大型球形壳体环缝焊接固定卡具及利用其环缝焊接的方法与流程

本发明涉及一种焊接固定卡具，特别涉及一种大型球形壳体环缝自动焊用固定卡具。

背景技术：

大型球形壳体通常由多个瓜辨拼接而成，拼接焊缝的焊接质量便成为了影响整个产品质量的关键因素。对于常规压力容器而言，大型球壳的拼焊一般采用手工焊接。采用手工焊接需的设备、工具工装较少，受外界影响因素小，操作也较方便，因此手工焊接方式在大型球壳的拼焊中较为普遍。但其缺点也较为明显，即焊接质量在很大程度上取决于焊工的个人焊接水平，这给产品质量带来了较大的不稳定性。而对于核电主设备来说，焊缝质量的检测手段和要求都比常规压力容器高，很多时候都要求焊缝一次性合格，因此传统的手工焊接模式对于核电产品中大型球壳的环缝拼焊具有较大的质量风险。而且手工焊接时间也较长，劳动强度较高，在一定程度上减缓了产品制造进度，加大了出现质量问题的机率。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本发明人进行了锐意研究，结果发现：在球形壳体两端分别固定设置有防变形环(1)，在防变形环(1)上固定设置有固定盘(2)，通过固定盘(2)上的支撑杆(21)将球形壳体设置于支撑座(3)和拉接件(4)上，并且使拉接件(4)与球形壳体焊接，从而支撑座(3)和拉接件(4)共同支撑球形壳体，在焊接球形壳体的焊缝时，不仅便于焊机机头在焊接前对焊接位置自动找正，而且一次旋转壳体可同时焊接同一经线圈上的两条焊缝，提高工作效率，从而完成了本发明。

本发明的目的在于提供一种大型球形壳体环缝焊接固定卡具，其特征在于，该固定卡具包括防变形装置和支撑装置，其中，所述防变形装置包括防变形环(1)和与防变形环(1)固定连接的固定盘(2)；所述支撑装置包括用于支撑球形壳体的支撑座(3)和拉接件(4)，其中，

防变形环(1)为环形板，固定设置于球形壳体两端，所述防变形环(1)在其外缘上沿防变形环(1)的径向开设有多个凹槽(11)；

固定盘(2)为圆形板，安装于防变形环(1)内缘，在固定盘(2)球形壳体外部的表面上，沿其中心轴方向固定设置有支撑杆(21)，所述支撑杆(21)为圆柱形杆，其与支撑座(3)上的卡扣相配合；

支撑座(3)为立柱，在支撑座(3)顶端设置有与支撑杆(21)相配合的卡扣；

拉接件(4)为金属板或金属块，其一端与支撑台面固定连接，另一端为与球形壳体的外表面吻合的弧形，并与球形壳体的外表面固定连接。

附图说明

图1示出本发明所述固定卡具的立体结构示意图；

图2示出本发明所述固定卡具工作状态图。

附图标号说明：

1-防变形环

11-凹槽

2-固定盘

21-支撑杆

3-支撑座

31-加强筋板

32-上部管箍

321-上部把持耳

33-下部管箍

331-下部把持耳

34-支撑件

4-拉接件

5-变位机工作台面

6-变位机

7-地基

具体实施方式

下面通过对本发明进行详细说明，本发明的特点和优点将随着这些说明而变得更为清楚、明确。

在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“前”、“后”、“左”和“右”等指示的方位或位置关系为基于本发明工作状态下的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”和“第四”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

以下详述本发明。

根据本发明，提供一种大型球形壳体环缝焊接固定卡具，其特征在于，该固定卡具包括防变形装置和支撑装置，其中，所述防变形装置包括防变形环1和与防变形环1固定连接的固定盘2；所述支撑装置包括用于支撑球形壳体的支撑座3和拉接件4。

