專利名稱：一種圓筒膜式壁全對(duì)稱組對(duì)工裝及組對(duì)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及煤化工領(lǐng)域，特別涉及一種適用煤化工行業(yè)高效氣化爐的圓筒膜式壁全對(duì)稱組對(duì)工裝及組對(duì)方法。
背景技術(shù)：
煤化工產(chǎn)業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中發(fā)揮越來(lái)越大的作用；其主體設(shè)備“氣化爐”由外殼和內(nèi)件構(gòu)成，內(nèi)件主要由多段圓筒形水冷膜式壁組成；多數(shù)圓筒膜式壁由圓管扁鋼交替焊接而成。圓筒膜式壁一般為圓管與扁鋼交替焊接組成，由于扁鋼寬度小，使膜式壁焊縫非常密集，又由于圓筒膜式壁截面為圓形結(jié)構(gòu)，不能像平面膜式壁用膜式壁焊機(jī)直接將管排焊成。目前多數(shù)工藝為，先用膜式壁焊機(jī)焊成兩管三扁鋼或三管四扁鋼單元，再用胎具組對(duì)、焊接成圓筒形狀。在用胎具組對(duì)焊接時(shí)，受焊縫收縮影響會(huì)導(dǎo)致以下缺陷:1、在沒(méi)有支撐環(huán)地方出現(xiàn)收腰，外形成波浪狀；2、組對(duì)時(shí)中心線出現(xiàn)較大彎曲，使組對(duì)、焊接無(wú)法進(jìn)行下去；3、由于焊縫非常密集，焊接收縮量大，焊縫容易被拉開(kāi)，造成焊接缺陷。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種調(diào)整焊接順序使焊縫始終處于施焊工件的幾何中間避免焊接過(guò)程中出現(xiàn)較大彎曲的圓筒膜式壁全對(duì)稱組對(duì)工裝及組對(duì)方法。本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的:一種圓筒膜式壁全對(duì)稱組對(duì)工裝，包括組對(duì)胎具，所述的胎具包括至少兩個(gè)定位環(huán)及至少3根連接鋼管，所述的定位環(huán)分別套裝固定在3根平行設(shè)置的連接鋼管外側(cè)，連接鋼管兩端兩定位環(huán)之間的距離大于圓筒膜式壁的長(zhǎng)度；所述定位環(huán)的外徑上設(shè)置有沿母線劃分的與圓筒膜式壁所需的包含圓管及扁鋼的膜式壁單元數(shù)量相同的等分線，用以控制膜式壁單元在胎具上的圓周位置；該工裝還包括確定胎具與第一組膜式壁單元相對(duì)位置的對(duì)線板以及確定了胎具與第一組膜式壁單元的相對(duì)位置后與定位環(huán)焊接在一起的定向塊，用于保證第一組膜式壁單元在胎具上只能作軸線方向移動(dòng)。進(jìn)一步地,該胎具還包括活動(dòng)定位板,所述活動(dòng)定位板的內(nèi)弧與所述定位環(huán)的外止口配合，用螺栓聯(lián)接，且活動(dòng)定位板外徑等于圓筒膜式壁內(nèi)徑，用于圓筒膜式壁直徑定位。進(jìn)一步地，該工裝還包括立板與橫板，立板的上端面與膜式壁單元端部的扁鋼下端面焊接在一起，立板的下端面與橫板的上端面焊接在一起。進(jìn)一步地，所述的膜式壁單元為兩管三扁鋼單元或者三管四扁鋼單元，所述定向塊的端面上端為梯形結(jié)構(gòu)，該梯形結(jié)構(gòu)卡在膜式壁單元中兩個(gè)圓管中間并貼在圓管外徑上，下端豎直與定位環(huán)焊接在一起。進(jìn)一步地，所述的膜式壁單元為單管單扁鋼單元，所述的定向塊上端設(shè)置有一圓弧形凹槽及一支撐端面，圓弧形凹槽貼住單管單扁鋼單元的圓管，支持端面貼住單管單扁鋼單元的扁鋼，保證焊接時(shí)單管單扁鋼單元只能在軸線方向移動(dòng)。進(jìn)一步地，所述的胎具包括4根連接鋼管，定位環(huán)以焊接的方式套裝固定在4根連接鋼管的外側(cè)。一種圓筒膜式壁全對(duì)稱組對(duì)方法，該方法的步驟如下:
