CN113909643A - Pccp钢筒制作螺旋焊机拼板焊装置、工艺及其所得制品 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及一种PCCP钢筒制作领域，尤其涉及一种PCCP钢筒制作螺旋焊机拼板焊装置、工艺及其所得制品；其包括翻转机构、螺旋焊机和焊接平台；能将卷板承托并翻转运行贴服在螺旋焊机的胆芯上的翻转机构位于螺旋焊机的胆芯一侧。本申请将卷板放置在电磁铁托台上，通过电磁铁托台吸附功能固定并校正卷板位置；通过翻转台转动功能，翻转卷板至设定角度；再通过运送平台将卷板运送并完全贴服在胆芯上；最后通过自动焊机进行直缝焊和环缝焊；本申请在螺旋焊机设备上实现钢筒的拼版焊工艺，解决了PCCP成品管内壁螺旋裂缝问题；同时较传统拼版焊工艺减少了劳动力投入，提高了拼版焊工艺钢筒尺寸、外观的质量控制。

Description

PCCP钢筒制作螺旋焊机拼板焊装置、工艺及其所得制品
技术领域
本申请涉及一种PCCP钢筒制作领域，尤其涉及一种PCCP钢筒制作螺旋焊机拼板焊装置、工艺及其所得制品。
背景技术
预应力钢筒混凝土管（英文简称PCCP），是指在带有钢筒的混凝土管芯外侧缠绕环向预应力钢丝，并制作水泥砂浆保护层而制成的管子。一般用于城市给水排水干管、工业输水管线、农田灌溉、工厂管网、电厂补给水管及冷却水循环系统、倒虹吸管、压力隧道管线、管沟、管廊及深覆土函馆等。
PCCP在制作时分为：承插口制作、钢筒制作、管芯混凝土制作、缠绕环向预应力钢丝、辊射砂浆保护层。目前在国内制作钢筒时，均采用螺旋焊工艺，钢筒制作完成后，经过管芯混凝土制作、缠绕环向预应力钢丝、辊射砂浆保护层，最终形成成品管。但是，在成品管内壁表面发现有螺旋状裂缝。经过分析、研究发现，裂缝形状与钢筒螺旋焊缝形状基本一致，可以推断螺旋裂缝与钢筒螺旋焊焊接工艺有关。
根据PCCP产品制造国标《预应力钢筒混凝土管》GB/T 19685，钢筒体制作可采用螺旋焊或拼版焊，最终钢筒体的尺寸应符合设计要求即可。目前，国内PCCP行业均采用螺旋焊工艺制作钢筒，但成品管内壁极易出现螺旋裂缝。虽然国标允许螺旋裂缝出现，但如果混凝土强度控制不好，钢筒焊缝高度控制不好，成品管内螺旋焊缝宽度将会超过0.5㎜，给产品质量留下隐患。
分析螺旋裂缝产生的原因，根据螺旋裂缝的出现的部位及规律，发现裂缝均在钢筒螺旋焊缝处出现，由此可以判定PCCP管内壁螺旋裂缝的产生与螺旋焊钢筒上螺旋焊缝应力释放有关。
发明内容
本申请的目的在于提出一种消除螺旋裂缝，消除质量隐患的PCCP钢筒制作螺旋焊机拼板焊装置、工艺及其制品。
本申请的技术方案之一是这样实现的：PCCP钢筒制作螺旋焊机拼板焊装置，其包括翻转机构、螺旋焊机和焊接平台；能将卷板承托并翻转运行贴服在螺旋焊机的胆芯上的翻转机构位于螺旋焊机的胆芯一侧，焊接平台上有设置方向与螺旋焊机的胆芯轴线方向一致的焊接轨道并通过焊接轨道安装有自动焊机，焊接平台位于胆芯另一侧并且自动焊机的焊接点对应位于胆芯外壁位置。
进一步的，翻转机构包括运送轨道、运送平台、翻转台、电磁铁托台；运送轨道的设置方向为水平并且垂直于螺旋焊机的胆芯轴线方向；上端面呈下凹弧面的电磁铁托台固定安装在翻转台内，翻转台靠近螺旋焊机的胆芯的一端连接有铰接轴并通过铰接轴可转动的安装在运送平台上，运送平台可滑动的安装在运送轨道内。
