CN215846235U - 一种大口径管道焊接工装 - Google Patents

Abstract

本公开涉及大口径碳钢管道焊接技术领域，具体的涉及一种大口径管道焊接工装。本实用新型提供了一种大口径管道焊接工装，包括支撑装置，支撑装置上设置有一对滚胎，管道位于滚胎上方并分别与一对滚胎滚动接触；位于管道外侧正上方设置外埋弧焊枪，位于管道内底部与外埋弧焊枪同一垂线设置内埋弧焊枪。实现管道平接双面成型的均匀快速焊接，不但解决了传统人工半自动或者自动焊接繁琐的工序，还保证了焊接质量的稳定性，尤其对大口径管道焊接施工中，抗干扰能力强，焊接效率高。

Description

一种大口径管道焊接工装

技术领域

本公开涉及大口径碳钢管道焊接技术领域，具体的涉及一种大口径管道焊接工装。

背景技术

石油化工行业大口径管道施工中，主要的焊接方法是钨极氩弧焊，手工电弧焊，熔化极气保焊，埋弧焊为主，不仅效率低，而且质量不稳定、劳动强度大、对工人操作技能有一定要求且标准高。

现有单面埋弧焊的管道焊接，是采用手工钨极氩弧焊打底和填充一层，使用常规的埋弧焊进行填充及盖面。通过焊接电弧在可熔化的焊剂下燃烧，电弧光不外漏，目前埋弧焊主要用于转动口管道的焊接。但是，传统的焊接没有采用专用的焊接设备，在焊接过程中都需要人工在管道上进行坡口加工，焊口的组对，打底焊，填充及盖面等比较繁琐而且人工加工的质量难保证，容易导致焊接缺陷的产生，而且焊接施工成本高，也不能满足大口径管道的焊接施工工期需要。

实用新型内容

针对现有的技术方案的不足，本实用新型旨在提供一种大口径管道焊接工装，可以实现管段或者管件上不开坡口，无缝I型组对焊口，采用两台埋弧焊同时在焊口的内侧6点、外侧12点位置实现双弧同步焊接，达到了焊接质量稳定，提高焊接效率，保证管道的施工周期。

为实现上述实用新型目的，本实用新型的一个或多个实施例提供了下述技术方案：

本实用新型提供了一种大口径管道焊接工装，包括支撑装置，支撑装置上设置有一对滚胎，管道位于滚胎上方并分别与一对滚胎滚动接触；位于管道外侧正上方设置外埋弧焊枪，位于管道内底部与外埋弧焊枪同一垂线设置内埋弧焊枪。

进一步的技术方案，外埋弧焊枪与内埋弧焊枪的枪头正对管道需焊接的焊缝。

进一步的技术方案，外埋弧焊枪与内埋弧焊枪的接头外还设置有焊剂自动回收装置。

进一步的技术方案，支撑装置采用角钢搭建框架结构。

进一步的技术方案，支撑装置上设置的一对滚胎之间相隔预设距离，用以支撑并带动管道旋转。

进一步的技术方案，支撑装置包括平台，平台上通过支架固定旋转轴，滚胎转动连接于旋转轴上。

进一步的技术方案，内埋弧焊枪通过内焊接小车的支撑槽钢固定于管道内部。

进一步的技术方案，支撑槽钢呈平板结构，位于支撑槽钢的底部设置轴向支撑滚轮。

进一步的技术方案，内焊接小车还包括固定座，固定座与内焊接小车的支撑槽钢连接并且固定座一部分位于管道外，固定座的底部固定于地面上，用以固定管道内的支撑槽钢。

进一步的技术方案，外埋弧焊枪固定连接于外焊接小车上，通过外焊接小车固定于管道外正上方。

进一步的技术方案，支撑槽钢的尺寸小于管道的直径尺寸。

以上一个或多个技术方案的有益效果是：

1.本申请的焊接工装是焊条电弧焊接效率的5-6倍，熔化极气体保护焊3-4倍，焊接一次合格率超过99.3％，焊接质量稳定，缩短了焊接施工周期，适用于大口径管道的焊接。

