CN115781124A - 一种管道内焊接设备及工程管道焊接系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种管道内焊接设备及工程管道焊接系统，该管道内焊接设备包括机体、通风管体、行走机构，所述通风管体贯穿所述机体上下端，所述机体包括串列布置的第一工作平台和第二工作平台；所述第一工作平台包括第一机架、环形的移动轨道、至少一个焊接机构、以及挡风结构，所述焊接机构能够在所述移动轨道上运动；所述第二工作平台包括与第一机架连接的第二机架、布置于第二机架内的用于承载人员和焊接操作设备的第二置物台，该管道内焊接设备及工程管道焊接系统解决了移动轨道安装、移位非常困难和费时，以及焊接作业区域的气保护不良容易受涵洞内穿堂风氧化的技术问题。

Description

一种管道内焊接设备及工程管道焊接系统

技术领域

本发明涉及工程施工现场管道焊接领域，尤其涉及一种管道内焊接设备及工程管道焊接系统。

背景技术

抽水蓄能电站上下水库落差大、水平间距长，上下水库由引水涵洞相连通，涵洞内衬钢制耐高压管道。由于技术的不断进步，内衬管道耐压强度等级要求越来越高，口径和壁厚也越来越大，涵洞与衬管预留的安装操作空间却越来越小。管道先在钢管厂将二段3米管预制接长成至6米长的组节管道，内壁环氧树脂预防腐。现场对待安装组节管道与已安装组节管道之间的坡口进行点焊组对固定、焊缝焊接以及焊缝无损检验、新焊缝区防腐等工作。每完成18米钢管焊接(即3个组节管道)后，钢管和基岩之间灌注厚度约0.54m混凝土。内衬管道就是采用这种分段焊接，浇筑混凝土，安装新组节管道的循环方式完成现场安装。管道的安装工期长，其中焊接是制约抽水蓄能电站建设质量和工期的一个关键环节。

传统的引水管道安装的焊接采用手工焊接工艺，其除了质量稳定性受焊工操作影响较大、焊接效率不高等固有缺点外，在该工况下也存在特定的安全、技术、工期风险。且由于涵洞内自然通风条件极差，电弧焊产生大量烟尘聚集，涵洞内潮湿环境叠加焊接产生的巨大热量，使得环境温度高，湿度大，作业环境恶劣，存在人员烫伤、中暑，有毒有害烟尘气体中毒等风险。同时，人口老龄化的社会环境使得手工焊工招工越来越难，高水平手工焊工培养更难，且依赖人工焊接存在因高水平焊工短缺影响工程工期的风险。

随着科技的发展，传统的手工焊接作业逐渐由机器人自动焊接作业取代，解决了上述传统手工焊接作业的弊端，但现有的自动焊接技术还存在以下一些不足：(1)由于管道内壁已预做了环氧树脂防腐层，管壁上不允许任何采用临时焊接的方式来固定焊接轨道，因此现有自动焊接机器的焊接轨道都是简易柔性轨道，大多采用磁吸附或抱箍形式固定在管道上，导致焊接轨道的安装、移位操作都非常困难和费时；(2)由于涵洞高低落差大，底部气压高、顶部气压低，烟囱效应使得涵洞内自然形成由下往上的穿堂风，风速随天气的变化起伏大，且风速大部分时间都超出了气保焊焊接规程，导致焊接熔池金属因气保护不良而氧化，严重危及焊接质量。

发明内容

本发明针对现有技术中的不足，提供一种管道内焊接设备及工程管道焊接系统，解决了移动轨道安装、移位非常困难和费时，以及焊接作业区域的气保护不良容易受涵洞内穿堂风氧化的技术问题。

本发明采用的技术方案如下：

本发明公开了一种管道内焊接设备，包括机体、设置在所述机体内的通风管体、和用于带动所述机体在管道内移动与固定的行走机构，所述通风管体贯穿所述机体上下端，所述机体包括串列布置的第一工作平台和第二工作平台；所述第一工作平台包括第一机架、在第一机架上布置有环形的移动轨道、用于对管道内待焊部位进行焊接作业的至少一个焊接机构、以及用于阻隔管道内上升气流进入焊接作业区域的挡风结构，所述焊接机构能够在所述移动轨道上运动；所述第二工作平台包括与第一机架连接的第二机架、布置于第二机架内的用于承载人员和焊接操作设备的第二置物台。

优选的，所述第一机架连接于第二机架上部，所述第一机架包括第一圆形框架和布置于第一圆形框架上的第一底板，所述挡风结构包括环绕所述第一圆形框架周向布置的环形挡板和与环形挡板外端连接的柔性密封板，所述环形挡板和柔性密封板遮断所述第一机架与管道内壁间的气流通道。

