CN113399923A - 一种小径支管焊接定位工装及定位方法 - Google Patents

一种小径支管焊接定位工装及定位方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及焊接技术领域，具体涉及一种小径支管焊接定位工装及定位方法。所述焊接定位工装包括高度调节组件和设置在所述高度调节组件上的用于动态监测小径支管焊接应力的应力监测组件，所述高度调节组件包括固定座和连接在所述固定座上用于安装和调节小径支管高度的升降座；所述固定座包括底板和一体化竖立设置在所述底板上端中心位置的螺纹座，所述螺纹座上沿所述螺纹座的竖向中心轴线设置有螺纹孔；所述升降座包括第一法兰盘和竖立设置在所述第一法兰盘下端中心位置的螺纹杆，所述螺纹杆与所述螺纹孔相配合。本发明提高了支管与主管装配定位的效率，并提高了支管焊接后的位置精度。

Description

一种小径支管焊接定位工装及定位方法
技术领域
本发明涉及焊接技术领域，具体涉及一种小径支管焊接定位工装及定位方法。
背景技术
流水线上平台校管的工作量一直居高不下，这其中小径支管的占了不少的量。在进行支管装配时由于没有定位工装，都是依靠施工人员一手拿支管进行定位，一手拿焊枪点焊，点焊好后再进行焊接。这种人工定位焊接作业方式带来的问题是：
一是支管装配定位操作的劳动强度大、生产效率低；
二是受操作人员技能影响，支管焊接后会产生一定的变形，导致支管位置精度差，由此影响了后续船舶管路设备的总体安装。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提出一种小径支管焊接定位工装及定位方法，旨在提高支管与主管装配定位的效率，并提高支管焊接后的位置精度。具体的技术方案如下：
一种小径支管焊接定位工装，包括高度调节组件和设置在所述高度调节组件上的用于动态监测小径支管焊接应力的应力监测组件，所述高度调节组件包括固定座和连接在所述固定座上用于安装和调节小径支管高度的升降座；所述固定座包括底板和一体化竖立设置在所述底板上端中心位置的螺纹座，所述螺纹座上沿所述螺纹座的竖向中心轴线设置有螺纹孔；所述升降座包括第一法兰盘和竖立设置在所述第一法兰盘下端中心位置的螺纹杆，所述螺纹杆与所述螺纹孔相配合。
优选的，所述应力监测组件包括第二法兰盘和一体化竖立连接在所述第二法兰盘上端面的大矩形框，所述大矩形框内按照前后位置分别竖立设置有第一小矩形框和第二小矩形框，所述第一小矩形框通过竖向设置的第一拉压力传感器与所述大矩形框相连接，所述第二小矩形框通过横向设置的第二拉压力传感器与所述大矩形框相连接；其中，所述第一小矩形框的内框高度尺寸与所述小径支管外径尺寸相适配，所述第一小矩形框的内框宽度尺寸超过所述小径支管外径尺寸；所述第二小矩形框的内框宽度尺寸与所述小径支管外径尺寸相适配，所述第二小矩形框的内框高度尺寸超过所述小径支管外径尺寸。
其中，所述竖向为与铅垂方向一致或基本一致的方向，所述横向为与水平方向一致或基本一致的方向。
为了提高应力监测的精度和可靠性，进一步的改进方案是：所述第一小矩形框上还竖向设置有一对第一导向柱，所述大矩形框上竖向设置有一对第一导向孔，所述第一导向柱对应地与所述第一导向孔滑动配合连接；所述第二小矩形框上还横向设置有一对第二导向柱，所述大矩形框上横向设置有一对第二导向孔，所述第二导向柱对应地与所述第二导向孔滑动配合连接。
为了方便观察，所述大矩形框上设置有用于显示第一拉压力传感器和第二拉压力传感器拉压力值的显示装置，在所述大矩形框的上下左右位置各设置有一个LED报警灯，所述显示装置、LED报警灯、第一拉压力传感器、第二拉压力传感器分别与MCU控制器相连接。
