CN111468852A - 大直径钢管立装焊接治具、薄壁钢管组件及焊接方法 - Google Patents

大直径钢管立装焊接治具、薄壁钢管组件及焊接方法 Download PDF

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Abstract

本申请涉及大直径薄壁钢管立装焊接治具、薄壁钢管组件及焊接方法。本申请所述的大直径薄壁钢管立装焊接治具、薄壁钢管组件及焊接方法包括：支撑底板以及定位块，多个所述定位块分别固定安装在所述支撑底板上，并呈圆周分布；当单段钢管放置在所述支撑底板上时，第一朝向的多个所述定位块贴紧所述单段钢管的外壁，第二朝向的多个所述定位块紧贴所述单段钢管的内壁。本申请所述的大直径薄壁钢管立装焊接治具具有圆度处理效率高，且焊缝质量高的优点。

Description

大直径钢管立装焊接治具、薄壁钢管组件及焊接方法
技术领域
本申请涉及大直径管线及其焊接方法，特别是涉及大直径薄壁钢管立装焊接治具、薄壁钢管组件及焊接方法。
背景技术
现有的水利输水管线，由于管壁较厚，为数十毫米，且直径较大，通常可达数米的直径，在对这些输水管线进行焊接时，通常将输水管线卧放，其外圆面放置在地上，然后逐节拼接对位并焊接。现有技术的这种焊接方式，对于常规壁厚的输水管，是可以实现的，因为壁厚足够，能够支撑起其自重而不发生圆度形变。但是对于厚度较薄的大直径输水管，就无法实现，因为直径大使得自身的重量大，而管壁较薄为十几毫米，采用卧放的话，其管壁不能支撑起自身的重量，就会引起十分明显的圆度形变，其截面变成椭圆形，这样一方面两个管线拼接对位时有明显偏差，不方便焊接，另一方面加强肋环无法套接在管线上，无法进行加工。
发明内容
基于此，本申请的目的在于，提供大直径薄壁钢管立装焊接治具、薄壁钢管组件及焊接方法，其具有方便薄壁大直径钢管的焊接，从而保证焊接质量的优点。
本申请的一方面，提供一种大直径钢管立装焊接治具，包括支撑底板以及定位块，多个所述定位块分别固定安装在所述支撑底板上，并呈圆周分布；
当单段钢管放置在所述支撑底板上时，第一朝向的多个所述定位块贴紧所述单段钢管的外壁，第二朝向的多个所述定位块紧贴所述单段钢管的内壁。
本申请所述的大直径薄壁钢管立装焊接治具，通过将单段钢管放置在治具上，然后方便钢管的定位，并且方便安装加劲环，从而将单段钢管准确的安装对位，并且使得加劲环与单段钢管的安装准确，保证了单段钢管的圆度处理效率，并且为焊缝的施工创造了有利条件，从而提高焊缝质量。
进一步地，所述定位块的截面呈直角三角形，其一条直角边焊接固定在所述支撑底板上，另一条边可与所述大直径钢管抵接。
本申请的另一方面，提供一种薄壁钢管组件，包括单段钢管、加劲环以及任一方案所述的大直径钢管立装焊接治具；
所述加劲环套接在所述单段钢管上，所述单段钢管放置在所述支撑底板上，并且抵接在所述定位块上，使得所述单段钢管外壁和内壁分别抵接在所述定位块上。
本申请的再一方面，提供一种大直径钢管的焊接方法，包括步骤：
设置上述任一方案所述的大直径钢管立装焊接治具；
将单段钢管立装放置在所述支撑底板上，并且将所述单段钢管与所述定位块抵接限位；
在所述单段钢管上套接加劲环并焊接；
将多个焊接有加劲环的单段钢管对位、拼接并依次焊接。
进一步地，所述将单段钢管立装放置在所述支撑底板上之后，还包括步骤：对所述单段钢管进行圆度校正。
进一步地，所述进行圆度校正包括：以所述定位块和所述支撑底板为基准，通过千斤顶对圆度不达标的位置进行校正。
进一步地，所述进行圆度校正还包括：校正之后，通过挡板焊接在所述支撑底板上，以固定校正的位置；并且测量管口圆度，当管口圆度达标时对所述加劲环安装位置进行标记。