2.实现管道平接双面成型的均匀快速焊接，不但解决了传统人工半自动或者自动焊接繁琐的工序，还保证了焊接质量的稳定性，尤其对大口径管道焊接施工中，抗干扰能力强，焊接效率高，降低人工成本，减轻劳动强度。

3.使用焊剂自动回收装置，用于承接焊接过程中未融化的焊剂并进行回收，内部采用制作简便的焊剂回收装置，降低焊剂的损耗，节约成本。

4.管道组对焊缝为没有坡口、没有间隙的组对状态，通过内外埋弧深融达到全熔透效果，减少焊接时间，降低焊材使用量，零间隙组对焊接，整条管线长度方向焊接收缩较小，对管线整体尺寸控制较好。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图1是本装置的整体结构示意图；

图中，1、管道，2、滚胎，3、内埋弧焊枪，4、外埋弧焊枪，5、支撑槽钢，6、轴向支撑滚轮。

具体实施方式

请参阅如图1，本实用新型公开了一种大口径管道焊接工装，包括支撑装置，支撑装置上设置有一对滚胎，管道1位于滚胎上方并分别与一对滚胎2滚动接触；位于管道外侧正上方设置外埋弧焊枪4，位于管道内底部与外埋弧焊枪同一垂线设置内埋弧焊枪3。通过内部设置内埋弧焊枪，外部设置外埋弧焊枪，实现的是在管道的外部12 点的位置进行焊接结合内部的6点的位置布置进行内外双向焊接。将待焊接的管道水平放到滚胎，通过滚胎转动管道焊接，外部焊枪角度垂直固定在12点位置，内部焊枪垂直固定6点位置；

而现有技术中的埋弧焊接时待焊接的管道转动，焊接设备固定，焊枪垂直于平焊位置实现单面焊接，且要根据坡口大小，随着焊接层数的变化，底层焊缝的增宽也随之变化，同时需要及时调整焊枪角度，焊缝左右两边的要实时转换。

外埋弧焊枪与内埋弧焊枪的接头正对管道需焊接的焊缝。外埋弧焊枪与内埋弧焊枪的接头外还设置有焊剂自动回收装置。焊剂自动回收装置采用现有装置即可。

外埋弧焊枪固定连接于外焊接小车上，通过外焊接小车固定于管道外正上方。外埋弧焊枪4通过外焊接小车调整其相对管道焊缝的位置。外焊接小车底部固定于地面上，从而实现对外埋弧焊枪的固定支撑，外焊接小车底部设置滚轮，通过移动外焊接小车来实现外埋弧焊枪的移动，保证外焊接小车上的外埋弧焊枪的枪头对准管道外侧的焊缝。

支撑装置上设置的一对滚胎之间相隔预设距离，支撑装置采用角钢搭建框架结构。用以支撑并带动管道旋转。支撑装置包括平台，平台上通过支架固定滚胎的旋转轴，滚胎转动连接于旋转轴上。滚胎通过旋转轴的旋转实现滚胎的转动。滚胎的旋转轴有同步电机带动旋转，多胎同步转动，转速可调。支撑槽钢呈平板结构，位于支撑槽钢 5的底部设置轴向支撑滚轮6。轴向支撑滚轮可以实现支撑槽钢在管道内的移动，根据两个管道之间的焊缝位置不同，随时调整支撑槽钢的位置保证内埋弧焊枪的枪头对准焊缝，从管道内部对管道进行焊接。

在具体应用中，支撑槽钢的尺寸小于管道的内径尺寸，根据管道的尺寸不同适当的调整不同的支撑槽钢的尺寸，用于实现固定内埋弧焊枪在管道内实施。

内埋弧焊枪通过内焊接小车的支撑槽钢固定于管道内部。内焊接小车还包括固定座，固定座与内焊接小车的支撑槽钢连接并且固定座一部分位于管道外，固定座的底部固定于地面上，用以固定管道内的支撑槽钢。