进一步的，还包括运输链条托架、卷板机、圆弧托架；用于运输平板的运输链条托架的输出端与卷板机的进口端相对应，卷板机的出口端与圆弧托架的承载上端面相对应。
进一步的，焊接轨道内安装有两台或四台自动焊机；或/和，螺旋焊机的胆芯两端分别设有凸起的定位环。
本申请的技术方案之二是这样实现的：PCCP钢筒制作螺旋焊机拼板焊工艺，其包括下述步骤：
步骤一，将承口钢圈和插口钢圈分别固定在胆芯的两端，胆芯旋转至起始位置；
步骤二，将卷板放置在电磁铁托台上，开启电磁铁托台吸附功能，固定并校正卷板位置；启动翻转台转动功能，翻转卷板至设定角度；再通过运送平台沿着运送轨道移动将卷板至胆芯一侧，直至卷板完全贴服在胆芯上并位于承口钢圈和插口钢圈之间；
步骤三，人工将卷板用二保焊点焊固定在承口钢圈和插口钢圈上，取消电磁铁托台吸附功能，电磁铁托台、翻转台和运送平台复位；
步骤四，重复步骤二、步骤三，以同样的方法贴服第二张卷板，卷板顺序搭接，搭接处人工用二保焊点焊；
步骤五，将所有卷板固定在胆芯上；
步骤六，调整螺旋焊机转动角度，令运行自动焊机对准焊缝后启动，自动焊机沿着焊接轨道进行直缝焊接；
步骤七，调整自动焊机位置，令自动焊机的焊接点对准卷板拼接的钢筒与承口钢圈的焊接位置、钢筒与承口钢圈的焊接位置；胆芯旋转，自动焊机进行环缝焊接。
进一步的，步骤四中，卷板的搭接宽度不超过10mm。
进一步的，步骤六中，一张用于调整的剪裁后的卷板不在首张及最后一张进行搭接。
本申请的技术方案之三是这样实现的：PCCP钢筒制作螺旋焊机拼板焊工艺的所得制品，其包括宽卷板、窄卷板；多个宽卷板和一个窄卷板组成一个完整的圆筒；宽卷板与宽卷板间、宽卷板与窄卷板间均连接有与圆筒轴线平行的直焊缝；圆筒内壁对应每个直焊缝均设有一个覆盖直焊缝的横桥；对应每两个相邻的横桥间，圆筒内壁还设有与圆筒轴线平行的横筋。
进一步的，宽卷板与宽卷板之间的搭接宽度不大于10mm，宽卷板与窄卷板之间的搭接宽度不大于10mm；组成圆筒的多个宽卷板和一个窄卷板的搭接方向一致；横桥为铜质横桥。
进一步的，圆筒内匹配套有可转动的胆芯；胆芯两端分别设有定位块，胆芯上通过定位块固定有承口钢圈和插口钢圈，承口钢圈和插口钢圈分别与圆筒的两端通过环焊缝相连。
由于实施上述技术方案，本申请通过将卷板放置在电磁铁托台上，通过电磁铁托台吸附功能固定并校正卷板位置；通过翻转台转动功能，翻转卷板至设定角度；再通过运送平台将卷板运送并完全贴服在胆芯上；最后通过自动焊机进行直缝焊和环缝焊；本申请在螺旋焊机设备上实现钢筒的拼版焊工艺，解决了PCCP成品管内壁螺旋裂缝问题；同时较传统拼版焊工艺减少了劳动力投入，提高了拼版焊工艺钢筒尺寸、外观的质量控制。
附图说明
本申请的具体结构由以下的附图和实施例给出：
图1是本申请实施例1的结构示意图；
图2是本申请实施例3结构示意图。
图例：1.宽卷板，2.直焊缝，3.横桥，4.横筋，5.胆芯，6.定位块，7.承口钢圈，8.插口钢圈，9.环焊缝，10.螺旋焊机，11.焊接平台，12.焊接轨道，13.自动焊机，14.运送轨道，15.运送平台，16.翻转台，17.磁铁托台，18.运输链条托架，19.卷板机，20.圆弧托架，21.平托架，22.开平板。
具体实施方式
本申请不受下述实施例的限制，可根据本申请的技术方案与实际情况来确定具体的实施方式。