进一步地，所述在所述单段钢管上套接加劲环并焊接包括：在标记位置处安装所述加劲环，通过点焊将所述加劲环与所述单段钢管固定，然后通过平焊将所述加劲环与所述单段钢管固定。
进一步地，所述将多个焊接有加劲环的单段钢管对位，包括：将多个所述焊接有加劲环的单段钢管卧放在滚轮架上，并在所述单段钢管上做标记，以组对拼接。
进一步地，所述将多个焊接有加劲环的单段钢管对位之后，还包括步骤：对焊接后的钢管进行直线度、长度、对角线以及管口错边量进行验收，以便进行环焊缝焊接。
为了更好地理解和实施，下面结合附图详细说明本申请。
附图说明
图1为本申请示例性的单段钢管安装在大直径钢管立装焊接治具上的俯视图；
图2为本申请示例性的单段钢管安装在大直径钢管立装焊接治具上的立体结构示意图；
图3为本申请示例性的焊接有加劲环的单段钢管安装在大直径钢管立装焊接治具上的立体结构示意图；
图4为本申请示例性的焊接有加劲环的单段钢管的拼接状态示意图。
具体实施方式
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
图1为本申请示例性的单段钢管安装在大直径钢管立装焊接治具上的俯视图。参阅图1，本申请示例性的一种大直径钢管立装焊接治具，包括支撑底板10以及定位块20，多个所述定位块20分别固定安装在所述支撑底板10上，并呈圆周分布；
当单段钢管30放置在所述支撑底板10上时，第一朝向的多个所述定位块20贴紧所述单段钢管30的外壁，第二朝向的多个所述定位块20紧贴所述单段钢管30的内壁。
在一些优选实施例中，所述定位块20的截面呈直角三角形，其一条直角边焊接固定在所述支撑底板10上，另一条边可与所述大直径钢管抵接。
本申请示例性的大直径钢管立装焊接治具的工作原理：将单段钢管30的任一端面放置在支撑底板10上，形成立方的方式，并以单段钢管30的端面所在的圆的圆心，过该圆心的任一直径所在直线将支撑底板10分为两个区域，其中一个区域设置的定位块20固定在支撑底板10上，并分别抵接在单段钢管30的外壁，其中第二区域设置的定位块20也分别固定在支撑底板10上，并分别抵接在单段钢管30的内壁。另外，这些定位块20分别沿着单段钢管30的壁面逐一设置，以对单段钢管30进行限位。从而向单段钢管30的一侧受力推动，便可将单段钢管30抵接在定位块20上，进而使得单段钢管30得到圆度的校正，为后续加工做了良好准备。
当然，在一些进一步的实施例中，定位块20包括第一定位块20和第二定位块20，其中设置在单段钢管30的外壁处的为第一定位块20，设置在单段钢管30内壁处的为第二定位块20。
图2为本申请示例性的单段钢管安装在大直径钢管立装焊接治具上的立体结构示意图；
图3为本申请示例性的焊接有加劲环的单段钢管安装在大直径钢管立装焊接治具上的立体结构示意图。参阅图2和图3，本申请示例性的一种薄壁钢管组件，包括单段钢管30、加劲环40以及上述任一方案所述的大直径钢管立装焊接治具；
所述加劲环40套接在所述单段钢管30上，所述单段钢管30放置在所述支撑底板10上，并且抵接在所述定位块20上，使得所述单段钢管30外壁和内壁分别抵接在所述定位块20上。
通过将单段钢管30放置在大直径钢管立装焊接治具上，完成定位和校正后，将加劲环40套接并焊接在单段钢管30上，这样，就可以将单段钢管30卧放并且
本申请示例性的一种大直径钢管的焊接方法，包括步骤：
S10、设置上述任一方案所述的大直径钢管立装焊接治具。
在一些进一步的方案中，将单段钢管30放置在定位块20上进行限位，甚至单段钢管30的壁面与定位块20的直角边抵接。
在一些优选实施例中，在S10之前，还包括卷制钢管的步骤。通过卷板机将钢板进行卷制并验收是否合格，然后在卷好的钢板的纵焊缝处进行焊接，焊接好纵焊缝之后，进行直段钢管的回圆处理。
S20、将单段钢管30立装放置在所述支撑底板10上，并且将所述单段钢管30与所述定位块20抵接限位。
