一种水冷壁管模拟焊接架的制作方法

本实用新型涉及压力管道焊接技术领域，尤其涉及一种电厂水冷壁管的模拟焊接架。

背景技术：

随着电力行业的迅速发展，国内外火电机组的单机容量不断增加，对电厂设备的考验也随之而来。水冷壁管是电厂锅炉受热面管子中重要组成部分，属于高温高压压力管道。随着设备长周期使用，高温腐蚀、磨损、采样等需要大批量、经常性对水冷壁管进行更换焊接。

水冷壁焊接的特殊性在于由于受管节距限制，管与管的间距较小，焊接位置困难，焊接角度较小，容易出现气孔、夹渣、裂纹等缺陷，且挖补修复也十分困难，严重影响发电机组稳定运行。由于上述水冷壁管在焊接中，焊件空间位置的高度、设置障碍管的间距均有一定的要求，这就对电厂焊接人员的焊接技术要求很高。现下电厂行业对焊接技术人员的培训采用十字障碍焊接架，结构单一，并不能模拟实际焊接操作中水冷壁管管间距小的焊接环境，进而不能对焊接工人的焊接技能起到有效的培训效果。因此，迫切需要设计一种模拟焊接架，能够实现对实际现场水冷壁管的焊接状况进行模拟，实现对焊接工人的培训。

技术实现要素：

鉴于上述的分析，本实用新型实施例旨在提供一种水冷壁管模拟焊接架，该焊接架能对实际焊接现场进行模拟，用以对焊接人员进行焊接培训，进一步提升焊接技术人员提升焊工对水冷壁焊接的熟练度和实操水平。

一种水冷壁管模拟焊接架，包括：底座1、高度调节组件、角度组件、连接组件、固定组件以及工作面集中固定平台18；高度调节组件包括：立柱2、高低调节锁母3和高低调节套筒4；角度组件包括：0°固定孔6、45°固定孔7和90°固定孔8；连接组件包括：水平夹板5和水平套筒10；固定组件包括：水平固定螺栓9、工作台固定螺栓11、管件固定角铁16和管件固定螺栓17。

进一步，管件固定角铁(16)是两块钢板焊接而成，两块钢板之间的角度为α，45°≤α≤135°，α的大小与水冷壁管的直径有关。

进一步，工作面集中固定平台18包括：第一管组工作面13、第二管组工作面14和第三管组工作面15；第一管组工作面13、第二管组工作面14、第三管组工作面15沿所述工作面集中固定平台18周向分布；所述工作面集中固定平台18为正多边形结构；工作面集中固定平台(18)由10号槽钢组成边长为400mm的等边三角形，平台双面覆盖厚度为8mm的钢板。第一管组工作面(13)设置有6根障碍管；第二管组工作面(14)设置有4根障碍管；第三管组工作面(15)设置有4根障碍管。

第一管组工作面(13)管节距为60mm，管间距为32mm；第二管组工作面(14)管节距为48mm，管间距为16mm，第三管组工作面(15)管节距75mm，管间距为15mm。

进一步，工作面集中固定平台18通过水平套筒10与水平夹板5连接，并由水平固定螺栓9进行固定。

进一步，0°固定孔6、45°固定孔7、90°固定孔8，呈周向分布于水平调整臂12的一端。

进一步，水平调整臂12通过高低调节套筒4与立柱2连接，由高低调节锁母3压紧固定；高低调节套筒4套设于立柱上。

进一步，45°固定孔7用于水冷壁管与水平方向角度间隔为45°位置的焊接，0°固定孔6用于水冷壁管垂直位置的焊接，工作面集中固定平台18与立柱2轴向平行，90°固定孔8用于水冷壁管水平位置的焊接，工作面集中固定平台18与立柱2角度间隔为90°。

与现有技术相比，本实用新型至少可实现如下有益效果之一：

(1)本实用新型中工作面集中固定平台上设置第一管组管工作面、第二管组工作面和第三管组工作面，三个工作面是按照实际生产装置与模拟焊接平台1:1的比例进行设置管间距与管节距，模拟实际焊接管件之间的管间距与管节距的工作环境，增加焊接工人对实际焊接操作环境的熟知度，减少焊接工人在实际焊接操作中的焊接失误，有效提高水冷壁管焊口合格率，降低返修率和锅炉“爆管”风险。

