海洋工程自升式裝置樁腿主弦管的焊接設備的製作方法

2023-05-27 23:29:06

專利名稱：海洋工程自升式裝置樁腿主弦管的焊接設備的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種海洋工程自升式裝置(包括但不限於鑽井平臺、支持服務平臺、生活平臺、鑽井船等，下同)樁腿的焊接設備，特別是涉及海洋工程自升式裝置樁腿主弦管的焊接設備。
背景技術：
自升式平臺主要用來滿足海上石油和天然氣的勘探、開採工程的作業需要。樁腿是鑽井平臺的最重要部件之一，對平臺的使用壽命和正常生產活動起著決定性的作用，其關鍵是焊接質量及尺寸精度的控制。自升式平臺結構形式為，每條樁腿有三根主弦管，主弦管的齒條和半圓板的焊接形式有其自身顯著的特點，在焊接上存在著鋼板厚度大、母材強度高、焊後要求變形小、焊後100% MT和UT探傷等特點。目前該部位的焊接工作主要有兩種方法1)將該部位的半圓板與齒條用夾具固定後採取人工焊接。此方法效率低，加之主弦管特殊的焊接工藝導致焊接質量難以保證，一旦出現焊接質量問題，修補工作非常繁瑣，費用高昂。2)採用焊接機器自動焊接。這種方法一般是採用龍門式或懸臂式焊機焊接，龍門架或懸臂上面帶有兩支焊槍，分別對兩面的焊縫進行焊接，一次只能焊接一根，為了保證焊接的精度，裝夾定位需要耗費大量時間。由於兩支焊槍均裝在同一個龍門架或懸臂上，當一支焊槍出現故障的時候，只能兩支焊槍都要停下，影響生產效率。

實用新型內容為了克服現有技術中的焊接的低效率以及難以控制焊接質量的缺陷，本實用新型要解決的技術問題是提出一種用於焊接海洋工程自升式裝置樁腿工件的焊接設備，可以同時放置兩個工件，一個工件在焊接的時候，另外可以進行組裝定位，大大提供工作效率，以及提聞焊接質量。為此，本實用新型提出了一種對海洋工程自升式裝置的樁腿工件進行焊接的焊接設備，所述焊接設備包括兩組串聯設置的翻轉工作檯，每組翻轉工作檯夾持焊接工件的兩端；設置在所述兩組翻轉工作檯的至少一側的軌道；沿著軌道行走的臺式行走操作機；設置在臺式行走操作機上的焊接系統，所述焊接系統包括焊槍，所述焊槍對所述焊接工件的焊道進行焊接。優選的是，所述焊接工件包括通過夾具定位固定在一起兩根半圓板和一根齒條，在齒條與半圓板的上下接合位置處形成所述焊道。優選的是，所述翻轉工作檯包括帶驅動的第一翻轉機和第二翻轉機，在第一翻轉機和第二翻轉機之間夾持有焊接工件。優選的是，所述第一翻轉機包括機座、設置在機座上的驅動機構、在機座的上部支撐的翻轉軸，翻轉軸的一端由驅動機構驅動，翻轉軸的另一端固定連接有工件固定機構，工件固定機構對所述焊接工件的一端進行固定夾持；以及所述第二翻轉機包括機座，在機座的上部支撐的翻轉軸，翻轉軸的一端固定連接工件固定機構，工件固定機構對所述焊接工件的另一端進行固定夾持，所述翻轉軸的另一端設置有制動機構，其中所述驅動機構驅動翻轉軸旋轉使得焊接工件轉動。優選的是，所述臺式行走操作機包括帶有輪子的電動行走臺，所述電動行走臺驅動輪子沿著軌道行走；在電動行走臺上方的可移動地行走的十字型操作機，所述十字型操作機包括相互垂直交叉地可移動的立柱和橫臂，在所述橫臂的一端設置有所述焊槍。優選的是，電動行走臺為焊接箱型結構，所述箱形結構的下面裝有驅動系統，兩端配有鎖軌器，所述電動行走臺到達預定位置後，鎖軌器將箱形結構與軌道鎖緊，在電動行走臺的箱型結構的上面安裝有直線導軌和傳動齒條，所述十字型操作機沿著所述直線導軌和傳動齒條行走。優選的是，還包括雷射自動測距系統。優選的是，在所述兩組翻轉工作檯的兩側分別設置有所述軌道和在所述軌道上的 臺式行走操作機。優選的是，所述焊槍是窄坡口扁焊槍。優選的是，所述十字型操作機包括相對於所述立柱升降所述橫臂的提升機構。