本实施例中以两节A106-Gr.B材质管道为例，采用上述工装对管道的焊缝进行焊接。

具体的，管段下料采用机械加工或者等离子并进行加工。将两节管道1进行预先对接，并在管道内壁焊缝实施连接固定，点固完成后，采用砂轮机对点固点修磨整理，在I型焊缝内外两侧同时敷设焊剂；滚胎配合管道转动，内外埋弧焊在滚胎带动下转动，焊枪沿设置好的焊接行走轨迹，对I型焊口实现转动焊接，外埋弧焊枪探到焊缝平焊 12点位置，内部的内埋弧焊枪探到6点位置平焊；管道放置到两侧滚胎上，管道随着滚胎设置的转动速度参数缓慢沿着焊接方向移动，焊口内外的焊枪在固定的焊接位置配合滚胎转动，导引线定位于焊缝中心部位，实现精确控制焊接速度；在焊接过程中，焊枪的导电嘴与焊丝的干伸长度都埋在焊剂下，焊剂对融化后的流动金属进行保护缓慢冷却形成结晶；干伸长度为焊丝伸出导电嘴部分的长度，即将焊丝延伸出导电嘴的部分连同导电嘴均埋到焊剂之下；受电弧热的作用下，母材和焊丝熔化，形成液态熔池，在重力的作用内外焊缝的铁水开始流动，焊剂将对流动金属进行保护缓慢冷却形成结晶，同时防止外界气体对液态金属的干扰。

根据I型调节的焊枪角度，管道随着滚胎转动，内外焊枪垂直固定平焊位置，对I型焊口实现转动焊接；导电嘴通过导线连接到电源端子上，送丝轮将焊丝盘上的焊丝输送到导电嘴，导电嘴将电流、电压输送到焊丝，形成电弧使焊丝不断融化，从而在管道上燃烧形成焊缝，焊接时，通过对电弧长度以及焊丝干伸长度进行调整，保证电弧稳定燃烧，同时在内外埋弧焊枪同步移动焊接，通过合适的焊接参数保证焊接过程中内外熔池相互衔接，最终形成双面成型焊缝。内外焊缝处焊丝的角度为90°，转动速度为12cm-20cm/min，焊丝的送进速度为350cm-450cm/min。

转动速度对焊口两侧的内外焊缝的几何形状影响突出，采用过小的速度会使液态熔池堆积加厚，造成焊缝流淌成形不良，过大的焊缝厚度也会使焊缝内部熔合性能降低。过快的焊接速度会使焊缝金属不连续，缩短了单位时间焊缝内外相衔接的部位熔合状态。选择合适焊接速度有利于熔池在冶金反应焊缝凝固时有足够的时间溢出，降低气孔产生的几率。所以焊接电流、焊接电压，转动速度需要相互衔接匹配，确保焊缝的内外质量。

焊缝内外的内埋弧焊枪和外埋弧焊枪角度对于焊缝的熔深效果尤为关键，焊枪的倾斜方向分为前倾和后倾。倾角的方向和大小不同，电弧对熔池的力和热作用也不同，从而影响焊缝成形。当焊枪前倾一定角度时，焊缝宽度较小而熔深较大，但易使焊缝边缘产生未熔合和咬边，并且使焊缝成形变差。反之，由于电弧指向焊接方向，使熔池前面的焊件受到了预热作用，电弧对熔池的液态金属排出作用减弱，而导致焊缝宽而熔深变浅。焊口内外两侧的熔池衔接性降低。需要通过垂直的焊枪角度，保证熔池作用在I焊缝的中心，达到焊材与母材良好的熔深及熔合状态，焊缝的内外部质量符合相关的检验标准。