步驟1、用膜式壁焊機(jī)將圓管與鋼焊成膜式壁單元，該膜式壁單元包括圓管及扁鋼；步驟2、將第一組膜式壁單元裝在胎具上，將定向塊下端豎直與定位環(huán)焊接在一起，保證第一組膜式壁單元在胎具上只能作軸線方向移動(dòng)；
步驟3、將與第一組膜式壁單元完全對(duì)稱的第二組膜式壁單元裝在胎具上；
步驟4、將兩組膜式壁單元焊接在一起，焊縫位于兩組膜式壁單元的中間位置；
步驟5、根據(jù)以上方法依次完成整個(gè)圓筒膜式壁的焊接即可。進(jìn)一步地，上述方法還包括:將立板的上端面與胎具上膜式壁單元端部的扁鋼下端面焊接在一起，將立板的下端面與橫板的上端面焊接在一起，膜式壁單元貼住胎具的活動(dòng)定位板外徑，保證活動(dòng)定位板在長(zhǎng)度方向與圓周方向移動(dòng)。本發(fā)明的技術(shù)方案產(chǎn)生的技術(shù)效果如下:組對(duì)焊接時(shí)調(diào)整焊接順序，使焊縫始終處于施焊工件的幾何中間，保證焊接應(yīng)力引起的變形自身抵消，避免出現(xiàn)膜式壁單元側(cè)彎；定向塊可保證第一組膜式壁單元只能作軸線方向移動(dòng)，避免焊接過(guò)程中出現(xiàn)彎曲；膜式壁單元貼住活動(dòng)定位板，不僅可用于圓筒膜式壁的直徑定位，同時(shí)活動(dòng)定位板與定位環(huán)通過(guò)螺栓連接，在圓筒膜式壁焊接完成后胎具易從圓筒膜式壁上取下，活動(dòng)定位板與定位環(huán)之間可簡(jiǎn)單取下，不會(huì)損壞定位環(huán)。


圖1為本發(fā)明圓筒膜式壁端面視圖。圖2為本發(fā)明組對(duì)前兩管三扁鋼單元的端面視圖。圖3為本發(fā)明組對(duì)胎具端面視圖。圖4為本發(fā)明組對(duì)胎具剖視結(jié)構(gòu)示意圖。圖5為本發(fā)明定位環(huán)的側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖。圖6為本發(fā)明定向塊裝配結(jié)構(gòu)示意圖。圖7為本發(fā)明立板、橫板的安裝結(jié)構(gòu)示意圖。圖8為本發(fā)明對(duì)線板的主視結(jié)構(gòu)示意圖。圖9為本發(fā)明對(duì)線板工作結(jié)構(gòu)示意圖。圖10為本發(fā)明圓筒膜式壁組對(duì)焊接順序圖。圖中標(biāo)注為:1、圓筒膜式壁；2、兩管三扁鋼單元；3、圓管；4、扁鋼；5、窄扁鋼；6、胎具；7、定位環(huán)；8、活動(dòng)定位板；9、連接鋼管；10、定向塊；11、立板；12、橫板；13、對(duì)線板。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合

及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述。實(shí)施里一