优选的，所述行走机构包括与机体连接的牵引结构、支撑结构和移动结构，所述牵引结构用于拉动机体沿管道的轴向运动，所述支撑结构能够将机体支撑和固定于管道内壁，所述移动结构与管道内壁滚动连接，用于配合所述牵引结构带动机体在管道内移动。

优选的，所述支撑结构包括刹车组件和对中组件，所述刹车组件包括至少三个与机体周部可张合连接的刹车件，所述刹车件具有相对管壁远离的收合状态和相对管壁支撑至与其固定的张开状态；所述对中组件包括至少四个与机体周部固定连接的对中件，所述对中件两两相对布置，并设置为伸缩杆结构，能够在该对中件所在机体的对应位置靠近管道内壁时提供一个推动其远离管道内壁的推力。

优选的，所述第二机架包括第二圆形框架和多个沿第二圆形框架的径向连接于第二圆形框架内侧的第二横梁，所述第一圆形框架的内侧连接有多个沿第一圆形框架径向布置的第一横梁；所述支撑结构设置有两组，其中第一组刹车组件和对中组件分别连接布置于第一圆形框架和第一横梁的上下侧，其中第二组刹车组件和对中组件分别连接布置于第二圆形框架和第二横梁的上下侧。

优选的，所述第一机架还包括连接于第一圆形框架上侧的多个间隔布置的连接块，所述移动轨道通过所述连接块固定于第一圆形框架的上方，相邻布置的所述连接块与移动轨道、第一圆形框架围合形成安装区域一，第一组对中组件的对中件布置于安装区域一内；所述第二机架还包括连接于第一圆形框架与第二圆形框架之间的多个间隔布置的第二纵梁，相邻布置的所述第二纵梁与第一圆形框架、第二圆形框架围合形成安装区域二，第一组刹车组件的刹车件和第二组对中组件的对中件布置于安装区域二内。

优选的，所述第一横梁的外端与第一圆形框架连接，内端与通风管体连接，相邻布置的所述第一横梁与通风管体、第一圆形框架之间围合形成底板区域一，所述第一底板覆盖装设于底板区域一上；所述第二横梁的外端与第二圆形框架连接，内端与通风管体连接，相邻布置的所述第二横梁与通风管体、第二圆形框架之间围合形成底板区域二，所述底板区域上覆盖装设有第二底板。

优选的，所述通风管体的上端伸出至第一工作平台的上方，所述牵引结构与通风管体的上端连接。

优选的，所述第一机架内布置有用于承载人员和焊接操作设备的第一置物台，所述第一置物台包括分别布置于通风管体两侧的置物板一和置物板二；所述第二置物台包括分别布置于通风管体两侧的置物板三和置物板四，所述置物板一、置物板二、置物板三和置物板四相互平行布置。

本发明还公开了一种工程管道焊接系统，包括：上述的管道内焊接设备以及管道组对设备和焊缝无损检验设备，其中，管道组对设备布置于所述第一工作平台的上方，包括组对支架和设置在所述组对支架内的用于承载人员和管道组对操作设备的第三置物台，所述组对支架的下部与通风管体的上端连接；焊缝无损检验设备布置于所述第二工作平台的下方，包括检验支架和设置在检验支架内的用于承载人员和焊缝无损检验操作设备和/或防腐操作设备的第四置物台，所述检验支架的上部与第二机架和/或通风管体的下端连接。

本发明公开的管道内焊接设备包括机体、设置在机体内的通风管体、和用于带动机体在管道内移动与固定的行走机构，机体包括串列布置的第一工作平台和第二工作平台，环形的移动轨道布置在第一工作平台的第一机架上，因而与被焊接的管道是可移动、非接触式的，完全随机体而动，因此，移动轨道的安装、移位、调整都非常方便快捷，为焊接机构在管道内的移动提供了高效行走的运动轨迹，大大节省了现场安装、移位、调整移动轨道的工时，管道安装的效率高，且可以将移动轨道设置为刚性轨道，使得轨道的承重能力强、稳定性高，容易满足高精度焊接机构在管道内可靠固定、精确定位、快速移位的焊接要求，第一工作平台还包括用于阻隔管道内上升气流进入焊接作业区域的挡风结构，从而创造了气体保护的焊接微环境，可防止焊接作业区域的焊接熔池金属被上升的穿堂风等上升气流氧化，保障了焊接质量，同时，通风管体贯穿机体上下端，能够将上升的穿堂风等上升气流导流至机体的上方，从而在确保不会影响焊接熔池气保护效果的同时，还能引导涵洞正常通风的畅通，改善工作区域的空气质量，第二工作平台包括布置于第二机架内的用于承载人员和焊接操作设备的第二置物台，还能方便工作人员现场远程焊接或手工补焊等操作，也便于储置配电及电气控制柜、焊接电源、操控台、焊接材料等焊接操作设备。

