一种圆筒外部焊接短环管定位工装的制作方法

本发明是一种圆筒外部焊接短环管定位工装，涉及不锈钢圆筒型容器短环管焊接定位，特别涉及一种用于薄壁筒体角接焊接短环管的准确定位的工艺装备。

背景技术：

在设备制造的现有技术中，经常会遇到在筒体上开孔角接焊接各类短环管的情况。筒体开孔后，将短环管沿着圆筒的径向方向插入圆形孔洞，保持其短环管轴向与圆筒的轴向相垂直，预留出角焊缝规定高度。最后将短环管与圆筒沿相贯线位置进行氩弧焊接固定。由于容器是圆筒型中空结构，因此在内壁焊接外部零件尤其是短环管等环状结构难度很大，而且要保证短环管焊接圆弧面距圆筒内壁圆弧面为固定值，在焊接操作过程中，操作人员很难单独进行焊接作业。

目前在现场操作过程中利用人力手动固定待焊接短环管，另一人利用卡尺测量，保证其焊接距离为固定值。另一操作人员进行焊接作业，定位精度和焊接精度远远达不到要求；特别是在薄壁设备筒体上进行交接，对短环管轴向与圆筒的轴向垂直度要求和焊接部位缩进量要求的焊接，其焊缝的拘束度比自由接头的大，焊后产生的残余应力更为集中，焊接变形就更为复杂，更无法控制。再无定位工装的情况下导致在焊接过程中容易出现零件角度偏差、精度较低等问题，并且在合作过程中协助人员容易被高温以及弧光伤害，在筒体焊接短环管后，不仅筒体会变形，而且短环管的尺寸位置要求也无法满足设计要求。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种圆筒外部焊接短环管定位工装，以减少现有技术中薄壁筒体角接焊接短环管的定位误差，提高焊接精度。

一种圆筒外部焊接短环管定位工装，其特征在于，包括主体螺栓4、环状十字加强定位螺母2、焊接保护环9、紧固螺母5、焊接工装支撑件3和高度调节螺母11，其中，主体螺栓4的螺栓头垂直向下，在主体螺栓4上套有环状十字加强定位螺母2，环状十字加强定位螺母2向下拧与主体螺栓4的螺栓头靠紧；所述的环状十字加强定位螺母2为十字形螺母，其有四个支脚，四个支脚表面各有1个弧形凸起12，四个弧形凸起12都是以环状十字加强定位螺母2的中心点为圆心的圆环的一部分；四个弧形凸起12所在的圆环外径与薄壁筒体1上的圆形开孔13的内径相配合；将套有环状十字加强定位螺母2的主体螺栓4从薄壁筒体1上的圆形开孔13由下向上伸出，使环状十字加强定位螺母2上表面的弧形凸起12的外壁贴在薄壁筒体1的圆形开孔13的内壁上；

将待焊短环管8插入在薄壁筒体1上的圆形开孔13上，并且待焊短环管8下表面紧贴环状十字加强定位螺母2的四个弧形凸起12的上表面，再将焊接保护环9套在主体螺栓4上且紧贴待焊短环管8的上端面，并通过套在主体螺栓4的紧固螺母5拧紧，使焊接保护环9紧压在待焊短环管8上面，使待焊短环管8与薄壁筒体1的相对位置固定；再在主体螺栓4上部套上焊接工装支撑件3，焊接工装支撑件3上部有开孔，焊接工装支撑件3上的开孔套在主体螺栓4上，露在焊接工装支撑件3上面的主体螺栓4上还套有高度调节螺母11；高度调节螺母11紧固在焊接工装支撑件3上，使焊接工装支撑件3两边框架的下表面紧贴在薄壁筒体1上。

在环状十字加强定位螺母2和焊接保护环9之间的主体螺栓4上套有螺纹保护套7。

在主体螺栓4螺栓头与环状十字加强定位螺母2之间设有底层防击伤隔热层6。

在焊接工装支撑件3和高度调节螺母11之间的主体螺栓4上套的顶部固定垫片10。

本发明克服因筒体和短环管定位不准确而引起的焊接筒体变形，有效减小外部件焊接垂直度及嵌入距离的误差，提高焊接精度，提高工作效率，减少安全隐患。确保了筒体的加工质量，满足了用户的需求。