(2)本实用新型提供的模拟焊接架，设计时考虑到管对接的三个空间位置以及不同焊接人员身高差异以及实际焊接高度的差异，设有0°固定孔、45°固定孔、90°固定孔，这三个角度调整部件，实现水平、垂直以及45°角的斜焊位置的多角度焊接操作；高度调节组件，立柱与高低调节套筒与高低调节锁母，实现了模拟焊接架对高度的调节，解决了其他焊接架位置角度单一的缺陷。

(3)本实用新型提供的模拟焊接架，该模拟焊接架由模拟焊接工作平台、调整臂以及立柱底座构成，模拟焊接工作平台由水平连接套筒与调整臂连接，由水平固定螺栓固定；调整臂由高低连接套筒与立柱连接，由高低调节套筒固定。本实用新型的模拟焊接架结构简单，便于加工、安装以及拆卸，焊接工人可以方便的实现模拟焊接操作。

本实用新型中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本实用新型的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。本实用新型的目的和其他优点可通过说明书以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。

附图说明

附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本实用新型的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。

图1为水冷壁管模拟焊接架的主视图；

图2为水冷壁管模拟焊接架的侧视图；

图3为a-a剖面图暨第二管组工作面剖面图；

附图标记：

1-底座；2-立柱；3-高低调节锁母；4-高低调节套筒；5-水平夹板；6-0°固定孔；7-45°固定孔；8-90°固定孔；9-水平调节螺栓；10-水平连接套筒；11-工作平台固定螺栓；12-全位置调整臂；13-第一管组工作面；14-第二管组工作面；15-第三管组工作面；16-管件固定角铁；17-管件固定螺栓；18-工作面集中固定平台。

具体实施方式

下面结合附图来具体描述本实用新型的优选实施例，其中，附图构成本实用新型一部分，并与本实用新型的实施例一起用于阐释本实用新型的原理，并非用于限定本实用新型的范围。

焊接架用于模拟实际焊接现场，具体到本实施方式中，模拟的是锅炉水冷壁管管连接结构管的焊接，但是不限于模拟上述焊接设备。

如附图1与附图2所示，水冷壁管模拟焊接架主体由底座1，立柱2，调整臂12与工作面集中固定平台18构成。

底座1整个焊接操作架的重心，主体为钢板，用于稳固焊接操作架，因此底座需一定的重量，避免加装焊件后因焊件过重而造成倾斜翻倒的事故。立柱2支撑整个焊接操作架，主体为钢管，目的是使焊件能固定在一定的高度，便于施焊。

调整臂12位于焊接架的上部，主体为按要求加工的钢板，上有用于固定的可拆卸孔，便于安装不同空间位置的部件。

工作面集中固定平台18固定于调整臂上，根据水冷壁管孔径与孔间距的不同，工作面集中固定平台焊接不同管径模拟管件。

工作面集中固定平台的工作平面设定为正多边形结构，等边三角形，正四方形等。水冷壁管焊接工作平台固定焊接的水冷壁管包含φ60、φ32和φ28三种规格的水冷壁管，依据实际要进行模拟焊接的水冷壁管的种类设计工作面的焊接平台，工作面集中固定平台的厚度根据所设计的工作面集中固定平台确定，工作面集中固定平台的材质为不锈钢、铸铁、铸铝等材料。

示例性的，工作面集中固定平台18设定为正三角形结构，包括：第一管组工作面13、第二管组工作面14、第三管组工作面15。其中，第一管组工作面固定直径为28mm的水冷壁管，第二管组工作面固定直径为32mm的水冷壁管，第三管组工作面固定直径为60mm的水冷壁管。第一管组工作面的中心位置设置管件固定角铁16与管件固定螺栓17，并且以管件固定角铁为中心，以管节距为60mm，管间距为32mm的间隔，左右各分布3根直径为28mm的水冷壁管。同样的，第二管组工作面的中心位置设置管件固定角铁16与管件固定螺栓17，并且以管件固定角铁为中心，以管节距为48mm，管间距为16mm的间隔，左右各分布2根直径为32mm的水冷壁管；第三管组工作面的中心位置设置管件固定角铁16与管件固定螺栓17，并且以管件固定角铁为中心，以管节距75mm，管间距为15mm的间隔，左右各分布2根直径为60mm的水冷壁管。所述三个管组工作面之间的角度间隔为60°。三个工作面是按照实际生产装置与模拟焊接平台1:1的比例进行设置管间距与管节距，模拟实际焊接管件之间的管间距与管节距的工作环境，增加焊接工人对实际焊接操作环境的熟知度，减少焊接工人在实际焊接操作中的焊接失误，有效提高水冷壁管焊口合格率，降低返修率和锅炉“爆管”风险。

