CN114561526A - 一种管道有害残余应力消除装置及使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及管道焊接技术领域，具体地说就是一种管道有害残余应力消除装置及使用方法。一种管道有害残余应力消除装置，包括运输部分、定位部分和应力消除部分。一种管道有害残余应力消除装置的使用方法，包括如下步骤：S1.管道轴心定位；S2.管道深度定位；S3.注水；S4.距离检测；S5.液氮速冷；S6.应力消除；S7.氮气回收。使用应力消除装置对管道所受的应力进行高效消除，操作简单，工作效率高，能够节省大量人力。
Description
技术领域
本发明涉及管道焊接技术领域，具体地说就是一种管道有害残余应力消除装置及使用方法。
背景技术
直缝埋弧焊钢管在加工过程中要求消除钢管的成型应力和焊接应力，目前工程中通常采用机械方法进行扩径消除应力，但机械方法成本高操作困难。
公开号为CN104785649A的一种管道液氮扩径消除焊接缝应力设备，向管道内放入两个充气圈，两个充气圈之间形成一个密闭的空间，再往密闭空间孔冲入水，通过水结冰体积变大对管道进行应力消除。该申请中应用水结冰体积变大的远离对管道施加压力是可以实现的，但通过充气圈进行堵水的方案是存在缺陷的，水结冰时会对充气圈进行挤压使充气圈产生形变，进而减弱对管道内部的支撑力，因此其消除应力的作用不佳。
发明内容
为解决上述现有技术对管道应力消除作用不佳的问题，本发明提供了一种管道有害残余应力消除装置及使用方法。
本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：一种管道有害残余应力消除装置，包括运输部分、定位部分和应力消除部分，所述定位部分设置于运输部分上侧，所述定位部分包括外部定位组件和内部定位组件，所述应力消除部分包括应力消除组件，所述应力消除组件与所述内部定位组件固连，所述应力消除组件包括连接座和若干个支撑组件，所述连接座与内部定位组件固连，若干个支撑组件均匀设置于连接座外部。
作为优化，所述的运输部分包括运输底座和万向轮，所述万向轮设置于运输底座下侧，所述运输底座内部设有调节槽，所述调节槽贯穿所述运输底座设置，所述调节槽内设有调节底座，所述调节底座内部设有调节丝孔，所述运输底座外部设有调节电机，所述调节电机的输出轴上设有调节丝杆，所述调节丝杆设置于所述调节丝孔内部，所述调节丝杆外部的螺纹与调节丝孔内部的螺纹啮合连接。
作为优化，所述的外部定位部分包括支撑气缸、支撑座和若干个外部定位组件，所述支撑气缸底部设置于调节底座上侧，所述支撑座固定于支撑气缸顶部，所述支撑座为圆柱形，若干个外部定位组件均匀设置于所述支撑座外侧；
所述外部定位组件包括连接杆、连接板和定位爪，所述连接杆一端与所述支撑座外侧固连，所述连接板一端与所述连接杆另一端固连，所述定位爪与所述连接板另一端固连，所述定位爪为电动伸缩杆，若干个所述外部定位组件的连接杆长度相同；
所述内部定位组件包括连接管，所述连接管一端与支撑座同轴心固连，所述应力消除组件固定于所述连接管另一端。
作为优化，所述的连接座为圆柱形，所述连接座与连接管同轴心设置，若干个所述应力消除组件呈圆周阵列设置于所述连接座的外侧面，所述连接座内部为中空；
所述应力消除组件包括调节管、支撑头和连接套管，所述调节管一端连接于所述连接座外侧，所述调节管另一端与所述支撑头滑动连接，所述连接套管连接于所述调节管外部；
所述调节管与所述支撑座连接处设有电磁阀；
所述支撑头为圆弧状板，所述支撑头外侧设有橡胶垫层，所述支撑头内侧设有滑杆，所述滑杆另一端穿过所述调节管端部设置于所述调节管内部，所述滑杆另一端设有活塞，所述活塞与所述调节管内侧面连接处设有密封垫，所述调节管远离电磁阀的一端设有气孔；
所述连接套管上设有进气管和出气管，所述进气管上连接有供气管道，所述供气管道上连接有液氮储罐，所述液氮储罐设置于运输底座上侧，所述出气管上连接有氮气回收装置。
作为优化，所述的调节管外侧设有距离传感器，设置于调节管外部的滑杆上设有检测板，所述距离传感器朝向所述检测板设置。
