CN202715940U - 海洋工程自升式装置桩腿主弦管的焊接设备 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种对海洋工程自升式装置的焊接工件进行焊接的焊接设备，所述焊接设备包括：两组串联设置的翻转工作台，每组翻转工作台夹持焊接工件的两端；设置在所述两组翻转工作台的至少一侧的轨道；沿着轨道行走的台式行走操作机；设置在台式行走操作机上的焊接系统，所述焊接系统包括焊枪，所述焊枪对所述焊接工件的焊道进行焊接。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种海洋工程自升式装置(包括但不限于钻井平台、支持服务平台、生活平台、钻井船等，下同)桩腿的焊接设备，特别是涉及海洋工程自升式装置桩腿主弦管的焊接设备。
背景技术
自升式平台主要用来满足海上石油和天然气的勘探、开采工程的作业需要。桩腿是钻井平台的最重要部件之一，对平台的使用寿命和正常生产活动起着决定性的作用，其关键是焊接质量及尺寸精度的控制。自升式平台结构形式为，每条桩腿有三根主弦管，主弦管的齿条和半圆板的焊接形式有其自身显著的特点，在焊接上存在着钢板厚度大、母材强度高、焊后要求变形小、焊后100％MT和UT探伤等特点。
目前该部位的焊接工作主要有两种方法：1)将该部位的半圆板与齿条用夹具固定后采取人工焊接。此方法效率低，加之主弦管特殊的焊接工艺导致焊接质量难以保证，一旦出现焊接质量问题，修补工作非常繁琐，费用高昂。2)采用焊接机器自动焊接。这种方法一般是采用龙门式或悬臂式焊机焊接，龙门架或悬臂上面带有两支焊枪，分别对两面的焊缝进行焊接，一次只能焊接一根，为了保证焊接的精度，装夹定位需要耗费大量时间。由于两支焊枪均装在同一个龙门架或悬臂上，当一支焊枪出现故障的时候，只能两支焊枪都要停下，影响生产效率。
实用新型内容
为了克服现有技术中的焊接的低效率以及难以控制焊接质量的缺陷，本实用新型要解决的技术问题是提出一种用于焊接海洋工程自升式装置桩腿工件的焊接设备，可以同时放置两个工件，一个工件在焊接的时候，另外可以进行组装定位，大大提供工作效率，以及提高焊接质量。
为此，本实用新型提出了一种对海洋工程自升式装置的桩腿工件进行焊接的焊接设备，所述焊接设备包括：两组串联设置的翻转工作台，每组翻转工作台夹持焊接工件的两端；设置在所述两组翻转工作台的至少一侧的轨道；沿着轨道行走的台式行走操作机；设置在台式行走操作机上的焊接系统，所述焊接系统包括焊枪，所述焊枪对所述焊接工件的焊道进行焊接。
优选的是，所述焊接工件包括通过夹具定位固定在一起两根半圆板和一根齿条，在齿条与半圆板的上下接合位置处形成所述焊道。
优选的是，所述翻转工作台包括带驱动的第一翻转机和第二翻转机，在第一翻转机和第二翻转机之间夹持有焊接工件。
优选的是，所述第一翻转机包括机座、设置在机座上的驱动机构、在机座的上部支撑的翻转轴，翻转轴的一端由驱动机构驱动，翻转轴的另一端固定连接有工件固定机构，工件固定机构对所述焊接工件的一端进行固定夹持；以及所述第二翻转机包括机座，在机座的上部支撑的翻转轴，翻转轴的一端固定连接工件固定机构，工件固定机构对所述焊接工件的另一端进行固定夹持，所述翻转轴的另一端设置有制动机构，其中所述驱动机构驱动翻转轴旋转使得焊接工件转动。
优选的是，所述台式行走操作机包括：带有轮子的电动行走台，所述电动行走台驱动轮子沿着轨道行走；在电动行走台上方的可移动地行走的十字型操作机，所述十字型操作机包括相互垂直交叉地可移动的立柱和横臂，在所述横臂的一端设置有所述焊枪。
优选的是，电动行走台为焊接箱型结构，所述箱形结构的下面装有驱动系统，两端配有锁轨器，所述电动行走台到达预定位置后，锁轨器将箱形结构与轨道锁紧，在电动行走台的箱型结构的上面安装有直线导轨和传动齿条，所述十字型操作机沿着所述直线导轨和传动齿条行走。
