可用于核級設備筒體環縫焊接的保護裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及核級設備筒體焊接設備，具體涉及一種可用于核級設備筒體環縫焊接的保護裝置，包括與待焊設備筒體內表面相適配的可拆卸襯塊，可拆卸襯塊上設有沿焊縫方向排列的多個保護氣通孔；所述可拆卸襯塊設置在托塊上，所述托塊的下方設有可調節支腿機構，所述可調節支腿機構通過插入桿連接保護氣供應裝置；在所述的可調節支腿機構和插入桿內均設有保護氣通道，保護氣通道連通保護氣供應裝置與托塊的集氣槽；所述可調節支腿機構與行走機構相連接，行走機構的電機連接控制裝置。該保護裝置根據施焊速度環向轉動，提高焊接效率，在保證焊縫背面成型及氣體保護的同時，還具有了自動化、多適應性的特點，焊接效果好，利用率高。
【專利說明】可用于核級設備筒體環縫焊接的保護裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及核級設備筒體焊接設備，具體涉及一種可用于核級設備筒體環縫焊接的保護裝置。
【背景技術】
[0002]目前在核電領域，設備筒體或管道環焊縫多為全焊透設計，焊接工藝一般采用雙面焊，即正面焊道完成后，背面清根，再進行背面焊道焊接，這種方法效率低，背面焊接時不易操作，而且僅適用于大口徑管道的焊接。另外一種方法是為提高效率而采用環形陶瓷襯墊進行單面焊雙面成型，根據管道或設備筒體尺寸制作特殊尺寸的環形陶瓷襯墊進行焊接，此方法的缺點是陶瓷襯墊為一次性焊接輔料，成本高，制作及裝配過程繁瑣，局限了該方法的使用。目前還有一種氬電聯焊工藝用于管道環焊縫焊接，即用氬弧焊打底，手弧焊蓋面，雖然提高了效率，但背面焊道的保護仍存在很大的問題。
實用新型內容
[0003]本實用新型的目的是提供一種可用于核級設備筒體環縫焊接的保護裝置，改善現有技術的缺陷，實現對不同規格設備筒體或管道環焊縫的單面焊雙面成型及背面保護，并提聞焊接效率，降低焊接成本。
[0004]本實用新型的技術方案如下:一種可用于核級設備筒體環縫焊接的保護裝置，包括與待焊設備筒體內表面相適配的可拆卸襯塊，可拆卸襯塊上設有沿焊縫方向排列的多個保護氣通孔；所述可拆卸襯塊設置在托塊上，所述托塊的下方設有可調節支腿機構，所述可調節支腿機構通過插入桿連接保護氣供應裝置；在所述的可調節支腿機構和插入桿內均設有保護氣通道，保護氣通道連通保護氣供應裝置與托塊的集氣槽；所述可調節支腿機構與行走機構相連接，行走機構的電機連接控制裝置。
[0005]進一步，如上所述的可用于核級設備筒體環縫焊接的保護裝置，其中，在所述的插入桿上還設有用于實時檢測保護裝置轉速并將轉速傳輸給控制電腦的轉速調節器。
[0006]進一步，如上所述的可用于核級設備筒體環縫焊接的保護裝置，其中，所述的可拆卸襯塊具有緊密配合待焊部件環焊縫弧度的弧形上表面，在弧形上表面上設有弧形焊槽，所述的多個保護氣通孔設置在弧形焊槽內，保護氣通孔連接托塊的集氣槽。
[0007]進一步，如上所述的可用于核級設備筒體環縫焊接的保護裝置，其中，所述的托塊具有適用于結合可拆卸襯塊的燕尾槽，可拆卸襯塊下部設有與所述燕尾槽相適配的燕尾型凸起；所述托塊的集氣槽設置在所述燕尾槽的下方，集氣槽連接保護氣供應孔。