圖I是顯示依照本實用新型的海洋工程自升式裝置樁腿主弦管焊接設備的主視平面示意圖；圖2是顯示圖I中的焊接設備的俯視示意圖，其中沒有顯示焊接機；圖3是顯示圖I中的焊接設備的翻轉工作檯結構的示意圖。
具體實施方式
下面將參照附圖描述本實用新型的實施例。在下面的說明中相同或相應的結構元件由相同的參考數字表示並且其重複說明將省略。根據本實用新型的海洋工程自升式裝置樁腿主弦管根據本實用新型的焊接設備主要包括臺式行走操作機、翻轉工作檯、焊接系統、電控系統、雷射測距裝置、焊劑回收系統
坐寸ο如圖I和圖2所示，根據本實用新型的焊接設備包括兩組串聯放置的翻轉工作檯30，每組翻轉工作檯30包括帶驅動的翻轉機I和翻轉機2，在帶驅動的翻轉機I和翻轉機2之間夾持有焊接工件40，即通過夾具定位固定在一起兩支半圓板42和一支齒條41。在兩組翻轉工作檯30的兩側分別設置有能夠沿著工作檯30的兩側在軌道11上行走的臺式行走操作機50。臺式行走操作機50包括具有箱型結構的電動行走臺10，電動行走臺10具有支撐在軌道11上的輪子12，從而電動行走臺10驅動輪子12沿著軌道11行走。臺式行走操作機50還包括在電動行走臺10上方的可移動行走的十字型操作機60。十字型操作機60包括相互垂直交叉的可移動的立柱9和橫臂8。在橫臂8上設置有控制櫃7、送絲機6和焊槍5。根據本實用新型的一個優選的實例，電動行走臺10為焊接箱型結構，焊後做消除焊接應力處理，整體加工；箱形結構的下面裝有驅動系統，兩端配有鎖軌器，行走臺到達預定位置後，鎖軌器將箱形結構與軌道11鎖緊，從而提高焊接設備的穩定性。在電動行走臺的箱型結構的上面安裝有高精度直線導軌和傳動齒條，使十字型操作機60的行走更加穩定，確保焊接質量。根據本實用新型的一個優選的實例，十字型操作機60包括立柱9、橫臂8、機頭調節裝置和雷射測距裝置等部分。立柱9和橫梁8設計有足夠的剛度、強度確保焊接過程中的穩定。立柱9、橫臂8採用焊接結構，焊後做消除應力處理，以保證立柱尺寸長久不變形。在立柱9頂部有用於升降橫臂的提升機構，升降機構採用梯形絲槓傳動。橫臂伸縮運動採用交流伺服電機驅動，滾珠絲槓傳動，橫臂作為雷射測距的執行機構，可帶動機頭作水平移動。立柱9、橫臂8的導軌均採用精密直線導軌，並配有機械、電動限位裝置，確保設備使用安全。橫梁8的前端配有進行水平位置調節的電動滑架及焊槍角度調節裝置，焊槍角度調節裝置可任意調節，焊接過程當中也可調節。如圖3所示，顯示了根據本實用新型的翻轉工作檯30的結構示意圖。翻轉工作檯30包括設置在齒條41兩側的帶驅動的翻轉機I和翻轉機2。帶驅動的翻轉機I包括機座38、設置在機座38上的電機和減速器機構31、傳動齒輪機構32、控制箱37以及在機座38的上部由潤滑支持裝置33支撐的翻轉軸，翻轉軸的一端由傳動齒輪機構32驅動，翻轉軸的另一端固定連接有齒條固定機構34,齒條固定機構34對齒條41的一端進行固定夾持,在齒條41的兩側通過夾具固定有半圓板42，在半圓板42和齒條41的上下接合處形成有焊道35。 同樣，翻轉機2包括機座38，在機座28的上部支撐的翻轉軸，翻轉軸的一端固定連接齒條固定機構34，齒條固定機構34對齒條41的另一端進行固定夾持，翻轉機2的翻轉軸的另一端設置有制動機構36，以便對翻轉軸的翻轉角度和位置進行制動控制。根據本實用新型的焊接設備在諸如齒條和半圓板的焊接工件一側的焊道焊接完成3-4道之後，通過翻轉工作檯30將焊接工件翻轉180度從而對工件的相對的另一側的焊道進行焊接，循環往復，直到焊道填滿為止。這樣大大提高了焊接效率，防止焊接變形。根據本實用新型的一個優選的實例，本實用新型的焊接設備帶有雷射自動測距系統。