CN116142436A - 一种焊接式密封伸缩推进器及其焊接方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种焊接式密封伸缩推进器及其焊接方法。所述焊接式密封伸缩推进器包括舱内部分和水下部分；所述连接端面上设置有筒形密封结构连接在所述连接端面上；所述水下部分具有基座端面，所述基座端面中部具有对接孔洞，所述筒形密封结构的另一端插入对接孔洞，水下部分还具有对接端面，所述对接端面与所述连接端面通过法兰结构连接，所述对接端面与所述连接端面之间垫有垫圈。通过不同端面的合理焊接和密封，保证两部分不出现焊接变形，确保密封质量，有助于解决焊接完成全回转伸缩推进器密封时，由于焊接变形等因素，导致出现设备变形，升降轴封位置渗水，设备工作时异响，环氧裂纹等缺陷的技术问题。

Description

一种焊接式密封伸缩推进器及其焊接方法

技术领域

本发明涉及伸缩推进器焊接领域，尤其是一种焊接式密封伸缩推进器及其焊接方法。

背景技术

全回转伸缩推进器是船舶关键设备，其密封形式通常是下基座法兰面处采用橡胶O型圈或者橡胶Ω型密封圈来实现水密，但该形式对基座平面度要求极高，都需要进行机加工作业，该方案现场施工困难，且长期使用后，密封面会出现橡胶老化，渗水的问题。现有一种通过焊接形式完成设备与船体密封的全回转伸缩推进器，其设备与结构密封位置与以往的安装方法全然不同，若不加以控制，则可能会出现设备变形，升降轴封位置渗水，设备工作时异响，环氧裂纹等一系列问题，对设备性能造成较大影响。

所以，急需一种焊接式密封伸缩推进器及其焊接方法。有助于解决焊接完成全回转伸缩推进器密封时，由于焊接变形等因素，导致出现设备变形，升降轴封位置渗水，设备工作时异响，环氧裂纹等缺陷的技术问题。

发明内容

在一实施例中，本发明提供了一种焊接式密封伸缩推进器，通过不同端面的合理焊接和密封，保证两部分不出现焊接变形，确保密封质量，有助于解决焊接完成全回转伸缩推进器密封时，由于焊接变形等因素，导致出现设备变形，升降轴封位置渗水，设备工作时异响，环氧裂纹等缺陷的技术问题。

所述焊接式密封伸缩推进器包括舱内部分和水下部分；

所述舱内部分具有连接端面，所述连接端面上设置有筒形密封结构，所述筒形密封结构一端的开口连接在所述连接端面上；

所述水下部分具有基座端面，所述基座端面中部具有对接孔洞，所述筒形密封结构的另一端插入所述对接孔洞，并与所述对接孔洞中的所述对接端面相抵并焊接，所述对接端面与所述连接端面通过法兰结构连接，且所述对接端面与所述连接端面之间垫有垫圈。

在一实施例中，所述垫圈为环氧树脂。

在一实施例中，本发明还提供了一种焊接式密封伸缩推进器焊接方法，基于所述的焊接式密封伸缩推进器，该方法包括：

将所述舱内部分和所述水下部分通过限位装置进行对位；

所述舱内部分和水下部分通过定位装置进行定位后进行焊接；

对所述对接端面与所述连接端面之间浇筑环氧树脂形成所述垫圈。

在一实施例中，所述将所述舱内部分和所述水下部分通过限位装置进行对位包括：

所述舱内部分吊装后以其中心轴中线为基准向下将所述筒形密封结构插入所述对接孔洞，并通过顶升螺栓控制所述连接端面与所述基座端面之间的距离，其中，所述限位装置包括顶升螺栓和定位卡板；

下降过程中通过定位卡板对所述对接端面与所述连接端面之间的位置进行对位。

在一实施例中，所述对所述舱内部分吊装后以其中心轴中线为基准向下将所述筒形密封结构插入所述对接孔洞，并通过顶升螺栓控制所述连接端面与所述基座端面之间的距离步骤后，该方法还包括：

所述筒形密封结构的另一端与所述对接端面之间的距离控制在1至5毫米。

在一实施例中，所述对所述舱内部分吊装后以其中心轴中线为基准向下将所述筒形密封结构插入所述对接孔洞，并通过顶升螺栓控制所述连接端面与所述基座端面之间的距离步骤后，该方法还包括：