[0008]進一步，如上所述的可用于核級設備筒體環縫焊接的保護裝置，其中，所述的可拆卸襯塊的至少一個側面設有定位凹槽，所述托塊的側面設有與定位凹槽相配合的定位孔及定位銷。
[0009]進一步，如上所述的可用于核級設備筒體環縫焊接的保護裝置，其中，所述的可調節支腿機構包括分開設置的三個可調節長度的支腿以及中心固定球，所述三個支腿位于一個豎直平面中，相隔120度角與中心固定球固定連接；其中一個上支腿固定連接所述托塊，并在該上支腿內部設有保護氣通道，中心固定球為空腔結構，空腔與上支腿內部的保護氣通道連通；兩個下支腿連接所述行走機構；中心固定球固定連接插入桿，所述空腔與插入桿內的保護氣通道連通。
[0010]進一步，如上所述的可用于核級設備筒體環縫焊接的保護裝置，其中，每個支腿均分為外支腿和內支腿；外支腿與內支腿之間通過鎖緊螺母連接；外支腿與所述中心固定球連接且長度固定，內支腿與行走機構或托塊固定連接，且內支腿露出外支腿的部分表面設有標尺刻度。
[0011]進一步，如上所述的可用于核級設備筒體環縫焊接的保護裝置，其中，所述行走機構包括分別設置在兩個下支腿上的轉向輪及鎖死機構，轉向輪與電機相連接；每個下支腿均設有兩個轉向輪，所述兩個轉向輪沿環焊縫對稱設置并能夠沿平行環焊縫以及垂直環焊縫兩個方向行走，轉向輪連接所述鎖死機構。
[0012]進一步，如上所述的可用于核級設備筒體環縫焊接的保護裝置，其中，所述的可拆卸襯塊為多個，分別具有不同曲率的弧形上表面，以適應不同半徑的待焊部件。
[0013]本實用新型的有益效果如下:焊接時，將保護裝置置于設備筒體環焊縫底部，并施加了焊接保護氣，實現了環焊縫的單面焊雙面成型及背面保護，焊縫成型、質量良好，焊接速度快；保護裝置可調節，并可以更換襯塊部件，以適應不同的部件規格，可重復利用，適應性強并且降低成本；保護裝置可根據施焊速度、管道轉速電腦調節自身環向轉速，初步實現了自動化。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0014]圖1為本實用新型核級設備筒體環縫焊接保護裝置的結構示意圖；
[0015]圖2為可拆卸襯塊的結構示意圖；
[0016]圖3為托塊的結構示意圖；
[0017]圖4為可調節支腿機構的支腿結構示意圖；
[0018]圖5為保護氣通道結構示意圖；
[0019]圖6為行走機構的結構示意圖；
[0020]圖7a和圖7b為轉向輪支撐架與下支腿的內支腿固定方式示意圖。
【具體實施方式】
[0021]下面結合附圖和實施例對本實用新型進行詳細的描述。
[0022]如圖1所示，本實用新型的核級設備筒體環縫焊接保護裝置，由可拆卸襯塊1，托塊2，可調節支腿機構3，保護氣供應裝置5，行走機構4，轉速調節器6及控制電腦7組成。可拆卸襯塊I設置在托塊2上，所述托塊2的下方設有可調節支腿機構3，所述可調節支腿機構3通過插入桿(8)連接保護氣供應裝置5 ;在所述的可調節支腿機構3和插入桿8內均設有保護氣通道，保護氣通道連通保護氣供應裝置5與托塊2的集氣槽21 ;所述可調節支腿機構3與行走機構4相連接，行走機構4的電機連接控制電腦7。
[0023]可拆卸襯塊具有緊密配合待焊設備筒體環焊縫弧度的弧形上表面，如圖2所示，可拆卸襯塊上表面設有弧形焊槽11，弧形焊槽11在單面焊時會緊密配合環焊縫形成背面成型焊道，達到雙面成型以及背面保護的目的。可拆卸襯塊下表面以及側表面的至少一部分形成燕尾型凸起13用于結合托塊，可拆卸襯塊內部設有沿焊縫方向排列的多個保護氣通孔12，多個保護氣通孔12設置在弧形焊槽11內，可拆卸襯塊的至少一個側表面設置有定位凹槽14。可拆卸襯塊可以為多個，分別具有不同曲率的弧形上表面，以適應不同半徑的待焊管道。
