CN113909629B - 一种石油管道对接焊接设备及焊接工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及石油管道焊接技术领域，具体涉及一种石油管道对接焊接设备及焊接工艺，包括底座、位移机构、调节机构和焊接机构，所述的底座上端面上设置有位移机构，且位移机构上侧设置有调节机构，底座上端面中部设置有焊接机构；本发明能够解决现有技术采用手动的方式对弯管进行对接焊接的过程中存在的：水平放置的弯管容易因为在焊接的过程中发生转动位移，从而降低了对弯管进行对接焊接的效果；另一个弯管与水平放置弯管的角度难以安装使用要求进行精准的控制，容易导致完成对接焊接后的弯管在使用时与安装环境不匹配；需要对经过部分焊接后的弯管进行翻转才能够对弯管的未焊接处进行焊接，从而降低了对弯管进行对接焊接的效率等问题。

Description

一种石油管道对接焊接设备及焊接工艺

技术领域

本发明涉及是石油管道焊接加工领域，特别涉及一种石油管道对接焊接设备及焊接工艺。

背景技术

在石油开采过程中需要石油管道进行输送，石油管道的种类主要分类直管与弯管，直管之间的焊接非常常见，但是弯管进行焊接对接的情况不常见，所以现有技术通常是先将一个弯管水平放置，再将另一个弯管手动与水平放置的弯管相对接，然后再手动对两根弯管的对接处进行焊接，然而在此过程中通常存在以下问题：1.因为水平放置的弯管通常难以受到稳定的夹持，所以水平放置的弯管容易在焊接的过程中发生转动位移而降低了对弯管对接焊接的精准度。

2.手动难以使另一个弯管精准地与水平放置的弯管进行对接，从而容易导致两根弯管的对接处有缝隙，且另一个弯管与水平放置弯管的角度难以按照使用要求进行精准的控制，容易导致完成对接焊接后的弯管在使用时与安装环境不匹配。

3.由于弯管的焊缝是环形的，所以手动焊接弯管的过程中还需要对经过部分焊接后的弯管进行翻转才能够对弯管的未焊接处进行焊接，从而降低了对弯管进行对接焊接的效率。

发明内容

为此，本发明提供了一种石油管道对接焊接设备，有效的解决了手动弯管焊接过程中存在的水平放置的弯管容易在焊接的过程中发生转动位移、手动焊接方式难以使另一个弯管精准地与水平放置的弯管进行对接从而容易导致两根弯管的对接处有缝隙、手动焊接方式使得另一个弯管与水平放置弯管的角度难以按照使用要求进行精准的控制容易导致完成对接焊接后的弯管在使用时与安装环境不匹配、手动焊接弯管的过程中还需要对经过部分焊接后的弯管进行翻转才能够对弯管的未焊接处进行焊接等问题。

为了解决上述问题，本发明具体提供下述技术方案：一种石油管道对接焊接设备，包括底座、位移机构、调节机构和焊接机构，所述的底座上端面上设置有位移机构，且位移机构上侧设置有调节机构，底座上端面中部设置有焊接机构，其中：所述的焊接机构包括安装架、三角块、夹持支链、安装环、电焊支链、安装块、传动辊、驱动电机、转动带轮和传动带，底座上端面中部设置有安装架，安装架左右两侧对称设置有三角块，三角块上端设置夹持支链，安装架上端通过转动配合的方式设置有安装环，安装环侧壁上设置有电焊支链，底座上端前侧左右对称设置有安装块，安装块之间通过转动配合的方式设置有传动辊，传动辊左侧穿过安装块并设置有驱动电机，驱动电机通过电机座安装在底座上端面上，传动辊中部设置有转动带轮，且转动带轮通过传动带与安装环相连接，且右侧的三角块上开设有与传动带相对应的传动通槽。

作为本发明的一种优选技术方案，所述的夹持支链包括夹持下架、夹持上架、匚形板、压簧杆、滚珠和电磁铁，三角块上端安装有夹持下架，夹持下架上端前侧通过铰接的方式设置有夹持上架，夹持下架和夹持上架形成三角形框，三角形框的三个内角处安装有压簧杆，左右两个夹持上架通过匚形板相连接，压簧杆的末端均通过滚动配合的方式设置有滚珠，夹持上架和夹持下架后端均设置有电磁铁。