所述筒形密封结构内壁与所述连接端面中心孔边缘大距离小于3毫米。

在一实施例中，所述对所述舱内部分和水下部分通过定位装置进行定位后进行焊接包括：

对所述筒形密封结构的另一端与所述对接端面进行间断焊，并采用防变形卡板和所述顶升螺栓调整定位，进而完成焊接。

在一实施例中，对所述筒形密封结构的另一端与所述对接端面进行间断焊，并采用防变形卡板和所述顶升螺栓调整定位，进而完成焊接步骤后，该方法还包括：

通过预置的标尺测定所述筒形密封结构与所述对接端面与焊接前的位置差，以此调整焊接件之间的位置。

在一实施例中，所述对所述舱内部分和水下部分通过定位装置进行定位后进行焊接步骤后，该方法包括：

进行两次NDT探伤，并进行抽真空检查。

在一实施例中，所述进行两次NDT探伤，并进行抽真空检查步骤后，该方法还包括：

对所述顶升螺栓和所述防变形卡板进行拆除。

附图说明

图1为本发明一实施例中焊接式密封伸缩推进器的结构示意图；

图2为本发明另一实施例中焊接部分的结构示意图；

图3为本发明另一实施例中连接端面和基座端面的结构关系示意图；

图4为本发明另一实施例中基座端面所在法兰结构示意图；

图5为本发明另一实施例中连接端面和基座端面的顶升螺栓关系示意图；

图6为本发明另一实施例中垫圈结构示意图；

图7为本发明另一实施例中舱内部分和水下部分的结构关系示意图。

附图标记：

舱内部分 1

连接端面 11

筒形密封结构 12

水下部分 2

基座端面 21

对接孔洞 22

对接端面 23

对接端面 23

垫圈 3

顶升螺栓 4

定位卡板 5

防变形卡板 6

具体实施方式

图1为本发明一实施例中焊接式密封伸缩推进器的结构示意图，图2为本发明另一实施例中焊接部分的结构示意图，图3为本发明另一实施例中连接端面和基座端面的结构关系示意图，图4为本发明另一实施例中基座端面所在法兰结构示意图，图5为本发明另一实施例中连接端面和基座端面的顶升螺栓关系示意图，图6为本发明另一实施例中垫圈结构示意图，图7为本发明另一实施例中舱内部分和水下部分的结构关系示意图。如图1至图7所示，在一实施例中，本发明提供了一种焊接式密封伸缩推进器，所述焊接式密封伸缩推进器包括舱内部分1和水下部分2；

舱内部分1具有连接端面11，连接端面11上设置有筒形密封结构12，筒形密封结构12一端的开口连接在连接端面11上；

水下部分2具有基座端面21，基座端面21中部具有对接孔洞22，筒形密封结构12的另一端插入对接孔洞22，并与对接孔洞22中的对接端面23相抵并焊接，对接端面23与连接端面11通过法兰结构连接，且对接端面23与连接端面11之间垫有垫圈3。

在本实施例中提供了一种焊接式密封伸缩推进器的具体结构，在工作时，舱内部分1位于水上，水下部分2位于水中，舱内部分1除了上述结构外，还具有中心轴，所述中心轴最终应插入基座端面21中心部位，如果对正误差过大，会导致后期的泄流，虽然中心轴和对接端面21之间具有另外的密封防水结构，但是也会出现问题，所以两部分要在合理误差范围内。另一方面，筒形密封结构12的另一端与对接端面23之间应当实现良好的焊接，保证内外的水密性，本实施例主要介绍关键结构之间的连接关系，也是焊接式密封伸缩推进器的核心工艺尺寸，对接端面23与连接端面11之间垫有垫圈3，所以需要指出的是，垫圈3属于软连接密封，而焊接属于连接焊接，两部分之间的端面结合结构，最终使二者之间形成良好的密封结构，有助于解决焊接完成全回转伸缩推进器密封时，由于焊接变形等因素，导致出现设备变形，升降轴封位置渗水，设备工作时异响，环氧裂纹等缺陷的技术问题。

在一实施例中，垫圈3为环氧树脂。

在本实施例中提供了一种垫圈3的具体环氧树脂材料。

在一实施例中，本发明还提供了一种焊接式密封伸缩推进器焊接方法，基于所述的焊接式密封伸缩推进器，该方法包括：

S101,将舱内部分1和水下部分2通过限位装置进行对位。

在本步骤中提供了一种将舱内部分1和水下部分2通过限位装置进行对位的具体步骤。

S102,舱内部分1和水下部分2通过定位装置进行定位后焊接。

在本步骤中提供了一种舱内部分1和水下部分2通过定位装置定位后焊接的具体步骤。

S103,对对接端面23与连接端面11之间浇筑环氧树脂形成垫圈3。

在本步骤中提供了一种对对接端面23与连接端面11之间浇筑环氧树脂形成垫圈3的具体步骤。

在本实施例中提供了一种焊接式密封伸缩推进器焊接方法的具体实施方式。主要的流程为结构精度控制、设备安装位置调整、焊接防变形加强设置、焊接、焊接质量检验、焊接应力释放、环氧浇筑、螺栓扭力等几个步骤，其中，焊接又包括双重DNT检验加真空试验，这些细节后续文中还会涉及，在此就不再赘述了。

