一種鋼管合縫內(nèi)焊系統(tǒng)、懸臂本體套模及鋼管合縫內(nèi)焊方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于焊接設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種鋼管合縫內(nèi)焊系統(tǒng)，另外，本發(fā)明還提供 了一種懸臂本體套模及一種鋼管合縫內(nèi)焊方法。為了便于說明，將通過合縫內(nèi)焊工藝進行 內(nèi)部焊接的鋼管分成至少四個部分，依次為待夾持段、夾持段、待焊接段以及焊接段，所述 待夾持段為鋼管由鋼帶或鋼板彎曲成型后形成的部分鋼管，所述夾持段為對待夾持段進行 夾持從而縮小焊接坡口間距的部分鋼管，焊接段為接受內(nèi)焊機焊接，形成焊縫的部分鋼管， 待焊接段為連接夾持段與焊接段的部分鋼管，雖然本發(fā)明說明書附圖部分均未展示鋼管合 縫內(nèi)焊系統(tǒng)中的內(nèi)焊機、合縫液壓機架以及合縫臺車，但這不會妨礙本領(lǐng)域技術(shù)人員順利 理解本發(fā)明的技術(shù)方案，如不加特別說明，如圖12,本發(fā)明所述坡口間距（也即焊縫寬度） 均為B(即g+2a)，鋼管的厚度均不超過20mm。
【背景技術(shù)】
[0002] 焊接鋼管是指用鋼帶或鋼板彎曲變形為圓形、錐形等形狀后再焊接成的、表面有 接縫的鋼管，目前焊接鋼管需要經(jīng)歷至少鋼管內(nèi)部焊接與鋼管外部焊接等多道工序才可制 備完成，而鋼管內(nèi)部焊接是制備鋼管必不可少的一道工序，合縫內(nèi)焊機是完成鋼管內(nèi)部焊 接工序的一種可選設(shè)備，通常包括將鋼管夾持的機架以及對鋼管進行內(nèi)焊接的內(nèi)焊機。
[0003] 然而，隨著焊接的不斷進行，鋼管需要持續(xù)的移動，焊接鋼管依次經(jīng)歷待夾持段階 段、夾持段階段、待焊接段階段以及焊接段階段，鋼管焊接坡口間距無法保持在一個合理的 區(qū)間，特別是待焊接段，從而嚴重影響即將進行的鋼管內(nèi)部焊接的焊接質(zhì)量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 夾持段的焊接坡口間距可以通過調(diào)節(jié)夾持力而得以改變，而待焊接段并沒有夾持 力的直接作用，只能依靠鋼管本身的形變力，導(dǎo)致坡口間距較夾持段變大的趨勢。本發(fā)明希 望在對鋼管進行內(nèi)部焊接時，至少采取措施減少甚至避免焊接處（也即待焊接段與焊接段 的連接處）坡口間距與夾持段坡口間距之間的差距，可行的方案是在鋼管內(nèi)部焊接處也施 加一定的夾持力，這需要將機架的夾持作用區(qū)域從夾持段延長至鋼管焊接處，擴充了機架 參與夾持作用的結(jié)構(gòu)，使設(shè)備成本顯著提高，當然，也可以縮小待焊接段的長度直至取消待 焊接段，這樣對鋼管的內(nèi)部焊接就可以直接在夾持段進行了，但現(xiàn)有技術(shù)將鋼板或鋼帶彎 曲成鋼管的工藝無法確保彎曲的均勻性，由此造成的一個后果是采用相同的夾持力對夾持 段進行夾持，隨著鋼管各部分經(jīng)歷夾持段階段，極可能出現(xiàn)不同坡口間距區(qū)間段之間較大 的差距，從而使焊縫的寬度出現(xiàn)較大的變動幅度，影響鋼管內(nèi)部焊接的焊接質(zhì)量。
[0005] 為了確保焊接質(zhì)量，本發(fā)明傾向于保留鋼管待焊接段，由此而產(chǎn)生的技術(shù)弊端，本 發(fā)明希望通過其他途徑解決，因此，本發(fā)明提供了一種解決無法確保待焊接段中焊接坡口 間距保持一致這一技術(shù)問題的方案，該方案為一種鋼管合縫內(nèi)焊系統(tǒng)，包括合縫液壓機架、 合縫臺車以及內(nèi)焊機，其特征在于所述合縫內(nèi)焊系統(tǒng)還包括抵擋部件，所述抵擋部件包括 固定部分、與固定部分連接并在鋼管合縫內(nèi)焊時伸入鋼管內(nèi)的懸臂部分以及設(shè)置在合縫臺 車上的懸臂槽，所述懸臂部分包括懸臂本體以及設(shè)置在懸臂本體上并在懸臂槽內(nèi)滾動的滾 輪機構(gòu)，所述懸臂本體包括設(shè)有將鋼管向合縫液壓機架方向抵的托輥的托輥段。