作为优化，所述的连接管和所述支撑座内部为中空，所述连接座外部连接有供水储罐，所述供水储罐与所述连接座之间连接有供水管，所述供水管穿过支撑座和连接管设置，所述供水储罐设置于运输底座上侧。
一种管道有害残余应力消除装置的使用方法，包括如下步骤：
S1.管道轴心定位：推动运输底座，将定位部分和应力消除部分移动至带操作的管道处，将连接管伸入到管道内部，多个外部定位组件均匀设置于管道外侧，多个定位组件的定位爪伸出相同距离，对管道进行支撑定位，使连接管与管道同轴心设置；
S2.管道深度定位：推动运输底座将应力消除部分伸入至焊缝一侧，继续伸出定位爪，使定位爪卡紧管道外侧；
S3.注水：通过供水储罐、供水管和电磁阀向调节管中通入水，水压将支撑头向管道内壁方向推动；
S4.距离检测：距离传感器于检测板相对设置，通过距离传感器对支撑头的伸出距离进行检测，当支撑头的伸出距离与应力消除组件的半径相加等于管道内径时，关闭电磁阀，停止供水；
S5.液氮速冷：通过液氮储罐、供气管道向连接套管中通入氮气，通过液氮对调节管内的水进行速冷，使水结冰；
S6.应力消除：步骤S5中水结冰后体积变大，体积变化时将支撑头继续向管道内侧壁方向伸出，对管道进行支撑，消除应力；
S7.氮气回收：连接套管内的氮气经出气管排出，通入氮气回收装置中进行回收。
本方案的有益效果是，一种管道有害残余应力消除装置，具有以下有益之处：
(1)设置运输部分，对装置进行承载和运输，便于设备的移动，能够适应不同位置的管道应力消除工作，同时在运输底座上设置可调节位置的调节底座，能够对定位部分的位置进行微调，能够节省人力；
(2)设置外部定位部分和内部定位部分，便于应力消除组件的定位设置，外部定位部分能够对管道外壁进行连接支撑，使内部定位部分和应力消除组件能够位于管道的圆心处，保障应力消除组件的作用效果；
(3)设置调节管和支撑头滑动连接，在调节管外侧设置连接套管，在调节管内通入水时，支撑头在水压作用下向管道内侧壁顶紧，在连接套管内通入液氮，使调节管内的水结冰，调节管内的水结冰时体积增大，使支撑头进一步顶紧管道内壁，以消除管道的应力，调节管坚硬结实，不会导致水结冰时的力量外泄，使支撑头能够直接作用在管道内侧；
(4)调节管外侧设置距离传感器，滑杆上设有检测板，能够对支撑头的推出的距离进行监测，也便于实时监控支撑头的推出距离，保障应力消除组件的工作效果。
一种管道有害残余应力消除装置的使用方法，使用应力消除装置对管道所受的应力进行高效消除，操作简单，工作效率高，能够节省大量人力。
附图说明
附图1为本发明的轴侧示意图。
附图2为本发明应用状态示意图。
附图3为本发明应力消除部分轴侧示意图。
附图4为本发明应力消除部分内部结构示意图。
其中，1、运输底座，2、万向轮，3、调节槽，4、调节底座，5、调节电机，6、调节丝杆，7、支撑气缸，8、支撑座，9、连接杆，10、连接板，11、定位爪，12、连接管，13、连接座，14、调节管，15、支撑头，16、连接套管，17、电磁阀，18、橡胶垫层，19、滑杆，20、活塞，21、密封垫，22、气孔，23、进气管，24、出气管，25、供气管道，26、液氮储罐，27、距离传感器，28、检测板，29、供水储罐，30、供水管。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，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发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
如图1所示，一种管道有害残余应力消除装置，包括运输部分、定位部分和应力消除部分，所述定位部分设置于运输部分上侧，所述定位部分包括外部定位组件和内部定位组件，所述应力消除部分包括应力消除组件，所述应力消除组件与所述内部定位组件固连，所述应力消除组件包括连接座13和若干个支撑组件，所述连接座13与内部定位组件固连，若干个支撑组件均匀设置于连接座13外部。