为了方便调整大矩形框的位置，所述第一法兰盘的上端面沿圆周方向开始有环形T型槽，所述环形T型槽内安装有若干数量的T型螺栓，所述第二法兰盘上沿圆周方向设置有若干数量的螺栓孔，所述T型螺栓向上穿过所述螺栓孔后通过螺母将所述第二法兰盘与所述第一法兰盘相固定。
其中，在所述第二法兰盘上位于所述环形T型槽的槽底设置有一个T型螺栓穿越孔。所述T型螺栓穿越孔用于将T型螺栓的大头部分装入到环形T型槽内。
为了保证小径支管的水平定位精度，所述第一小矩形框上设置有与所述第一小矩形框的内框底面相平齐且沿着小径支管的轴向延伸的水平托板。
本发明中，所述螺纹杆上还连接有锁紧螺母。
本发明中，所述第二法兰盘与所述第一法兰盘之间通过定位止口的配合实现转动连接。
优选的，所述第一拉压力传感器、第二拉压力传感器的两端分别设置有用于连接大矩形框与小矩形框的螺纹头，所述第一拉压力传感器通过所述螺纹头连接在所述大矩形框与所述第一小矩形框之间，所述第二拉压力传感器通过所述螺纹头连接在所述大矩形框与所述第二小矩形框之间。
为了方便安装，所述第一拉压力传感器、第二拉压力传感器两端的螺纹头其旋向相反。
一种小径支管焊接定位工装的定位方法，包括如下步骤：
(1)工装布置：根据小径支管与主管装配后的相对位置关系，在工作平台上布置好用于定位小径支管的焊接定位工装和用于定位主管的一对V型铁，确认焊接定位工装和一对V型铁的相对位置准确后，将焊接定位工装和一对V型铁分别与工作平台相固定；
(2)工装调整：调整焊接定位工装的高度，使得焊接定位工装上第一小矩形框的内框中心高度与主管的中心高度相一致；
(3)主管定位：将主管定位于所述V型铁中，调整好主管位置后，用压板将主管压紧固定；
(4)支管定位：将小径支管穿越焊接定位工装的第一小矩形框和第二小矩形框内，使得小径支管与第一小矩形框的内框上下边形成滑动配合、小径支管与第二小矩形框的内框左右边形成滑动配合、第一小矩形框上的水平托板托住小径支管使得小径支管处于水平状态，然后轴向送进小径支管与主管装配对接；
(5)点焊固定：检查确认小径支管位置无误后，将小径支管与主管点焊固定；
(6)焊接与监测：在不拆卸工装的情况下，将小径支管与主管进行焊接；焊接过程中由应力监测组件上的第一拉压力传感器和第二拉压力传感器分别动态监测小径支管在竖向和横向两个方向的应力情况：当第一拉压力传感器或第二拉压力传感器监测到小径支管对于拉压力传感器的作用力超过预先设定的阈值时，MCU控制器根据拉压力传感器受到的作用力方向，选择大矩形框上靠近该作用力方向的LED报警灯进行报警；
(7)焊接校正：焊接作业人员根据LED报警灯的报警信息判断出焊接校正的方向，并通过显示装置了解支管对拉压力传感器的作用力大小，然后采取焊接校正手段减少小径支管的应力变形，并使得焊接最终完成后小径支管对于拉压力传感器的作用力在横向和竖向均不超过预先设定的阈值。
本发明中，所述焊接校正手段包括在施焊过程中采取对称焊接进行校正和在施焊结束后采取局部加热进行校正。
本发明的有益效果是：
第一，本发明的一种小径支管焊接定位工装及定位方法，设置有高度调节组件，确保了支管的安装定位精度。
第二，本发明的一种小径支管焊接定位工装及定位方法，相比传统手工安装定位方式，方便了施工人员快速简便进行支管水平定位，时间从原来的2～3分钟缩短到现在1分钟，减轻了支管装配劳动强度，提高了装配效率。
第三，本发明的一种小径支管焊接定位工装及定位方法，设置有应力监测组件，利用两个小矩形框与两个拉压力传感器来分别动态监测小径支管在横向和竖向两个方向的焊接变形情况，发现焊接异常时能及时发出报警，从而提醒操作人员及时采取焊接校正措施，从而最大程度减少了焊接应力引起的变形，使得支管焊接冷却完成后的变形大幅度减少，可消除大部分的焊接变形量，由此进一步提高了支管焊接后的位置精度。
附图说明
图1是本发明的一种小径支管焊接定位工装的结构示意图；
图2是图1中涉及高度调节组件和应力监测组件部分的结构示意图(左视图)。