作为本发明的一种优选技术方案，所述的电焊支链包括安装座、伸缩气囊、滑动块和电焊枪，安装座下端开设有滑动槽，滑动槽内从上往下依次设置有伸缩气囊和滑动块，滑动块下端设置有电焊枪。

作为本发明的一种优选技术方案，所述的位移机构包括燕尾滑块、夹持板、双轴电机和传动丝杠，底座上端面前后对称开设有燕尾滑槽，燕尾滑槽内通过滑动配合的方式左右对称设置有燕尾滑块，且前后相对的燕尾滑块上端共同设置有夹持板，前侧的燕尾滑槽中部设置有双轴电机，双轴电机左右对称设置有传动丝杠，传动丝杠的末端通过转动配合的方式与燕尾滑槽侧壁相连接，且左右两侧的传动丝杠的螺纹方向相反，传动丝杠与前侧的燕尾滑块为螺纹配合。

作为本发明的一种优选技术方案，所述的调节机构包括电动滑杆一、电动滑块一、支撑左板、内支撑支链、支撑右板、支撑竖板、转动杆、转动板、转动支链、矩形块、电动滑杆二、滑动板和电动滑块二，夹持板的相对侧面上均开设有滑动竖槽，滑动竖槽的上下侧壁之间设置有电动滑杆一，电动滑杆一外侧面上通过上下滑动配合的方式设置有电动滑块一，左侧的电动滑块一下端安装有支撑左板，支撑左板上端右侧设置有内支撑支链，右侧的电动滑块一下端安装有支撑右板，支撑右板上端设置有支撑竖板，支撑竖板上端通过转动配合的方式设置有转动杆，转动杆左端穿过支撑竖板并设置有转动板，转动板右侧设置有转动支链，转动板左侧面上对称设置有矩形块，且矩形块之间设置有电动滑杆二，电动滑杆二外侧面上通过滑动配合的方式从后往前依次设置有滑动板和电动滑块二，滑动板与电动滑块二相连接，且滑动板的右侧面与转动板左侧面相贴合，滑动板前侧面上也设置有内支撑支链。

作为本发明的一种优选技术方案，所述的内支撑支链包括安装圆块、夹持块和挤压气囊，支撑右板右侧上端以及滑动板前端均设置有安装圆块，安装圆块内部开设有圆形安装槽，安装圆块的外侧面均匀开设有矩形滑槽，矩形滑槽和圆形安装槽连通，矩形滑槽内通过滑动配合的方式设置有夹持块，圆形安装槽内设置有挤压气囊，且挤压气囊与夹持块相连接。

作为本发明的一种优选技术方案，所述的转动支链包括从动齿轮、调节气缸和传动齿条，转动杆右端穿过支撑竖板安装有从动齿轮，支撑右板上端通过调节气缸设置有与从动齿轮相啮合的传动齿条。

此外本发明还提供了一种弯管对接焊接方法，包括以下步骤：S1：首先将两个弯管分别放置在左侧的安装圆块上端和右侧的安装圆块前端，并使弯管的另一端朝向夹持支链，再通过电动滑块二带动滑动板进行向前或向后调节，使得右侧的弯管的另一端能够对准右侧的夹持支链的中部。

S2：再通过转动支链带动右侧的弯管进行转动调节，之后再通过位移机构带动左右两侧的弯管向底座中部进行移动，使得两根弯管的相对侧穿过夹持支链后相贴合。

S3：通过电焊支链对电焊枪的位置进行调节，使得电焊枪能够对弯管进行焊接，然后通过驱动电机间接带动电焊枪进行转动，使得电焊枪能够对弯管对接处进行环形焊接。

S4：当完成对两个弯管的焊接后，通过匚形板422带动夹持上架向前翻转，再通过挤压气囊的外接气泵对其进行放气，使得夹持块不再对弯管内支撑，通过滑动板带动右侧的内支撑支链向后移动，最后将完成焊接的弯管向上取出。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：一、本发明通过调节机构能够对弯管进行稳定地夹持，从而能够避免弯管在焊接的过程中发生转动位移的问题，提高了对弯管对接焊接的精准度。

