多爪体2与弹性定心夹1同轴心。在多爪体2与弹性定心夹1的相邻处,多爪体2的外径大于弹性定心夹1。优选的,多个所述爪部22的截面外缘呈共圆的弧形,如图10所示。优选的,多个所述爪部22呈圆周阵列的均布于芯部 21外周,如图11、图12所示。组对点焊工装采用金属材料制成,比如不锈钢,碳素钢,低合金钢等。优选的,相邻的爪部22与芯部21之间形成槽部23呈弧形状,如图4、图5、图11、图12所示。本发明的组对点焊工装特别适用于外径较大的管子4,优选的,管子4外径不小于40mm;管板的壁厚不大于50mm。
可供选择的,在另一实施例中,呈锥形的弹性定心夹1的锥度向组对点焊工装的中部倾斜、或者向弹性定心夹1的末端倾斜;所述多爪体2呈圆柱形或呈锥形;当多爪体2呈锥形时,多爪体2的锥度向组对点焊工装的中部倾斜。作为优选设计,弹性定心夹1呈圆锥形,弹性定心夹1的锥度向组对点焊工装的中部倾斜;多爪体2也呈圆锥形,多爪体2的锥度向组对点焊工装的中部倾斜,如图7、图8、图13、图14所示;弹性定心夹1的锥度较小,多爪体2 的锥度也较小,以满足实际使用需求为原则。在其中一实施例中,多爪体2呈圆柱形,多个爪部22的截面外径略小于管孔51的直径,以使多爪体2可插入并紧靠于管板的管孔51内壁。作为优选,在另一实施例中,多爪体2呈锥形,其锥度较小,多个爪部22的截面最大外径等于或略大于管孔51的直径;多个爪部22的截面最小外径略小于管孔51的直径,以使多爪体2可插入并贴紧于管板的管孔51内壁。
可供选择的,所述爪部22有2个、3个或4个。当然,爪部22还可以有更多个。在其中一实施例中,如图4所示,爪部22有3个。在另一实施例中,如图5、图6所示,爪部22有4个。
可供选择的,在另一实施例中,如图4至图8、图13所示,所述爪部22 的末端向外侧折弯形成折弯部24。能够避免用力过度使得整个组对点焊工装没入管孔51内。在使用时,折弯部24还可作为推入(或者说插入、推动)组对点焊工装的着力部位。在不采用下述拉拔孔25的设计时,折弯部24也可以用作拔出组对点焊工装的着力部位。
可供选择的,在另一实施例中,如图4至图8、图13、图14所示,所述多爪体2与弹性定心夹1通过多个筋条3相连形成所述组对点焊工装。有利于伸入焊枪进行点焊作业,在点焊作业时,能够避免焊枪误焊到组对点焊工装。优选的,筋条3与爪部22的数量相等,且呈一一正对关系。优选的,多爪体2 的芯部21与弹性定心夹1通过多个筋条3相连;也可以是多爪体2的爪部22 与弹性定心夹1通过多个筋条3相连;还可以是多爪体的芯部21、爪部22同时通过多个筋条3与弹性定心夹1相连;以实现多爪体2与弹性定心夹1通过多个筋条3相连形成所述组对点焊工装。优选的筋条3与爪部22的宽度相等,便于加工。优选的,筋条3的外壁距组对点焊工装轴心的距离、不大于弹性定心夹1的外壁距组对点焊工装轴心的距离。
可供选择的,在其中一实施例中,如图4、图5、图8、图11、图12、图 13所示,所述芯部21开设有便于拔出组对点焊工装的拉拔孔25。组对点焊作业完毕后,便于将组对点焊工装拔出;也方便于将组对点焊工插入管子4与管板5。
进一步的,在另一实施例中,所述拉拔孔25为螺纹孔。此时,采用呈T 形的工件,该工件具有1个具有外螺纹的螺杆部,通过将该T形工件的螺杆部旋合入拉拔孔25孔时,向外拉动该T形工件便可将组对点焊工装拔出;向内推动该T形工件便可将组对点焊工装插入管子4与管板5。当然也可以不采用螺纹孔的设计,而是拉拔孔25为光滑孔;此时,采用呈L形的工件,该工件由该长杆部和短杆部连接而成,通过将L形工件的短杆部穿过拉拔孔25并勾住芯部21,向外拉动该L形工件便可将组对点焊工装拔出;而需要使组对点焊工装插入管子4与管板5,可使L形工件直接推组对点焊工装的芯部21。作为为优选,拉拔孔25为螺纹孔。
可供选择的,在另一实施例中,如图6、图7、图8所示,所述弹性定心夹1的末端外周倒有斜面13,以便于将组对点焊工装插入管子。优选的,所需斜面13为斜平面或斜弧面。
可供选择的,在另一实施例中,如图4至图9所示,所述弹性定心夹1具有多个弹性片11,多个所述弹性片11是由从弹性定心夹1的末端向多爪体2 方向延伸的多道弹性槽12而形成的。使得弹性定心夹1具有一定的弹性,能保证弹性定心夹1能够插入管子4内,便于弹性定心夹1插入管子4内并与管子4紧密配合。优选的,弹性槽12不贯穿弹性定心夹1;当然,弹性槽12也可以贯穿弹性定心夹1。优选的,多个所述弹性片11的截面外缘呈共圆的弧形,如图9所示。弹性定心夹1截面的最大外径等于或略大于管子4的内径;弹性定心夹1截面的最小外径略小于管子4的内径。结合呈锥形的弹性定心夹1的锥度向组对点焊工装的中部倾斜时,弹性片11的锥度是向组对点焊工装的中部倾斜的。在其中一实施例中,弹性槽12有4道,形成的弹性片11有4个。当然,弹性槽12也可以有2道、3道或更多道,形成的弹性片11有2个、3 个或更多个。弹性槽12的宽度为0.5mm-3mm;优选的,在另一实施例中,弹性槽12的宽度为1mm。