优选的是，还包括激光自动测距系统。
优选的是，在所述两组翻转工作台的两侧分别设置有所述轨道和在所述轨道上的台式行走操作机。
优选的是，所述焊枪是窄坡口扁焊枪。
优选的是，所述十字型操作机包括相对于所述立柱升降所述横臂的提升机构。
附图说明
图1是显示依照本实用新型的海洋工程自升式装置桩腿主弦管焊接设备的主视平面示意图；
图2是显示图1中的焊接设备的俯视示意图，其中没有显示焊接机；
图3是显示图1中的焊接设备的翻转工作台结构的示意图。
具体实施方式
下面将参照附图描述本实用新型的实施例。在下面的说明中相同或相应的结构元件由相同的参考数字表示并且其重复说明将省略。
根据本实用新型的海洋工程自升式装置桩腿主弦管根据本实用新型的焊接设备主要包括台式行走操作机、翻转工作台、焊接系统、电控系统、激光测距装置、焊剂回收系统等。
如图1和图2所示，根据本实用新型的焊接设备包括两组串联放置的翻转工作台30，每组翻转工作台30包括带驱动的翻转机1和翻转机2，在带驱动的翻转机1和翻转机2之间夹持有焊接工件40，即通过夹具定位固定在一起两支半圆板42和一支齿条41。在两组翻转工作台30的两侧分别设置有能够沿着工作台30的两侧在轨道11上行走的台式行走操作机50。
台式行走操作机50包括具有箱型结构的电动行走台10，电动行走台10具有支撑在轨道11上的轮子12，从而电动行走台10驱动轮子12沿着轨道11行走。
台式行走操作机50还包括在电动行走台10上方的可移动行走的十字型操作机60。十字型操作机60包括相互垂直交叉的可移动的立柱9和横臂8。在横臂8上设置有控制柜7、送丝机6和焊枪5。
根据本实用新型的一个优选的实例，电动行走台10为焊接箱型结构，焊后做消除焊接应力处理，整体加工；箱形结构的下面装有驱动系统，两端配有锁轨器，行走台到达预定位置后，锁轨器将箱形结构与轨道11锁紧，从而提高焊接设备的稳定性。在电动行走台的箱型结构的上面安装有高精度直线导轨和传动齿条，使十字型操作机60的行走更加稳定，确保焊接质量。
根据本实用新型的一个优选的实例，十字型操作机60包括立柱9、横臂8、机头调节装置和激光测距装置等部分。立柱9和横梁8设计有足够的刚度、强度确保焊接过程中的稳定。
立柱9、横臂8采用焊接结构，焊后做消除应力处理，以保证立柱尺寸长久不变形。在立柱9顶部有用于升降横臂的提升机构，升降机构采用梯形丝杠传动。横臂伸缩运动采用交流伺服电机驱动，滚珠丝杠传动，横臂作为激光测距的执行机构，可带动机头作水平移动。
立柱9、横臂8的导轨均采用精密直线导轨，并配有机械、电动限位装置，确保设备使用安全。
横梁8的前端配有进行水平位置调节的电动滑架及焊枪角度调节装置，焊枪角度调节装置可任意调节，焊接过程当中也可调节。
如图3所示，显示了根据本实用新型的翻转工作台30的结构示意图。翻转工作台30包括设置在齿条41两侧的带驱动的翻转机1和翻转机2。带驱动的翻转机1包括机座38、设置在机座38上的电机和减速器机构31、传动齿轮机构32、控制箱37以及在机座38的上部由润滑支持装置33支撑的翻转轴，翻转轴的一端由传动齿轮机构32驱动，翻转轴的另一端固定连接有齿条固定机构34，齿条固定机构34对齿条41的一端进行固定夹持，在齿条41的两侧通过夹具固定有半圆板42，在半圆板42和齿条41的上下接合处形成有焊道35。同样，翻转机2包括机座38，在机座28的上部支撑的翻转轴，翻转轴的一端固定连接齿条固定机构34，齿条固定机构34对齿条41的另一端进行固定夹持，翻转机2的翻转轴的另一端设置有制动机构36，以便对翻转轴的翻转角度和位置进行制动控制。