所述防变形环1为环形板，固定设置于球形壳体两端，所述防变形环1在其外缘上沿防变形环1的径向开设有多个凹槽11。

在本发明中，所述球形壳体是由多块瓜辨拼接而成的，优选地，是由偶数块瓜辨拼接而成的，从而使球形壳体上的焊缝为对称分布，更优选地，是由八块瓜辨拼接而成的。

在本发明中，所述“瓜辨”是指用于焊接组成球形壳体的，外形似瓜辨的金属板。

在本发明中，所述球形壳体是在其内部预焊接的。

在本发明中，所述球形壳体在预焊接时，其两端固定连接防变形环1。

在本发明中，从而使防变形环1避开焊缝焊道，从而便于焊缝焊接，同时避免焊缝与防变形环1被焊接到一起。

在预焊接时，操作人员需要进入球形壳体内部进行操作，因此，操作人员可通过防变形环1进出球形壳体，而防变形环1在预焊接时即被固定在球形壳体的两端，便于预焊接操作。

在本发明中，所述固定盘2为圆形板，安装于防变形环1内缘，在固定盘2的在球形壳体外侧的表面上，沿其中心轴方向固定设置有支撑杆21，所述支撑杆21为圆柱形杆，其与支撑座3上的卡扣相配合，从而支撑球形壳体，使球形壳体与支撑台面不相接触，其中，所述支撑台面为固定支撑座3的台面。

在本发明中，所述固定盘2与防变形环1是固定连接的，如焊接、通过螺栓连接等，优选为通过螺栓连接的，以便固定盘2的重复利用。

在本发明一种优选的实施方式中，球形壳体两端的固定盘2是同轴的，以便焊接过程中焊缝的找正。

在本发明一种更为优选的实施方式中，在防变形环1与固定盘2相接触的侧面上设置有防变形环止口，相应地，在固定盘2相应的侧面上设置有与所述防变形环止口匹配的固定盘凸台，从而使球形壳体两端的固定盘2同轴。

在本发明一种优选的实施方式中，如图1所示，所述支撑台面为变位机工作台面5。

在本发明中，所述支撑座3为立柱，在支撑座3顶端设置有与支撑杆相配合的卡扣。

在本发明一种优选的实施方式中，所述支撑座3为长方体立柱、圆柱体立柱或者为工型件立柱等，其内部是实心的或者是中空的，该支撑座3顶面为金属板，优选为长方形金属板，其底面也为金属板，优选为长方形金属板。

在本发明一种更为优选的实施方式中，底面的面积大于顶面的面积。

在本发一种更为优选的实施方式中，在支撑座3的上底面之间，在立柱侧面上设置有加强筋板31，优选地，在立柱相对的两个侧面上分别设置加强筋板31，以增加支撑座3的最大支撑强度。

在本发明一种更为优选的实施方式中，所述支撑座3与变位机工作台面5是焊接或者是通过螺栓连接的。

在本发明中，在支撑座3的顶面设置有卡扣，所述卡扣包括上部管箍32和下部管箍33，其中，

上部管箍32为半圆筒，并在半圆筒两端的外侧固定设置有上部把持耳321，

下部管箍33也为半圆筒，并在半圆筒两端的外侧固定设置有下部把持耳331，

在下部把持耳331与支撑座3顶面之间固定设置有用于将下部管箍33固定设置于支撑座3顶面的支撑件34，所述支撑件34为金属板，优选地，其上端与下部把持耳331固定连接，其下端与支撑座3顶面固定连接，其与半圆筒相接触的一端为与半圆筒外壁吻合的弧形，并与半圆筒的外壁固定连接。

在本发明中，上部管箍32与下部管箍33相互配合，两个半圆筒组合成为一个完整的圆筒。

在本发明中，上部把持耳321与下部把持耳331上分别设置有相匹配的螺纹孔，通过螺栓和螺母固定连接。

在本发明一种优选的实施方式中，在上部管箍32与下部管箍33中的半圆筒上开设有止口带，并在固定盘2上的支撑杆21上设置有与止口带相匹配的环向止动槽，以防止球形壳体在两支撑座3之间轴向窜动。