在一些优选实施例中，所述将单段钢管30立装放置在所述支撑底板10上之后，还包括步骤：S21、对所述单段钢管30进行圆度校正。另外，将单段钢管30进行立装放置之前，检查支撑底板10的平整度，并且要求支撑底板10不易变形，支撑的稳定，将支撑底板10与地面固定，防止其移动。在支撑底板10上画出直段钢管的地样，然后以地样为同心圆，以直段钢管的外径为圆心，焊接固定一个朝向的定位块20，再以直段钢管的内径为圆心，焊接另一朝向的定位块20。
在一些优选实施例中，所述进行圆度校正包括：以所述定位块20和所述支撑底板10为基准，通过千斤顶对圆度不达标的位置进行校正。
在一些优选实施例中，所述进行圆度校正还包括：校正之后，通过挡板焊接在所述支撑底板10上，以固定校正的位置；并且测量管口圆度，当管口圆度达标时对所述加劲环40安装位置进行标记。形成标记线50，并可以将加劲环40固定安装在标记线50处。挡板抵接在支撑底板10上，并焊接在支撑底板10上，以限位直段钢管，从而保证校正后的直段钢管不再发生形变。
S30、在所述单段钢管30上套接加劲环40并焊接。
在一些优选实施例中，所述在所述单段钢管30上套接加劲环40并焊接包括：在标记位置处安装所述加劲环40，通过点焊将所述加劲环40与所述单段钢管30固定，然后通过平焊将所述加劲环40与所述单段钢管30固定。
进一步的，安装加劲环40时，控制加劲环40与直段钢管的垂直度。更进一步的，通过直角尺调节加劲环40的垂直度，垂直度在3mm以内为合格。在标记位置固定好加劲环40并调整垂直度以后，先点焊固定，再通过平焊对焊缝进行焊接。
图4为本申请示例性的焊接有加劲环的单段钢管的拼接状态示意图。结合图4，S40、将多个焊接有加劲环40的单段钢管30对位、拼接并依次焊接。
在一些优选实施例中，所述将多个焊接有加劲环40的单段钢管30对位，包括：将多个所述焊接有加劲环40的单段钢管30卧放在滚轮架上，并在所述单段钢管30上做标记，以组对拼接。进一步的，按照标记对单段钢管30的管节进行组对，然后沿着环焊缝对管节进行焊接，由于已经焊接固定了加劲环40，此时卧放单段钢管30，不会影响焊接质量。
在一些优选实施例中，所述将多个焊接有加劲环40的单段钢管30对位之后，还包括步骤：对焊接后的钢管进行直线度、长度、对角线以及管口错边量进行验收，以便进行环焊缝焊接。
对于现有技术的卧式组装的方法，由于钢管自重的原因，当管段壁厚为14mm时，椭圆度可达30mm以上，即Dmax-Dmin≥30mm，由此产生的形变给焊接和组装带来很多问题。而通过本申请示例性的大直径钢管的焊接方法，成功解决了上述问题，并且提高效率的同时，降低了成本。由于管段在组成管节之前，并且采用立式状态组装加劲环40，解决了形变给加劲环40安装带来的技术难题。又因立式状态下进行加劲环40与管壁组合焊缝施焊，焊接位置转换成平焊，更有利于控制焊接质量。立式状态下管段高为3m，最高位加劲环40位置离地面2m。在这过程中不涉及高空作业，更有利于安全控制。
另外，本申请示例性的大直径钢管的焊接方法，还具有如下的优点。第一，圆度处理效率高；使用简单的工具(如定位块20、地样、千斤顶等)即可对圆度形变进行校正处理。第二，提高了效率以及焊缝质量；加劲环40与管壁之间的角焊缝的立焊转化成平焊，可安排多个焊工同时进行，提高了焊接的效率，并且采用立装焊接，能够最大限度保证加劲环40安装的准确度，进而保证焊缝的质量。第三，节约了成本；一方面作业量减少，从而降低人工成本；另一方面所需要的支撑固定结构减少，降低了材料的使用量；再一方面不需要高空作业，减少了搭设脚手架的需要，并且还提高了效率。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。