实施例二
如图4至14所示,实施例二的一种管子管板内孔焊的组对点焊方法,采用实施例一的组对点焊工装,所述组对点焊方法包括下述步骤:
将管子4从管板5的一侧插入管板的管孔51内,插入深度满足设计图纸的要求;优选的,管子4插入管孔51的深度不大于1mm。
将组对点焊工装的弹性定心夹1从管板5的另一侧插入管孔内的管子4内,弹性定心夹1的外壁贴紧管子4的内壁;
推动组对点焊工装使弹性定心夹1向管子深处移动,直至组对点焊工装的多爪体2紧靠/贴紧于管板的管孔51内壁;
在组对点焊工装的弹性定心夹1与多爪体2的作用下,使得管子4与管板 5的组对间隙均匀;
将焊枪伸入管孔51、穿过组对点焊工装的槽部23,将管子4点焊于管板5 的管孔51内;
组对点焊完毕后,将组对点焊工装从管子4与管板5内拔出。
采用本发明的组对点焊方法时,能够保证管子4和管板5组对时的间隙均匀,组对点焊完毕后,管子4和管板5的间隙均匀;管子4与管板5施焊作业完毕后,焊缝背面成形效果好,焊接接头质量高。
优选的,管子4与管板5点焊时的焊接方式是手工钨极氩弧焊,管子4与管板5施焊时的焊接方式也是手工钨极氩弧焊。
综上所述,采用本发明的一种管子管板内孔焊的组对点焊工装以及组对点焊方法,组对点焊工装的结构简单,构思巧妙,易于实现,操作方便,容易制造,管子管板内孔焊的组对点焊作业采用本发明的组对点焊工装时,能够保证管子和管板组对时的间隙均匀,并能够使得焊枪可伸入管孔(穿过槽部)对管子与管板进行点焊。组对点焊完毕后,管子和管板的间隙均匀;管子与管板施焊作业完毕后,焊缝背面成形效果好,焊接接头质量高。
本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合,以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

Claims (7)

1.一种管子管板内孔焊的组对点焊工装,其特征在于:
所述组对点焊工装的一端为呈锥形的弹性定心夹(1),所述弹性定心夹(1)的锥度向组对点焊工装的中部倾斜,其可插入并贴紧于管子内壁;
所述组对点焊工装的另一端为呈锥形的多爪体(2),所述多爪体(2)的锥度向所述组对点焊工装的中部倾斜,其可插入并紧靠/贴紧于管板的管孔内壁;
所述多爪体(2)包括芯部(21)以及连接于芯部(21)外周的多个爪部(22),相邻的爪部(22)与所述芯部(21)之间形成可穿过焊枪的槽部(23),所述爪部(22)的末端向外侧折弯形成折弯部(24),所述芯部(21)开设有便于拔出组对点焊工装的拉拔孔(25);
所述弹性定心夹(1)与多爪体(2)通过多个筋条(3)相连形成所述组对点焊工装,且所述筋条(3)与爪部(22)的数量相等,且呈一一正对关系。
2.如权利要求1所述的组对点焊工装,其特征在于:所述爪部(22)有2个、3个或4个。
3.如权利要求1所述的组对点焊工装,其特征在于:所述拉拔孔(25)为螺纹孔。
4.如权利要求1所述的组对点焊工装,其特征在于:所述弹性定心夹(1)的末端外周倒有斜面(13),以便于将组对点焊工装插入管子。
5.如权利要求4所述的组对点焊工装,其特征在于:所述斜面13为斜平面或斜弧面。
6.如权利要求1所述的组对点焊工装,其特征在于:所述弹性定心夹(1)具有多个弹性片(11),多个所述弹性片(11)是由从弹性定心夹(1)的末端向多爪体(2)方向延伸的多道弹性槽(12)而形成的。
7.一种管子管板内孔焊的组对点焊方法,其特征在于:采用如权利要求1-6任一项所述的组对点焊工装,所述组对点焊方法包括下述步骤:
将管子(4)从管板(5)的一侧插入管板的管孔(51)内,插入深度满足设计图纸的要求;
将组对点焊工装的弹性定心夹(1)从管板(5)的另一侧插入管孔内的管子(4)内,弹性定心夹(1)的外壁贴紧管子(4)的内壁;
推动组对点焊工装使弹性定心夹(1)向管子深处移动,直至组对点焊工装的多爪体(2)紧靠/贴紧于管板的管孔(51)内壁;
在组对点焊工装的弹性定心夹(1)与多爪体(2)的作用下,使得管子(4)与管板(5)的组对间隙均匀;
将焊枪伸入管孔(51)、穿过组对点焊工装的槽部(23),将管子(4)点焊于管板(5)的管孔(51)内;
组对点焊完毕后,将组对点焊工装从管子(4)与管板(5)内拔出。
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