图中：1、高度调节组件，2、应力监测组件，3、固定座，4、升降座，5、底板，6、螺纹座，7、第一法兰盘，8、螺纹杆，9、第二法兰盘，10、大矩形框，11、第一小矩形框，12、第二小矩形框，13、第一拉压力传感器，14、第二拉压力传感器，15、第一导向柱，16、第一导向孔，17、第二导向柱，18、第二导向孔，19、显示装置，20、LED报警灯，21、MCU控制器，22、环形T型槽，23、T型螺栓，24、螺母，25、T型螺栓穿越孔，26、水平托板，27、锁紧螺母，28、主管，29、小径支管，30、V型铁，31、工作平台，32、压板，33、定位止口。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
实施例1：
如图1至2所示为本发明的一种小径支管焊接定位工装的实施例，包括高度调节组件1和设置在所述高度调节组件1上的用于动态监测小径支管29焊接应力的应力监测组件2，所述高度调节组件1包括固定座3和连接在所述固定座3上用于安装和调节小径支管29高度的升降座4；所述固定座3包括底板5和一体化竖立设置在所述底板5上端中心位置的螺纹座6，所述螺纹座6上沿所述螺纹座6的竖向中心轴线设置有螺纹孔；所述升降座4包括第一法兰盘7和竖立设置在所述第一法兰盘7下端中心位置的螺纹杆8，所述螺纹杆8与所述螺纹孔相配合。
优选的，所述应力监测组件2包括第二法兰盘9和一体化竖立连接在所述第二法兰盘9上端面的大矩形框10，所述大矩形框10内按照前后位置分别竖立设置有第一小矩形框11和第二小矩形框12，所述第一小矩形框11通过竖向设置的第一拉压力传感器13与所述大矩形框10相连接，所述第二小矩形框12通过横向设置的第二拉压力传感器14与所述大矩形框10相连接；其中，所述第一小矩形框11的内框高度尺寸与所述小径支管29外径尺寸相适配，所述第一小矩形框11的内框宽度尺寸超过所述小径支管29外径尺寸；所述第二小矩形框12的内框宽度尺寸与所述小径支管29外径尺寸相适配，所述第二小矩形框12的内框高度尺寸超过所述小径支管29外径尺寸。
其中，所述竖向为与铅垂方向一致或基本一致的方向，所述横向为与水平方向一致或基本一致的方向。
为了提高应力监测的精度和可靠性，进一步的改进方案是：所述第一小矩形框11上还竖向设置有一对第一导向柱15，所述大矩形框10上竖向设置有一对第一导向孔16，所述第一导向柱15对应地与所述第一导向孔16滑动配合连接；所述第二小矩形框12上还横向设置有一对第二导向柱17，所述大矩形框10上横向设置有一对第二导向孔18，所述第二导向柱17对应地与所述第二导向孔18滑动配合连接。
为了方便观察，所述大矩形框10上设置有用于显示第一拉压力传感器13和第二拉压力传感器14拉压力值的显示装置19，在所述大矩形框10的上下左右位置各设置有一个LED报警灯20，所述显示装置19、LED报警灯20、第一拉压力传感器13、第二拉压力传感器14分别与MCU控制器21相连接。
为了方便调整大矩形框10的位置，所述第一法兰盘7的上端面沿圆周方向开始有环形T型槽22，所述环形T型槽22内安装有若干数量的T型螺栓23，所述第二法兰盘9上沿圆周方向设置有若干数量的螺栓孔，所述T型螺栓23向上穿过所述螺栓孔后通过螺母24将所述第二法兰盘9与所述第一法兰盘7相固定。
其中，在所述第二法兰盘9上位于所述环形T型槽22的槽底设置有一个T型螺栓穿越孔25。所述T型螺栓穿越孔25用于将T型螺栓23的大头部分装入到环形T型槽22内。
为了保证小径支管29的水平定位精度，所述第一小矩形框11上设置有与所述第一小矩形框11的内框底面相平齐且沿着小径支管29的轴向延伸的水平托板26。
本实施例中，所述螺纹杆8上还连接有锁紧螺母27。