本发明公开的工程管道焊接系统除了具有上述管道内焊接设备的有益效果之外，还集管道组对设备、管道内焊接设备和焊缝无损检验设备于一体，能够在焊接组节焊缝作业的同时，提前进行下一个待焊接的组节管道和正在焊接的组节管道之间的点焊固定作业完成组节管道的组对，并对上一个已焊接的新焊缝进行焊缝无损检验作业和/或新焊缝区防腐作业，使得坡口组对点固、焊接、无损检验、新焊缝防腐处理作业可以完全平行进行，大幅优化了现场管道安装的工序，有效的提高了管道安装的工作效率，节省了大量的时间，大大缩短了管道焊接及整个安装工程的建设工期。该系统取代了大量的脚手架搭建工作，消除了高风险的脚手架作业风险。此外，管道组队设备、管道内焊接设备、焊缝无损检验设备协同作业，还使得施工现场物项规范化管理，大幅提高了现场安全、文明作业的管理水平。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明一实施例公开的管道内焊接设备及管道的结构示意图。

图2为本发明一实施例公开的管道内焊接设备的部分结构示意图一。

图3为本发明一实施例公开的管道内焊接设备的部分结构示意图二。

图4为图3中A处局部放大示意图。

图5为本发明一实施例公开的管道内焊接设备的部分结构示意图三。

图6为本发明一实施例公开的工程管道焊接系统及管道的结构示意图。

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的附图，对本发明实施例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的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的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。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“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。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触,而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

除非另作定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明专利申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”或者“一”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。

如图1所示，作为本发明的一实施例，公开了一种管道内焊接设备100，用于在工程施工现场进入管道内，尤其是抽水蓄能电站上下水库之间的引水涵洞内衬管道内，特别是抽水蓄能电站斜井内衬钢制耐高压管道内，对待安装组节管道101与已安装组节管道102之间的坡口103进行焊接作业。管道内焊接设备100包括机体1、设置在机体1内的通风管体2、和用于带动机体1在管道内移动与固定的行走机构3，机体1包括串列布置的第一工作平台和第二工作平台，串列布置指第一工作平台可以是平行布置于第二工作平台的正上方或斜上方，也可以是平行布置于第二工作平台的正下方或斜下方。第一工作平台包括第一机架11、在第一机架11上布置有环形的移动轨道12、用于对管道内坡口103的待焊部位进行焊接作业的焊接机构13、以及用于阻隔管道内的穿堂风等上升气流进入焊接作业区域的挡风结构14，焊接机构13能够在移动轨道12上运动，环形的移动轨道12布置在第一机架11上，因而与被焊接的管道是可移动、非接触式的，完全随机体1而动，因此，移动轨道12的安装、移位、调整都非常方便快捷，为焊接机构13在管道内的移动提供了高效行走的运动轨迹，大大节省了现场安装、移位、调整移动轨道12的工时，管道安装的效率高。且可以将移动轨道12设置为刚性轨道，相比现有的柔性轨道，使得轨道的承重能力强、稳定性高，容易满足高精度焊接机构13在管道内可靠固定、精确定位、快速移位的焊接要求。挡风结构14的设置，创造了气体保护的焊接微环境，可防止焊接作业区域的焊接熔池金属被上升的穿堂风等上升气流氧化，保障了焊接质量，同时，通风管体2贯穿机体1上下端，能够将上升的穿堂风等上升气流导流至机体1的上方，从而在确保不会影响焊接熔池气保护效果的同时，还能引导涵洞正常通风的畅通，改善工作区域的空气质量。第二工作平台包括与第一机架11连接的第二机架16、布置于第二机架16内的用于承载人员和焊接操作设备的第二置物台17，还能方便工作人员现场远程焊接或手工补焊等操作，也便于储置配电及电气控制柜、焊接电源、操控台、焊接材料等各种焊接操作设备。本实施例中，设置有四个焊接机构13，组成四个焊接机构13同时工作的焊接队伍，大幅提高了焊接效率，可以在每个相邻的焊接机构13上设置防碰撞装置，防止出现碰撞损坏事故，当然，在另一些实施例中，也可以根据现场管道的大小设置一个、两个、三个、五个、六个或其他数量的焊接机构13，相比于手工焊接，都能在不同程度上提高焊接效率。