实施例1，如图1所示，PCCP钢筒制作螺旋焊机拼板焊装置包括翻转机构、螺旋焊机10和焊接平台11；能将卷板承托并翻转运行贴服在螺旋焊机10的胆芯5上的翻转机构位于螺旋焊机10的胆芯5一侧，焊接平台11上有设置方向与螺旋焊机10的胆芯5轴线方向一致的焊接轨道12并通过焊接轨道12安装有自动焊机13，焊接平台11位于胆芯5另一侧并且自动焊机13的焊接点对应位于胆芯5外壁位置。
工作时，将卷板放置在翻转机构上，通过翻转机构翻转卷板至设定角度并运送并完全贴服在胆芯5上；最后通过自动焊机13进行直缝焊和环缝焊；本申请在螺旋焊机10设备上实现钢筒的拼版焊工艺，解决了PCCP成品管内壁螺旋裂缝问题；同时较传统拼版焊工艺减少了劳动力投入，提高了拼版焊工艺钢筒尺寸、外观的质量控制。
自动焊机13可采用两台焊接专机二保焊焊接，并安装焊缝跟踪器。
作为实施例1的优化，如图1所示，翻转机构包括运送轨道14、运送平台15、翻转台16、电磁铁托台17；运送轨道14的设置方向为水平并且垂直于螺旋焊机10的胆芯5轴线方向；上端面呈下凹弧面的电磁铁托台17固定安装在翻转台16内，翻转台16靠近螺旋焊机10的胆芯5的一端连接有铰接轴并通过铰接轴可转动的安装在运送平台15上，运送平台15可滑动的安装在运送轨道14内。
作为实施例1的优化，如图1所示，还包括运输链条托架18、卷板机19、圆弧托架20；用于运输平板的运输链条托架18的输出端与卷板机19的进口端相对应，卷板机19的出口端与圆弧托架20的承载上端面相对应。
安装时，需拆除螺旋焊机10的原开屏放板车，在此位置安装卷板机19，可为三辊卷板机19；运输链条托架18前还可布设平托架21；将6T-7T开平板22使用10T叉车运送至平托架21上，卷板机19调至需要卷制的弧度，人工将单张开平板22放置在卷板机19前面的输送链条托架上，通过输送链条使单张开平板22进入卷板机19，卷制完成的卷板自行落到卷板机19后方的圆弧托架20上。最后通过人工将卷板搬至电磁铁托台17上。
作为实施例1的优化，如图1所示，焊接轨道12内安装有两台或四台自动焊机13；或/和，螺旋焊机10的胆芯5两端分别设有凸起的定位环。
实施例2，如图1、2所示，PCCP钢筒制作螺旋焊机拼板焊工艺，包括下述步骤：步骤一，将承口钢圈7和插口钢圈8分别固定在胆芯5的两端，胆芯5旋转至起始位置；步骤二，将卷板放置在电磁铁托台17上，开启电磁铁托台17吸附功能，固定并校正卷板位置；启动翻转台16转动功能，翻转卷板至设定角度；再通过运送平台15沿着运送轨道14移动将卷板至胆芯5一侧，直至卷板完全贴服在胆芯5上并位于承口钢圈7和插口钢圈8之间；步骤三，人工将卷板用二保焊点焊固定在承口钢圈7和插口钢圈8上，取消电磁铁托台17吸附功能，电磁铁托台17、翻转台16和运送平台15复位；步骤四，重复步骤二、步骤三，以同样的方法贴服第二张卷板，卷板顺序搭接，搭接处人工用二保焊点焊；步骤五，将所有卷板固定在胆芯5上；步骤六，调整螺旋焊机10转动角度，令运行自动焊机13对准焊缝后启动，自动焊机13沿着焊接轨道12进行直缝焊接；步骤七，调整自动焊机13位置，令自动焊机13的焊接点对准卷板拼接的钢筒与承口钢圈7的焊接位置、钢筒与承口钢圈7的焊接位置；胆芯5旋转，自动焊机13进行环缝焊接。
