一种用于大型压力容器的环缝焊接辅助装置及焊接工艺的制作方法

本技术涉及金属板材卷曲加工的领域，尤其是涉及一种用于大型压力容器的环缝焊接辅助装置及焊接工艺。

背景技术：

1、压力容器是指用于储存、运输和处理各种气体、液体或者固体物质，并承载一定压力的密闭设备。常见的类似于蒸汽锅炉、啤酒压力桶、灭火器瓶。

2、压力容器的设计必须符合相关的设计标准和规范，以确保其安全可靠。压力容器设计与制作时，关注的性能要求点较多，通常包括以下几个方面：强度与刚度：压力容器必须具备足够的强度与刚度，以承受内部压力和外部荷载，保持结构的形状与完整性；密封性，压力容器须具有良好的密封性能，以防止介质泄露或外界介质进入；耐腐蚀性：压力容器在储存或处理各种物质时，应避免化学侵蚀，保证容器长期使用寿命；安全性，压力容器的设计和制造必须符合相关的安全标准和规范，以确保在正常使用和突发情况下的安全性；可维护性，压力容器应设计成易于检修和维护，包括方便清洁、更换零部件与进行检测。

3、大型压力容器的制作较为麻烦，需满足上述各项性能指标的同时，在材料的选择与处理、加工精度与质量控制等方面还具有额外要求，大型压力容器制作时最主要的一步为焊接，原材料为一个矩形金属板材，将板材卷曲成筒状，并将板材相对的两侧焊接在一起，称为横缝焊接，而后将多个金属筒体的端部沿圆周边缘焊接一圈，成为环缝焊接，从而将多个金属筒体连接为一整体。焊接后需反复检查气密性与抗压强度，以保证上述性能要求的达标。在将多个筒体环缝焊接时，需要一个容纳多个筒体的焊接平台，人工手持焊枪对相邻两个筒体的抵接处焊接，且在焊接时需要通过电机带动筒体转动，从而使焊工仅需手持焊枪，就能对筒体一圈进行焊接，焊接一圈完成后于焊接处贴合密封环，弥补结构薄弱点。

4、在将金属筒体置于焊接平台上时，一般由焊工将金属筒体上安装钢丝吊绳，再由车间顶部的龙门架将金属筒体吊起并置于焊接平台上，此方式存在诸多问题，例如钢丝吊绳垂吊金属筒体时容易摆晃，放置在焊接平台上时会有位置偏差，且放置有两个金属筒体的焊接平台相向对接时，金属筒体互相碰撞，加剧位置偏移的问题。

5、针对上述中的相关技术，发明人认为金属筒体偏移焊接平台的中心点将导致焊接平台两侧受力不同，久之将压覆焊接平台朝一侧倾斜，致使焊接平台对接时两个金属筒体中心轴不在一条直线上，二者靠近端无法严丝合缝，焊工无法焊接。

技术实现思路

1、为了优化环缝焊接过程焊接平台的上料流程，改善传统方式下金属筒体容易偏移焊接平台中心的问题，本发明提供一种用于大型压力容器的环缝焊接辅助装置及焊接工艺。

2、本发明一方面提供的一种用于大型压力容器的环缝焊接辅助装置，采用如下的技术方案：

3、一种用于大型压力容器的环缝焊接辅助装置及焊接工艺，包括对应两个环缝焊接的金属筒体分别设置的两个焊接台与设置在焊接台上的两对相向设置的转辊，两个焊接台结构相同，焊接台可滑动连接在地面上，其特征在于：还包括定位机构；

4、所述定位机构设置在所述焊接台同侧边缘两端，其包括；

5、铰接杆，所述铰接杆一端铰接于所述焊接台，且铰接点与焊接台可滑动连接，铰接杆另一端呈自由端，焊接台上设置有用于驱动铰接杆转动的转动件；

6、定位杆，所述定位杆一端与所述铰接杆的自由端固接，定位杆垂直于铰接杆设置，于铰接杆转动后，限位金属筒体两端边缘；

7、支撑杆，所述支撑杆设置在所述铰接杆下方，支撑杆两端同时铰接铰接杆与所述焊接台，且支撑杆与铰接杆的铰接点可滑动连接。

8、通过采用上述技术方案，在传统的电机与转辊上做出改进，使每两个相对设置的转辊组成一对，每两对转辊固接在一个焊接台上组成一个对应金属筒体的运输机构，金属筒体放置在焊接台上，通过两对转辊稳定支撑，本方案还将焊接台作为主要结构基础，在焊接台上铰接设置铰接杆并在铰接杆端部固接定位杆，定位杆在跟随铰接杆转动的过程中始终保持水平状态，定位杆抬升至一定高度后，其之间的间距在理想状态下应恰好等于金属筒体的长度，误差最值应按照实际车间内焊接台的长度计算，金属筒体在误差最值下应无法对焊接台的结构造成影响，定位杆在龙门架下方金属筒体的过程中用以金属筒体的限位，极大地减弱金属筒体的摇晃，从而解决金属筒体放置位置偏斜的问题，至此，对焊接台的作用原理做出简要说明，焊工将待环缝焊接的金属筒体安装钢丝吊绳，控制龙门架下移吊取金属筒体，同时铰接杆带动定位杆转动至定位杆之间的间距与金属筒体长度保持相等，支撑杆对铰接杆做以支撑，利用定位杆限制下放过程中金属筒体的摆晃，从而提高金属筒体的正位放置。

9、可选的，所述支撑杆与所述焊接台的铰接点靠近所述铰接杆的自由端设置。

10、通过采用上述技术方案，铰接杆的转动由转动件驱动，支撑杆的设置起到分担转动件负担的效果，在铰接杆转动至合适位置后提高铰接杆位置的维持稳定性，在此基础上，将支撑杆与焊接台的铰接点靠近焊接台的端部设置，增加铰接杆的支撑力臂，提高支撑杆的支撑效果。