本发明与现有工艺相比具有如下优点:

一、有效减小外部件焊接垂直度及嵌入距离误差，提高焊接精度。

二、克服因筒体和短环管定位不准确而引起的焊接筒体变形。

三、避免了人工操作而受到高温以及弧光伤害。

附图说明

图1、本发明薄壁筒体1、待焊短环管8及环状十字加强定位螺母2焊接时相对位置剖视图；

图2、本发明实施例的装配局部剖视图；

图3、本发明实施例的环状十字加强定位螺母2结构示意图；

图4、是图3之底部结构示意图；

图5、用本发明将薄壁筒体1与待焊短环管8连接定位装配立体图。

其中，1为薄壁筒体，2为环状十字加强定位螺母，3为焊接工装支撑件，4为主体螺栓，5为紧固螺母，6为底层防击伤隔热层，7为螺纹保护套，8为待焊短环管，9为焊接保护环，10为顶部固定垫片，11为高度调节螺母，12为弧形凸起，13为薄壁筒体1上的圆形开孔。

具体实施方式

实施例一：

一种圆筒外部焊接短环管定位工装，其特征在于，包括主体螺栓4、环状十字加强定位螺母2、焊接保护环9、紧固螺母5、焊接工装支撑件3和高度调节螺母11，其中，主体螺栓4的螺栓头垂直向下，在主体螺栓4上套有环状十字加强定位螺母2，环状十字加强定位螺母2向下拧与主体螺栓4的螺栓头靠紧；所述的环状十字加强定位螺母2为十字形螺母，其有四个支脚，四个支脚表面各有1个弧形凸起12，四个弧形凸起12都是以环状十字加强定位螺母2的中心点为圆心的圆环的一部分；四个弧形凸起12所在的圆环外径与薄壁筒体1上的圆形开孔13的内径相配合；将套有环状十字加强定位螺母2的主体螺栓4从薄壁筒体1上的圆形开孔13由下向上伸出，使环状十字加强定位螺母2上表面的弧形凸起12的外壁贴在薄壁筒体1的圆形开孔13的内壁上；

将待焊短环管8插入在薄壁筒体1上的圆形开孔13上，并且待焊短环管8下表面紧贴环状十字加强定位螺母2的四个弧形凸起12的上表面，再将焊接保护环9套在主体螺栓4上且紧贴待焊短环管8的上端面，并通过套在主体螺栓4的紧固螺母5拧紧，使焊接保护环9紧压在待焊短环管8上面，使待焊短环管8与薄壁筒体1的相对位置固定；再在主体螺栓4上部套上焊接工装支撑件3，焊接工装支撑件3上部有开孔，焊接工装支撑件3上的开孔套在主体螺栓4上，露在焊接工装支撑件3上面的主体螺栓4上还套有高度调节螺母11；高度调节螺母11紧固在焊接工装支撑件3上，使焊接工装支撑件3两边框架的下表面紧贴在薄壁筒体1上。

在环状十字加强定位螺母2和焊接保护环9之间的主体螺栓4上套有螺纹保护套7。

在主体螺栓4螺栓头与环状十字加强定位螺母2之间设有底层防击伤隔热层6。

在焊接工装支撑件3和高度调节螺母11之间的主体螺栓4上套的顶部固定垫片10。

本发明涉及一种用于薄壁筒体与小直径短环管焊接的嵌入型定位装置。组成包括薄壁筒体1、待焊短环管8，具体特征在于：

1）薄壁筒体1与待焊短环管8连接结构设计为嵌入骑马式结构，待焊短环管8上开有与薄壁筒体1焊接部位相同曲率的的弧面；

2)薄壁筒体1采用水切割的方式进行开孔；待焊短环管8与薄壁筒体1开孔之间的焊接采用角接的焊接方式。本发明很好的控制了薄壁筒体1与待焊短环管8的径向或轴向的定位不准确、嵌入距离不易掌控，保证了设备的加工精度和焊接质量。