步骤六中，直缝焊接时，可以在卷板全部固定在胆芯5上再焊接直缝，也可以在第一道直缝旋转至焊接位后开始焊接，但必须在所有直缝焊接完成后再焊接步骤七中的环缝，以此来降低钢筒身上的焊接应力。
作为实施例2的优化，如图1所示，步骤四中，卷板的搭接宽度不超过10mm。
作为实施例2的优化，步骤六中，一张用于调整的剪裁后的卷板不在首张及最后一张进行搭接。
未采用本申请前，根据2020年螺旋焊钢筒工艺生产的PCCP产品数据统计，150节PCCP管内壁有130节内壁出现螺旋裂缝，螺旋裂缝出现率高达87%。采用本申请工艺生产了320节PCCP管，内壁均未发现螺旋裂缝，螺旋裂缝出现率为零。
根据上述数据可得，PCCP钢筒制作螺旋焊机拼板焊工艺解决了PCCP管内壁螺旋裂缝问题，其制品质量大大提高。
以DN3600mm钢筒制作为例，传统拼版焊工艺需要劳动力投入15人左右；采用PCCP钢筒制作螺旋焊机拼板焊工艺的工艺后劳动力投入只需5人左右，劳动力投入较传统工艺节省65%以上。
采用PCCP钢筒制作螺旋焊机拼板焊工艺后，得到的钢筒较传统拼板焊工艺制作的钢筒圆度、外观及尺寸质量都有显著的提升。
实施例3，如图2所示， PCCP钢筒制作螺旋焊机拼板焊工艺的所得制品，包括宽卷板1、窄卷板；多个宽卷板1和一个窄卷板组成一个完整的圆筒；宽卷板1与宽卷板1间、宽卷板1与窄卷板间均连接有与圆筒轴线平行的直焊缝2；圆筒内壁对应每个直焊缝2均设有一个覆盖直焊缝2的横桥3；对应每两个相邻的横桥3间，圆筒内壁还设有与圆筒轴线平行的横筋4。
以DN3600钢筒制作为例，DN3600钢筒需要9张整板与一张宽约720mm的小板进行拼接，所以DN3600钢筒上有10道直焊缝2和2道环焊缝9，从而形成圆筒形状。需要在胆芯5上直焊缝2底下加装厚20mm宽80mm的横桥3，横桥3的作用是保证在进行直焊缝2焊接时宽、窄卷板不与胆芯5焊接到一起。两条横桥3间每隔一定间距需加装一根φ20的横筋4，确保最后拼接钢筒的圆度。
拼接得到的钢筒没有螺旋裂缝问题，质量大大提升；解决了PCCP成品管内壁螺旋裂缝问题，并且提高钢筒圆度、外形精度、外观的质量。
如图2所示，宽卷板1与宽卷板1之间的搭接宽度不大于10mm，宽卷板1与窄卷板之间的搭接宽度不大于10mm。
如图2所示，组成圆筒的多个宽卷板1和一个窄卷板的搭接方向一致；横桥3为铜质横桥3。
如图2所示，圆筒内匹配套有可转动的胆芯5；胆芯5两端分别设有定位块6，胆芯5上通过定位块6固定有承口钢圈7和插口钢圈8，承口钢圈7和插口钢圈8分别与圆筒的两端通过环焊缝9相连。
在本文中，“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等仅用于表示相关部分之间的相对位置关系，而非限定这些相关部分的绝对位置。
以上技术特征构成了本申请的实施例，其具有较强的适应性和实施效果，可根据实际需要增减非必要技术特征，来满足不同情况的需要。

Claims (10)

1.一种PCCP钢筒制作螺旋焊机拼板焊装置，其特征在于：包括翻转机构、螺旋焊机和焊接平台；能将卷板承托并翻转运行贴服在螺旋焊机的胆芯上的翻转机构位于螺旋焊机的胆芯一侧，焊接平台上有设置方向与螺旋焊机的胆芯轴线方向一致的焊接轨道并通过焊接轨道安装有自动焊机，焊接平台位于胆芯另一侧并且自动焊机的焊接点对应位于胆芯外壁位置。