如圖1、2、3、4、5、6、7、8、9所示，一種圓筒膜式壁全對(duì)稱組對(duì)工裝，該圓筒膜式壁I包括64個(gè)圓管3，每個(gè)膜式壁單元均為兩管三扁鋼單元2，兩管三扁鋼單元由兩個(gè)圓管、一個(gè)扁鋼4和兩個(gè)窄扁鋼5組成，兩個(gè)窄扁鋼根據(jù)焊接要求剖出坡口 ；該工裝包括胎具6，所述的胎具包括多個(gè)定位環(huán)7及4根連接鋼管9，所述的定位環(huán)分別套裝固定在4根連接鋼管外偵牝連接鋼管兩端兩定位環(huán)之間的距離大于圓筒膜式壁的長(zhǎng)度；所述定位環(huán)的外徑上設(shè)置有沿母線劃分的與圓筒膜式壁所需的包含圓管及扁鋼的兩管三扁鋼單元數(shù)量(32)相同的等分線，用以控制兩管三扁鋼單元在胎具上的圓周位置；該工裝還包括確定胎具與第一組兩關(guān)三扁鋼單元相對(duì)位置的對(duì)線板13以及確定了胎具與第一組膜式壁單元的相對(duì)位置后與定位環(huán)焊接在一起的定向塊10,該定向塊的端面上端為梯形結(jié)構(gòu)，該梯形結(jié)構(gòu)卡在兩管三扁鋼單元中兩個(gè)圓管中間并貼在圓管外徑上，下端豎直與定位環(huán)焊接在一起，用于保證第一組兩管三扁鋼單元在胎具上只能作軸線方向移動(dòng)。該胎具還包括活動(dòng)定位板8,所述活動(dòng)定位板的內(nèi)弧與所述定位環(huán)的外止口配合，用螺栓聯(lián)接，且活動(dòng)定位板外徑等于圓筒膜式壁內(nèi)徑，用于圓筒膜式壁直徑定位。該工裝還包括立板11與橫板12，立板的上端面與兩管三扁鋼單元端部的窄扁鋼下端面焊接在一起，立板的下端面與橫板的上端面焊接在一起。用于保證兩管三扁鋼單元只能貼住胎具活動(dòng)定位板8的外徑在長(zhǎng)度方向與圓周方向移動(dòng)、而無(wú)法脫離。實(shí)施例二
在實(shí)施例一的基礎(chǔ)上，一種圓筒膜式壁全對(duì)稱組對(duì)方法，該方法的步驟如下:
步驟1:用膜式壁焊機(jī)將圓管、扁鋼及窄扁鋼焊接成兩管三扁鋼單元，并根據(jù)焊接要求將兩管三扁鋼單元端部的窄扁鋼剖出坡口；
步驟2:將第一組兩管三扁鋼單元裝在胎具上，通過(guò)對(duì)線板及定位環(huán)上的等分線確定第一組兩管三扁鋼單元與胎具的相對(duì)位置，相對(duì)位置確定后將定向板的上端插入第一組兩管三扁鋼單元中的兩圓管中間，且上端貼住兩圓管，下端豎直與定位環(huán)焊接在一起；
步驟3:在第一組兩管三扁鋼單元一側(cè)的窄扁鋼下端面上焊接立板，立板下端面上焊接上橫板，保證第一組兩管三扁鋼單元貼住胎具的活動(dòng)定位板外徑的同時(shí)，保證兩管三扁鋼單元能在長(zhǎng)度方向與圓周方向移動(dòng)；
步驟4:將第二組兩管三扁鋼單元裝在胎具上，并以與步驟3中同樣的方法在第二組兩管三扁鋼單元上焊接立板與橫板；
步驟5:將第一組兩管三扁鋼單元與第二組兩管三扁鋼單元焊接在一起，焊縫位于兩組兩管三扁鋼單元的中間位置，保證焊接應(yīng)力引起的變形自身抵消，避免出現(xiàn)單元側(cè)彎；步驟6:依照上述組對(duì)方法依次完成整個(gè)圓筒膜式壁的組對(duì)焊接。本發(fā)明中的焊接順序如圖10所示，共有32道焊縫，首先按上述方法組對(duì)第①道焊縫兩組兩管三扁鋼單元，焊成4管單元；其次沿逆時(shí)針?lè)较蚪M對(duì)第②道焊縫的兩組兩管三扁鋼單元，焊成4管單元；再其次焊接第③道焊縫，將第①第②兩道焊縫焊成的兩組4管單元焊成8管單元；為避免組對(duì)過(guò)程中出現(xiàn)面彎，采用成對(duì)分片對(duì)稱的組對(duì)方式，本例分2片對(duì)稱組對(duì)，在焊成第③道焊縫后，按同樣的方法，在胎具對(duì)稱位置組對(duì)第④道焊縫的兩組兩管三扁鋼單元，并沿逆時(shí)針?lè)较蚪M對(duì)、焊接以后的第⑤第⑥道焊縫。