长输管道焊接系统及焊接方法与流程

1.本发明涉及长输管道焊接技术领域，特别地涉及一种长输管道焊接系统及焊接方法。


背景技术：

2.油气长输管道是能源供给的大动脉，是关系国家能源安全、社会经济发展的重要能源基础设施。焊接施工技术作为长输管道施工的重要组成部分，其施工技术和装备的实效和可靠性直接影响着管道的施工质量和效率。
3.目前全自动焊技术已在长输管道施工中广泛应用，例如，专利cn114473153a 公开了一种油气长输管道焊接系统和方法，形成了较成熟的焊接施工工艺，在一定程度上提高了施工质量和效率，也提升了焊接机械化水平，但随着管道大口径、高钢级应用和外部环境因素叠加，致使焊接难度加大，劳动强度也增强，施工质量和生产效率也存在不可控因素影响。


技术实现要素：

4.针对上述现有技术中的问题，本技术提出了一种长输管道焊接系统及焊接方法，以提高对大口径管道的焊接效率。
5.本发明一方面提供一种长输管道焊接系统，所述长输管道焊接系统包括：
6.组对焊接模块，所述组对焊接模块包括移动式组对焊接安装架，所述移动式组对焊接安装架上安装有组对机构、第一传送机构以及第一焊接机构，所述组对机构用于驱动待焊接的管道沿其轴向转动以使所述管道的焊接口获得相对最佳圆度，所述第一传送机构用于沿所述管道的轴向输送所述管道，所述第一焊接机构用于焊接所述管道的焊接口；以及
7.多个填充焊接模块，多个所述填充焊接模块依次沿所述管道的轴线与所述组对焊接模块相连，所述填充焊接模块包括移动式填充焊接安装架，所述移动式填充焊接安装架上安装有第二传送机构以及第二焊接机构，所述第二传送机构用于沿所述管道的轴向输送焊接后所述管道，所述第二焊接机构用于填充焊接所述管道的焊接口。
8.作为上述技术方案的进一步改进：
9.上述的长输管道焊接系统，进一步地，所述组对机构包括两组沿所述管道的轴线间隔布置的组对组件，两组所述组对组件之间形成组对工位，所述组对组件包括两个分别位于所述管道轴线两侧的组对辊轮，所述组对辊轮能够沿所述管道的轴向转动。
10.上述的长输管道焊接系统，进一步地，所述第一传送机构包括三组沿所述管道的轴线间隔布置的传送组件，所述传送组件包括两个分别位于所述管道轴线两侧的传送辊轮，所述组对辊轮能够沿所述管道的轴向滚动，且两个所述传送辊轮与所述管道的接触面呈v形。
11.上述的长输管道焊接系统，进一步地，其中一个所述传送组件位于两个所述组对
组件之间，另两组所述传送组件之间形成第一焊接工位。
12.上述的长输管道焊接系统，进一步地，所述第一焊接机构包括组对焊接组件和根焊热焊组件，所述组对焊接组件用于组对焊接所述组对工位上的管道焊接口，所述根焊热焊组件用于根焊热焊所述第一焊接工位上的管道焊接口。
13.上述的长输管道焊接系统，进一步地，所述第二传送机构包括两组沿所述管道的轴线间隔布置的所述传送组件，两组所述传送组件之间形成第二焊接工位。
14.上述的长输管道焊接系统，进一步地，所述移动式组对焊接安装架包括第一移动机构以及安装于所述第一移动机构上的第一安装平台，所述组对机构、所述第一传送机构以及所述第一焊接机构安装于所述第一安装平台上。
15.上述的长输管道焊接系统，进一步地，所述移动式填充焊接安装架包括第二移动机构以及安装于所述第二移动机构上的第二安装平台，所述第二传送机构以及所述第二焊接机构安装于所述第二安装平台上。
16.本发明另一方面提供一种焊接方法，应用上述的长输管道焊接系统，所述焊接方法包括步骤：
17.将待焊接的第一管道和第二管道分别放置于组对工位两侧的组对组件上；
18.所述组对组件驱动所述第一管道和所述第二管道沿其轴向转动以使所述第一管道和所述第二管道的焊接口获得相对最佳圆度；
19.第一传送机构驱动所述第一管道和所述第二管道沿管道的轴向运动，至所述第一管道和所述第二管道的焊接口处于第一焊接工位，第一焊接机构焊接所述第一管道和所述第二管道的焊接口；
20.所述第一传送机构和第二传送机构驱动所述第一管道和所述第二管道沿管道的轴向运动，至所述第一管道和所述第二管道的焊接口处于第二焊接工位，第二焊接机构焊接所述第一管道和所述第二管道的焊接口。
21.作为上述技术方案的进一步改进：
