一种同心异径管焊接工装及其制作方法、使用方法与流程

本发明属于管体焊接设备技术领域，具体涉及一种同心异径管焊接工装及其制作方法、使用方法。

背景技术：

现有技术上，在核电项目蒸汽发生器的过渡接头和换热管的对接焊操作中，通常采用不填丝的自动tig焊来实施，如图1所示，而为了保证焊缝的焊接质量，换热管1和过渡接头2在焊接装配后需要有良好的对中精度，即错边量≤0.05mm；以及管端贴合度及轴线水平度，此外自动tig焊机的钨极81与环缝中心也需要保证高精度的对中。

而传统技术上的管对中辅助焊接装配工装，如图2所示，主要采用两根圆柱形支撑轴11和三棱柱形的夹紧块12实现同径管的轴线对中，即先装配两根同径管并保证其与支撑轴11接触，然后移动夹紧块12压紧同径管后通过三点定心原理实现同径管的对中装配。但是这种方式下存在以下局限和缺点：

1.支撑轴和夹紧块存在加工上的尺寸误差以及装配上的精度误差，误差累积因素直接影响管对中尺寸精度；

2.这种工装仅能提供两根同径管的定心对中功能，无法实现异径管的定心对中，当过渡接头的宽径段长度过短时，定心效果差甚至无法满足夹持要求；

3.通过夹紧块进行压紧的方式，管段之间无法进行轴向微调，当过渡接头的宽径段长度过短时，管子中心轴线水平度或者铅锤度的偏移明显；

4.工装夹紧后，管对接缝区域被遮挡，直接影响自动tig焊接设备的安装和焊接。

技术实现要素：

为了克服现有技术的上述缺点，本发明的目的是提供一种同心异径管焊接工装及其制作方法、使用方法，以使得同心异径管之间的对接焊接不受同径管段的长度限制，并有效确保同心异径管之间的焊接质量，操作简单、方便。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种同心异径管焊接工装，包括定位板，所述定位板上沿第一轴线开设有供换热管放置的第一槽位、供过渡接头放置的第二槽位，所述第一槽位与所述第二槽位之间的所述定位板上开设有供tig焊接部伸入设置的缺口部；

所述定位板自所述缺口部的底端进行切割以形成第一定位板和第二定位板，所述第一定位板与所述第二定位板之间为相对滑动设置且滑动距离可调，所述第一槽位设置在所述第一定位板上、所述第二槽位设置在所述第二定位板上。