二、本发明通过焊接机构与调节机构配合能够对两根弯管进行精准的对接，调节机构还能够对弯管之间的角度进行精准的调节，从而能够避免因两根弯管之间的角度不精准而导致焊接后的弯管与安装环境不匹配的问题。

三、本发明通过焊接机构能够在不需要将经过部分焊接的弯管进行翻转的情况下对弯管进行环形焊接，较于现有技术而言提高了对弯管进行对接焊接的效率。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明底座、位移机构和调节机构之间的结构示意图。

图3是本发明内支撑支链的结构示意图。

图4是本发明底座和焊接机构之间的结构示意图。

图5是本发明底座和部分焊接机构之间的结构示意图。

图6是本发明底座、安装架、三角块和夹持支链之间的结构示意图。

图7是本发明与弯管之间的结构示意图。

图中，1、底座；2、位移机构；3、调节机构；4、焊接机构；20、燕尾滑块；21、夹持板；22、双轴电机；23、传动丝杠；30、电动滑杆一；31、电动滑块一；32、支撑左板；33、内支撑支链；34、支撑右板；35、支撑竖板；36、转动杆；37、转动板；38、转动支链；39、矩形块；310、电动滑杆二；311、滑动板；312、电动滑块二；330、安装圆块；331、夹持块；332、挤压气囊；380、从动齿轮；381、调节气缸；382、传动齿条；40、安装架；41、三角块；42、夹持支链；43、安装环；44、电焊支链；45、安装块；46、传动辊；47、驱动电机；48、转动带轮；49、传动带；420、夹持下架；421、夹持上架；422、匚形板；423、压簧杆；424、滚珠；425、电磁铁；440、安装座；441、伸缩气囊；442、滑动块；443、电焊枪；a、弯管。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互结合。

参阅图1和图7，所述的一种石油管道对接焊接设备，包括底座1、位移机构2、调节机构3和焊接机构4，所述的底座1上端面上设置有位移机构2，且位移机构2上侧设置有调节机构3，底座1上端面中部设置有焊接机构4。

参阅图2，所述的位移机构2包括燕尾滑块20、夹持板21、双轴电机22和传动丝杠23，底座1上端面前后对称开设有燕尾滑槽，燕尾滑槽内通过滑动配合的方式左右对称设置有燕尾滑块20，且前后相对的燕尾滑块20上端共同设置有夹持板21，前侧的燕尾滑槽中部设置有双轴电机22，双轴电机22左右对称设置有传动丝杠23，传动丝杠23的末端通过转动配合的方式与燕尾滑槽侧壁相连接，且左右两侧的传动丝杠23的螺纹方向相反，传动丝杠23与前侧的燕尾滑块20为螺纹配合。

参阅图2和图3，所述的调节机构3包括电动滑杆一30、电动滑块一31、支撑左板32、内支撑支链33、支撑右板34、支撑竖板35、转动杆36、转动板37、转动支链38、矩形块39、电动滑杆二310、滑动板311和电动滑块二312，夹持板21的相对侧面上均开设有滑动竖槽，滑动竖槽的上下侧壁之间设置有电动滑杆一30，电动滑杆一30外侧面上通过上下滑动配合的方式设置有电动滑块一31，左侧的电动滑块一31下端安装有支撑左板32，支撑左板32上端右侧设置有内支撑支链33，右侧的电动滑块一31下端安装有支撑右板34，支撑右板34上端设置有支撑竖板35，支撑竖板35上端通过转动配合的方式设置有转动杆36，转动杆36左端穿过支撑竖板35并设置有转动板37，转动杆36右侧设置有转动支链38，转动板37左侧面上前后对称设置有矩形块39，且矩形块39之间设置有电动滑杆二310，电动滑杆二310外侧面上通过滑动配合的方式从后往前依次设置有滑动板311和电动滑块二312，滑动板311与电动滑块二312相连接，且滑动板311的右侧面与转动板37左侧面相贴合，滑动板311前侧面上也设置有内支撑支链33。