本实施例中，所述第二法兰盘9与所述第一法兰盘7之间通过定位止口33的配合实现转动连接。
优选的，所述第一拉压力传感器13、第二拉压力传感器14的两端分别设置有用于连接大矩形框10与小矩形框11或12的螺纹头，所述第一拉压力传感器13通过所述螺纹头连接在所述大矩形框10与所述第一小矩形框11之间，所述第二拉压力传感器14通过所述螺纹头连接在所述大矩形框10与所述第二小矩形框12之间。
为了方便安装，所述第一拉压力传感器13、第二拉压力传感器14两端的螺纹头其旋向相反。
实施例2：
一种小径支管焊接定位工装的定位方法，包括如下步骤：
(1)工装布置：根据小径支管29与主管28装配后的相对位置关系，在工作平台31上布置好用于定位小径支管29的焊接定位工装和用于定位主管的一对V型铁30，确认焊接定位工装和一对V型铁30的相对位置准确后，将焊接定位工装和一对V型铁30分别与工作平台31相固定；
(2)工装调整：调整焊接定位工装的高度，使得焊接定位工装上第一小矩形框11的内框中心高度与主管28的中心高度相一致；
(3)主管定位：将主管28定位于所述V型铁30中，调整好主管28位置后，用压板32将主管28压紧固定；
(4)支管定位：将小径支管29穿越焊接定位工装的第一小矩形框11和第二小矩形框12内，使得小径支管29与第一小矩形框11的内框上下边形成滑动配合、小径支管29与第二小矩形框12的内框左右边形成滑动配合、第一小矩形框11上的水平托板26托住小径支管29使得小径支管29处于水平状态，然后轴向送进小径支管29与主管28装配对接；
(5)点焊固定：检查确认小径支管29位置无误后，将小径支管29与主管28点焊固定；
(6)焊接与监测：在不拆卸工装的情况下，将小径支管29与主管28进行焊接；焊接过程中由应力监测组件2上的第一拉压力传感器13和第二拉压力传感器14分别动态监测小径支管29在竖向和横向两个方向的应力情况：当第一拉压力传感器13或第二拉压力传感器14监测到小径支管29对于拉压力传感器的作用力超过预先设定的阈值时，MCU控制器21根据拉压力传感器受到的作用力方向，选择大矩形框10上靠近该作用力方向的LED报警灯20进行报警；
(7)焊接校正：焊接作业人员根据LED报警灯20的报警信息判断出焊接校正的方向，并通过显示装置19了解支管对拉压力传感器的作用力大小，然后采取焊接校正手段减少小径支管29的应力变形，并使得焊接最终完成后小径支管29对于拉压力传感器的作用力在横向和竖向均不超过预先设定的阈值。
本实施例中，所述焊接校正手段包括在施焊过程中采取对称焊接进行校正和在施焊结束后采取局部加热进行校正。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种小径支管焊接定位工装，其特征在于，包括高度调节组件和设置在所述高度调节组件上的用于动态监测小径支管焊接应力的应力监测组件，所述高度调节组件包括固定座和连接在所述固定座上用于安装和调节小径支管高度的升降座；所述固定座包括底板和一体化竖立设置在所述底板上端中心位置的螺纹座，所述螺纹座上沿所述螺纹座的竖向中心轴线设置有螺纹孔；所述升降座包括第一法兰盘和竖立设置在所述第一法兰盘下端中心位置的螺纹杆，所述螺纹杆与所述螺纹孔相配合。
2.根据权利要求1所述的一种小径支管焊接定位工装，其特征在于，所述应力监测组件包括第二法兰盘和一体化竖立连接在所述第二法兰盘上端面的大矩形框，所述大矩形框内按照前后位置分别竖立设置有第一小矩形框和第二小矩形框，所述第一小矩形框通过竖向设置的第一拉压力传感器与所述大矩形框相连接，所述第二小矩形框通过横向设置的第二拉压力传感器与所述大矩形框相连接；其中，所述第一小矩形框的内框高度尺寸与所述小径支管外径尺寸相适配，所述第一小矩形框的内框宽度尺寸超过所述小径支管外径尺寸；所述第二小矩形框的内框宽度尺寸与所述小径支管外径尺寸相适配，所述第二小矩形框的内框高度尺寸超过所述小径支管外径尺寸。