在本发明中，所述拉接件4为金属板或金属块，其一端与支撑台面固定连接，另一端为与球形壳体的外表面吻合的弧形，并与球形壳体的外表面固定连接。

在本发明一种优选的实施方式中，在球形壳体外表面上，与拉接件相应的位置上堆焊有堆焊层，以便拉接件与球形壳体固定连接，同时保护球形壳体的外表面在与拉接件4分割时不被破坏。

在焊接时，变位机工作台面5为竖直方向，使变位机工作台面5绕其中心轴旋转，由于球形壳体的规格较大，一般直径大于2m，因此，单纯依靠支撑座3对球形壳体进行支撑，支撑座3的载荷过大，增加了安全隐患，进而，本发明在球形壳体与变位机工作台面5之间设置拉接件4，辅助支撑座将球形壳体固定在变位机工作台面上。

在焊接时，首先将变位机翻转至竖直方向，再使变位机工作台面5围绕其中心轴旋转，当其旋转一周时，球形壳体在同一经线圈上的两条焊缝焊接完成。

在本发明一种优选的实施方式中，当球形壳体在同一经线圈上的两条焊缝焊接完成后，将变位机工作台面5翻转至水平方向，割开拉接件4与球形壳体，旋转球形壳体，使另一组焊缝位于适于焊接的位置，再在球形壳体外表面上相应的位置上堆焊堆焊层，再将拉接件4与球形壳体固定连接。

在本发明一种优选的实施方式中，大型球形壳体的焊接方法包括以下步骤：

步骤1，将瓜辨顺次与防变形环1焊接，并在球形壳体内部对相邻瓜辨之间的焊缝进行预焊接；

步骤2，将固定盘2与防变形环1进行固定；

步骤3，在变位机工作台面5上根据球形壳体的外径固定设置两个支撑座3；

步骤4，将球形壳体吊装在支撑座3上，再相应地通过螺栓安装上部管箍32；

步骤5，在球形壳体与变位机工作台面5之间焊接拉接件4；

步骤6，将翻转变位机工作台面5，利用焊接机头自动焊接。

在本发明一种更为优选的实施方式中，大型球形壳体的焊接方法包括以下步骤：

步骤1，将瓜辨顺次与防变形环1焊接，并在球形壳体内部对相邻瓜辨之间的焊缝进行预焊接，待所有瓜辨预焊接完成后，操作人员通过防变形环1出来；

步骤2，将固定盘2与防变形环1通过螺栓固定，

步骤3，在变位机工作台面5上根据球形壳体的外径固定设置两个支撑座3，两个支撑座3关于变位机工作台面5的中心对称，

步骤4，使变位机工作台面5处于水平位置，将球形壳体吊装在支撑座3上，使两个固定盘2上的支撑杆21分别卡止于下部管箍33上，再相应地通过螺栓安装上部管箍32，

步骤5，在球形壳体与变位机工作台面5之间焊接拉接件4，在焊接拉接件4之前，在球形壳体外部相应的位置上堆焊堆焊层，

步骤6，将翻转变位机工作台面5，使其处于竖直状态，再使变位机工作台面5绕其中心轴转旋，找正焊缝后，利用焊接机头自动焊接。

根据本发明提供的大型球形壳体环缝焊接固定卡具，具有以下有益效果：

(1)该固定卡具具有便于焊接操作、结构简单等特点，可重复多次使用，制造成本和使用成本均较低；

(2)该固定卡具，与变位机配合使用，便于焊缝的找正；

(3)该固定卡具，与变位机配合使用，能同时焊接在同一经线圈上的两条焊缝，大大加快了焊接速度；

(4)利用该固定卡具，简化了焊接下一对称焊缝时的装配操作，节省了大量装配用时，减轻了工人的劳动强度。

以上结合具体实施方式和范例性实例对本发明进行了详细说明，不过这些说明并不能理解为对本发明的限制。本领域技术人员理解，在不偏离本发明精神和范围的情况下，可以对本发明技术方案及其实施方式进行多种等价替换、修饰或改进，这些均落入本发明的范围内。本发明的保护范围以所附权利要求为准。