具体实施例中，第一管组工作面，第二管组工作面，第三管组工作面，这三种水冷壁管组成的工作面集中固定平台是由10号槽钢组成边长为400mm的等边三角形，平台双面覆盖厚度为8mm的钢板。三个工作面是实际生产装置与模拟焊接平台按照1:1的比例进行设置管间距与管节距，能够模拟实际工作环境，减少焊接工人在实际焊接操作中的焊接失误，有效提高水冷壁管焊口合格率，降低返修率和锅炉“爆管”风险。

调整臂12包括：高低调节锁母3，高低调节套筒4，水平夹板5，0°固定孔6，45°固定孔7，90°固定孔8，水平固定螺栓9，水平连接套筒10，工作面固定调节锁母11。

需要说明的是，高低调节锁母3，高低调节套筒4与立柱组成2模拟焊接架的高度调节模块，将高低调节套筒4套设于立柱上，通过上下移动高低调节套筒的位置进行高度调节，并在需要焊接的高度位置用高低调节锁母进行压紧固定；调整臂12经由高低调节套筒3与立柱相连；工作面集中固定平台18经由水平连接套筒10与水平夹板5连接，并由水平调节螺栓9与工作平台固定螺栓11压紧。

设计时考虑到管对接的三个空间位置以及不同焊接人员身高差异以及实际焊接高度的差异，设有0°固定孔、45°固定孔、90°固定孔，这三个角度调整部件，实现水平、垂直以及45°角的斜焊位置的多角度焊接操作；高度调节组件，立柱与高低调节套筒与高低调节锁母，实现了模拟焊接架对高度的调节，解决了其他焊接架位置以及角度单一的缺陷，实现对不同技能水平的焊接工人的训练。此外，高度调节方式也可采用液压杆以及可伸缩的螺旋架进行高度调节。

模拟焊接架的角度调节部件由0°固定孔6，45°固定孔7，90°固定孔8组成，周向依次分布于位于水平调整臂12的一端呈圆弧状分布。45°固定孔7用于水冷壁管与水平面间角度间隔为45°位置的焊接，0°固定孔6用于水冷壁管垂直位置的焊接，工作面集中固定平台18与立柱2轴向平行，90°固定孔8用于水冷壁管水平位置的焊接。通过这三个角度调整部件，可以对水平、垂直以及45°斜焊位置的多角度多位置的焊接操作，实现在不同的焊接位置具有不同的焊接难易程度。上述设置，可以根据焊接人员的不同的焊接水平，配合高度调节组件，焊接人员可以选择不同的焊接位置，以有针对性地提高焊接人员的焊接技能。

需要进行说明的是，工作面集中固定平台同样具有角度调节功能。在高低调节套筒与高低调节螺栓确定工作面集中固定平台的位置，以及角度固定孔(0°固定孔6，45°固定孔7，90°固定孔8)确定后，工作面集中固定平台的形状具有调节的作用。在一个具体实施例中，工作面集中固定平台设计为边长为400mm的等边三角形，三种管组的工作面之间的角度间隔为60°，以第一管组与水平面的位置为参照标准，可确定其他管组工作面与水平面的角度。工作面集中固定平台的形状可以将上述角度间隔设定为多种角度间隔，如30°，40°，45°或者60°等等。本实用新型中角度间隔优选60°。