[0024]如圖3所示，托塊2具有適用于結合可拆卸襯塊的燕尾槽，可拆卸襯塊可以沿平行環焊縫的方向插入燕尾槽，燕尾槽的下方設置有凹陷型集氣槽21用于集中保護氣體通到可拆卸襯塊的保護氣通孔，集氣槽上表面還放置有橡膠密封環避免保護氣體的泄露。集氣槽連接設于托塊內部以及集氣槽中心的保護氣供應孔23，保護氣供應孔23直接與保護氣系統相連；托塊的側面還設有與可拆卸襯塊的定位凹槽相適配的定位孔22以及定位銷，定位銷插入定位孔以及可拆卸襯塊的定位凹槽避免可拆卸襯塊的移動，用于與可拆卸襯塊定位連接。
[0025]可調節支腿機構3包括分開設置的三個支腿32以及中心固定球31，如圖1所示，三個支腿32位于一個平面中，相隔120度角與中心固定球固定連接。三個支腿32均設有調節長度的調節尺，用于根據待焊部件內徑調節三個支腿的長度。支腿調節尺的具體結構如圖4所示，每個支腿32均分為外支腿33和內支腿34，外支腿33與內支腿34通過鎖緊螺母35連接，外支腿33與中心固定球31連接且長度固定，主要起支承作用。內支腿34與行走機構4或托塊2固定連接，且內支腿34露出外支腿33的部分表面有標尺刻度，作為調節尺使用，當需要調節支腿長度時，轉動內外支腿的配合螺紋根據標尺刻度調節長度。三個支腿其中一個上支腿固定連接托塊，采用粘結或者焊接等易于密封的形式，并且該上支腿內部中空設有保護氣通道。中心固定球為空腔結構，中心固定球空腔連接該保護氣通道；兩個下支腿連接行走機構；中心固定球固定連接中空的插入桿，插入桿連接電機輸出端和保護氣供應裝置。
[0026]圖5所示的保護氣系統由保護氣供應裝置5提供焊接用惰性保護氣體，一般采用氬氣瓶供應氬氣，惰性保護氣體通過設置在插入桿8內的輸送管路通入中心固定球31的空腔，并通過上支腿32中的保護氣通道到達托塊2保護氣供應孔，最終通過托塊2內設置的集氣槽輸入到可拆卸襯塊I中的保護氣通孔，隨后施加到焊縫表面。
[0027]行走機構4包括分別設置在兩個下支腿上的轉向輪及鎖死機構，每個下支腿均設有兩個轉向輪41，轉向輪41與電機42相連接。兩個轉向輪沿環焊縫對稱設置并能夠沿平行環焊縫以及垂直環焊縫兩個方向行走，轉向輪連接鎖死機構。轉向輪及鎖死機構的具體結構如圖6所示，轉向輪支撐架與下支腿的內支腿固定連接，轉向輪支撐架連接的內支腿34為中空管形狀，如圖7a和圖7b所示，該內支腿34中空管設有凹陷部以及骨頭型四分之一周向長孔37，轉向輪支撐架上方設有相應的圓柱形結合部36，該圓柱形結合部36的外徑使得其被插入內支腿34中空管后緊密配合，由于內支腿34中空管凹陷部的擠壓作用，采用一定的周向力才能相互轉動。轉向輪支撐架的圓柱形結合部36上連接有可轉動的腰圓型卡銷38，轉向輪支撐架與內支腿34連接后該腰圓型卡銷38伸出內支腿34的骨頭型四分之一周向長孔37。轉向時，先轉動腰圓型卡銷90度使其與長孔平行(見圖7a)，再用力扳動該卡銷從四分之一周向長孔一端到另一端，隨即再轉動腰圓型卡銷90度使其與長孔垂直(見圖7b)，可實現轉向輪沿平行環焊縫以及垂直環焊縫兩個方向行走及鎖死。