参阅图2和图3，所述的内支撑支链33包括安装圆块330、夹持块331和挤压气囊332，支撑右板34右侧上端以及滑动板311前端均设置有安装圆块330，安装圆块330内部开设有圆形安装槽，且安装圆块330的外侧面均匀开设有矩形滑槽，矩形滑槽和圆形安装槽连通，矩形滑槽内通过滑动配合的方式设置有夹持块331，圆形安装槽内设置有挤压气囊332，且挤压气囊332与夹持块331固定连接。

参阅图2，所述的转动支链38包括从动齿轮380、调节气缸381和传动齿条382，转动杆36右端穿过支撑竖板35安装有从动齿轮380，支撑右板34上端通过调节气缸381设置有与从动齿轮380相啮合的传动齿条382。

具体工作时，将两个弯管a分别放置在左侧的安装圆块330上端和右侧的安装圆块330前端，并使弯管a的另一端朝向夹持支链42，然后通过挤压气囊332的外接气泵对其进行充气，使得挤压气囊332带动夹持块331对弯管a进行内支撑，之后通过两个电动滑块一31分别带动支撑左板32、支撑右板34进行向上或向下调节，从而使弯管a另一端的高度能够与夹持支链42相对应，再通过电动滑块二312带动滑动板311进行向前或向后调节，使得右侧的弯管a的另一端能够对准右侧的夹持支链42的中部，再根据焊接要求对右侧的弯管a进行转动调节，此时调节气缸381通过传动齿条382带动从动齿轮380、转动杆36和转动板37进行转动，当完成对右侧弯管a的调节后，启动双轴电机22使其带动传动丝杠23进行转动，传动丝杠23转动时能够带动左右两侧的夹持板21同时向底座1中部移动，从而使弯管a的另一端分别插入左右两侧的夹持支链42内，并使两个弯管a完成对接，之后再通过焊接机构4对弯管a的对接处进行焊接。

当焊接机构4完成对弯管a的焊接后，通过夹持支链42使其不再对弯管a进行夹持，再通过挤压气囊332的外接气泵对其进行放气，使得夹持块331不再对弯管a进行内支撑，之后通过电动滑块二312带动滑动板311和安装圆块330向后移动，从而使安装圆块330脱离弯管a，之后将完成焊接的弯管a向上取出；通过电动滑块一31带动支撑左板32、支撑右板34进行上下移动，通过电动滑块二312带动滑动板311进行前后移动，使不同尺寸弯管a的另一端对准夹持支链42，通过夹持块331能够对不同内径的弯管a进行内夹持，从而提高了本发明的适用性。

参阅图4、图5和图6，所述的焊接机构4包括安装架40、三角块41、夹持支链42、安装环43、电焊支链44、安装块45、传动辊46、驱动电机47、转动带轮48和传动带49，底座1上端面中部设置有安装架40，安装架40左右两侧对称设置有三角块41，三角块41上端设置夹持支链42，安装架40上端通过转动配合的方式设置有安装环43，安装环43侧壁上设置有电焊支链44，底座1上端前侧左右对称设置有安装块45，安装块45之间通过转动配合的方式设置有传动辊46，传动辊46左侧穿过安装块45并设置有驱动电机47，驱动电机47通过电机座安装在底座1上端面上，传动辊46中部设置有转动带轮48，且转动带轮48通过传动带49与安装环43相连接，右侧的三角块41上开设有与传动带49相对应的传动通槽。

参阅图4和图6，所述的夹持支链42包括夹持下架420、夹持上架421、匚形板422、压簧杆423、滚珠424和电磁铁425，三角块41上端安装有夹持下架420，夹持下架420上端前侧通过铰接的方式设置有夹持上架421，夹持下架420和夹持上架421形成三角形框，三角形框的三个内角处安装有压簧杆423，左右两个夹持上架421通过匚形板422相连接，压簧杆423的末端通过滚动配合的方式设置有滚珠424，夹持上架421和夹持下架420后端均设置有电磁铁425。