[0006] 抵擋部件通過托輥段至少與合縫液壓機架構(gòu)成一套夾持機構(gòu)，對鋼管焊接處構(gòu)成 夾持，實現(xiàn)了減少坡口間距與夾持段坡口間距之間的差距的技術(shù)目的，雖然本領(lǐng)域技術(shù)人 員可以設(shè)法對整根鋼管進行夾持，以控制鋼管坡口間距，但本發(fā)明并不傾向于對鋼管的不 同部位均進行夾持，焊接處坡口間距是影響焊接質(zhì)量的重要參數(shù)，對鋼管的不同部位進行 夾持使得焊接處坡口間距受多個夾持力的綜合影響，使焊接處坡口間距的調(diào)節(jié)變得復(fù)雜繁 瑣。為此，本發(fā)明在實現(xiàn)減少坡口間距與夾持段坡口間距之間的差距的基礎(chǔ)上，可以使托輥 段直接作用于焊接處，焊接處施加給托輥段的作用力可以通過滾輪機構(gòu)直接作用在合縫臺 車上，不需要額外的設(shè)置承受所述作用力的支撐結(jié)構(gòu)，從而消除了支撐結(jié)構(gòu)妨礙合縫臺車 通行的擔憂。
[0007] 在控制合縫液壓機架，調(diào)節(jié)施加在鋼管上的夾持力的過程中，除了可以改變鋼管 坡口間距之外，鋼管本身也可能會發(fā)生相對于合縫臺車的細微偏轉(zhuǎn)，可能是合縫液壓機架 夾持結(jié)構(gòu)無法協(xié)調(diào)夾持所造成的后果，解決的方式是增設(shè)導(dǎo)向輪，將所述導(dǎo)向輪插入鋼管 坡口之間，鋼管的細微偏轉(zhuǎn)即可得到制止，為此，需要針對鋼管坡口間距選擇寬度合適的導(dǎo) 向輪，而在鋼管坡口間距發(fā)生較大變化時又不得不更換導(dǎo)向輪，本發(fā)明希望減少更換導(dǎo)向 輪的頻率，進而提高導(dǎo)向輪對不同鋼管坡口間距的適應(yīng)能力。
[0008] 本發(fā)明對懸臂本體做了進一步改進，所述懸臂本體還包括連接固定部分與托輥段 的導(dǎo)向段，所述導(dǎo)向段包括插入鋼管兩個相對坡口面之間的導(dǎo)向輪、限位槽、在限位槽內(nèi)滑 動的導(dǎo)向輪座以及移動導(dǎo)向輪座的移動機構(gòu)。
[0009] 通過移動機構(gòu)在限位槽內(nèi)滑動導(dǎo)向輪，使導(dǎo)向輪插入較窄的坡口間距區(qū)間，保證 導(dǎo)向輪制止鋼管細微偏轉(zhuǎn)的預(yù)期效果。
[0010] 以下技術(shù)方案至少可以增加導(dǎo)向輪尋找較窄坡口區(qū)間的主動性：
[0011] 所述導(dǎo)向段還包括測量導(dǎo)向輪兩側(cè)分別與鋼管兩個相對坡口面距離的測距傳感 器，所述移動機構(gòu)包括設(shè)置在限位槽一端的螺紋軸套、在螺紋軸套內(nèi)轉(zhuǎn)動的螺紋桿以及電 機，所述螺紋桿一端與導(dǎo)向輪座連接，另一端由電機帶動，所述鋼管合縫內(nèi)焊系統(tǒng)還包括控 制電路，所述測距傳感器及電機均與控制電路連接。
[0012] 設(shè)定導(dǎo)向輪與鋼管坡口面的距離，就可以在所述距離隨著鋼管內(nèi)部焊接的進行發(fā) 生不良變化時，主動調(diào)整。
[0013] 上文已經(jīng)介紹，對于焊接處施加給托輥段的作用力可以通過滾輪機構(gòu)直接作用在 合縫臺車的懸臂槽上，滾輪機構(gòu)在懸臂槽上的滾動應(yīng)當確保合縫臺車在垂直于托輥段的方 向上不發(fā)生任何移動，與懸臂槽精確匹配的滾輪機構(gòu)是一種高成本的確保合縫臺車在垂直 于托輥段的方向上不發(fā)生任何移動的高成本方案，而且一旦發(fā)生較大的使用磨損，就無法 繼續(xù)保持。而本發(fā)明提供的解決方案確是簡單的、低成本的且長期有效：滾輪機構(gòu)包括設(shè)置 在懸臂本體底部的主滾輪、設(shè)置在懸臂本體兩側(cè)的側(cè)滾輪、偏心軸以及側(cè)滾輪安裝座，所述 側(cè)滾輪通過偏心軸安裝在側(cè)滾輪安裝座上，所述偏心軸設(shè)有開有長孔的轉(zhuǎn)動調(diào)節(jié)板，側(cè)滾 輪安裝座上還設(shè)有與長孔相對的螺栓固定位。在臺車通過托輥段前，轉(zhuǎn)動偏心軸，使懸臂本 體兩側(cè)側(cè)滾輪邊緣的距離與懸臂槽兩側(cè)槽壁的距離一致，然后再將螺栓通過長孔并固定在 螺栓固定位的方式固定偏心軸即可。
[0014] 當然，相對于轉(zhuǎn)動偏心軸，事先測量懸臂槽兩側(cè)槽壁的距離以使偏心軸的轉(zhuǎn)動角 度有依據(jù)是一項繁瑣的工作，本發(fā)明設(shè)計了一種懸臂本體套模，包括套住托輥段的托輥段 模以及托輥段模連接的校正模，所述校正模與懸臂槽的形狀大小一致，校正模與托輥段模 為一體結(jié)構(gòu)。使用時將懸臂本體套入懸臂本體套模，托輥段緊密貼在托輥段模內(nèi)壁上，同時 將兩個相對側(cè)滾輪的邊緣緊密貼在校正模上，然后再將螺栓通過長孔并固定在螺栓固定位 的方式固定偏心軸，確保兩個相對側(cè)滾輪的邊緣之間的距離與懸臂槽兩側(cè)槽臂