实施例1：

当进行焊接训练时，以第二管组工作面为例，进行45°管对接斜焊位置(6g焊接位置)。如图2所示，第一步，全位置调整臂12中的高低调节套筒套4设于立柱2上，根据焊接人员的身高与焊接角度上下移动高低调节套筒4的位置，确定最佳焊接位置，由高低调节锁母3进行固定。高低调节套筒4与高低调节锁母3的配合，既可保证焊接技术人员在最佳高度位置进行焊接工作，又避免了在焊接过程中因焊接架上下位移而造成的焊接质量问题。第二步，工作面集中固定平台18经由水平连接套筒10与全位置调整臂12连接，水平连接套筒10与45°固定孔7连接，由水平调节螺栓9固定全位置调整臂12与工作面集中固定平台18，全位置模拟焊接架组装完成。第三步，将已点固好的待被焊试件一端放置于工作面集中固定平台18中的管件固定角铁16并由管件固定螺栓17进行固定；如图3所示，焊接技术人员将已点固好的待焊试件一端置于管件固定角铁16的直角口中，拧紧管件固定螺栓17。管件固定角铁16与管件固定螺栓作为限制装置，用于限制待焊接管件的位置，保证待焊接管件不发生位移，保障焊接过程中的安全性以及稳定性，避免焊接技术工人造成焊接失误。第四步，焊接工作人员对已点固好的待焊试件进行模拟焊接操作。焊接技术工人在进行焊接时，喷嘴与焊件之间的距离保持在3mm～5mm，钨极伸出长度3mm～4mm，该距离既不影响焊接人员的视线，又能够减少气孔发生率96％以上；喷嘴后倾角度70°～80°，气体流量8～10l/min，焊接速度40～60mm/min，焊接电流100a～110a，上述参数设置减少焊件夹渣率90％以上，降低焊接裂纹缺陷率90％以上，显著提高了焊接质量。

实施例2：

当进行待焊接管件为水平面垂直位置(2g)的焊接时，第一步，全位置调整臂12中的高低调节套筒4套设于立柱2上，根据焊接人员的身高与焊接角度调整全位置调整臂12于立柱2上的高度。确定全位置调整臂12合适的高度后，由高低调节锁母3进行固定。第二步，工作面集中固定平台18经由水平连接套筒10与全位置调整臂12连接，水平连接套筒10与0°固定孔6连接，由水平调节螺栓9固定全位置调整臂12与工作面集中固定平台18。第三步，将已点固好的待被焊试件一端放置于工作面集中固定平台18中的管件固定角铁16并由管件固定螺栓17进行固定。第四步，焊接工作人员将已点固好的待焊试件进行模拟焊接操作。

实施例3：

当进行待焊接管件为管对接水平位置(5g)的焊接时，第一步，全位置调整臂12中的高低调节套筒4套设于立柱2上，根据焊接人员的身高与实际的焊接位置调整全位置调整臂12与立柱2上的高度。确定全位置调整臂12合适的高度后，由高低调节锁母3进行固定。第二步，工作面集中固定平台18经由水平连接套筒10与全位置调整臂12连接，水平连接套筒10与90°固定孔8连接，由水平调节螺栓9固定全位置调整臂12与工作面集中固定平台18。第三步，将已点固好的待被焊试件一端放置于工作面集中固定平台18中的管件固定角铁16并由管件固定螺栓17进行固定。第四步，焊接工作人员将已点固好的待焊试件进行模拟焊接操作。当完成一个位置的焊接训练后取下焊接的管件。如果需要进行其他位置的焊接训练，可以在该位置使用新的焊接件，并将其固定在相应的断开端进行焊接训练。借助上述焊接架，可以提高焊接人员的焊接技能，减少焊接人员在相关设备上焊接时可能出现的失误与焊接缺陷。

当完成一个位置的焊接训练后取下焊接的管件。如果需要进行其他位置的焊接训练，可以在该位置使用新的焊接件，并将其固定在相应的断开端进行焊接训练。借助上述焊接架，可以提高焊接人员的焊接技能，减少焊接人员在相关设备上焊接时可能出现的失误与焊接缺陷。

本实用新型提出的模拟焊接架与现有模拟焊接架技术效果对比如下表所示：

表1：本实用新型模拟焊接架与现有模拟焊接架技术效果对比

另外，与现有焊接架相较，本实用新型中提供的模拟焊接架，焊接工人焊接效率提升60％以上。

本实用新型提供的模拟焊接架，该模拟焊接架由模拟焊接工作平台、调整臂以及立柱底座构成，模拟焊接工作平台由水平连接套筒与调整臂连接，由水平固定螺栓固定；调整臂由高低连接套筒与立柱连接，由高低调节套筒固定。本实用新型的模拟焊接架结构简单，便于加工、安装以及拆卸，焊接工人可以方便的实现模拟焊接操作。