如图2或3所示，作为本发明的一实施例，第一机架11包括第一圆形框架111和布置于第一圆形框架111上的第一底板112，挡风结构14包括环形挡板141和柔性密封板142，环形挡板141环绕第一圆形框架111周向布置，柔性密封板142与环形挡板141的外端连接，可以与环形挡板141重叠布置连接，也可以与环形挡板141的外侧壁连接，环形挡板141和柔性密封板142设置为与圆形管道形状相匹配的圆环结构，柔性密封板142采用软胶皮或气囊等柔性材料制成，具有较好的气密性，能够使得环形挡板141和柔性密封板142比较好的遮断第一机架11与管道内壁间的气流通道，阻挡穿堂风等上升气流吹向焊接作业区域的焊接熔池，并且不影响管道内焊接设备100在管道内的正常移动。移动轨道12布置于第一机架11的上方，挡风结构14布置于第一圆形框架111的周侧，即挡风结构14布置在焊接作业区域的上风口，可将挡风结构14与待焊接坡口之间的距离设置为≥0.5m，能够在保障较好遮风效果的同时避免焊接过程中产生的巨大热量熔化柔性密封板142。第一底板112也具有一定的遮风效果，从而引导穿堂风等上升气流由通风管体2上升至机体1上方，进一步防止穿堂风等上升气流吹向焊接作业区域的焊接熔池，保障焊接质量。第一机架11连接于第二机架16上部，即第二机架16通过挡风结构14和第一底板112与焊接作业区域相隔离开，能够避免焊接过程中产生的巨大热量进入第二机架16内，防止第二置物台17上的工作人员或焊接操作设备在高温环境下工作，工作环境优良，安全性高，当然，在另一些实施例中，也可以将该第一机架11连接于第二机架16下部，也能方便工作人员现场远程焊接或手工补焊等操作，或储置各种焊接操作设备。

作为本发明的一实施例，环形挡板141包括挡板支架和装设于挡板支架上的遮挡盖板，挡板支架包括内环架、外环架和多个径向连接于内环架与外环架之间的环间横梁，相邻的环间横梁与内环架、外环架围合形成盖板区域，遮挡盖板覆盖装设于盖板区域上，柔性密封板142设置为由多个柔性板围合形成，也可以将内环架或外环架设置为由多个弧形杆围合形成，组合式的环形挡板141和柔性密封板142的设计，将大体积的环形挡板141和柔性密封板142分解为多个小体积的结构，方便生产加工和组装，当然，在另一些实施例中，也可以将该环形挡板121或柔性密封板142设置为一体结构，也能实现遮挡效果。

如图3所示，作为本发明的一实施例，行走机构3包括与机体1连接的牵引结构31、支撑结构32和移动结构33，其中，牵引结构31作为机体1行走的动力源，用于拉动机体1沿管道的轴向运动，本实施例中，牵引结构31包括至于管道上方外部的卷扬机(图中未示出)和连接于卷扬机与机体1之间钢丝绳，卷扬机驱动钢丝绳拉动机体1沿管道的轴向运动，结构简单，占用的管内空间较少，方便现场施工，当然，在另一些实施例中，该牵引结构31也可以设置为轨道等其他可用于拉动机体1沿管道轴向运动的牵引装置。支撑结构32能够将机体1支撑和固定于管道内壁，从而将机体1与管道内壁的相对位置固定不动，方便焊接作业的稳定进行。移动结构33与管道内壁滚动连接，包括连接于机体1上的滚动支架和连接于滚动支架上的滚轮，滚动支架的外端设置有沿机体1轴向布置的滚动凹槽，滚轮安装限位于滚动凹槽内，仅能在机头1轴向方向上运动，用于配合牵引结构31带动机体1在管道内轴向移动，防止机体1相对管道周向运动，从而保障机体1在管道内运动过程中的平稳性，有利于高精度焊接机构13或工作人员的焊接作业及稳定行走，移动结构33与管道内壁滚动连接的设置，减小了机体1与管道内壁之间的摩擦力，方便机体1相对管道轻松运动。当然，在另一些实施例中，该滚轮也可以设置为万向滚轮，使得机体1可相对管道轴向和周向运动，也能配合牵引结构31带动机体1在管道内移动。

如图3或4所示，作为本发明的一实施例，支撑结构32包括刹车组件和对中组件，刹车组件包括三个与机体1周部可张合连接的刹车件321，刹车件321具有相对管壁远离的收合状态和相对管壁支撑至与其固定的展开状态，刹车件321处于收合状态时机体1可相对管道自由移动，刹车件321处于展开状态时机体1相对管道固定，可以进行高精度的焊接作业，三个刹车件321均匀间隔布置，即两两刹车件321之间的夹角为120°，刹车的稳定性好、承重能力强，当然，在另一些实施例中也可以将该刹车件321设置为四个、五个甚至更多个，以提高刹车的稳定性和承重能力。刹车件321包括刹车架3211和刹车板3212，刹车架3211内端的上部与机体1周部的第一位置通过连接架可转动连接，刹车架3211内端的下部与机体1周部的第二位置通过液压伸缩杆3213可伸缩连接，刹车架3211的内端与第一位置、第二位置形成可变形的三角形区域，可通过液压伸缩杆调控刹车件321处于展开状态或收合状态，刹车架3211的外端与刹车板3212可转动连接，方便刹车板3212在刹车件321展开或收合的角度变化过程中较长时间与管道内壁保持贴合状态，缓冲刹车和起步阶段的惯性，保障机体1的平稳移动，刹车板3212的外端面设置有橡胶、海绵等柔性结构，以增大刹车板3212与管道内壁之间的摩擦力，保障刹车固定的稳定性，刹车架3211设置为直角三角形结构，两直角边分别位于其内端和上端，刹车件321处于展开状态时，斜边相对管道内壁垂直布置，上端相对管道内壁倾斜向上布置，以增强刹车件321的稳定性和承重能力。