22.上述的焊接方法，进一步地，所述第一传送机构和第二传送机构驱动所述第一管道和所述第二管道沿管道的轴向运动，至所述第一管道和所述第二管道的焊接口处于第二焊接工位，第二焊接机构焊接所述第一管道和所述第二管道的焊接口，同时，待焊接的第三管道放置于组对组件上，第一传送机构驱动所述第三管道沿管道的轴向运动，至所述第三管道和所述第二管道的焊接口处于第一焊接工位，第一焊接机构焊接所述第三管道和所述第二管道的焊接口。
23.上述的焊接方法，进一步地，第二传送机构驱动所述第一管道和所述第二管道沿管道的轴向运动，至所述第一管道和所述第二管道的焊接口处于下一个第二焊接工位，下一个第二焊接机构焊接所述第一管道和所述第二管道的焊接口。
24.上述技术特征可以各种适合的方式组合或由等效的技术特征来替代，只要能够达到本发明的目的。
25.本发明提供的一种长输管道焊接系统及焊接方法，与现有技术相比，至少具备有以下有益效果：焊接时，首先将待焊接的第一管道和第二管道分别放置于组对机构上；组对机构驱动第一管道和第二管道沿其轴向转动以使第一管道和第二管道的焊接口获得相对最佳圆度；然后第一传送机构驱动第一管道和第二管道沿管道的轴向运动，第一焊接机构
焊接第一管道和第二管道的焊接口；之后，第一传送机构和第二传送机构驱动第一管道和第二管道沿管道的轴向运动，第二焊接机构焊接第一管道和第二管道的焊接口。长输管道焊接系统形成移动式流水焊接作业线，各工序完成后，依次交替移动至一道工序，实现管道不动、焊接设备移动，焊接按工序顺序连续作业，从而提高对大口径管道的焊接效率。
26.为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显和易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，做详细说明如下。
附图说明
27.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。
28.在下文中将基于实施例并参考附图来对本发明进行更详细的描述。其中：
29.图1显示了本发明实施例提供的长输管道焊接系统的组对焊接模块的主视图；
30.图2显示了本发明实施例提供的长输管道焊接系统的组对焊接模块的俯视图；
31.图3显示了本发明实施例提供的长输管道焊接系统的填充焊接模块的主视图；
32.图4显示了本发明实施例提供的长输管道焊接系统的填充焊接模块的俯视图。
33.在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例。
34.附图标记：
35.110、组对焊接模块，111-第一移动机构，112-第一安装平台，113-组对机构， 114-第一传送机构，115-组对焊接组件，116-根焊热焊组件，120、填充焊接模块， 121-第一移动机构，122-第一安装平台，123-第二传送机构，124-填充焊接组件。
具体实施方式
36.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
37.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，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。
38.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
39.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内
部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
40.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
41.下面将结合附图对本发明作进一步说明。
42.本发明实施例提供了一种长输管道焊接系统，以提高对大口径管道的焊接效率。
43.如图1至图4所示，本发明实施例提供的长输管道焊接系统，该长输管道焊接系统包括组对焊接模块110以及多个填充焊接模块120。
44.组对焊接模块110包括移动式组对焊接安装架，移动式组对焊接安装架上安装有组对机构113、第一传送机构114以及第一焊接机构，组对机构113用于驱动待焊接的管道沿其轴向转动以使管道的焊接口获得相对最佳圆度，第一传送机构114用于沿管道的轴向输送管道，第一焊接机构用于焊接管道。