参阅图5，所述的电焊支链44包括安装座440、伸缩气囊441、滑动块442和电焊枪443，安装座440下端开设有滑动槽，滑动槽内从上往下依次设置有伸缩气囊441和滑动块442，滑动块442下端设置有电焊枪443。

具体工作时，当位移机构2带动弯管a向底座1中部移动时，压簧杆423能通过滚珠424对弯管a进行夹持，此时滚珠424也能够减少压簧杆423与弯管a之间的摩擦力，当两个弯管a相贴合后，通过伸缩气囊441带动滑动块442和电焊枪443进行向上或向下移动，从而使移动后的电焊枪443能够对弯管a进行焊接，此时开启驱动电机47，驱动电机47输出轴旋转时能够带动传动辊46和转动带轮48进行转动，从而能够间接带动安装环43和电焊枪443进行转动，使得转动过程中的电焊枪443能够对两个弯管a的对接处进行焊接。

当完成对弯管a的焊接后，再对电磁铁425进行断电，使电磁铁425不再相互吸附，之后通过匚形板422带动夹持上架421向前翻转，从而使夹持上架421上的压簧杆423不再对弯管a进行夹持，再通过挤压气囊332使夹持块331不再对弯管a进行内支撑，之后通过电动滑块二312带动滑动板311和圆形块向后移动，然后将完成焊接的弯管a向上取出，再通过匚形板422带动夹持上架421进行翻转复位，之后对电磁铁425进行通电使其相互吸附。

此外本发明还提供了一种弯管对接焊接方法，包括以下步骤：S1：首先将两个弯管a分别放置在左侧的安装圆块330上端和右侧的安装圆块330前端，并使弯管a的另一端朝向夹持支链42，再通过电动滑块二312带动滑动板311进行向前或向后调节，使得右侧的弯管a的另一端能够对准右侧的夹持支链42的中部。

S2：再通过转动支链38带动右侧的弯管a进行转动调节，之后再通过位移机构2带动左右两侧的弯管a向底座1中部进行移动，使得两根弯管a的相对侧穿过夹持支链42后贴合。

S3：通过电焊支链44对电焊枪443的位置进行调节，使得电焊枪443能够对弯管a进行焊接，然后通过驱动电机47间接带动电焊枪443进行转动，使得电焊枪443能够对弯管a对接处进行环形焊接。

S4：当完成对两个弯管a的焊接后，通过匚形板422带动夹持上架421向前翻转，再通过挤压气囊332的外接气泵对其进行放气，使得夹持块331不再对弯管a内支撑，通过滑动板311带动右侧的内支撑支链33向后移动，最后将完成焊接的弯管a向上取出。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中的描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (5)

1.一种石油管道对接焊接设备，包括底座(1)、位移机构(2)、调节机构(3)和焊接机构(4)，其特征在于：所述的底座(1)上端面上设置有位移机构(2)，且位移机构(2)上侧设置有调节机构(3)，底座(1)上端面中部设置有焊接机构(4)，其中：

所述的焊接机构(4)包括安装架(40)、三角块(41)、夹持支链(42)、安装环(43)、电焊支链(44)、安装块(45)、传动辊(46)、驱动电机(47)、转动带轮(48)和传动带(49)，底座(1)上端面中部设置有安装架(40)，安装架(40)左右两侧对称设置有三角块(41)，三角块(41)上端设置夹持支链(42)，安装架(40)上端通过转动配合的方式设置有安装环(43)，安装环(43)侧壁上设置有电焊支链(44)，底座(1)上端前侧左右对称设置有安装块(45)，安装块(45)之间通过转动配合的方式设置有传动辊(46)，传动辊(46)左侧穿过安装块(45)并设置有驱动电机(47)，驱动电机(47)通过电机座安装在底座(1)上端面上，传动辊(46)中部设置有转动带轮(48)，且转动带轮(48)通过传动带(49)与安装环(43)相连接，且右侧的三角块(41)上开设有与传动带(49)相对应的传动通槽；

