[发明专利]一种大型钢管工艺及设备

说明书

技术领域

本发明属于机械制造领域，涉及了一种水电站大型钢管的制造安装工艺及其设备，其作用是大型钢管的现场组焊。

技术背景

为了在解决在特定环境条件下大型钢管制造安装的工艺问题，大型钢管机械化工艺及钢管台车的设计应运而生，它可以在施工有限的空间内完成大型或超大型钢管的现场制造安装。中国专利申请200510020396.7提出了大型钢管自动化制造工艺，同时在中国专利CN2917917(申请号200520035203.0)及CN1803567A(申请号200610020101.0)提出了相应的机构使水平状态的钢管制造和安装机械化得以实现。其优点是提高了大型钢管制造的机械化程度和焊接自动化水平，同时可以减少钢管吊装和运输的难度，降低生产成本，尤其适用于在隧洞内水平状态的大型钢管工程应用，可以获得稳定的焊接质量和高效率生产。

在较多的大型钢管工程中，例如引水发电钢管中，不仅仅处于水平状态，也可能为倾斜或垂直等状态，并通过弯管连接过渡。采用传统的工艺和设备对弯管、垂直和斜管仍然只在工厂内组焊，运输到安装现场，这样对于制作场地规划建造、运输道路、吊装设备都将形成工程的制约条件，对于高山峡谷地带或尺寸很大的钢管工程，其技术难度相应增加，工程造价也必然加大，而且其施工安全控制难度很大，一方面是钢管大件运输、翻转和安装过程中的风险，另一方面是钢管施工与同时进行的其它工作之间交叉产生的系统风险，同时，当吊装的设备和场地资源有限时，例如部分大坝建造过程中，引水钢管施工对于大坝甚至整个工程建造的工期影响将是直接的。如采用前述的专利技术，虽然可以在部分位置减小钢管运输尺寸，但在斜管或垂直管运输安装阶段依然因为尺寸和重量问题存在较大的安全隐患，钢管的施工速度难以提高。

由此可见，在大型空间钢管工程中存在以下不足：1)制造安装的机械化专业化技术程度不足；2)运输尺寸大导致的工程成本增加；3)从工程整体要求而言，钢管施工安全和效率需要提高。

发明内容

本发明的目的是提供一种新的大型钢管制造安装工艺及设备，无论钢管在水平还是斜管、上弯管或下弯管的状态，它可以在现场以为运输瓦片单元实现大型钢管组装和焊接全过程的机械自动化，有利于提高工程安全、质量和效率，并降低钢管的综合生产成本。

本发明的目的是这样实现的：由钢板卷成三个或三个以上的圆弧形标准瓦片组成的大型钢管，所述的钢管为弯管、斜管或垂直管，所述的钢管采用图1所示的工艺流程，包括：组焊设备安装，瓦片运输，瓦片在组焊设备上装夹完成之后旋转装夹下一个瓦片，直至形成钢管节，再焊接各个瓦片之间的纵缝，调节钢管节的圆度，然后经过轴向移动和径向调节，使钢管节处于安装位置，最后钢管外壁进行加固。在一般情况下，以固定好的钢管节作为下一个钢管现场制作阶段的定位和固定的基础，逐步地由低到高进行循环作业，而首个钢管节可利用组焊设备临时固定的方式完成现场的组焊。如图2所示的钢管，从下水平管开始组焊和安装，之后依次进行下弯管、斜管、上弯管到上水平管组焊和安装。瓦片运输到组焊设备的回转支架上，在回转支架上依次固定并进行组圆，完成钢管纵缝焊接、校正、调圆，利用组焊设备的轴向推进机构调整其位置，在安装首节钢管之后，组焊设备在钢管内部移动，每次行走的行程为一个钢管节长度，所述的组焊设备利用钢管定位的方法，以钢管内壁上的工艺孔或外壁上的焊接的支撑作为受力点，用轴向推进机构使组焊设备整体移动，或者以固定在前方的钢绳作为受力点，用卷扬提升的方式拉动组焊设备移动。每节钢管安装之后，在组焊设备的回转支架上安装自动焊接装置，实现空间环缝的自动焊接。

所述的组焊设备由中心梁、固定支撑机构、滑移机构、回转机构、移动机构以及辅助机构组成，固定支撑机构和中心梁固定连接在一起，滑移机构由移动机构驱动在中心梁上进行往复直线运动，回转机构安装在滑移机构上进行回转运动。所述的轴向推进机构连接在固定支撑上，当固定支撑处于径向收缩状态时，轴向推进机构的油缸伸长则可使组焊设备整体在钢管内移动。

或者所述的组焊设备由中心梁、固定支撑机构、回转机构、卷扬升降机构以及辅助机构组成，固定支撑机构和中心梁连接在一起，卷扬升降机构通过钢绳、导向滑轮等连接在中心梁前端，卷扬机提升或下放使组焊设备主体部分升降，每个瓦片组焊、钢管安装的循环工作完成后，松掉所有附着在固定的钢管上的支撑和锁定装置，用卷扬机牵引中心梁及其附着机构一同移动一个管节，到达下一个瓦片组焊位置，再打开所有支撑和锁定装置，之后进行单节钢管组焊循环，组焊完成后缓慢下放卷扬机，钢管依靠其自重下滑到钢管安装位置。