作为本发明的一实施例，对中组件包括四个与机体1周部固定连接的对中件322，对中件322两两相对布置，并设置为伸缩杆结构，本实施例中，可以将对中件322设置为液压顶丝，可通过液压结构实现弹性伸缩效果，方便调控，在另一些实施例中，也可以设置弹簧等弹性结构以实现弹性伸缩效果，均能够在该对中件所在机体的对应位置靠近管道内壁时提供一个推动其远离管道内壁的推力，从而随时调整机体1的中心轴线与管道的中心轴线处于同一直线上，保持机体1位于管道的中心位置，同时，对中件322也具有相对管壁远离的收合状态和相对管壁支撑至与其固定的展开状态，对中件322处于收合状态时机体1可相对管道自由移动，对中件322处于展开状态时机体1相对管道固定，可以进行高精度的焊接作业，从而进一步提高了机体1相对管道固定的稳定性，更加有利于进行高精度的焊接作业。对中件322两两相对布置，并均沿机体1的径向布置，能够在两个相对方向调节机体1处于管道的中心位置，方便调整，四个对中件322均匀间隔布置，即两两对中件322之间的夹角为90°，方便组装和从四个方向调整，当然，在另一些实施例中，也可以将该对中件322设置为五个、六个甚至更多个，以从更多方向调整机体1处于管道的中心位置。对中件322包括对中伸缩杆3221和对中板3222，对中伸缩杆3221包括可伸缩连接的伸缩外杆和伸缩内杆，伸缩外杆的自由端与机体1周部固定连接，可通过对中伸缩杆3221内部的液压结构调控对伸缩外杆和伸缩内杆处于相对伸长的展开状态或相对缩短的收合状态，伸缩内杆的自由端与对中板3222球铰连接，方便对中板3222在对中件322与管道内壁呈不同角度支撑时始终与管道内壁保持贴合状态，支撑接触的稳定性好，对中板3222的外端面设置有橡胶、海绵等柔性结构，以增大对中板3222与管道内壁之间的摩擦力，保障支撑接触的稳定性。

如图3所示，作为本发明的一实施例，第二机架16包括第二圆形框架161和多个沿第二圆形框架161的径向连接于第二圆形框架161内侧的第二横梁163，第一圆形框架111的内侧连接有多个沿第一圆形框架111径向布置的第一横梁113，第一横梁113、第二横梁163的设置增强了第一圆形框架111、第二圆形框架161结构的稳定性和承重能力。支撑结构32设置有两组，其中第一组刹车组件和对中组件分别连接布置于第一圆形框架111和第一横梁113的上下侧，其中第二组刹车组件和对中组件分别连接布置于第二圆形框架161和第二横梁163的上下侧，从而对机体1在管道内的支撑和固定更加稳定、平衡性更好，更加有利于高精度的焊接作业要求。刹车组件和对中组件分别同时与第一圆形框架111和第一横梁113连接或同时与第二圆形框架161和第二横梁163连接，连接的稳定性好，使得刹车组件和对中组件对机体1的支撑更加稳固，且刹车组件和对中组件直接支撑在第一圆形框架111和第一横梁113上，或第二圆形框架161和第二横梁163上，对移动轨道12、焊接机构13、挡风结构14以及第二置物台17的支撑更加直接有力，支撑的稳定性更好。

作为本发明的一实施例，第一机架11还包括连接于第一圆形框架111上侧的多个间隔布置的连接块114，移动轨道12通过连接块114固定于第一圆形框架111的上方，本实施例中，移动轨道12布置于第一圆形框架111正上方的外周，相对更加靠近管道内壁，方便焊接机构13稳定有力的进行焊接作业，当然，在另一些实施例中，该移动轨道12也可以布置于第一圆形框架111的正上方或正上方的内周，也能供焊接机构13沿其移动对管道内待焊接部位进行焊接作业。相邻布置的连接块114与移动轨道12、第一圆形框架111围合形成安装区域一，第一组对中组件的对中件322布置于安装区域一内，同时移动轨道12通过连接块114架设至相距第一圆形框架111有一定的高度，从而与第一圆形框架111外周的挡风结构14间隔开，形成较好的遮风效果和防止挡风结构14被高温焊接环境熔化，结构设计巧妙、紧凑。