如图1所示，所述的运输部分包括运输底座1和万向轮2，所述万向轮2设置于运输底座1下侧，所述运输底座1内部设有调节槽3，所述调节槽3贯穿所述运输底座1设置，所述调节槽3内设有调节底座4，所述调节底座4内部设有调节丝孔，所述运输底座1外部设有调节电机5，所述调节电机5的输出轴上设有调节丝杆6，所述调节丝杆6设置于所述调节丝孔内部，所述调节丝杆6外部的螺纹与调节丝孔内部的螺纹啮合连接。
如图1所示，所述的外部定位部分包括支撑气缸7、支撑座8和若干个外部定位组件，所述支撑气缸7底部设置于调节底座4上侧，所述支撑座8固定于支撑气缸7顶部，所述支撑座8为圆柱形，若干个外部定位组件均匀设置于所述支撑座8外侧；
如图1所示，所述外部定位组件包括连接杆9、连接板10和定位爪11，所述连接杆9一端与所述支撑座8外侧固连，所述连接板10一端与所述连接杆9另一端固连，所述定位爪11与所述连接板10另一端固连，所述定位爪11为电动伸缩杆，若干个所述外部定位组件的连接杆9长度相同；
如图1所示，所述内部定位组件包括连接管12，所述连接管12一端与支撑座8同轴心固连，所述应力消除组件固定于所述连接管12另一端。
如图1所示，所述的连接座13为圆柱形，所述连接座13与连接管12同轴心设置，若干个所述应力消除组件呈圆周阵列设置于所述连接座13的外侧面，所述连接座13内部为中空；
如图1所示，所述应力消除组件包括调节管14、支撑头15和连接套管16，所述调节管14一端连接于所述连接座13外侧，所述调节管14另一端与所述支撑头15滑动连接，所述连接套管16连接于所述调节管14外部；
如图3所示，所述调节管14与所述支撑座8连接处设有电磁阀17；
如图3、4所示，所述支撑头15为圆弧状板，所述支撑头15外侧设有橡胶垫层18，所述支撑头15内侧设有滑杆19，所述滑杆19另一端穿过所述调节管14端部设置于所述调节管14内部，所述滑杆19另一端设有活塞20，所述活塞20与所述调节管14内侧面连接处设有密封垫21，所述调节管14远离电磁阀17的一端设有气孔22；
如图3、4所示，所述连接套管16上设有进气管23和出气管24，所述进气管23上连接有供气管道25，所述供气管道25上连接有液氮储罐26，所述液氮储罐26设置于运输底座1上侧，所述出气管24上连接有氮气回收装置。
如图4所示，所述的调节管14外侧设有距离传感器27，设置于调节管14外部的滑杆19上设有检测板28，所述距离传感器27朝向所述检测板28设置。
所述的连接管12和所述支撑座8内部为中空，所述连接座13外部连接有供水储罐29，所述供水储罐29与所述连接座13之间连接有供水管30，所述供水管30穿过支撑座8和连接管12设置，所述供水储罐29设置于运输底座1上侧。
一种管道有害残余应力消除装置的使用方法，包括如下步骤：
S1.管道轴心定位：推动运输底座，将定位部分和应力消除部分移动至带操作的管道处，将连接管伸入到管道内部，多个外部定位组件均匀设置于管道外侧，多个定位组件的定位爪伸出相同距离，对管道进行支撑定位，使连接管与管道同轴心设置；
S2.管道深度定位：推动运输底座将应力消除部分伸入至焊缝一侧，继续伸出定位爪，使定位爪卡紧管道外侧；
S3.注水：通过供水储罐、供水管和电磁阀向调节管中通入水，水压将支撑头向管道内壁方向推动；
S4.距离检测：距离传感器于检测板相对设置，通过距离传感器对支撑头的伸出距离进行检测，当支撑头的伸出距离与应力消除组件的半径相加等于管道内径时，关闭电磁阀，停止供水；
S5.液氮速冷：通过液氮储罐、供气管道向连接套管中通入氮气，通过液氮对调节管内的水进行速冷，使水结冰；
S6.应力消除：步骤S5中水结冰后体积变大，体积变化时将支撑头继续向管道内侧壁方向伸出，对管道进行支撑，消除应力；
S7.氮气回收：连接套管内的氮气经出气管排出，通入氮气回收装置中进行回收。
上述具体实施方式仅是本发明的具体个案，本发明的专利保护范围包括但不限于上述具体实施方式的产品形态和式样，任何符合本发明权利要求书的一种管道有害残余应力消除装置及使用方法且任何所属技术领域的普通技术人员对其所做的适当变化或修饰，皆应落入本发明的专利保护范围。
Claims (7)