45.多个填充焊接模块120依次沿管道的轴线与组对焊接模块110相连，填充焊接模块120包括移动式填充焊接安装架，移动式填充焊接安装架上安装有第二传送机构123以及第二焊接机构，第二传送机构123用于沿管道的轴向输送焊接后管道，第二焊接机构用于填充焊接管道。
46.焊接时，首先将待焊接的第一管道和第二管道分别放置于组对机构113上；组对机构113驱动第一管道和第二管道沿其轴向转动以使第一管道和第二管道的焊接口获得相对最佳圆度；然后第一传送机构114驱动第一管道和第二管道沿管道的轴向运动，第一焊接机构焊接第一管道和第二管道的焊接口；之后，第一传送机构114和第二传送机构123驱动第一管道和第二管道沿管道的轴向运动，第二焊接机构焊接第一管道和第二管道的焊接口。
47.长输管道焊接系统形成移动式流水焊接作业线，各工序完成后，依次交替移动至一道工序，实现管道不动、焊接设备移动，焊接按工序顺序连续作业，从而提高对大口径管道的焊接效率。
48.本发明实施例提供的长输管道焊接系统，具体的，请具体参阅图2，组对机构113包括两组沿管道的轴线间隔布置的组对组件，两组组对组件之间形成组对工位，组对组件包括两个分别位于管道轴线两侧的组对辊轮，组对辊轮能够沿管道的轴向转动。组对辊轮沿管道的轴向转动，以驱动管道沿其轴线转动，以使管道的焊接口获得相对最佳圆度。
49.第一传送机构114包括三组沿管道的轴线间隔布置的传送组件，传送组件包括两个分别位于管道轴线两侧的传送辊轮，组对辊轮能够沿管道的轴向滚动，且两个传送辊轮与管道的接触面呈v形。其中一个传送组件位于两个组对组件之间，另两组传送组件之间形成第一焊接工位。两个传送辊轮与管道的接触面呈v 形，可以对管道进行限位，避免管道沿轴线以外的其他方向移动。
50.第一焊接机构包括组对焊接组件115和根焊热焊组件116，组对焊接组件115 用于组对焊接组对工位上的管道焊接口，根焊热焊组件116用于根焊热焊第一焊接工位上的管道焊接口。第二焊接机构包括填充焊接组件124，第二传送机构123 包括两组沿管道的轴线
间隔布置的传送组件，两组传送组件之间形成第二焊接工位。
51.请具体参阅图3和图4，移动式组对焊接安装架包括第一移动机构111以及安装于第一移动机构111上的第一安装平台112，组对机构113、第一传送机构 114以及第一焊接机构安装于第一安装平台112上。移动式填充焊接安装架包括第二移动机构以及安装于第二移动机构上的第二安装平台，第二传送机构123以及第二焊接机构安装于第二安装平台上。
52.本发明实施例提供了一种焊接方法，应用上述实施例提供的长输管道焊接系统，该焊接方法包括步骤：
53.s10：将待焊接的第一管道和第二管道分别放置于组对工位两侧的组对组件上。
54.s20：组对组件驱动第一管道和第二管道沿其轴向转动以使第一管道和第二管道的焊接口获得相对最佳圆度。
55.s30：第一传送机构驱动第一管道和第二管道沿管道的轴向运动，至第一管道和第二管道的焊接口处于第一焊接工位，第一焊接机构焊接第一管道和第二管道的焊接口。
56.s40：第一传送机构和第二传送机构驱动第一管道和第二管道沿管道的轴向运动，至第一管道和第二管道的焊接口处于第二焊接工位，第二焊接机构焊接第一管道和第二管道的焊接口。
57.进一步地，s40：第一传送机构和第二传送机构驱动第一管道和第二管道沿管道的轴向运动，至第一管道和第二管道的焊接口处于第二焊接工位，第二焊接机构焊接第一管道和第二管道的焊接口，同时，待焊接的第三管道放置于组对组件上，第一传送机构驱动第三管道沿管道的轴向运动，至第三管道和第二管道的焊接口处于第一焊接工位，第一焊接机构焊接第三管道和第二管道的焊接口。
58.第二传送机构驱动第一管道和第二管道沿管道的轴向运动，至第一管道和第二管道的焊接口处于下一个第二焊接工位，下一个第二焊接机构焊接第一管道和第二管道的焊接口。
59.在本实施例中，按照长输管道焊接工序和工位“1+4”配置，即“1”组对焊接+“3”填充焊接+“1”填充盖面焊接。焊接施工时，5台焊接模块平台依次按一字排开，形成由5道工序组成的移动式流水作业线，各工序完成后，依次交替移动至一道工序，实现管线不动、焊接设备移动，焊接按工序顺序连续作业。主要焊接施工工艺如下：
60.(1)施工正式开始前，按照长输管道设计路由，清理杂物，平整路面，拓展满足施工作业带；