按照相同的方法按圖10的順序進(jìn)行后面的組對(duì)，完成整個(gè)圓筒膜式壁的組對(duì)焊接。為保證膜式壁單元在圓周方向的定位，第①第④焊縫的第一組單元必須用定向塊與定位環(huán)焊接定向。進(jìn)行每片第二組單元組對(duì)時(shí)，要留出焊縫收縮量。使用該組對(duì)方法，在窄扁鋼上開(kāi)不同坡口，可以進(jìn)行手工電弧焊、氬弧焊、小車埋弧自動(dòng)焊、二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊等焊接方法。本發(fā)明的圓筒膜式壁全對(duì)稱組對(duì)焊接方法，保證焊縫始終處于焊接單元的幾何中間，與胎具對(duì)稱進(jìn)行分片組對(duì)，每片的第一組膜式壁單元進(jìn)行軸向定向，除每片的第一組膜式壁單元外，其余單元能夠沿胎具外圓縱向及橫向作一定量移動(dòng)。此外，實(shí)施例二的組對(duì)方法還適用于三管四扁鋼單元組對(duì)圓筒膜式壁，步驟與上述基本相同。實(shí)施例二的組對(duì)方法還適用于單管與單扁鋼直接組對(duì)圓筒膜式壁，與上述方法不同的是所述的定向塊上端設(shè)置有一圓弧形凹槽及一支撐端面，圓弧形凹槽貼住單管單扁鋼單元的圓管，支持端面貼住單管單扁鋼單元的扁鋼，保證焊接時(shí)單管單扁鋼單元只能在軸線方向移動(dòng)。此外，根據(jù)圓筒膜式壁圓管數(shù)量與直徑不同，可以采用分2、4、8片對(duì)稱組對(duì)方法，也可以采用單向、相向、交替順序進(jìn)行組對(duì)。
權(quán)利要求
1.一種圓筒膜式壁全對(duì)稱組對(duì)工裝，包括組對(duì)胎具，其特征在于:所述的胎具包括至少兩個(gè)定位環(huán)及至少3根連接鋼管，所述的定位環(huán)分別套裝固定在3根平行設(shè)置的連接鋼管外側(cè)，連接鋼管兩端兩定位環(huán)之間的距離大于圓筒膜式壁的長(zhǎng)度；所述定位環(huán)的外徑上設(shè)置有沿母線劃分的與圓筒膜式壁所需的包含圓管及扁鋼的膜式壁單元數(shù)量相同的等分線，用以控制膜式壁單元在胎具上的圓周位置；該工裝還包括確定胎具與第一組膜式壁單元相對(duì)位置的對(duì)線板以及確定了胎具與第一組膜式壁單元的相對(duì)位置后與定位環(huán)焊接在一起的定向塊，用于保證第一組膜式壁單元在胎具上只能作軸線方向移動(dòng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圓筒膜式壁全對(duì)稱組對(duì)工裝，其特征在于:該胎具還包括活動(dòng)定位板，所述活動(dòng)定位板的內(nèi)弧與所述定位環(huán)的外止口配合，用螺栓聯(lián)接，且活動(dòng)定位板外徑等于圓筒膜式壁內(nèi)徑，用于圓筒膜式壁直徑定位。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圓筒膜式壁全對(duì)稱組對(duì)工裝，其特征在于:該工裝還包括立板與橫板，立板的上端面與膜式壁單元端部的扁鋼下端面焊接在一起，立板的下端面與橫板的上端面焊接在一起。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圓筒膜式壁全對(duì)稱組對(duì)工裝，其特征在于:所述的膜式壁單元為兩管三扁鋼單元或者三管四扁鋼單元，所述定向塊的端面上端為梯形結(jié)構(gòu)，該梯形結(jié)構(gòu)卡在膜式壁單元中兩個(gè)圓管中間并貼在圓管外徑上，下端豎直與定位環(huán)焊接在一起。