1.一种管道有害残余应力消除装置，其特征在于：包括运输部分、定位部分和应力消除部分，所述定位部分设置于运输部分上侧，所述定位部分包括外部定位组件和内部定位组件，所述应力消除部分包括应力消除组件，所述应力消除组件与所述内部定位组件固连，所述应力消除组件包括连接座和若干个支撑组件，所述连接座与内部定位组件固连，若干个支撑组件均匀设置于连接座外部。
2.根据权利要求1所述的一种管道有害残余应力消除装置，其特征在于：所述的运输部分包括运输底座和万向轮，所述万向轮设置于运输底座下侧，所述运输底座内部设有调节槽，所述调节槽贯穿所述运输底座设置，所述调节槽内设有调节底座，所述调节底座内部设有调节丝孔，所述运输底座外部设有调节电机，所述调节电机的输出轴上设有调节丝杆，所述调节丝杆设置于所述调节丝孔内部，所述调节丝杆外部的螺纹与调节丝孔内部的螺纹啮合连接。
3.根据权利要求2所述的一种管道有害残余应力消除装置，其特征在于：所述的外部定位部分包括支撑气缸、支撑座和若干个外部定位组件，所述支撑气缸底部设置于调节底座上侧，所述支撑座固定于支撑气缸顶部，所述支撑座为圆柱形，若干个外部定位组件均匀设置于所述支撑座外侧；
所述外部定位组件包括连接杆、连接板和定位爪，所述连接杆一端与所述支撑座外侧固连，所述连接板一端与所述连接杆另一端固连，所述定位爪与所述连接板另一端固连，所述定位爪为电动伸缩杆，若干个所述外部定位组件的连接杆长度相同；
所述内部定位组件包括连接管，所述连接管一端与支撑座同轴心固连，所述应力消除组件固定于所述连接管另一端。
4.根据权利要求3所述的一种管道有害残余应力消除装置，其特征在于：所述的连接座为圆柱形，所述连接座与连接管同轴心设置，若干个所述应力消除组件呈圆周阵列设置于所述连接座的外侧面，所述连接座内部为中空；
所述应力消除组件包括调节管、支撑头和连接套管，所述调节管一端连接于所述连接座外侧，所述调节管另一端与所述支撑头滑动连接，所述连接套管连接于所述调节管外部；
所述调节管与所述支撑座连接处设有电磁阀；
所述支撑头为圆弧状板，所述支撑头外侧设有橡胶垫层，所述支撑头内侧设有滑杆，所述滑杆另一端穿过所述调节管端部设置于所述调节管内部，所述滑杆另一端设有活塞，所述活塞与所述调节管内侧面连接处设有密封垫，所述调节管远离电磁阀的一端设有气孔；
所述连接套管上设有进气管和出气管，所述进气管上连接有供气管道，所述供气管道上连接有液氮储罐，所述液氮储罐设置于运输底座上侧，所述出气管上连接有氮气回收装置。
5.根据权利要求4所述的一种管道有害残余应力消除装置，其特征在于：所述的调节管外侧设有距离传感器，设置于调节管外部的滑杆上设有检测板，所述距离传感器朝向所述检测板设置。
6.根据权利要求5所述的一种管道有害残余应力消除装置，其特征在于：所述的连接管和所述支撑座内部为中空，所述连接座外部连接有供水储罐，所述供水储罐与所述连接座之间连接有供水管，所述供水管穿过支撑座和连接管设置，所述供水储罐设置于运输底座上侧。
7.根据权利要求所述的一种管道有害残余应力消除装置的使用方法，包括权利要求1～6任意一项所述的应力消除装置，其特征在于：包括以下步骤：
S1.管道轴心定位：推动运输底座，将定位部分和应力消除部分移动至带操作的管道处，将连接管伸入到管道内部，多个外部定位组件均匀设置于管道外侧，多个定位组件的定位爪伸出相同距离，对管道进行支撑定位，使连接管与管道同轴心设置；
S2.管道深度定位：推动运输底座将应力消除部分伸入至焊缝一侧，继续伸出定位爪，使定位爪卡紧管道外侧；
S3.注水：通过供水储罐、供水管和电磁阀向调节管中通入水，水压将支撑头向管道内壁方向推动；
S4.距离检测：距离传感器于检测板相对设置，通过距离传感器对支撑头的伸出距离进行检测，当支撑头的伸出距离与应力消除组件的半径相加等于管道内径时，关闭电磁阀，停止供水；
S5.液氮速冷：通过液氮储罐、供气管道向连接套管中通入氮气，通过液氮对调节管内的水进行速冷，使水结冰；
S6.应力消除：步骤S5中水结冰后体积变大，体积变化时将支撑头继续向管道内侧壁方向伸出，对管道进行支撑，消除应力；
S7.氮气回收：连接套管内的氮气经出气管排出，通入氮气回收装置中进行回收。
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