61.(2)将5台焊接模块平台(1台组对焊接模块、4台填充焊接模块)按照焊接工艺依次排开，形成焊接施工工艺流水线；
62.(3)用吊管机或运管机辅助两根管道就位于组对焊接模块组对工位；
63.(4)通过组对工位的辊轮装置转动调整管道的圆周度，达到管道坡口组对的要求后，进行管道第一道焊接口的第一道工序—组对焊接工序；
64.(5)第一道焊接口组对焊接完成后，通过组对焊接模块的传送辊轮传送至第一焊接工位，进行管道第一道焊接口的第二道工序—根焊热焊工序；
65.此时第三根管道紧跟就位组对工位，进行第二道焊接口的第一道工序—组对焊接工序；
66.第一道焊接口第二道工序完成后，将第一道焊接口传送填充焊接模块平台1 的第
二焊接工位，进行第一道焊接口的第三道工序—填充焊接工序1；
67.同时，第二道焊接口传送至第一焊接工位进行第二道工序—根焊热焊工序；
68.第四根管道就位于组对工位，进行第三道焊接口的第一道工序—组对焊接工序。
69.(6)第一道焊接口的第三道工序完成后，将第一道焊接口传送填充焊接模块平台2的第二焊接工位，进行第一道焊接口的第四道工序—填充焊接工序2；
70.同时，第二道焊接口传送至传送填充焊接模块平台1的第二焊接工位，进行第二道焊接口的第三道工序—填充焊接工序1；
71.第三道焊接口传送至第一焊接工位进行第二道工序—根焊热焊工序；
72.第五根管道就位于对工位，进行第四道焊接口的第一道工序—组对焊接工序；
73.(7)第一道焊接口的第四道工序完成后，将第一道焊接口传送填充焊接模块平台3的第二焊接工位，进行第一道焊接口的第五道工序—填充焊接工序3；
74.同时，第二道焊接口传送至传送填充焊接模块平台2的第二焊接工位，进行第二道焊接口的第四道工序—填充焊接工序2；
75.第三道焊接口传送至传送填充焊接模块平台1的第二焊接工位，进行第三道焊接口的第三道工序—填充焊接工序；
76.第四道焊接口传送至焊接工位进行第二道工序—根焊热焊工序；
77.第六根管道就位于组对工位，进行第五道焊接口的第一道工序—组对焊接工序.
78.(8)第一道焊接口的第五道工序完成后，将第一道焊接口传送填充焊接模块平台4的第二焊接工位，进行第一道焊接口的第六道工序，即最后一道工序—填充盖面焊接工序；
79.同时，第二道焊接口传送至传送填充焊接模块平台3的第二焊接工位，进行第二道焊接口的第五道工序—填充焊接工序3；
80.第三道焊接口传送至传送填充焊接模块平台2的第二焊接工位，进行第三道焊接口的第四道工序—填充焊接工序2；
81.第四道焊接口传送至传送填充焊接模块平台1的第二焊接工位，进行第四道焊接口的第三道工序—填充焊接工序1；
82.第五道焊接口传送至焊接工位进行第二道工序—根焊热焊工序；
83.第七根管道就位于组对工位，进行第六道焊接口的第一道工序—组对焊接工序；
84.(10)至此第一道焊接口焊接施工完成，吊管机或布管机就位，在焊接模块依次前进的同时，辅助管道下平台，并放置在预设的管支墩上。
85.焊接模块按照焊接工艺作业线布置，完成各自的焊接工作量后，依次移动，进入下一道工序的焊接施工，各工位之间协调配合，形成全机械式、流水化焊接施工作业。
86.本发明具有的优点：焊接施工在平台上完成，解决了传统陆上施工作业环境复杂、不可控等因素影响，较好的提升施工的安全性能。焊接施工工序在平台上采用全机械化作业方式完成，施工环境可控，大大降低劳动强度。形成一种移动式、流水化焊接施工作业工艺。管线不动，焊接设备按照施工工艺依次交替前行，形成连续施工作业模式，有利于提高焊接施工效率和焊接质量。
87.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不
必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
88.虽然在本文中参照了特定的实施方式来描述本发明，但是应该理解的是，这些实施例仅仅是本发明的原理和应用的示例。因此应该理解的是，可以对示例性的实施例进行许多修改，并且可以设计出其他的布置，只要不偏离所附权利要求所限定的本发明的精神和范围。应该理解的是，可以通过不同于原始权利要求所描述的方式来结合不同的从属权利要求和本文中所述的特征。还可以理解的是，结合单独实施例所描述的特征可以使用在其他所述实施例中。