结构精度控制主要是指两部分结构自身的结构精度保证，其涉及结构精度控制和余量设置：

1、定位基准设置：以伸缩推月池围井中心线为基准，测量与伸缩推设备直接相连接的关联结构尺寸，精度偏差8mm内。

2、与伸缩推安装相关的结构精度报验合格(基座的水平度、平面度、船底部到基座法兰面高度、伸缩推支撑面结构尺寸复查)。

安装前状态，伸缩推基座定位、焊接结束，与伸缩推直接相连接的关联结构分段定位、焊接结束，设备安装预定范围内结构焊缝焊接结束，这些可以理解为舱内部分1和水下部分2部分自身的结构控制。

在两部分吊装对接前，还应当有的准备工作为：

在结构基座上开出十字基准线。

在伸缩推下基础法兰位置，标注出设备中点。

设备吊装前和过程中，在下基础法兰位置安装顶升螺栓，长度控制在理论厚度的最大值+2至+4mm。

这些涉及两部分的相对位置关系。

上述这些内容是后续工艺的基础，是该种类焊接式密封伸缩推进器的具体工序。

更重要的是后面介绍的工艺焊接方法：

首先，舱内部分1和水下部分2通过限位装置的定位，因为本身的工艺是将舱内部分1吊装后逐步下降插入水下部分2，下降过程中，通过限位装置主要对左右和前后方向进行限位，后续的定位是通过定位装置不断微调两部分的相对位置关系并固定，然后实现焊接，焊接完成后浇筑垫圈3，在硬连接密封后，完成软浇筑密封。

在其中的初步过程中，应当完成以下几个目的：

1、吊装伸缩推本体，进行设备对中(基准线+水平调整)。

2、水平方向：根据提前打好的基座十字中心线校验设备本体中线。

3、高度方向：将伸缩推降低至设备基座面板上，调整顶升螺栓，使所有螺栓都与基座接触，吊装松钩。

在一实施例中，所述将舱内部分1和水下部分2通过限位装置进行对位包括：

S201,舱内部分1吊装后以其中心轴中线为基准向下将筒形密封结构12插入对接孔洞22，并通过顶升螺栓4控制连接端面11与基座端面21之间的距离，其中，限位装置包括顶升螺栓4和定位卡板5。

在本步骤中进一步提供了筒形密封结构12插入对接孔洞22的具体步骤，利用顶升螺栓4控制连接端面11与基座端面21之间的距离。

S202,下降过程中通过定位卡板5对对接端面23与连接端面11之间的位置进行对位。

在本步骤中提供了一种采用定位卡板5进行对位的具体步骤。

在一实施例中，所述对舱内部分1吊装后以其中心轴中线为基准向下将筒形密封结构12插入对接孔洞22，并通过顶升螺栓4控制连接端面11与基座端面21之间的距离步骤后，该方法还包括：

筒形密封结构12的另一端与对接端面23之间的距离控制在1至5毫米。

在实施例中提供了一种筒形密封结构12的另一端与对接端面23之间进行距离控制的具体实施方式。

在一实施例中，所述对舱内部分1吊装后以其中心轴中线为基准向下将筒形密封结构12插入对接孔洞22，并通过顶升螺栓4控制连接端面11与基座端面21之间的距离步骤后，该方法还包括：