作为本发明的一实施例，第二机架16还包括连接于第一圆形框架111与第二圆形框架161之间的多个间隔布置的第二纵梁164，加强第一圆形框架111和第二圆形框架161结构的稳固性，并增强其承重能力，本实施例中，第一圆形框架111、第二圆形框架161的半径相同，使得第一机架11、第二机架16整体形成与管道内部形状相匹配的圆柱体结构，方便在管道内行走，当然，在另一些实施例中，也可以将该第一圆形框架111、第二圆形框架161的半径设置为不相同，也能在管道内行走。相邻布置的第二纵梁164与第一圆形框架111、第二圆形框架161围合形成安装区域二，第一组刹车组件的刹车件321和第二组对中组件的对中件322布置于安装区域二内，第二组对中组件的刹车件321布置于第二圆形框架161和第二横梁163的下侧。当然，在另一些实施例中，也可以将该第一组刹车组件的刹车件321布置在安装区域一内，将该第一组对中组件的对中件322布置于安装区域二内，或者将该第二组刹车组件的刹车件321布置在安装区域二内，而将该第二组对中组件的对中件322布置于第二圆形框架161和第二横梁163的下侧，也能实现机体1的刹车和对中的效果。

如图3所示，作为本发明的一实施例，第一横梁113的外端与第一圆形框架111连接，内端与通风管体2连接，相邻布置的第一横梁113与通风管体2、第一圆形框架111之间围合形成底板区域一，第一底板112覆盖装设于底板区域一上，第二横梁163的外端与第二圆形框架161连接，内端与通风管体2连接，相邻布置的第二横梁163与通风管体2、第二圆形框架161之间围合形成底板区域二，底板区域上覆盖装设有第二底板162，第二底板162具有一定的遮风效果，也能引导穿堂风等上升气流由通风管体2上升至机体1上方，改善工作区域的空气质量，减少穿堂风吹入第二机架16内的工作人员或各种焊接操作设备，影响作业。将第一底板112、第二底板162设置为多个分别与对应底板区域一或底板区域二相匹配的形状结构，相比仅设置一个整体的第一底板112或第二底板162，方便加工生产和产品组装，且设计更加灵活，可以根据不同需求设置不同形状、大小的第一底板112或第二底板162。通风管体2设置为直径约为0.8m的圆筒结构，布置在第一圆形框架111和第二圆形框架161的中心轴线上，一方面作为机体1提高刚性的结构件，另一方面能够引导涵洞正常通风的畅通，并将穿堂风等上升气流引导到焊接作业区域比较远的区域，确保不会影响焊接作业区域内焊接熔池的气保护效果。

如图1所示，作为本发明的一实施例，通风管体2的上端伸出至第一工作平台的上方，从而可以将穿堂风等上升气流引导到离焊接作业区域更远的区域，进一步确保不会影响焊接作业区域的焊接熔池的气保护效果。牵引结构31与通风管体2的上端连接，连接便利。通风管体2的下端伸出至第二工作平台的下方，使得第二机架16与通风管体2之间的连接更加牢靠。当然，在另一些实施例中，该通风管体2的上端也可以与第一机架11的上端面相齐平设置或者将第一机架11与通风管体2的上端面连接，或者该通风管体2的下端也可以与第二机架16的下端面相齐平设置或者将第二机架16与通风管体2的下端面连接，也能在作为机体1刚性结构件的同时，具有通风引流的作用。