作为优选，所述定位板上沿第二轴线开设有管道，所述管道自所述定位板切割后，形成设置在所述第一定位板上的第一管段、设置在所述第二定位板上的第二管段；

所述第一轴线与所述第二轴向相互平行，所述第一管段与所述第二管段内穿设有距离调节件。

作为优选，所述距离调节件为压紧螺栓，所述压紧螺栓的一端可转动地设置在所述第二管段上，所述压紧螺栓的另一端与所述第一管段螺纹连接；或，

所述压紧螺栓的一端可转动地设置在所述第一管段上，所述压紧螺栓的另一端与所述第二管段螺纹连接。

作为优选，所述第一定位板与所述第二定位板之间设置有若干滑动导柱。

作为优选，所述第一槽位、第二槽位均为v形槽；

所述第一定位板上对应所述第一槽位设置有位置可调节的第一压板，所述第二定位板上对应所述第二槽位设置有位置可调节的第二压板。

作为优选，所述第一定位板和/或所述第二定位板上设置有供钳夹装置进行夹持固定的夹持部。

一种同心异径管焊接工装的制作方法，适用于以上所述的一种同心异径管焊接工装，包括以下步骤：

在同一定位板上沿第一轴线加工供换热管放置的第一槽位、供过渡接头放置的第二槽位，并在所述第一槽位、第二槽位之间的所述定位板上开设缺口部以供tig焊接部伸入设置；

自所述缺口部的底端对所述定位板进行切割，以形成第一定位板和第二定位板，并使得所述第一槽位为设置在所述第一定位板上、所述第二槽位设置在所述第二定位板上。

进一步地，还包括以下步骤：

在对所述定位板进行切割前，沿第二轴线在所述定位板上开设管道，所述第一轴线与所述第二轴向相互平行；

并使得在所述定位板切割后，形成设置在所述第一定位板上的第一管段、设置在所述第二定位板上的第二管段；

在所述第一管段、第二管段内穿设相适配的距离调节件，以形成所述第一定位板与所述第二定位板之间的相对滑动设置。

一种同心异径管焊接工装的使用方法，适用于以上所述的一种同心异径管焊接工装，包括以下步骤：

将换热管放置在第一槽位内，并调整所述换热管伸入设置在缺口部内的长度，调整后将所述换热管安装固定在所述第一槽位内；

将过渡接头的径宽较小段放置在第二槽位内，并调整所述过渡接头的焊接端伸入设置在所述缺口部内的长度，调整后将所述过渡接头安装固定在所述第二槽位内；

对所述第一定位板或第二定位板进行固定安装，并调整所述第一定位板与所述第二定位板之间的相对距离，以使得所述换热管与所述过渡接头之间形成对接焊缝；

安装tig焊接部，并使得所述tig焊接部的基准面贴近所述第一定位板设置在所述缺口部内的侧面设置，以实现所述tig焊接部的钨极与所述对接焊缝的对中，并进行焊接操作。

进一步地，所述tig焊接部为采用分瓣式结构，当实现所述tig焊接部的钨极与所述对接焊缝的对中后，将所述tig焊接部的各分瓣进行合拢安装。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1.本方案中对同心异径管的焊接工装提出了一种新的结构形式，通过在一整体的定位板上先加工形成与换热管相适配的第一槽位、与过渡接头相适配的第二槽位，使得第一槽位与第二槽位之间可以具有更高的同心度，并且加工精度一致性更高；从而有效避免现有技术中，多体式的装配结构中所存在的加工尺寸误差及装配误差，有效地提高了焊缝之间的对接精度，确保焊接质量。

2.本方案中巧妙地在同一定位板上先设置第一槽位和第二槽位，在有效控制第一槽位和第二槽位之间的同心度的基础上，对定位板进行切割式成型，使得第一槽位和第二槽位为分别设置在第一定位板和第二定位板上，从而使得第一槽位和第二槽位可以分别与换热管、过渡接头相适配，即使得换热管和过渡接头都可以通过自身的较长径宽段进行装夹，有效地避免了传统技术中因过渡接头装夹端存在的长度过短而无法稳定装夹的情况，夹紧操作更为可靠；而且本方案的这种结构形式下，换热管与过渡接头之间所形成的对接焊缝为裸露式设置，不会对tig焊接部的安装及加工造成障碍，整个对焊操作可以更为便捷、精准。

3.此外，本方案中所述缺口部的形成，可以有效控制第一槽位、第二槽位所在轴线与缺口部侧壁面的垂直度，便于后续tig焊接部的安装及对准；而由所述定位块切割而形成的第一定位板和第二定位板之间，为相对滑动设置的形式，使得分别装设在第一定位板、第二定位板上的换热管、过渡接头，可以通过调整第一定位板和第二定位板之间的相对位置距离，而进行对接焊缝宽度的微调，进一步便于对焊接质量的把控。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为换热管与过渡接头采用tig焊接部焊接时的结构示意图。

图2为现有技术中对接焊辅助工装的使用结构示意图。

图3为本发明焊接工装安装状态下的结构示意图。

图4为本发明焊接件在定位板上安装时的侧视结构示意图。

图5为本发明带压板状态下的侧视结构示意图。

图6为本发明压紧螺栓转动设置端的剖视结构示意图。

图7为本发明去掉tig焊接部后经钳夹装置安装固定时的结构示意图。

其中：

1-换热管，11-支撑轴，12-夹紧块，2-过渡接头；

3-第一定位板，31-第一槽位，32-第一压板，33-第一管段，34-夹持部；

4-第二定位板，41-第二槽位，42-第二压板，43-第二管段；

5-缺口部；

6-压紧螺栓，61-凸环，62-第一套板，621-第一过孔，63-第二套板，631-第二过孔，64-滑动导柱；

7-钳夹装置，8-tig焊接部，81-钨极。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。

实施例1

如图3-7所示，本实施例中提供一种同心异径管焊接工装，主要包括作为一整体结构的定位板，所述定位板上沿第一轴线开设有供换热管1放置的第一槽位31、供过渡接头2放置的第二槽位41，所述第一槽位31与所述第二槽位41之间的所述定位板上开设有供tig焊接部伸入设置的缺口部5。