[0028]轉速調節器6設置于插入桿8上，可為普通光電傳感器或者脈沖傳感器，用于實時檢測保護裝置轉速并將轉速傳輸給控制電腦。控制電腦計算出保護裝置轉速以及待焊部件轉速的差值，如果該差值在可允許的范圍，則控制電腦不需輸出調節信號，如果該差值超過可允許的范圍，控制電腦需根據待焊管道轉速確定新的保護裝置轉速，并且傳輸調節信號至電機，控制保護裝置轉速與待焊部件轉速相適應。
[0029]本實用新型的采用設備筒體環縫焊接保護裝置的環縫焊接工藝具有如下步驟:
[0030]步驟1:將待焊設備筒體置于旋轉支架上，一般情況下待焊筒體半徑在40cm-100cm之間，并根據實際情況確定焊槍位置。進行待焊坡口尺寸檢查及清潔，范圍為待焊管道坡口及兩側15_以內的母材表面，該區域尺寸應滿足圖紙要求且應無油污、油漆、氧化物、鐵銹和水分；
[0031]步驟2:待焊坡口無損檢驗，對待焊坡口進行液體滲透或磁粉檢驗并驗收；
[0032]步驟3:組件定位，組對保留l±lmm的根部間隙，并盡量減小內外錯邊量；最好采用機械連接固定組對，當壁厚小于12_時亦可采用定位焊組對；
[0033]步驟4:根據待焊設備筒體弧度制作并選取可拆卸襯塊；襯塊采用黃銅或紫銅機械加工而成，也可采用其他適于加工并且硬度達到要求的金屬，在襯塊上加工有保護氣通孔、燕尾型凸起，加工有定位凹槽作為定位機構，表面粗糙度Ra6.3以下，該襯塊加工完成后可多次在相同管徑的待焊管道使用，大大節約了成本；
[0034]步驟5:將可拆卸襯塊插入托塊，并用定位銷插入托塊的定位孔和可拆卸襯塊的定位凹槽卡住，測試保護裝置氣路、電路是否通暢；
[0035]步驟6:根據待焊部件管徑，調節保護裝置三個支腿長度，使之等長并與管道半徑一致；
[0036]步驟7:扳動卡銷，使得控制行走機構沿垂直環焊縫方向行走，將保護裝置置于待焊坡口下，微調襯塊以及托塊，使之與待焊坡口下部貼合；
[0037]步驟8:調節轉向輪以及鎖死機構，再次扳動卡銷，將轉向輪鎖死為沿平行環焊縫方向行走；
[0038]步驟9:通入惰性保護氣，一般為氬氣，先進行預送氣15S以上，保證可拆卸襯塊內無空氣殘留；
[0039]步驟10:焊槍定位，施焊；
[0040]步驟11:利用轉速調節器和控制電腦調整待焊部件轉速、焊速與保護裝置轉速相適應；由于可拆卸襯塊與待焊坡口下部貼合，在焊接時會由于摩擦力帶動保護裝置隨著待焊管道轉動，因此，需要反方向調節保護裝置轉速，焊接一段完成后，調整待焊焊接和保護裝置至新的焊接位置，再進行下一段的焊接；
[0041]步驟12:焊接結束后先關閉保護氣，將行走機構鎖定為沿垂直環焊縫方向行走，移出焊接保護裝置；拆除該設備筒體，進行其他筒體的焊接。
[0042]顯然，本領域的技術人員可以對本實用新型進行各種改動和變型而不脫離本實用新型的精神和范圍。這樣，倘若對本實用新型的這些修改和變型屬于本實用新型權利要求及其同等技術的范圍之內，則本實用新型也意圖包含這些改動和變型在內。
【權利要求】
1.一種可用于核級設備筒體環縫焊接的保護裝置，其特征在于:包括與待焊設備筒體內表面相適配的可拆卸襯塊(I)，可拆卸襯塊(I)上設有沿焊縫方向排列的多個保護氣通孔(12);所述可拆卸襯塊(I)設置在托塊(2)上，所述托塊(2)的下方設有可調節支腿機構(3)，所述可調節支腿機構(3)通過插入桿(8)連接保護氣供應裝置(5);在所述的可調節支腿機構(3)和插入桿(8)內均設有保護氣通道，保護氣通道連通保護氣供應裝置(5)與托塊(2)的集氣槽(21);所述可調節支腿機構(3)與行走機構(4)相連接，行走機構(4)的電機連接控制裝置(7)。