3)薄壁筒体1与待焊短环管8的连接结构设计为嵌入骑马式结构，待焊短环管8上开有与薄壁筒体1上的孔焊接用的弧面，以保证其嵌入距离在短环管圆弧面的轴向方向都为1mm；薄壁筒体1采用水切割的方式进行开孔；待焊短环管8与薄壁筒体1的孔之间的焊接采用嵌入角接的焊接方式；待焊短环管8与薄壁筒体1的孔之间的焊缝呈贯穿焊全焊透状态。

实施例二：

本发明中较佳的薄壁筒体1外直径为356mm，壁厚为3mm；所述的较佳的待焊短环管8外直径为35mm，壁厚为3mm。

本发明中所述的环状十字加强定位螺母2呈圆状十字结构，最大厚度为10mm，十字加强定位螺母2与薄壁筒体1内表面贴合；在其贴合支撑件内壁上有外直径为34mm，厚度为2mm高度为1mm的弧形凸起，其目的是嵌入薄壁筒体1开孔1mm深处，实现短环管轴向的准确定位。

本发明中所述的连接件为长度为80mm的m8的内六角螺栓及m8的螺母两个。

本发明中所述的螺纹保护套7为内径比主体螺栓直径大0.1mm的橡胶管。

本发明中所述的焊接保护环9为绝缘胶木材料制得，其套入尺寸与短环管相匹配。

本发明中较佳的焊接工装支撑件3呈门字结构，长度为80mm,宽度为20mm，高度为52,mm厚度3mm，焊接工装支撑件3与薄壁筒体1外表面贴合；

本发明中较佳的薄壁筒体1开孔方式采用水切割的方式进行开孔。

本发明中所述的薄壁筒体1与短环管是由不锈钢或钛合金金属材料制成的。

该工艺装备的连接关系为主体螺栓4作为整个工艺装备的中心连接承载装置，将底层防击伤隔热层6套在主体螺栓底部，然后插入环状十字加强定位螺母2，将螺纹保护套7套在主体螺栓上，将螺栓由薄壁筒体1焊接孔自内向外安装，筒外壁自下至上依次套入待焊短环管8、焊接保护环9、紧固螺母5、焊接工装支撑件3、顶部固定垫片10及高度调节螺母11，完成本发明的连接组装。

本发明涉及一种用于薄壁筒体1与小直径短环管焊接的嵌入型定位装置，本发明的工作原理是:

1）首先对薄壁筒体1开孔，其次进行短环管结构调整，将短环管端部坡口与薄壁筒体1上的孔的连接结构呈骑座式结构，保证短环管焊接平面到薄壁筒体1弧形内壁为相同距离，为角焊接做好准备。

2）采取该工装焊接短环管时，将底层防击伤隔热层6套在主体螺栓底部，将环状十字加强定位螺母安装在螺栓底部，套入螺纹保护套，将其十字加强定位螺母与薄壁筒体1内部接触，并使环状结构嵌入焊接开孔中，将待焊短环管8从薄壁筒体1外壁套入主体螺栓4中，使之与环状结构表面完全接触，套入焊接保护环9，放置在短环管顶部；拧入紧固螺母，使之预紧，将焊接工装支撑件3安装到位，通过顶部固定垫片10以及高度调节螺母11的夹持将待焊接零件固定在薄壁筒体1之中。通过调节高度调节螺母11实现载有待焊接外部件在薄壁筒体1上的有效固定。焊接时先焊接短环管与圆筒外切线上的均匀几点，即可将其固定在薄壁筒体1上，将工艺装备零件依次卸下后即可完成零件剩余部分的焊接工作。

通过结合附图对本发明示例性实施方式进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显。

实施例三

现结合附图1、图2所示，对本发明进行具体说明：

本发明是薄壁筒体1上角接焊接短环管8的定位工装，具体连接关系为主体螺栓4作为整个工艺装备的中心连接承载装置。

首先对薄壁筒体1开孔，其次进行待焊短环管8结构调整，将待焊短环管端部坡口与筒体上的孔的连接结构呈骑座式结构，保证短环管焊接平面到筒体弧形内壁为相同距离，为角焊接做好准备。