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圓筒膜式壁全對(duì)稱組對(duì)工裝，其特征在于:所述的膜式壁單元為單管單扁鋼單元，所述的定向塊上端設(shè)置有一圓弧形凹槽及一支撐端面，圓弧形凹槽貼住單管單扁鋼單元的圓管，支持端面貼住單管單扁鋼單元的扁鋼，保證焊接時(shí)單管單扁鋼單元只能在軸線方向移動(dòng)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圓筒膜式壁全對(duì)稱組對(duì)工裝，其特征在于:所述的胎具包括4根連接鋼管，定位環(huán)以焊接的方式套裝固定在4根連接鋼管的外側(cè)。
7.—種應(yīng)用如權(quán)利要求1 6任意一項(xiàng)所述的圓筒膜式壁全對(duì)稱組對(duì)方法,其特征在于:該方法的步驟如下: 步驟1、用膜式壁焊機(jī)將圓管與扁鋼焊成膜式壁單元，該膜式壁單元包括圓管及扁鋼； 步驟2、將第一組膜式壁單元裝在胎具上，通過(guò)對(duì)線板確定第一組膜式壁單元與胎具的相對(duì)位置，將定向塊下端豎直與定位環(huán)焊接在一起，保證第一組膜式壁單元在胎具上只能作軸線方向移動(dòng)； 步驟3、將與第一組膜式壁單元完全對(duì)稱的第二組膜式壁單元裝在胎具上； 步驟4、將兩組膜式壁單元焊接在一起，焊縫位于兩組膜式壁單元的中間位置； 步驟5、根據(jù)以上方法依次完成整個(gè)圓筒膜式壁的焊接即可。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的圓筒膜式壁全對(duì)稱組對(duì)方法，其特征在于:該方法還包括:將立板的上端面與胎具上膜式壁單元端部的扁鋼下端面焊接在一起，將立板的下端面與橫板的上端面焊接在一起，膜式壁單元貼住胎具的活動(dòng)定位板外徑，保證活動(dòng)定位板在長(zhǎng)度方向與圓周方向移動(dòng)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種適用煤化工行業(yè)高效氣化爐的圓筒膜式壁全對(duì)稱組對(duì)工裝及組對(duì)方法，該方法的步驟包括1、用膜式壁焊機(jī)將圓管與鋼焊成膜式壁單元，該膜式壁單元包括圓管及扁鋼；2、將第一組膜式壁單元裝在胎具上，將定向塊下端豎直與定位環(huán)焊接在一起，保證第一組膜式壁單元在胎具上只能作軸線方向移動(dòng)；3、將與第一組膜式壁單元完全對(duì)稱的第二組膜式壁單元裝在胎具上；4、將兩組膜式壁單元焊接在一起，焊縫位于兩組膜式壁單元的中間位置；5、根據(jù)以上方法依次完成整個(gè)圓筒膜式壁的焊接即可。本發(fā)明公開(kāi)的圓筒膜式壁全對(duì)稱組對(duì)工裝及組對(duì)方法調(diào)整焊接順序，使焊縫始終處于施焊工件的幾何中間，避免焊接過(guò)程中出現(xiàn)較大彎曲的。
文檔編號(hào)B23K31/02GK103143873SQ20131010159
公開(kāi)日2013年6月12日 申請(qǐng)日期2013年3月27日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月27日
發(fā)明者徐紀(jì)高, 周禮新, 冷雪峰, 王鴻雁, 何永亮 申請(qǐng)人:開(kāi)封空分集團(tuán)有限公司