根据本实用新型的焊接设备在诸如齿条和半圆板的焊接工件一侧的焊道焊接完成3-4道之后，通过翻转工作台30将焊接工件翻转180度从而对工件的相对的另一侧的焊道进行焊接，循环往复，直到焊道填满为止。这样大大提高了焊接效率，防止焊接变形。
根据本实用新型的一个优选的实例，本实用新型的焊接设备带有激光自动测距系统。激光自动测距系统原理如下：采用长距离高精度激光位移传感器，通过激光反射测定对当前位置距离，然后将当前位置设为0，激光传感器随操作机移动，实时检测并与当前位置值相比较、运算，出现偏差时通过横臂伺服电机系统进行调节，始终保持当前位置值，因为是以齿条立面为基准，所以焊枪可保证沿齿条立面的平行线移动。这样所有的焊道边缘都会和齿条平行，焊缝外观美观。测量精度0.5mm。
根据本实用新型的一个优选的实例，本实用新型的焊接设备的焊接系统为埋弧焊机，该焊机直流采用美国林肯DC-1000焊接电源，NA-3SF送丝机构及NA-3S控制箱。其具体参数如下：
直流焊接电源：
电源型号 DC-1000(林肯)
焊接电流： 150A-1300A
额定电流： 1000A(100％暂载率)
焊接电流波动： ≤±25A
电弧电压： 16V-46V
电压波动范围： ±1V
连续工作时间： ≥24h
送丝机
送丝机型号： NA3SF(142∶1)
送丝速度： 18-440mm/min
控制箱
型号：NA-3S
电源形式：CC/CV
可替换的是，本实用新型也可以采用其他类型的焊接系统，并根据焊接工件的材料、尺寸等参数选定焊机的具体类型。
根据本实用新型的一个优选的实例，焊接设备采用特制的窄坡口扁焊枪，表面喷镀A1203陶瓷材料，在高温工况下不爆裂。弹性夹瓦式导电嘴，以保证导电嘴有磨损后仍具有良好的导电性，尤其适合药芯焊丝的焊接，由于药芯焊丝很软，送丝过程中焊丝会变成椭圆形的截面，使用带有弹性的夹瓦式导电嘴会使焊丝在变形的情况下顺利送丝，不会出现出丝不畅的现象，确保焊接质量。
根据本实用新型的一个优选的实例，本实用新型的焊接设备带有焊剂自动回收系统。通过负压泵将焊后多余的焊剂回收到集料筒中，避免焊剂浪费。集料筒内配有过滤袋，将细小的粉尘过滤掉，使排放到空气中的是清洁的空气。
根据本实用新型的一个优选的实例，本实用新型的焊接设备带有电控系统。该电控系统采用触摸屏、PLC为主要控制单元，可以集中控制操作机、焊机、激光测距及焊剂回收等。可实现人机对话。
焊接过程中，可实时微调焊枪及焊丝的位置，焊接电流及焊接电压。焊枪前端配有激光指示灯，可间接指示焊接位置。
设备具有故障自诊断功能。能根据系统出错情况，在人机界面上给出报警及错误信息。
故障停焊功能，自动测距出现故障时，立即停止焊接。
电控系统的设计满足各机构动作的要求，制造质量符合相应质量标准IEC60204标准和国家相应质量标准要求，设有缺相、短路、过流、过热、过载等安全保护功能，在电源有波动和冲击情况下，保证正常运行。
电器控制柜有防尘、防风的设计，防护等级IP55，控制柜内设置220V电源插座。
控制面板为喷沙处理的铝面板，控制按钮、开关位置均有汉字标识。
电气部分元器件均在一个控制柜内，与外部电气部分的接口均采用接插件，便于插拔。
控制系统除了主控柜外，设计有远程控制箱，实现两地操作。
以下是根据本实用新型的一个具体的焊接设备的主要技术参数：
1.1工件参数：
5吋齿条长×宽×高：7338×127×764.2mm，工件自重约7T
6吋齿条长×宽×高：7788×152×764.2mm，工件自重约8T
7吋齿条长×宽×高：8534×178×838.2mm，工件自重约17T
8吋齿条长×宽×高：7586×210×1050mm工件自重约31T
1.2设备主要技术参数：
横梁水平伸缩有效行程： 1000mm
横梁垂直升降有效行程： 1000mm
横梁伸缩速度： 0-2000mm/min