雷射自動測距系統原理如下採用長距離高精度雷射位移傳感器，通過雷射反射測定對當前位置距離，然後將當前位置設為0，雷射傳感器隨操作機移動，實時檢測並與當前位置值相比較、運算，出現偏差時通過橫臂伺服電機系統進行調節，始終保持當前位置值，因為是以齒條立面為基準，所以焊槍可保證沿齒條立面的平行線移動。這樣所有的焊道邊緣都會和齒條平行，焊縫外觀美觀。測量精度O. 5mm。根據本實用新型的一個優選的實例，本實用新型的焊接設備的焊接系統為埋弧焊機，該焊機直流採用美國林肯DC-1000焊接電源，NA-3SF送絲機構及NA-3S控制箱。其具體參數如下直流焊接電源電源型號DC-1000 (林肯)焊接電流I5OA-I3OOA[0035]額定電流1000A(100%暫載率)焊接電流波動彡±25A電弧電壓16V-46V電壓波動範圍±1V連續工作時間彡24h送絲機送絲機型號NA3SF(142 I)送絲速度18_440mm/mincy控制箱型號NA_3S電源形式CC/CV可替換的是，本實用新型也可以採用其他類型的焊接系統，並根據焊接工件的材料、尺寸等參數選定焊機的具體類型。根據本實用新型的一個優選的實例，焊接設備採用特製的窄坡口扁焊槍，表面噴鍍A1203陶瓷材料，在高溫工況下不爆裂。彈性夾瓦式導電嘴，以保證導電嘴有磨損後仍具有良好的導電性，尤其適合藥芯焊絲的焊接，由於藥芯焊絲很軟，送絲過程中焊絲會變成橢圓形的截面，使用帶有彈性的夾瓦式導電嘴會使焊絲在變形的情況下順利送絲，不會出現出絲不暢的現象，確保焊接質量。根據本實用新型的一個優選的實例，本實用新型的焊接設備帶有焊劑自動回收系統。通過負壓泵將焊後多餘的焊劑回收到集料筒中，避免焊劑浪費。集料筒內配有過濾袋，將細小的粉塵過濾掉，使排放到空氣中的是清潔的空氣。根據本實用新型的一個優選的實例，本實用新型的焊接設備帶有電控系統。該電控系統採用觸控螢幕、PLC為主要控制單元，可以集中控制操作機、焊機、雷射測距及焊劑回收等。可實現人機對話。焊接過程中，可實時微調焊槍及焊絲的位置，焊接電流及焊接電壓。焊槍前端配有雷射指示燈，可間接指示焊接位置。設備具有故障自診斷功能。能根據系統出錯情況，在人機界面上給出報警及錯誤信息。故障停焊功能，自動測距出現故障時，立即停止焊接。電控系統的設計滿足各機構動作的要求，製造質量符合相應質量標準IEC60204標準和國家相應質量標準要求，設有缺相、短路、過流、過熱、過載等安全保護功能，在電源有波動和衝擊情況下，保證正常運行。電器控制櫃有防塵、防風的設計，防護等級IP55，控制櫃內設置220V電源插座。控制面板為噴沙處理的鋁面板，控制按鈕、開關位置均有漢字標識。電氣部分元器件均在一個控制櫃內，與外部電氣部分的接口均採用接插件，便於插拔。控制系統除了主控櫃外，設計有遠程控制箱，實現兩地操作。以下是根據本實用新型的一個具體的焊接設備的主要技術參數I. I工件參數[0060]5吋齒條長X寬X高7338X 127X764. 2mm，工件自重約7T6吋齒條長X寬X高7788X152X764. 2mm，工件自重約8T7吋齒條長X寬X高8534X178X838. 2mm，工件自重約17T8吋齒條長X寬X高7586 X 210 X 1050mm工件自重約3ITI. 2設備主要技術參數橫梁水平伸縮有效行程IOOOmm橫梁垂直升降有效行程IOOOmm橫梁伸縮速度0-2000mm/min·[0068]橫梁升降速度約800mmmin操作機行走速度0-10000mm/min操作機有效焊接長度9000mm電動滑架有效行程300mm滑塊移動速度4mm/s行走臺行走速度3000mm/min設備供電系統380V±10%、三相、50Hz±lI. 3工作環境環境溫度-IOC。