2.根据权利要求1所述的PCCP钢筒制作螺旋焊机拼板焊装置，其特征在于：翻转机构包括运送轨道、运送平台、翻转台、电磁铁托台；运送轨道的设置方向为水平并且垂直于螺旋焊机的胆芯轴线方向；上端面呈下凹弧面的电磁铁托台固定安装在翻转台内，翻转台靠近螺旋焊机的胆芯的一端连接有铰接轴并通过铰接轴可转动的安装在运送平台上，运送平台可滑动的安装在运送轨道内。
3.根据权利要求2所述的PCCP钢筒制作螺旋焊机拼板焊装置，其特征在于：还包括运输链条托架、卷板机、圆弧托架；用于运输平板的运输链条托架的输出端与卷板机的进口端相对应，卷板机的出口端与圆弧托架的承载上端面相对应。
4.根据权利要求2或3所述的PCCP钢筒制作螺旋焊机拼板焊装置，其特征在于：焊接轨道内安装有两台或四台自动焊机；或/和，螺旋焊机的胆芯两端分别设有凸起的定位环。
5.一种PCCP钢筒制作螺旋焊机拼板焊工艺，其特征在于：包括下述步骤：
步骤一，将承口钢圈和插口钢圈分别固定在胆芯的两端，胆芯旋转至起始位置；
步骤二，将卷板放置在电磁铁托台上，开启电磁铁托台吸附功能，固定并校正卷板位置；启动翻转台转动功能，翻转卷板至设定角度；再通过运送平台沿着运送轨道移动将卷板至胆芯一侧，直至卷板完全贴服在胆芯上并位于承口钢圈和插口钢圈之间；
步骤三，人工将卷板用二保焊点焊固定在承口钢圈和插口钢圈上，取消电磁铁托台吸附功能，电磁铁托台、翻转台和运送平台复位；
步骤四，重复步骤二、步骤三，以同样的方法贴服第二张卷板，卷板顺序搭接，搭接处人工用二保焊点焊；
步骤五，将所有卷板固定在胆芯上；
步骤六，调整螺旋焊机转动角度，令运行自动焊机对准焊缝后启动，自动焊机沿着焊接轨道进行直缝焊接；
步骤七，调整自动焊机位置，令自动焊机的焊接点对准卷板拼接的钢筒与承口钢圈的焊接位置、钢筒与承口钢圈的焊接位置；胆芯旋转，自动焊机进行环缝焊接。
6.根据权利要求5所述的PCCP钢筒制作螺旋焊机拼板焊工艺，其特征在于：步骤四中，卷板的搭接宽度不超过10mm。
7.根据权利要求5或6所述的PCCP钢筒制作螺旋焊机拼板焊工艺，其特征在于：步骤六中，一张用于调整的剪裁后的卷板不在首张及最后一张进行搭接。
8.一种应用权利要求5或6或7任一项所述的PCCP钢筒制作螺旋焊机拼板焊工艺的所得制品，其特征在于：包括宽卷板、窄卷板；多个宽卷板和一个窄卷板组成一个完整的圆筒；宽卷板与宽卷板间、宽卷板与窄卷板间均连接有与圆筒轴线平行的直焊缝；圆筒内壁对应每个直焊缝均设有一个覆盖直焊缝的横桥；对应每两个相邻的横桥间，圆筒内壁还设有与圆筒轴线平行的横筋。
9.根据权利要求8所述的PCCP钢筒制作螺旋焊机拼板焊工艺的所得制品，其特征在于：宽卷板与宽卷板之间的搭接宽度不大于10mm，宽卷板与窄卷板之间的搭接宽度不大于10mm；或/和，组成圆筒的多个宽卷板和一个窄卷板的搭接方向一致；或/和，横桥为铜质横桥。
10.根据权利要求8或9所述的PCCP钢筒制作螺旋焊机拼板焊工艺的所得制品，其特征在于：圆筒内匹配套有可转动的胆芯；胆芯两端分别设有定位块，胆芯上通过定位块固定有承口钢圈和插口钢圈，承口钢圈和插口钢圈分别与圆筒的两端通过环焊缝相连。
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