横梁升降速度： 约800mmmin
操作机行走速度： 0-10000mm/min
操作机有效焊接长度 9000mm
电动滑架有效行程 300mm
滑块移动速度 4mm/s
行走台行走速度： 3000mm/min
设备供电系统： 380V±10％、三相、50Hz±1
1.3工作环境：
环境温度 -10C°C-45C
相对湿度 45％-95％无凝结
环境无剧烈震动、颠簸
根据本实用新型，作为一个具体的焊接设备具有如下特点：采用行走台使操作机运行平稳，直线度好；由于工件组装、装卡的误差，焊丝端点的直线轨迹与被焊位置的直线轨迹在实际生产中很难重合，为此焊枪配有激光自动测距系统，保证被焊位置与齿条立面的相对位置不变。焊枪配有角度调节功能，不同位置的焊缝可随意调节焊枪的角度，确保焊接质量；焊剂回收装置可大大减轻工人的劳动强度，减少焊剂的浪费，降低生产成本；翻转工作台的翻转速度快，稳定性好，效率高。
实施例的上述说明提供了用来使本领域技术人员制造和使用本实用新型。此外，对这些实施例的各种改动对于本领域的技术人员是很显而易见的，并且在此界定的通用原理和特定实例可以应用于其它实施例。因此，本实用新型并非用来限于在此所述的实施例，而是应该被给予由权利要求和等效物界定的限制的最宽的范围。
Claims (10)
1.一种对海洋工程自升式装置的焊接工件进行焊接的焊接设备，所述焊接设备包括：
两组串联设置的翻转工作台，每组翻转工作台夹持焊接工件的两端；
设置在所述两组翻转工作台的至少一侧的轨道；
沿着轨道行走的台式行走操作机；
设置在台式行走操作机上的焊接系统，所述焊接系统包括焊枪，所述焊枪对所述焊接工件的焊道进行焊接。
2.如权利要求1所述的焊接设备，其特征在于，所述焊接工件包括通过夹具定位固定在一起两支半圆板和一支齿条，在齿条与半圆板的上下接合位置处形成所述焊道。
3.如权利要求1所述的焊接设备，其特征在于，所述翻转工作台包括带驱动的第一翻转机和第二翻转机，在第一翻转机和第二翻转机之间夹持有焊接工件。
4.如权利要求3所述的焊接设备，其特征在于，所述第一翻转机包括机座、设置在机座上的驱动机构、在机座的上部支撑的翻转轴，翻转轴的一端由驱动机构驱动，翻转轴的另一端固定连接有工件固定机构，工件固定机构对所述焊接工件的一端进行固定夹持；以及
所述第二翻转机包括机座，在机座的上部支撑的翻转轴，翻转轴的一端固定连接工件固定机构，工件固定机构对所述焊接工件的另一端进行固定夹持，所述翻转轴的另一端设置有制动机构，
其中所述驱动机构使驱动翻转轴旋转使得焊接工件转动。
5.如权利要求1所述的焊接设备，其特征在于，所述台式行走操作机包括：
带有轮子的电动行走台，所述电动行走台驱动轮子沿着轨道行走；
在电动行走台上方的可移动地行走的十字型操作机，所述十字型操作机包括相互垂直交叉地可移动的立柱和横臂，在所述横臂的一端设置有所述焊枪。
6.如权利要求5所述的焊接设备，其特征在于，电动行走台为焊接箱型结构，所述的箱形结构的下面装有驱动系统，两端配有锁轨器，所述电动行走台到达预定位置后，锁轨器将箱形结构与轨道锁紧，在电动行走台的箱型结构的上面安装有直线导轨和传动齿条，所述十字型操作机沿着所述直线导轨和传动齿条行走。
7.如权利要求5所述的焊接设备，其特征在于，还包括激光自动测距系统。
8.如权利要求1所述的焊接设备，其特征在于，在所述两组翻转工作台的两侧分别设置有所述轨道和在所述轨道上的台式行走操作机。
9.如权利要求1所述的焊接设备，其特征在于，所述焊枪是窄坡口扁焊枪。
10.如权利要求5所述的焊接设备，其特征在于，所述十字型操作机包括相对于所述立柱升降和所述横臂的提升机构。
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