[發明專利]焊接作業軌道、大型管道環縫焊接裝置及焊接方法

有效

• 申請號: 202110569057.3
• 申請日: 2021-05-25
• 公開（公告）號: CN113210920B
• 公開（公告）日: 2022-10-21
• 發明（設計）人: 薛龍;陳博;黃軍芬;曹瑩瑜;黃繼強;鄒勇;梁亞軍;韓峰;張瑞英;張銳
• 申請（專利權）人: 北京石油化工學院
• 主分類號: B23K31/02
• 分類號: B23K31/02
• 代理公司: 北京細軟智谷知識產權代理有限責任公司 11471
• 代理人: 梁亞靜

1.一種焊接作業軌道，其特征在于，包括架體、電磁抓手、焊接調整裝置，其中：

所述架體為環形結構，通過所述電磁抓手固定在待焊接管道的環縫處；

焊接用的焊槍通過所述焊接調整裝置活動安裝在所述架體上；

所述架體為可重構式柔性結構，包括多段采用彈性鋼板制成的軌道單元，部分或全部所述軌道單元首尾相連拼接在一起形成不同直徑的所述架體，以適用于不同直徑的管道焊接作業；所述焊接調整裝置包括環向移動模塊、軸向移動模塊、焊接深度調整模塊，其中：

所述軸向移動模塊通過所述環向移動模塊固定在所述架體上；

所述焊接深度調整模塊安裝在所述軸向移動模塊上；

焊槍安裝在所述焊接深度調整模塊上；

所述焊槍和所述焊接深度調整模塊之間還設置有焊槍擺動模塊，所述焊槍擺動模塊能夠帶動所述焊槍擺動，該擺動是指所述焊槍沿平行于所述軌道單元圓周方向進行的前后擺動，從而完成環縫焊接；

所述架體還包括連接在相鄰兩段所述軌道單元之間的安裝調節片，所述安裝調節片兩端與所述軌道單元端部之間具有間隔形成供環向移動模塊行走的通道；所述調節片分別設置在所述軌道單元內側和外側，通過兩側設置安裝調節片使兩段軌道單元連接的更加牢固；所述焊接調整裝置的數量為四套，沿所述架體圓周方向均勻布置，每套所述焊接調整裝置通過所述環向移動模塊能在所述架體的1/4圓環范圍內往復移動；且四套所述焊接調整裝置中的所述環向移動模塊同步聯動；所述環向移動模塊包括底座、固定在所述底座兩側端部的上滑輪和下滑輪、與所述上滑輪傳動連接以帶動所述上滑輪滾動的上驅動組件、與所述下滑輪傳動連接以帶動所述下滑輪升降的下驅動組件；所述架體邊部卡設在所述上滑輪和所述下滑輪之間；

所述上驅動組件包括電機，所述電機與所述上滑輪傳動連接，能帶動上滑輪旋轉，所述下驅動組件包括電機、齒輪和齒條，齒輪固定在電機輸出軸上，齒條固定在下滑輪上，齒輪嚙合在齒條上，當電機旋轉時帶動齒輪旋轉，齒輪旋轉帶動齒條向上或向下移動，從而帶動下滑輪跟隨一起升降，通過下滑輪的升降實現對架體的卡緊或松開；當需要環向移動模塊移動時則將下滑輪向下降下，松開架體，當調整好后，需要對焊槍的角度、深度、軸向位置進行調整時，則需要將下滑輪向上升起，使上下滑輪夾緊架體，然后進行調節；

所述軸向移動模塊包括固定座、精密電機、滑動板和固定架，固定座固定在底座上，滑動板穿設在固定座內，能沿垂直于軌道單元寬度方向移動，精密電機固定在固定座上，輸出軸通過齒輪和齒條與滑動板連接，以推動滑動板水平往復移動；固定架固定在滑動板底部，焊接深度調整模塊豎直安裝在固定架端部。

2.根據權利要求1所述的焊接作業軌道，其特征在于，所述軌道單元數量為十段，所述電磁抓手數量為三十組，每段所述軌道單元上設置有三組所述電磁抓手。

3.根據權利要求2所述的焊接作業軌道，其特征在于，所述電磁抓手包括上支撐部、下支撐部，所述上支撐部通過螺絲與所述架體固定連接，所述下支撐部內設置有電磁鐵，通過所述電磁鐵磁吸在待焊接管道內壁上。

4.一種大型管道環縫焊接裝置，其特征在于，包括焊槍和如權利要求1-3中任一所述的焊接作業軌道。

5.一種焊接方法，其特征在于，使用如權利要求4中所述的大型管道環縫焊接裝置進行管道環縫焊接的方法，包括如下步驟：

步驟A、焊接作業軌道的安裝和固定；

步驟B、通過焊接調整裝置進行焊槍姿態、角度和位置調整；

步驟C、調整完畢后，焊接調整裝置中的環向移動組件帶動焊槍沿架體進行環形運動以進行環縫焊接。

6.根據權利要求5中所述的焊接方法，其特征在于，步驟A中，焊接作業軌道的安裝和固定包括：

步驟A-1、將四個環向移動模塊分別與四組軌道單元連接，將軌道單元邊部卡入到上滑輪和下滑輪之間；

步驟A-2、將一組斷電的單組軌道單元固定于平行管道內焊縫區域的指定位置，左旋電磁開關，將該組軌道單元與管道固定；

步驟A-3、將第二組軌道單元與第一組軌道單元對齊，連接處用安裝調節片連接，然后通過電磁鐵固定在管道上，方法與步驟A-2一致；

步驟A-4、參照步驟A-2、A-3依次安裝完四組軌道單元安裝固定，將環向移動模塊調整至對稱位；

每組軌道單元包含一段、兩段或多于兩段的軌道單元，相鄰兩段軌道單元之間連接處也通過安裝調節片連接。