所述的位移机构(2)包括燕尾滑块(20)、夹持板(21)、双轴电机(22)和传动丝杠(23)，底座(1)上端面前后对称开设有燕尾滑槽，燕尾滑槽内通过滑动配合的方式左右对称设置有燕尾滑块(20)，且前后相对的燕尾滑块(20)上端共同设置有夹持板(21)，前侧的燕尾滑槽中部设置有双轴电机(22)，双轴电机(22)左右对称设置有传动丝杠(23)，传动丝杠(23)的末端通过转动配合的方式与燕尾滑槽侧壁相连接，且左右两侧的传动丝杠(23)的螺纹方向相反，传动丝杠(23)与前侧的燕尾滑块(20)为螺纹配合；

所述的调节机构(3)包括电动滑杆一(30)、电动滑块一(31)、支撑左板(32)、内支撑支链(33)、支撑右板(34)、支撑竖板(35)、转动杆(36)、转动板(37)、转动支链(38)、矩形块(39)、电动滑杆二(310)、滑动板(311)和电动滑块二(312)，夹持板(21)的相对侧面上均开设有滑动竖槽，滑动竖槽的上下侧壁之间设置有电动滑杆一(30)，电动滑杆一(30)外侧面上通过上下滑动配合的方式设置有电动滑块一(31)，左侧的电动滑块一(31)下端安装有支撑左板(32)，支撑左板(32)上端右侧设置有内支撑支链(33)，右侧的电动滑块一(31)下端安装有支撑右板(34)，支撑右板(34)上端设置有支撑竖板(35)，支撑竖板(35)上端通过转动配合的方式设置有转动杆(36)，转动杆(36)左端穿过支撑竖板(35)并设置有转动板(37)，转动杆(36)右侧设置有转动支链(38)，转动板(37)左侧面上前后对称设置有矩形块(39)，且矩形块(39)之间设置有电动滑杆二(310)，电动滑杆二(310)外侧面上通过滑动配合的方式从后往前依次设置有滑动板(311)和电动滑块二(312)，滑动板(311)与电动滑块二(312)相连接，且滑动板(311)的右侧面与转动板(37)左侧面相贴合，滑动板(311)前侧面上也设置有内支撑支链(33)。

2.根据权利要求1所述的一种石油管道对接焊接设备，其特征在于：所述的夹持支链(42)包括夹持下架(420)、夹持上架(421)、匚形板(422)、压簧杆(423)、滚珠(424)和电磁铁(425)，三角块(41)上端安装有夹持下架(420)，夹持下架(420)上端前侧通过铰接的方式设置有夹持上架(421)，夹持下架(420)和夹持上架(421)形成三角形框，三角形框的三个内角处安装有压簧杆(423)，左右两个夹持上架(421)通过匚形板(422)相连接，压簧杆(423)的末端通过滚动配合的方式设置有滚珠(424)，夹持上架(421)和夹持下架(420)后端均设置有电磁铁(425)。

3.根据权利要求1所述的一种石油管道对接焊接设备，其特征在于：所述的电焊支链(44)包括安装座(440)、伸缩气囊(441)、滑动块(442)和电焊枪(443)，安装座(440)下端开设有滑动槽，滑动槽内从上往下依次设置有伸缩气囊(441)和滑动块(442)，滑动块(442)下端设置有电焊枪(443)。

4.根据权利要求1所述的一种石油管道对接焊接设备，其特征在于：所述的内支撑支链(33)包括安装圆块(330)、夹持块(331)和挤压气囊(332)，支撑右板(34)右侧上端以及滑动板(311)前端均设置有安装圆块(330)，安装圆块(330)内部开设有圆形安装槽，安装圆块(330)的外侧面均匀开设有矩形滑槽，矩形滑槽和圆形安装槽连通，矩形滑槽内通过滑动配合的方式设置有夹持块(331)，圆形安装槽内设置有挤压气囊(332)，挤压气囊(332)与夹持块(331)相连接。

5.根据权利要求1所述的一种石油管道对接焊接设备，其特征在于：所述的转动支链(38)包括从动齿轮(380)、调节气缸(381)和传动齿条(382)，转动杆(36)右端穿过支撑竖板(35)安装有从动齿轮(380)，支撑右板(34)上端通过调节气缸(381)设置有与从动齿轮(380)相啮合的传动齿条(382)。

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