将底层防击伤隔热层6套在主体螺栓底部，然后插入环状十字加强定位螺母2，将螺纹保护套7套在主体螺栓上，将螺栓由薄壁筒体1的焊接孔自内向外安装，再在薄壁筒体1的圆形开孔13外壁上自下至上依次套入待焊短环管8、焊接保护环9、紧固螺母5、焊接工装支撑件3、顶部固定垫片10及高度调节螺母11，完成本发明的连接组装。

用本发明焊接短环管8时，将底层防击伤隔热层6套在主体螺栓4底部，将环状十字加强定位螺母2安装在主体螺栓4底部的防击伤隔热层6，套入螺纹保护套，将其十字加强定位螺母2与薄壁筒体1的圆形开孔13内部接触，并使弧形凸起12嵌入薄壁筒体1的圆形开孔13中，将待焊短环管8从薄壁筒体1外壁套入主体螺栓4中，使之与弧形凸起12表面完全接触；在主体螺栓4上再套入焊接保护环9，使焊接保护环9放置在待焊短环管8顶部；拧入紧固螺母5，使之预紧，将焊接工装支撑件3安装到位后，通过顶部固定垫片10以及高度调节螺母11的夹持将待焊短环管8固定在薄壁筒体1的圆形开孔13之中。通过调节高度调节螺母11实现载有待焊短环管8在筒体上的有效固定。焊接时先待焊短环管8与薄壁筒体1的圆形开孔13外切线上的均匀几点，即可将其固定在薄壁筒体1上，将工艺装备零件依次卸下后即可完成零件剩余部分的焊接工作。

用已有技术焊接的产品，不能满足精度和焊接质量要求，且一个产品焊接需花时1小时20分钟以上，而本发明整个焊接过程在20分种以内，且焊接精度和焊接质量非常好，完全满足产品要求。本发明克服了因薄壁筒体1和待焊短环管8定位不准确而引起的焊接筒体变形，有效减小外部件焊接垂直度及嵌入距离误差，避免了人工操作而受到高温以及弧光伤害。

本发明的关键和欲保护的点包括：

一种薄壁筒体角接焊接短环管定位工艺装备，其特征在于：包括薄壁筒体1，环状十字加强定位螺母2，焊接工装支撑件3，主体螺栓4，紧固螺母5，底层防击伤隔热层6，螺纹保护套7，待焊短环管8，焊接保护环9，顶部固定垫片10，高度调节螺母11。

所述的主体螺栓4为圆头内六角金属螺栓，为不锈钢材料，螺栓长度范围约为80mm-10mm。

所述的底层防击伤隔热层6为绝缘热固性橡胶材料制得。

所述的环状十字加强定位螺母2呈圆状十字结构，不锈钢材料，最大厚度为10mm，环状十字加强定位螺母2与薄壁筒体1内壁呈嵌入型定位结构，其尺寸及形状即可实现该工艺装备的广泛性、多元性应用，实现一组圆筒外部短环管焊接定位工艺装备的设计，可实现对平板型、凸型、凹型多种钣材进行嵌入式定位固定。

焊接工装支撑件3呈门字结构，不锈钢材料，长度为80mm,宽度为20mm，高度为52,mm厚度3mm，焊接工装支撑件3与薄壁筒体1外表面贴合。

焊接保护环9为绝缘胶木材料制得，其套入尺寸与短环管相匹配。

螺纹保护套7为绝缘热固性橡胶材料制得。

使用该工艺装备实现高效焊接的方法，将环状十字加强定位螺母2安装在主体螺栓4底部，套入螺纹保护套7，将其十字加强定位螺母2与薄壁筒体1内部接触，并使加强定位螺母2的四个弧形凸起12嵌入焊接开孔中，将待焊短环管8从薄壁筒体1外壁套入主体螺栓4中，使焊接弧面与十字加强定位螺母2的弧形凸起12上表面完全接触，套入焊接保护环9，放置在待焊短环管8顶部；拧入紧固螺母5，使之预紧，将焊接工装支撑件3安装到位，通过顶部固定垫片10以及高度调节螺母11的夹持将待焊短环管8固定在薄壁筒体1之中，然后开始焊点固定；焊接时选待焊短环管8与薄壁筒体1相切的外横截面均匀几点先焊，即可将待焊短环管8固定在薄壁筒体1上，最后将本发明的零件依次卸下后即可完成待焊短环管8剩余部分的焊接工作。