作为一种优选的方案，本实施例中的所述第一槽位31、第二槽位41均为v形槽，且所述第一槽位31、第二槽位41在保持同心度的基础上，其各自的槽深与所述换热管1、过渡接头2的径宽值相适配；通过对整体状态下的定位板进行加工，可以根据需要进行对接焊操作的换热管1及过渡接头2的装配径宽尺寸而在定位板上进行槽位加工，尺寸一致性更好。

进一步地，在所述定位板自所述缺口部5的底端进行切割以形成第一定位板3和第二定位板4，所述第一定位板3与所述第二定位板4之间为相对滑动设置且滑动距离可调，所述第一槽位31即设置在所述第一定位板3上、所述第二槽位41即设置在所述第二定位板4上。作为一种优选的方案，本实施例中，在所述第一定位板3上对应所述第一槽位31设置有位置可调节的第一压板32，在所述第二定位板4上对应所述第二槽位41设置有位置可调节的第二压板42；所述第一压板32、第二压板42为通过螺栓件分别设置在所述第一定位板3、第二定位板4上，通过第一压板32与所述第一槽位31之间以形成对所述换热管1的安装固定，通过所述第二压板42与所述第二槽位41之间以形成对所述过渡接头2的安装固定。

此外，在所述定位板上沿第二轴线开设有管道，所述第二轴线与所述第一轴线为相互平行设置，所述管道自所述定位板切割后，形成设置在所述第一定位板3上的第一管段33以及设置在所述第二定位板4上的第二管段43；并且所述第一管段33与所述第二管段43内穿设有距离调节件，通过对所述距离调节件进行调节，以调整所述第一定位板3与所述第二定位板4之间的相对位置距离。同样的，所述管道也是在所述定位板为整体状态下所进行加工形成，具有更好的加工尺寸一致性。

作为一种优选的方案，本实施例中的所述距离调节件即设置为压紧螺栓6，所述压紧螺栓6的一端可转动地设置在所述第二管段43上，所述压紧螺栓6的另一端与所述第一管段33螺纹连接；而在实际的应用过程中，亦可将所述压紧螺栓6的一端可转动地设置在所述第一管段33上，而将所述压紧螺栓6的另一端与所述第二管段43螺纹连接，具体的设置方式此处不作赘述。

更进一步地，在本实施例中，所述压紧螺栓6用于可转地设置的一端的外周设置有一圈凸环61，对应所述凸环61设置有第一套板62和第二套板63，其中所述第一套板62内对应所述凸环61设置有第一过孔621，所述第一过孔621的径宽值不小于所述凸环61的径宽值，所述第二套板63内对应所述凸环61设置有第二过孔631，所述第二过孔631的径宽值不大于所述凸环61的径宽值，同时也不小于所述压紧螺栓6的径宽值；所述压紧螺栓6即通过所述第二套板63、第一套板62顺次固定安装在安装板上，以实现所述压紧螺栓6的可转动式设置。而在实际的应用过程中，亦可将所述第一过孔621的结构直接设置在安装板上，即在所述管道的端口处设置沉孔，此时可以仅设置所述第二套板63，即可形成所述压紧螺栓6的可转动式设置；具体的结构此处不作赘述。

作为一种优选的方案，对应所述压紧螺栓6，在所述第一定位板3与所述第二定位板4之间设置有若干滑动导柱64，若干的所述滑动导柱64的轴线为与所述第二轴线相平行设置，以进一步确保所述换热管1与过渡接头2在对接时的操作稳定性及可靠性。