筒形密封结构12内壁与连接端面11中心孔边缘大距离小于3毫米。

在本实施例中提供了一种筒形密封结构12与连接端面11之间控制距离的具体实施方式。

在一实施例中，所述对舱内部分1和水下部分2通过定位装置进行定位后进行焊接包括：

对筒形密封结构12的另一端与对接端面23进行间断焊，并采用防变形卡板6和顶升螺栓4调整定位，进而完成焊接。

在本实施例中提供了一种焊接和焊接后调整的具体实施方式。

在一实施例中，对筒形密封结构12的另一端与对接端面23进行间断焊，并采用防变形卡板6和顶升螺栓4调整定位，进而完成焊接步骤后，该方法还包括：

通过预置的标尺测定所述筒形密封结构与对接端面23与焊接前的位置差，以此调整焊接件之间的位置。

在本实施例中提供了一种通过标尺进一步控制误差的具体实施方式。

在一实施例中，对所述舱内部分1和水下部分2通过定位装置进行定位后进行焊接步骤后，该方法包括：

进行两次NDT探伤，并进行抽真空检查。

在本实施例中提供了一种两次探伤并抽真空检查的具体实施方式。

具体地，焊接要求步骤如下：

1、围井焊接时，必须安排双数的焊工对称施焊，焊接顺序参见。

2、施工过程中实时观测焊接过程标尺位置的精度数据，如焊接变形在高度方向超过2mm，立即停止焊接并及时反馈。

3、焊接1/2焊缝后，测量标尺上的度数，根据度数数据确定下一步焊接顺序。

4、全部焊接工作结束后，复核校中数据。焊接检验：采用双重探伤+焊缝抽真空法，检验焊接质量：

第一次NDT探伤：打底焊接完成后，进行渗透检测，合格后方可进行填充盖面焊接；

第二次NDT探伤：所有焊接工作完成后48小时之后进行第二次表面探伤。

抽真空检查：探伤结束后采用真空罩抽真空的形式对角焊缝进行检验，无漏气现象产生则视为合格。

在一实施例中，所述进行两次NDT探伤，并进行抽真空检查步骤后，该方法还包括：

对顶升螺栓4和防变形卡板6进行拆除。

本实施例提供了一种拆除顶升螺栓4和防变形卡板6释放应力的具体实施方式。

除此之外，还包括如下细节步骤：

根据数据，调整对应位置顶升螺栓。

拆除所有在筒体内部密封位置焊接防变形卡板。

拆除所有安装在设备本体上自带螺栓在螺栓孔位置上的加强支撑螺栓，拆除过程中对称拆除。

拆除所有安装在定位卡板上的调整螺栓。

最后设备下基础法兰位置由焊接面支撑和设备顶升螺栓提供支撑力。

根据设备孔位在结构上配钻。

伸缩推基座环氧安装。

设备锁紧螺栓安装，根据图纸扭力要求打紧螺栓。伸缩推进器密封面安装。

除了上述初步对中步骤外，还具有以下几个细节步骤：

除了上述比较初步的调整外，属于两部分的精确位置定位：

1、确定设备安装高度，对密封位置进行余量修割作业，检查以下数据，以此确定修割高度。

2、浇筑环氧树脂厚度是否在范围内(环氧理论厚度)；

3、筒形密封结构12内壁与连接端面11中心孔边缘大距离小于3毫米。

4、检查舱内部分1高低方向垫片厚度，要求满足设计要求。

5、密封位置角焊缝间隙控制在1-5mm，即筒形密封结构12与连接端面11之间的焊缝。

还需要指出的是，将设备调整到最终位置：确定修割量，进行现场修割。修割完毕后，通过在下基础法兰位置安装调整螺栓，一起调整，缓慢下降设备，直至将伸缩推降低至最佳高度，间断焊固定设备。

设备固定，设置防变形加强和焊接变形检查装置：

1、在筒体内部密封位置焊接防变形卡板，每隔1m焊接一处。

2、在设备本体自带螺栓在螺栓孔位置，安装加强支撑螺栓，对设备进行加固作业。

3、将定位卡板上的调整螺栓扭紧，作为水平方向的限位。

4、设置焊接变形检查装置：在有结构加强区域设置标尺，在标尺上绘制检验线，测量标尺位置与设备间隙，焊接过程中安装考表记录焊接变形量。

本发明的优势包括：

该方法提出了针对焊接式密封伸缩推密封面的安装、调整方法；

该方法有效提出船体结构精度控制点和方法，有助于设备安装准备；

该方案首次提出了双重探伤模式+焊缝位置抽真空的方法，检验密封位置质量，有效验证焊缝水密，保证船舶安全；

该方案提出了伸缩推密封面焊接变形控制方法，减少设备因焊接变形造成的形变影响，延长设备使用寿命。

该方案提出了伸缩推密封面环氧支撑位置间隙补偿方法，减少因焊接变形，导致焊接收缩力叠加设备重力到环氧支撑的问题。

另外，图3中定位卡板5对称设置后，可以对上下方向进行限位，图4中的防变形卡板6是从左右前后方向进行限位。图5中则展示了顶升螺栓4双层螺母可以调节上下端面距离的情况，图6中，由于垫圈3是浇筑工艺制作，所以通过旁边的阻隔板结构可以对浇筑的垫圈3进行塑性。舱内部分1和水下部分2在图7中可以看出，舱内部分1的底面其实略低于外部的水下部分2。