如图5所示，作为本发明的一实施例，第一机架11内布置有用于承载人员和焊接操作设备的第一置物台15，方便工作人员进行补焊等作业，第一置物台15包括分别布置于通风管体2两侧的置物板一151和置物板二152，第二置物台17包括分别布置于通风管体2两侧的置物板三171和置物板四172，置物板一151、置物板二152、置物板三171和置物板四172相互平行布置。第一置物台15布置于第一底板112和第一横梁113的上侧，第二置物台17布置于第二底板162和第二横梁163的上侧。置物板一151、置物板二152、置物板三171和置物板四172与地面水平面平行布置，方便稳定承载人员和焊接操作设备，本实施例中，第一置物台15还包括第一支撑板153，置物板一151的一端连接在第一底板112和第一横梁113上侧远离通风管体2的位置，另一端向上倾斜至距第一底板112和第一横梁113有一定的高度并靠近通风管体2的位置，并与第一支撑板153的一端连接，第一支撑板153的另一端连接在第一底板112和第一横梁113的上侧，使得置物板一151、第一底板112和第一横梁113、第一支撑板153形成三角形支撑结构；置物板二152的一端连接在第一底板112和第一横梁113上侧靠近通风管体2的位置，另一端向上倾斜至距第一底板112和第一横梁113有一定的高度并与第一机架11上设置的围栏连接，使得置物板二152、第一底板112和第一横梁113、围栏形成三角形支撑结构；第二置物台17还包括第二支撑板173，置物板三171的一端连接在第二底板162和第二横梁163上侧远离通风管体2的位置，另一端向上倾斜至距第二底板162和第二横梁163有一定的高度并靠近通风管体2的位置，并与第二支撑板173的一端连接，第二支撑板173的另一端连接在第二底板162和第二横梁163的上侧，使得置物板三171、第二底板162和第二横梁163、第二支撑板173形成三角形支撑结构；置物板四172的一端连接在第二底板162和第二横梁163上侧靠近通风管体2的位置，另一端向上倾斜至距第二底板162和第二横梁163有一定的高度并与第二纵梁164连接，使得置物板四172、第二底板162和第二横梁163、第二纵梁164形成三角形支撑结构。置物板一151、置物板二152、置物板三171和置物板四172与通风管体2之间的夹角可以为45°-86°，尤其是55°-60°，特别是58°，使其适用于45°-86°，尤其是55°-60°，特别是58°斜井管道安装工程的焊接作业，能够在移动轨道12上的焊接机构13对斜井管道内部进行全位置焊接作业的同时，保障人员和焊接操作设备的平稳承载，且由于移动轨道12是刚性的，是装设在机体1上的，因此即使移动轨道12和焊接机构13与地面水平面呈58°夹角或45°-86°范围内的其他夹角布置，也能满足移动轨道12和焊接机构13在管道内可靠固定、精确定位、快速移位的焊接作业要求，实用性极强。当然，具体夹角是根据施工现场管道的倾斜角度确定。移动结构33设置在机体1的下侧，方便带动机体1在管道内移动，移动结构33设置有两组，每组设置有两个滚动支架和连接于滚动支架上的滚轮，其中第一组的两个滚动支架和滚轮分别连接在下侧的两个第二纵梁164上靠近第一圆形框架111的位置，第二组的两个滚动支架和滚轮设置在第二圆形框架161上，且各滚动支架和滚轮均沿通风管体2的径向布置。当然，也可以将置物板一151、置物板二152、置物板三171或置物板四172设置为可以调节倾斜角度的结构，使其与通风管体2之间的夹角可以根据施工现场管道的倾斜角度调节配置，适用于多种不同倾斜角度的斜井管道。在另一些实施例中，也可以将该置物板一151、置物板二152、置物板三171或置物板四172设置为与通风管体2垂直或基本垂直布置，使其适用于平井管道。

如图6所示，作为本发明的另一实施例，还公开了一种工程管道焊接系统，包括上一实施例所公开的管道内焊接设备100，还包括管道组对设备200和焊缝无损检验设备300，管道组对设备200布置于第一工作平台的上方，包括组对支架4和设置在组对支架4内的用于承载人员和管道组对操作设备的第三置物台5，组对支架4的下部与通风管体2的上端连接。焊缝无损检验设备300布置于第二工作平台的下方，包括检验支架6和设置在检验支架6内的用于承载人员和焊缝无损检验操作设备的第四置物台7，第四置物台7也可以用于承载防腐操作设备，检验支架6的上部与第二机架16的下端连接，当然，在另一些实施例中，该检验支架6也可以与通风管体2连接或者与第二机架16和通风管体2均连接，以加强连接的稳定性。第一机架11与第二机架16之间设置有第一楼梯及第一通道，第三置物台5与第一机架11之间设置有第二楼梯及第二通道，第四置物台7与第二机架16之间设置有第三楼梯及第三通道，方便工作人员在各置物台之间行走。本实施例公开的工程管道焊接系统除了具有上一实施例的管道内焊接设备的有益效果之外，还集管道组对设备200、管道内焊接设备100和焊缝无损检验设备300于一体，能够在焊接组节焊缝作业的同时，提前进行下一个待焊接的组节管道和正在焊接的组节管道之间的点焊固定作业完成组节管道的组对，并对上一个已焊接的新焊缝进行焊缝无损检验和新焊缝区防腐等作业，使得坡口组对点固、焊接、无损检验、新焊缝防腐处理作业可以完全平行进行，形成工程管道组对安装、焊接、无损检验、防腐功能集成系统，大幅优化了现场管道安装的工序，有效的提高了管道安装的工作效率，节省了大量的时间，大大缩短了管道焊接及整个安装工程的建设工期。同时，管道组对设备、管道内焊接设备、焊缝无损检验设备协同作业，还使得施工现场物项规范化管理，大幅提高了现场安全、文明作业的管理水平。此外，第一置物台、第二置物台、第三置物台、第四置物台采用平台式的各个独立的支撑结构，相比于传统管道组对、焊接、焊后无损检验、焊后防腐等关联作业中都依赖同一脚手架，其消除了高风险的脚手架作业风险，作为人员工作平台的稳定性更好，安全性更高，且取代了大量的脚手架搭建、搬运等工作，大大节省了管道组对、焊接、焊后无损检验、焊后防腐等关联作业的工作量和时间，还能避免因各工序之间相互干涉造成窝工的情况，保障管道工程安装的进度和效率。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

总之，以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所作的均等变化与修饰，皆应属本发明专利的涵盖范围。

Claims (10)