2.如權利要求1所述的可用于核級設備筒體環縫焊接的保護裝置，其特征在于:在所述的插入桿(8)上還設有用于實時檢測保護裝置轉速并將轉速傳輸給控制電腦的轉速調節器⑶。
3.如權利要求1或2所述的可用于核級設備筒體環縫焊接的保護裝置，其特征在于:所述的可拆卸襯塊(I)具有緊密配合待焊部件環焊縫弧度的弧形上表面，在弧形上表面上設有弧形焊槽(11)，所述的多個保護氣通孔(12)設置在弧形焊槽(11)內，保護氣通孔(12)連接托塊的集氣槽(21)。
4.如權利要求3所述的可用于核級設備筒體環縫焊接的保護裝置，其特征在于:所述的托塊(2)具有適用于結合可拆卸襯塊的燕尾槽，可拆卸襯塊(I)下部設有與所述燕尾槽相適配的燕尾型凸起(13);所述托塊(2)的集氣槽(21)設置在所述燕尾槽的下方，集氣槽(21)連接保護氣供應孔(23)。
5.如權利要求4所述的可用于核級設備筒體環縫焊接的保護裝置，其特征在于:所述的可拆卸襯塊(I)的至少一個側面設有定位凹槽(14)，所述托塊(2)的側面設有與定位凹槽(14)相配合的定位孔(22)及定位銷。
6.如權利要求1或2所述的可用于核級設備筒體環縫焊接的保護裝置，其特征在于:所述的可調節支腿機構(3)包括分開設置的三個可調節長度的支腿(32)以及中心固定球(31)，所述三個支腿(32)位于一個豎直平面中，相隔120度角與中心固定球(31)固定連接；其中一個上支腿固定連接所述托塊(2)，并在該上支腿內部設有保護氣通道，中心固定球(31)為空腔結構，空腔與上支腿內部的保護氣通道連通；兩個下支腿連接所述行走機構(4);中心固定球(31)固定連接插入桿(8)，所述空腔與插入桿(8)內的保護氣通道連通。
7.如權利要求6所述的可用于核級設備筒體環縫焊接的保護裝置，其特征在于:每個支腿(32)均分為外支腿(33)和內支腿(34);外支腿(33)與內支腿(34)之間通過鎖緊螺母(35)連接；外支腿(33)與所述中心固定球(31)連接且長度固定，內支腿(34)與行走機構(4)或托塊(2)固定連接，且內支腿(34)露出外支腿(33)的部分表面設有標尺刻度。
8.如權利要求1或2所述的可用于核級設備筒體環縫焊接的保護裝置，其特征在于:所述行走機構(4)包括分別設置在兩個下支腿上的轉向輪(41)及鎖死機構，轉向輪(41)與電機(42)相連接；每個下支腿均設有兩個轉向輪(41)，所述兩個轉向輪(41)沿環焊縫對稱設置并能夠沿平行環焊縫以及垂直環焊縫兩個方向行走，轉向輪連接所述鎖死機構。
9.如權利要求3所述的可用于核級設備筒體環縫焊接的保護裝置，其特征在于:所述的可拆卸襯塊(I)為多個，分別具有不同曲率的弧形上表面，以適應不同半徑的待焊部件。
【文檔編號】B23K9/16GK204075472SQ201420441462
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年8月6日 優先權日:2014年8月6日
【發明者】王宇欣, 郭利峰, 沈艷祥, 邵聯利, 于堅, 董安, 胡忠全, 王勇, 王恒, 石立波, 鄧峰 申請人:中國核電工程有限公司