11、可选的，所述定位机构还包括；

12、丝杠，所述铰接杆的铰接点螺纹连接于所述丝杠，用于铰接杆的位移；

13、丝杠底板，所述丝杠底板与所述焊接台固接，所述丝杠转动连接在丝杠底板上，用于支撑并保护丝杠；

14、驱动件，所述驱动件设置在所述焊接台上，用于驱动所述丝杠转动。

15、通过采用上述技术方案，长度与位置的限制下，若不加以水平方向的滑移，铰接杆围绕铰接点转动时，定位杆仅能转动至焊接台上方，然而在实际车间内，金属筒体长度大于焊接台的长度；基于此，利用丝杠传动力矩大、精度高、自锁性好的优点，实现定位杆稳定朝远离焊接台的方向滑移而不脱轨，同时为了保证丝杠自身的稳定性，设置丝杠底板支撑丝杠。

16、所述驱动件包括；

17、第一步进电机，所述第一步进电机固接在所述丝杠底板上，其转轴与丝杠端部固接。

18、通过采用上述技术方案，由于步进电机具有准确定位和控制的效果，进而可作为提高位置稳定性的结构基础，在金属筒体下放过程中，定位杆需静止在当前位置，步进电机在低速和静止状态下可以提供较高的转矩输出，具有较高的力矩密度，从而实现类似转动点固定的效果，从源头上避免定位杆位置偏移，此外，步进电机的还具有力矩平稳输出的优点，不会出现震动或冲击，保证定位杆的平稳转动。

19、可选的，还包括；

20、举升杆，所述举升杆竖直设置在两个所述焊接台之间，用于放置半密封环，当两个金属筒体连接时，举升杆将半密封环抬升并贴合金属筒体连接的部分，举升杆与地面可滑移连接。

21、举升驱动件，所述举升驱动件设置在举升杆下方，用于驱动所述举升杆升降。

22、通过采用上述技术方案，举升杆顶端贴近地面设置，当金属筒体焊接前，焊工控制举升杆滑移，将半密封环输送至金属筒体下方并在焊工焊接金属筒体后将密封环贴合金属筒体，起到运输半密封环的作用，提高半密封环运输上料过程的自动化，解决半密封环形状特殊不易安装的问题。

23、可选的，还包括；

24、导轨，所述导轨对应所述焊接台与所述举升杆底部分别铺设，用于导向举升杆与焊接台的滑移。

25、通过采用上述技术方案，利用导轨的滑移导向作用，约束导向举升杆与焊接台的滑移方向，并达到金属筒体下放时保持两个金属筒体的同轴度，保证金属筒体的焊接效果。

26、本发明另一方面提供一种大型压力容器的环缝焊接工艺，包括以下步骤：

27、两个焊接台互相远离，龙门架将两个金属筒体分别吊送至相应焊接台上方；

28、第一步进电机带动两个丝杠反向转动，至两根定位杆的间距大于金属筒体的长度；

29、转动件驱动铰接杆转动，带动定位杆上升，至两根定位杆间距等于金属筒体的长度；

30、龙门架下放金属筒体，至金属筒体两端同时接触两根定位杆，受到两根定位杆的约束，龙门架稳定放置在焊接台的两对转辊上；

31、两个焊接台缓慢相向滑移，滑移过程中相靠近侧的定位杆复位，至两个金属筒体两端圆周边缘相贴合，两个焊接台相远离侧的定位杆复位；

32、电机带动转辊转动，两个金属筒体同步转动，焊工将焊枪对准金属筒体贴合缝隙，完成焊接。

33、通过以上步骤，在两个金属筒体焊接前将两个金属筒体分离，通过两个焊接台相向缓慢移动将两个金属筒体无缝结合，在金属筒体相靠近后焊接台缓慢减速，而后缓慢贴合，金属筒体贴合过程中相对侧的定位杆持续保持对金属筒体端部的抵接，避免金属筒体贴合时因碰撞产生移位。

34、可选的，举升杆抬升半密封环至半密封环贴合两个金属筒体焊缝，焊工于一侧焊接举升杆与金属筒体表面，转辊再次驱动金属筒体转动；

35、举升杆通过导轨滑移，将下一半密封环运送至金属筒体下方，完成半密封环的焊接后，举升杆将另一半密封环贴合金属筒体，组成完整的一圈密封环；

36、焊工于一侧焊接完成密封环后金属筒体继续转动，焊工换侧继续焊接，至密封环两侧全部焊接完成，龙门架吊取焊接完成的金属筒体。

37、通过采用上述技术方案，解决了半密封环的不易上料的问题，焊工预先设置程序，在焊工焊接时举升杆通过导轨滑移至放料处，由车间工人将半密封环置于举升杆上固定，而后举升杆朝向金属筒体滑移，实现半密封环朝向金属筒体上料，举升杆滑移至金属筒体底部，正对焊缝，当焊工完成焊接后举升驱动件驱动举升杆上移，至半密封环贴合从而实现半密封环的自动化上料。

38、综上所述，本技术包含以下有益效果：

39、将传统方式下每两个转辊设置在一个焊接台上，组成一个车式焊接台，配以导轨，组成一个对应金属筒体设置焊接辅助装置单元，并在此基础上对焊接台做出结构上的设计，设计可收纳式定位杆，在金属筒体下放时对金属筒体起到限位作用，限制金属筒体的摇晃从而实现金属筒体在焊接台上的正位安装，改善金属筒体位置偏移造成焊接台倾斜的问题，延长焊接台的使用寿命。