3.根据权利要求2所述的一种小径支管焊接定位工装，其特征在于，所述第一小矩形框上还竖向设置有一对第一导向柱，所述大矩形框上竖向设置有一对第一导向孔，所述第一导向柱对应地与所述第一导向孔滑动配合连接；所述第二小矩形框上还横向设置有一对第二导向柱，所述大矩形框上横向设置有一对第二导向孔，所述第二导向柱对应地与所述第二导向孔滑动配合连接。
4.根据权利要求2所述的一种小径支管焊接定位工装，其特征在于，所述大矩形框上设置有用于显示第一拉压力传感器和第二拉压力传感器拉压力值的显示装置，在所述大矩形框的上下左右位置各设置有一个LED报警灯，所述显示装置、LED报警灯、第一拉压力传感器、第二拉压力传感器分别与MCU控制器相连接。
5.根据权利要求2所述的一种小径支管焊接定位工装，其特征在于，所述第一法兰盘的上端面沿圆周方向开始有环形T型槽，所述环形T型槽内安装有若干数量的T型螺栓，所述第二法兰盘上沿圆周方向设置有若干数量的螺栓孔，所述T型螺栓向上穿过所述螺栓孔后通过螺母将所述第二法兰盘与所述第一法兰盘相固定。
6.根据权利要求5所述的一种小径支管焊接定位工装，其特征在于，在所述第二法兰盘上位于所述环形T型槽的槽底设置有一个T型螺栓穿越孔。
7.根据权利要求2所述的一种小径支管焊接定位工装，其特征在于，所述第一小矩形框上设置有与所述第一小矩形框的内框底面相平齐且沿着小径支管的轴向延伸的水平托板。
8.根据权利要求1所述的一种小径支管焊接定位工装，其特征在于，所述螺纹杆上还连接有锁紧螺母。
9.一种采用权利要求1至8中任一项所述的小径支管焊接定位工装的定位方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)工装布置：根据小径支管与主管装配后的相对位置关系，在工作平台上布置好用于定位小径支管的焊接定位工装和用于定位主管的一对V型铁，确认焊接定位工装和一对V型铁的相对位置准确后，将焊接定位工装和一对V型铁分别与工作平台相固定；
(2)工装调整：调整焊接定位工装的高度，使得焊接定位工装上第一小矩形框的内框中心高度与主管的中心高度相一致；
(3)主管定位：将主管定位于所述V型铁中，调整好主管位置后，用压板将主管压紧固定；
(4)支管定位：将小径支管穿越焊接定位工装的第一小矩形框和第二小矩形框内，使得小径支管与第一小矩形框的内框上下边形成滑动配合、小径支管与第二小矩形框的内框左右边形成滑动配合、第一小矩形框上的水平托板托住小径支管使得小径支管处于水平状态，然后轴向送进小径支管与主管装配对接；
(5)点焊固定：检查确认小径支管位置无误后，将小径支管与主管点焊固定；
(6)焊接与监测：在不拆卸工装的情况下，将小径支管与主管进行焊接；焊接过程中由应力监测组件上的第一拉压力传感器和第二拉压力传感器分别动态监测小径支管在竖向和横向两个方向的应力情况：当第一拉压力传感器或第二拉压力传感器监测到小径支管对于拉压力传感器的作用力超过预先设定的阈值时，MCU控制器根据拉压力传感器受到的作用力方向，选择大矩形框上靠近该作用力方向的LED报警灯进行报警；
(7)焊接校正：焊接作业人员根据LED报警灯的报警信息判断出焊接校正的方向，并通过显示装置了解支管对拉压力传感器的作用力大小，然后采取焊接校正手段减少小径支管的应力变形，并使得焊接最终完成后小径支管对于拉压力传感器的作用力在横向和竖向均不超过预先设定的阈值。
10.根据权利要求9所述的一种小径支管焊接定位工装的定位方法，其特征在于，所述焊接校正手段包括在施焊过程中采取对称焊接进行校正和在施焊结束后采取局部加热进行校正。
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