C-45C相對溼度45% -95 %無凝結環境無劇烈震動、顛簸根據本實用新型，作為一個具體的焊接設備具有如下特點採用行走臺使操作機運行平穩，直線度好；由於工件組裝、裝卡的誤差，焊絲端點的直線軌跡與被焊位置的直線軌跡在實際生產中很難重合，為此焊槍配有雷射自動測距系統，保證被焊位置與齒條立面的相對位置不變。焊槍配有角度調節功能，不同位置的焊縫可隨意調節焊槍的角度，確保焊接質量；焊劑回收裝置可大大減輕工人的勞動強度，減少焊劑的浪費，降低生產成本；翻轉工作檯的翻轉速度快，穩定性好，效率高。實施例的上述說明提供了用來使本領域技術人員製造和使用本實用新型。此外，對這些實施例的各種改動對於本領域的技術人員是很顯而易見的，並且在此界定的通用原理和特定實例可以應用於其它實施例。因此，本實用新型並非用來限於在此所述的實施例，而是應該被給予由權利要求和等效物界定的限制的最寬的範圍。
權利要求1.一種對海洋工程自升式裝置的焊接工件進行焊接的焊接設備，所述焊接設備包括 兩組串聯設置的翻轉工作檯，每組翻轉工作檯夾持焊接工件的兩端； 設置在所述兩組翻轉工作檯的至少一側的軌道； 沿著軌道行走的臺式行走操作機； 設置在臺式行走操作機上的焊接系統，所述焊接系統包括焊槍，所述焊槍對所述焊接工件的焊道進行焊接。
2.如權利要求I所述的焊接設備，其特徵在於，所述焊接工件包括通過夾具定位固定在一起兩支半圓板和一支齒條，在齒條與半圓板的上下接合位置處形成所述焊道。
3.如權利要求I所述的焊接設備，其特徵在於，所述翻轉工作檯包括帶驅動的第一翻轉機和第二翻轉機，在第一翻轉機和第二翻轉機之間夾持有焊接工件。
4.如權利要求3所述的焊接設備，其特徵在於，所述第一翻轉機包括機座、設置在機座上的驅動機構、在機座的上部支撐的翻轉軸，翻轉軸的一端由驅動機構驅動，翻轉軸的另一端固定連接有工件固定機構，工件固定機構對所述焊接工件的一端進行固定夾持；以及 所述第二翻轉機包括機座，在機座的上部支撐的翻轉軸，翻轉軸的一端固定連接工件固定機構，工件固定機構對所述焊接工件的另一端進行固定夾持，所述翻轉軸的另一端設置有制動機構， 其中所述驅動機構使驅動翻轉軸旋轉使得焊接工件轉動。
5.如權利要求I所述的焊接設備，其特徵在於，所述臺式行走操作機包括 帶有輪子的電動行走臺，所述電動行走臺驅動輪子沿著軌道行走； 在電動行走臺上方的可移動地行走的十字型操作機，所述十字型操作機包括相互垂直交叉地可移動的立柱和橫臂，在所述橫臂的一端設置有所述焊槍。
6.如權利要求5所述的焊接設備，其特徵在於，電動行走臺為焊接箱型結構，所述的箱形結構的下面裝有驅動系統，兩端配有鎖軌器，所述電動行走臺到達預定位置後，鎖軌器將箱形結構與軌道鎖緊，在電動行走臺的箱型結構的上面安裝有直線導軌和傳動齒條，所述十字型操作機沿著所述直線導軌和傳動齒條行走。
7.如權利要求5所述的焊接設備，其特徵在於，還包括雷射自動測距系統。
8.如權利要求I所述的焊接設備，其特徵在於，在所述兩組翻轉工作檯的兩側分別設置有所述軌道和在所述軌道上的臺式行走操作機。
9.如權利要求I所述的焊接設備，其特徵在於，所述焊槍是窄坡口扁焊槍。
10.如權利要求5所述的焊接設備，其特徵在於，所述十字型操作機包括相對於所述立柱升降和所述橫臂的提升機構。
專利摘要本實用新型公開了一種對海洋工程自升式裝置的焊接工件進行焊接的焊接設備，所述焊接設備包括兩組串聯設置的翻轉工作檯，每組翻轉工作檯夾持焊接工件的兩端；設置在所述兩組翻轉工作檯的至少一側的軌道；沿著軌道行走的臺式行走操作機；設置在臺式行走操作機上的焊接系統，所述焊接系統包括焊槍，所述焊槍對所述焊接工件的焊道進行焊接。
文檔編號B23K9/28GK202715940SQ20122036148
公開日2013年2月6日 申請日期2012年7月24日 優先權日2012年7月24日
發明者李貢, 孫世東 申請人:李貢, 孫世東