Claims (10)

1.一种大直径钢管立装焊接治具，其特征在于：包括支撑底板以及定位块，多个所述定位块分别固定安装在所述支撑底板上，并呈圆周分布；
当单段钢管放置在所述支撑底板上时，第一朝向的多个所述定位块贴紧所述单段钢管的外壁，第二朝向的多个所述定位块紧贴所述单段钢管的内壁。
2.根据权利要求1所述的大直径钢管立装焊接治具，其特征在于：所述定位块的截面呈直角三角形，其一条直角边焊接固定在所述支撑底板上，另一条边可与所述大直径钢管抵接。
3.一种薄壁钢管组件，其特征在于：包括单段钢管、加劲环以及权利要求1或2所述的大直径钢管立装焊接治具；
所述加劲环套接在所述单段钢管上，所述单段钢管放置在所述支撑底板上，并且抵接在所述定位块上，使得所述单段钢管外壁和内壁分别抵接在所述定位块上。
4.一种大直径钢管的焊接方法，其特征在于，包括步骤：
设置如权利要求1或2所述的大直径钢管立装焊接治具；
将单段钢管立装放置在所述支撑底板上，并且将所述单段钢管与所述定位块抵接限位；
在所述单段钢管上套接加劲环并焊接；
将多个焊接有加劲环的单段钢管对位、拼接并依次焊接。
5.根据权利要求4所述的大直径钢管的焊接方法，其特征在于，所述将单段钢管立装放置在所述支撑底板上之后，还包括步骤：对所述单段钢管进行圆度校正。
6.根据权利要求5所述的大直径钢管的焊接方法，其特征在于，所述进行圆度校正包括：以所述定位块和所述支撑底板为基准，通过千斤顶对圆度不达标的位置进行校正。
7.根据权利要求6所述的大直径钢管的焊接方法，其特征在于，所述进行圆度校正还包括：校正之后，通过挡板焊接在所述支撑底板上，以固定校正的位置；并且测量管口圆度，当管口圆度达标时对所述加劲环安装位置进行标记。
8.根据权利要求7所述的大直径钢管的焊接方法，其特征在于，所述在所述单段钢管上套接加劲环并焊接包括：在标记位置处安装所述加劲环，通过点焊将所述加劲环与所述单段钢管固定，然后通过平焊将所述加劲环与所述单段钢管固定。
9.根据权利要求4-7任一项所述的大直径钢管的焊接方法，其特征在于，所述将多个焊接有加劲环的单段钢管对位，包括：将多个所述焊接有加劲环的单段钢管卧放在滚轮架上，并在所述单段钢管上做标记，以组对拼接。
10.根据权利要求4所述的大直径钢管的焊接方法，其特征在于，所述将多个焊接有加劲环的单段钢管对位之后，还包括步骤：对焊接后的钢管进行直线度、长度、对角线以及管口错边量进行验收，以便进行环焊缝焊接。
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