以上实施例仅为本发明的示例性实施例，不用于限制本发明，本发明的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本发明的实质和保护范围内，对本发明做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种焊接式密封伸缩推进器，其特征在于，所述焊接式密封伸缩推进器包括：

一舱内部分(1)，所述舱内部分(1)具有连接端面(11)，所述连接端面(11)上设置有筒形密封结构(12)，所述筒形密封结构(12)一端的开口连接在所述连接端面(11)上；

一水下部分(2)，所述水下部分(2)具有基座端面(21)，所述基座端面(21)中部具有对接孔洞(22)，所述筒形密封结构(12)的另一端插入所述对接孔洞(22)，并与所述对接孔洞(22)中的所述对接端面(23)相抵并焊接，所述对接端面(23)与所述连接端面(11)通过法兰结构连接，且所述对接端面(23)与所述连接端面(11)之间垫有垫圈(3)。

2.根据权利要求1所述的焊接式密封伸缩推进器，其特征在于，所述垫圈(3)为环氧树脂。

3.一种焊接式密封伸缩推进器焊接方法，其特征在于，基于如权利要求1所述的焊接式密封伸缩推进器，该方法包括：

将所述舱内部分(1)和所述水下部分(2)通过限位装置进行对位；

所述舱内部分(1)和水下部分(2)通过定位装置进行定位后进行焊接；

对所述对接端面(23)与所述连接端面(11)之间浇筑环氧树脂形成所述垫圈(3)。

4.根据权利要求3所述的焊接式密封伸缩推进器焊接方法，其特征在于，所述将所述舱内部分(1)和所述水下部分(2)通过限位装置进行对位包括：

所述舱内部分(1)吊装后以其中心轴中线为基准向下将所述筒形密封结构(12)插入所述对接孔洞(22)，并通过顶升螺栓(4)控制所述连接端面(11)与所述基座端面(21)之间的距离，其中，所述限位装置包括顶升螺栓(4)和定位卡板(5)；

下降过程中通过定位卡板(5)对所述对接端面(23)与所述连接端面(11)之间的位置进行对位。

5.根据权利要求4所述的焊接式密封伸缩推进器焊接方法，其特征在于，所述对所述舱内部分(1)吊装后以其中心轴中线为基准向下将所述筒形密封结构(12)插入所述对接孔洞(22)，并通过顶升螺栓(4)控制所述连接端面(11)与所述基座端面(21)之间的距离步骤后，该方法还包括：

所述筒形密封结构(12)的另一端与所述对接端面(23)之间的距离控制在1至5毫米。

6.根据权利要求4或5所述的焊接式密封伸缩推进器焊接方法，其特征在于，所述对所述舱内部分(1)吊装后以其中心轴中线为基准向下将所述筒形密封结构(12)插入所述对接孔洞(22)，并通过顶升螺栓(4)控制所述连接端面(11)与所述基座端面(21)之间的距离步骤后，该方法还包括：

所述筒形密封结构(12)内壁与所述连接端面(11)中心孔边缘大距离小于3毫米。

7.根据权利要求6所述的焊接式密封伸缩推进器焊接方法，其特征在于，所述对所述舱内部分(1)和水下部分(2)通过定位装置进行定位后进行焊接包括：

对所述筒形密封结构(12)的另一端与所述对接端面(23)进行间断焊，并采用防变形卡板(6)和所述顶升螺栓(4)调整定位，进而完成焊接。

8.根据权利要求7所述的焊接式密封伸缩推进器焊接方法，其特征在于，对所述筒形密封结构(12)的另一端与所述对接端面(23)进行间断焊，并采用防变形卡板(6)和所述顶升螺栓(4)调整定位，进而完成焊接步骤后，该方法还包括：

通过预置的标尺测定所述筒形密封结构与所述对接端面(23)与焊接前的位置差，以此调整焊接件之间的位置。

9.根据权利要求8所述的焊接式密封伸缩推进器焊接方法，其特征在于，所述对所述舱内部分(1)和水下部分(2)通过定位装置进行定位后进行焊接步骤后，该方法包括：

进行两次NDT探伤，并进行抽真空检查。

10.根据权利要求9所述的焊接式密封伸缩推进器焊接方法，其特征在于，所述进行两次NDT探伤，并进行抽真空检查步骤后，该方法还包括：

对所述顶升螺栓(4)和所述防变形卡板(6)进行拆除。

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