本实施例中，焊剂选用CHWS1R，焊剂的厚度为25mm-35mm；在焊接时，焊剂层的厚度太薄或太厚都会在焊缝表面引起凹坑、斑点及气孔，形成不均匀的焊缝，焊剂层的厚度要控制在25-35mm范围内，根据焊剂的特点，结合焊接经验选用烧结焊剂，由于密度小，焊剂堆高比熔炼焊剂高处20％-45％。增大焊丝直径，焊接电流相应的增大，需要加大焊剂层的厚度；尚若不按照制定的工艺标准和技术要求，不能合理的处理细小的焊剂，焊缝会出现不规则的状态，同时也影响焊缝内外质量的检测。

焊接电流为320A-360A，焊接电压为30V-31V，焊丝直径为 2.0mm-2.4mm。在埋弧焊平接双面成型I型焊口组对焊接过程中，过小的焊接电流，熔池的穿透力差，熔深浅，焊接电弧燃烧不稳定，容易造I型焊缝熔合效果降低，尤其是在双面成型焊缝中，需要合适的熔深，使焊口两侧的焊缝的熔深相互衔接，保证内部熔合良好。但是尚若采用过大的焊接电流，导致产生过大的线能量，对母材和焊材过度烧损，使焊缝的综合性能变差，容易击穿焊缝，焊缝氧化，熔池变大，液态金属增多，熔池不易控制，液态金属造成流淌下坠，焊缝成型凹凸不平，产生扎丝和炸丝现象；本申请优选的焊接电流，需要避免因焊接电流过小或者过大造成焊缝不均匀和焊缝内部质量得不到保障的现象。

焊接参数不变而增大焊丝的直径时，即电流密度减小，会造成焊缝宽度增加，熔深减小。反之，则熔深增加及焊缝宽度减小。根据在埋弧焊双面成型焊接中的实际情况，一般选用2.0mm、2.4mm是保证焊接质量的重要因素，实践证明，过小的焊丝直径熔深浅，焊接电弧燃烧不稳定。

上述依据本实用新型的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项实用新型技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项实用新型的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (10)

1.一种大口径管道焊接工装，其特征在于，包括支撑装置，支撑装置上设置有一对滚胎，管道位于滚胎上方并分别与一对滚胎滚动接触；位于管道外侧正上方设置外埋弧焊枪，位于管道内底部与外埋弧焊枪同一垂线设置内埋弧焊枪。

2.如权利要求1所述的一种大口径管道焊接工装，其特征在于，外埋弧焊枪与内埋弧焊枪的枪头正对管道需焊接的焊缝。

3.如权利要求1所述的一种大口径管道焊接工装，其特征在于，外埋弧焊枪与内埋弧焊枪的接头外还设置有焊剂自动回收装置。

4.如权利要求1所述的一种大口径管道焊接工装，其特征在于，支撑装置采用角钢搭建框架结构。

5.如权利要求1所述的一种大口径管道焊接工装，其特征在于，支撑装置上设置的一对滚胎之间相隔预设距离，用以支撑并带动管道旋转。

6.如权利要求1所述的一种大口径管道焊接工装，其特征在于，支撑装置包括平台，平台上通过支架固定旋转轴，滚胎转动连接于旋转轴上。

7.如权利要求1所述的一种大口径管道焊接工装，其特征在于，内埋弧焊枪通过内焊接小车的支撑槽钢固定于管道内部。

8.如权利要求7所述的一种大口径管道焊接工装，其特征在于，支撑槽钢呈平板结构，位于支撑槽钢的底部设置轴向支撑滚轮。

9.如权利要求7所述的一种大口径管道焊接工装，其特征在于，内焊接小车还包括固定座，固定座与内焊接小车的支撑槽钢连接并且固定座一部分位于管道外，固定座的底部固定于地面上，用以固定管道内的支撑槽钢。

10.如权利要求1所述的一种大口径管道焊接工装，其特征在于，外埋弧焊枪固定连接于外焊接小车上，通过外焊接小车固定于管道外正上方。

Images