此外，在所述第一定位板3和/或所述第二定位板4上还设置有供钳夹装置7进行夹持固定的夹持部34，所述钳夹装置7可选用带砧桌虎钳，以便于对整个工装的安装固定。

为了便于对本方案的进一步理解，本实施例中还提供一种同心异径管焊接工装的制作方法，适用于以上所述的一种同心异径管焊接工装，主要包括以下步骤：

s10.在同一定位板上沿第一轴线加工供换热管1放置的第一槽位31、供过渡接头2放置的第二槽位41，以使得所述第一槽位31与第二槽位41具有一致的同心轴；其中，所述第一槽位31与所述第二槽位41的截面均呈v形；作为其中一种实施方式，将所述第一槽位31的轴心线到其槽壁处的垂直距离设置为与所述换热管1的半径值一致，将所述第二槽位41的轴心线到其槽壁处的垂直距离设置为与所述过渡接头2的径宽较小段的半径值一致，此时槽位的v形夹角呈90°，所述第一轴线则落在所述定位板的表面上。

s20.在所述第一槽位31、第二槽位41之间的所述定位板上开设缺口部5以供tig焊接部8伸入设置；其中，所述缺口部5呈u形设置，包括相对平行设置的两侧壁，且其侧壁与所述第一轴线之间为相垂直设置。

s30.沿第二轴线在所述定位板上开设管道，其中所述第二轴线为与所述第一轴线相互平行设置。

s40.自所述缺口部5的底端对所述定位板进行切割，以形成第一定位板3和第二定位板4，并使得所述第一槽位31为设置在所述第一定位板3上、所述第二槽位41设置在所述第二定位板4上；同时形成设置在所述第一定位板3上的第一管段33、设置在所述第二定位板4上的第二管段43。

s50.在所述第一管段33、第二管段43内穿设相适配的距离调节件，以形成所述第一定位板3与所述第二定位板4之间的相对滑动设置；本实施例中，即为通过设置所述压紧螺栓6，通过调节所述压紧螺栓6与所述第一定位板3之间的螺纹连接状态，以调整所述第一定位板3与所述第二定位板4之间的距离。

此外，本实施例中还提供有一种同心异径管焊接工装的使用方法，适用于以上所述的一种同心异径管焊接工装，主要包括以下步骤：

s60.将换热管1放置在第一槽位31内，并调整所述换热管1伸入设置在缺口部5内的长度，调整后，通过拧紧所述第一压板32上的螺栓件，以将所述换热管1安装固定在所述第一槽位31内。

s70.将过渡接头2的径宽较小段放置在第二槽位41内，并调整所述过渡接头2的焊接端伸入设置在所述缺口部5内的长度，调整后，通过拧紧所述第二压板42上的螺栓件，以将所述过渡接头2安装固定在所述第二槽位41内。

s80.通过所述钳夹装置7对所述第一定位板3或第二定位板4进行固定安装，本实施例中，仅通过对所述第一定位板3或第二定位板4中的一个进行紧固夹持即可。

s90.调整所述第一定位板3与所述第二定位板4之间的相对距离，以使得所述换热管1与所述过渡接头2之间形成对接焊缝；此时应注意，需在若干所述滑动导柱64上涂抹润滑油，以减少在滑动过程中产生的磨损，延长工装的使用寿命以及确保工装在使用中的装配精度。

s100.安装所述tig焊接部8，并使得所述tig焊接部8的基准面贴近所述第一定位板3设置在所述缺口部5内的侧面设置，以实现所述tig焊接部8的钨极81与所述对接焊缝的对中。进一步地，所述tig焊接部为采用分瓣式结构，以使得所述tig焊接部8的钨极81与所述对接焊缝的对中操作可以更为直观，当实现所述tig焊接部8的钨极81与所述对接焊缝的对中后，将所述tig焊接部8的各分瓣进行合拢安装，并进行焊接操作。

当焊接完成后，取下焊接好的工件再重复上述步骤即可进行后一焊接件的对接焊接操作。在实践过程中，本方案在某项目蒸汽发生器690合金换热管的对接焊中已成功应用，并且实践中证明，通过采用本技术方案，可以大幅提高同心异径管对接焊的装配精度，可控制同心度偏差在0.05mm以内，而自动tig焊接设备的钨极与对接焊缝的对中偏差在0.1mm以内，并且换热管1与过渡接头2的对接面完全贴合，管中心轴线水平度可控制在0.5mm以内，相比传统技术手段，提升690合金换热管对接焊的焊缝合格率30％以上。

本实施例中，所述tig焊接设备的具体结构形式可参见现有技术，此处不作赘述。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，故凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何修改、等同变化与修饰,均仍属于本发明技术方案的范围内。