1.一种管道内焊接设备，其特征在于：

包括机体、设置在所述机体内的通风管体、和用于带动所述机体在管道内移动与固定的行走机构，所述通风管体贯穿所述机体上下端，所述机体包括串列布置的第一工作平台和第二工作平台；

所述第一工作平台包括第一机架、在第一机架上布置有环形的移动轨道、用于对管道内待焊部位进行焊接作业的至少一个焊接机构、以及用于阻隔管道内上升气流进入焊接作业区域的挡风结构，所述焊接机构能够在所述移动轨道上运动；所述第二工作平台包括与第一机架连接的第二机架、布置于第二机架内的用于承载人员和焊接操作设备的第二置物台。

2.根据权利要求1所述的管道内焊接设备，其特征在于：所述第一机架连接于第二机架上部，所述第一机架包括第一圆形框架和布置于第一圆形框架上的第一底板，所述挡风结构包括环绕所述第一圆形框架周向布置的环形挡板和与环形挡板外端连接的柔性密封板，所述环形挡板和柔性密封板遮断所述第一机架与管道内壁间的气流通道。

3.根据权利要求2所述的管道内焊接设备，其特征在于：所述行走机构包括与机体连接的牵引结构、支撑结构和移动结构，所述牵引结构用于拉动机体沿管道的轴向运动，所述支撑结构能够将机体支撑和固定于管道内壁，所述移动结构与管道内壁滚动连接，用于配合所述牵引结构带动机体在管道内移动。

4.根据权利要求3所述的管道内焊接设备，其特征在于：所述支撑结构包括刹车组件和对中组件，所述刹车组件包括至少三个与机体周部可张合连接的刹车件，所述刹车件具有相对管壁远离的收合状态和相对管壁支撑至与其固定的展开状态；所述对中组件包括至少四个与机体周部固定连接的对中件，所述对中件两两相对布置，并设置为伸缩杆结构，能够在该对中件所在机体的对应位置靠近管道内壁时提供一个推动其远离管道内壁的推力。

5.根据权利要求4所述的管道内焊接设备，其特征在于：所述第二机架包括第二圆形框架和多个沿第二圆形框架的径向连接于第二圆形框架内侧的第二横梁，所述第一圆形框架的内侧连接有多个沿第一圆形框架径向布置的第一横梁；

所述支撑结构设置有两组，其中第一组刹车组件和对中组件分别连接布置于第一圆形框架和第一横梁的上下侧，其中第二组刹车组件和对中组件分别连接布置于第二圆形框架和第二横梁的上下侧。

6.根据权利要求5所述的管道内焊接设备，其特征在于：所述第一机架还包括连接于第一圆形框架上侧的多个间隔布置的连接块，所述移动轨道通过所述连接块固定于第一圆形框架的上方，相邻布置的所述连接块与移动轨道、第一圆形框架围合形成安装区域一，第一组对中组件的对中件布置于安装区域一内；

所述第二机架还包括连接于第一圆形框架与第二圆形框架之间的多个间隔布置的第二纵梁，相邻布置的所述第二纵梁与第一圆形框架、第二圆形框架围合形成安装区域二，第一组刹车组件的刹车件和第二组对中组件的对中件布置于安装区域二内。

7.根据权利要求6所述的管道内焊接设备，其特征在于：所述第一横梁的外端与第一圆形框架连接，内端与通风管体连接，相邻布置的所述第一横梁与通风管体、第一圆形框架之间围合形成底板区域一，所述第一底板覆盖装设于底板区域一上；

所述第二横梁的外端与第二圆形框架连接，内端与通风管体连接，相邻布置的所述第二横梁与通风管体、第二圆形框架之间围合形成底板区域二，所述底板区域上覆盖装设有第二底板。

8.根据权利要求7所述的管道内焊接设备，其特征在于：所述通风管体的上端伸出至第一工作平台的上方，所述牵引结构与通风管体的上端连接。

9.根据权利要求8所述的管道内焊接设备，其特征在于：所述第一机架内布置有用于承载人员和焊接操作设备的第一置物台，所述第一置物台包括分别布置于通风管体两侧的置物板一和置物板二；所述第二置物台包括分别布置于通风管体两侧的置物板三和置物板四，所述置物板一、置物板二、置物板三和置物板四相互平行布置。

10.一种工程管道焊接系统，其特征在于，包括：

如权利要求1-9任一项所述的管道内焊接设备；

管道组对设备，布置于所述第一工作平台的上方，包括组对支架和设置在所述组对支架内的用于承载人员和管道组对操作设备的第三置物台，所述组对支架的下部与通风管体的上端连接；

焊缝无损检验设备，布置于所述第二工作平台的下方，包括检验支架和设置在检验支架内的用于承载人员和焊缝无损检验操作设备和/或防腐操作设备的第四置物台，所述检验支架的上部与第二机架和/或通风管体的下端连接。

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