[發(fā)明專利]一種樁腿單面齒條的焊接方法和焊接夾具

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210013754.1
• 申請日: 2012-01-17
• 公開（公告）號: CN102528236A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王良;程文池;趙金明;周永忠;劉謙;楊新明;徐鋼新
• 申請（專利權(quán)）人: 武漢船用機械有限責任公司
• 主分類號: B23K9/16
• 分類號: B23K9/16;B23K37/04
• 代理公司: 武漢荊楚聯(lián)合知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 42215
• 代理人: 王健

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種自升式海洋平臺的樁腿單面齒條的焊接方法和焊接夾具，屬于機械加工技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

自升式海洋平臺由平臺和支撐平臺的若干樁腿組成。海洋平臺作業(yè)時，樁腿下降并支承于海底，平臺沿樁腿上升至離開水面一定的高度，以減小波浪的沖擊。平臺轉(zhuǎn)移時，平臺下降浮于水面，樁腿自海底升起并保持大部分升出水面，以減小移位時的水阻力。樁腿結(jié)構(gòu)形式分為柱體式和桁架式兩種，其中，柱體式樁腿是用鋼板制作成封閉管狀結(jié)構(gòu)，然后沿樁腿軸向在管的外壁按需求數(shù)量焊接上單面齒條而成，一般在80m以下的淺海區(qū)作業(yè)。樁腿上焊接的齒條用于將液壓系統(tǒng)的驅(qū)動力傳動至樁腿，齒條承受荷載大、受力復(fù)雜，因而對齒條的焊接質(zhì)量要求很高。而用于海洋平臺的齒條屬于超長、超厚零件，長度一般在5米以上，厚度在10厘米以上，超長超厚齒條的焊接變形不易控制，極大地影響焊接精度，難以滿足海洋平臺對齒條焊接的質(zhì)量要求。

發(fā)明專利申請名稱為“一種樁腿主舷管焊接方法”，公布號：CN1O1987399A，申請公布日：2011.03.23，公開了一種樁腿主舷管焊接方法，包括如下步驟：步驟a?、將加工好的半圓板和齒條對接；步驟b、對焊口加溫至120～180?℃進行定位點焊，定位點焊的長度在100～150mm，間隔小于300mm；步驟c、將工件預(yù)熱至150～180℃，預(yù)熱范圍至少為焊縫周圍?80mm?內(nèi)；步驟d、控制層間溫度在180士10℃，采用GMAW氣保焊1～1.4mm?焊絲封底，埋弧焊3～5mm填充蓋面；焊接時，對同一半圓板與齒條的接縫同步進行對稱焊接，以消除焊接過程產(chǎn)生的變形。該發(fā)明專利申請通過采用GMAW氣保焊和埋弧焊結(jié)合的焊接方法，確保焊接質(zhì)量要求，降低焊接成本，提高焊接速度。

但該發(fā)明專利申請公開的齒條焊接方法仍然存在明顯的缺陷：一是由于海洋平臺樁腿用齒條屬于超長、超厚齒條，其焊接變形大且不易控制，但該焊接方法中除采用定位點焊、控制預(yù)熱溫度和焊接溫度等常規(guī)措施外，未采用其它控制或消除變形的措施，使齒條易產(chǎn)生過大的焊接變形，嚴重影響齒條的裝配精度，降低齒條的承載力和傳動效率，不能滿足海洋平臺的樁腿齒條焊接的質(zhì)量要求；二是該發(fā)明專利申請公開的齒條屬于雙面齒條，雙面齒條在兩側(cè)同時施焊，而單面齒條僅在一側(cè)施焊，更易產(chǎn)生不均勻的熱變形而導(dǎo)致齒條的幾何尺寸、相對位置發(fā)生改變，影響齒條的焊接精度，因而該發(fā)明專利申請公開的雙面齒條焊接方法并不能直接適用單面齒條的焊接。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的第一個技術(shù)目的旨在克服現(xiàn)有樁腿單面齒條焊接方法存在的焊接變形過大、影響齒條焊接精度、降低齒條承載力和傳動效率的缺陷與不足，提供一種樁腿單面齒條的焊接方法，通過安裝專用的焊接夾具、控制較低的焊接線能、控制預(yù)熱溫度和層間溫度等方法，確保齒條與樁腿的可靠固定，有效地控制齒條的焊接變形，提高齒條的焊接精度，使齒條焊接質(zhì)量能夠完全滿足海洋平臺樁腿齒條的承載力和精確傳動等要求。

本發(fā)明的第二個技術(shù)目的旨在克服現(xiàn)有樁腿單面齒條的焊接缺乏專用焊接夾具，齒條固定不可靠而容易在焊接過程中發(fā)生變形和位移，影響齒條焊接精度和焊接質(zhì)量的缺陷與不足，提供一種用于樁腿單面齒條焊接的焊接夾具，該焊接夾具通過與齒條的靜配合或過渡配合、與樁腿的焊接連接，可靠地將齒條與樁腿固定，確保齒條在焊接中不發(fā)生任何微小的位移，嚴格限制齒條的焊接變形，保障齒條的焊接精度和焊接質(zhì)量，且焊接夾具結(jié)構(gòu)簡單、使用方便、成本低廉，并且可以重復(fù)使用。

本發(fā)明為實現(xiàn)技術(shù)目的采用的技術(shù)方案是：

一種樁腿單面齒條的焊接方法，包括以下步驟：

A．對焊接坡口預(yù)熱至160～180℃；

B．對齒條施定位點焊，所述定位點焊的長度為500～1000mm，間距小于600mm；?

C．在齒條上沿軸向每隔0.8～1.5m安裝一個焊接夾具，然后將焊接夾具的固定凹槽插入齒條上部，使焊接夾具與齒條靜配合或過渡配合，將焊接夾具的夾爪的自由端與樁腿的外壁焊接固定；

D．對焊接坡口預(yù)熱至160～180℃，預(yù)熱范圍為焊接坡口周圍80～100mm；

E．采用FCAW氣體保護焊接方法對齒條施焊，焊絲直徑1～1.4mm，控制層間溫度為160-180℃，控制焊接線能量為17～23kj/cm。

一種樁腿單面齒條的焊接方法，在步驟E之后還包括步驟F：F．齒條焊接完成后，將焊接夾具的夾爪從樁腿上切割分離，然后取出焊接夾具。