[发明专利]一种水下机器人摩擦焊接系统及其焊接方法

说明书

技术领域

本发明涉及海底管道维护技术领域，尤其涉及一种水下机器人摩擦焊接系统及其焊接方法。 

背景技术

在海洋工业中，经常需要在海水中安设钢结构，铺设海底管道等，特别是在海洋石油工业中，海底输油管道、钻井架等都需要长期在海水中工作，为了延长海底管道、钢结构件的使用寿命，必须对其采取有效的防腐蚀措施，否则很容易被海水腐蚀掉。为防止海水腐蚀，通用方法是采用牺牲阳极保护，传统的牺牲阳极的做法主要是通过焊接的方式进行安装，在需要安装或更换阳极时需要投入大量的人力和花费较长的工期，作业过程对于水下作业人员来说，劳动强度大，作业风险高，工作效率也较低。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种水下机器人摩擦焊接系统及其焊接方法，旨在解决目前海底管道阳极安装效率低，作业人员劳动强度大的问题。

本发明的技术方案如下：

一种水下机器人摩擦焊接系统，所述系统设置在水下机器人本体上，所述系统通过水下机器人控制中心控制，其中，所述系统包括支架、设置在所述支架上的焊枪、以及设置在所述支架上用于夹持海底管道的夹具；

所述夹具包括框架结构的夹具台和对称设置在夹具台上的一对夹臂，所述夹臂一端活动连接在夹具台上并通过液压进行控制，所述夹具台中央具有对位通孔，所述焊枪前端对应对位通孔垂直固定在夹具台上；所述支架上设置有通过液压控制的垂直升降台，所述夹具台固定连接在所述支架的垂直升降台上。 

所述的水下机器人摩擦焊接系统，其中，所述夹具台底面设置有对称分布的用于抵持海底管道的抵持块，所述抵持块为楔形结构，所述抵持块的抵持平面的曲率半径与海底管道的一致。

所述的水下机器人摩擦焊接系统，其中，所述夹臂包括支撑臂和抵持臂，所述支撑臂的一端固定连接抵持臂，另一端枢接在所述夹具台上；

所述支撑臂上还设置有液压泵，所述液压泵的一端枢接在支撑臂的中段，所述液压泵的另一端枢接在所述夹具台上；

所述抵持臂用于与海底管道接触的接触面与海底管道相适配。

所述的水下机器人摩擦焊接系统，其中，所述支架包括两条垂直导轨和设置在两垂直导轨之间的顶部横杆、底部横杆，所述顶部横杆水平设置在两垂直导轨的顶端，所述底部横杆水平设置在两垂直导轨的近下端。

所述的水下机器人摩擦焊接系统，其中，所述垂直升降台中央设置有与垂直升降台镙接的垂直螺杆，所述垂直螺杆两端分别枢接于顶部横杆和底部横杆上，所述垂直升降台通过垂直螺杆沿两垂直导轨上下运动。

所述的水下机器人摩擦焊接系统，其中，所述焊枪包括液压驱动装置和焊枪头，所述焊枪头夹持焊接螺栓，所述液压驱动装置带动焊枪头旋转将焊接螺栓焊接在海底管道壁上；

所述焊枪前端还设置用于抵靠在海底管道上的抵靠罩，所述焊枪头设置在抵靠罩中并在抵靠罩中做垂直上下移动。

所述的水下机器人摩擦焊接系统，其中，所述焊枪头的前端由前向后设置有螺母槽和螺栓固定槽，所述螺母槽为内六角槽，所述内六角槽与所述焊接螺栓对应的六角螺母形状适配，所述内六角槽中间设置用于螺栓通过的通孔；

所述螺栓固定槽的槽壁设置有凸出于槽壁的弹性件，所述焊接螺栓通过与弹性件的过盈配合固定在螺栓固定槽中。

所述的水下机器人摩擦焊接系统，其中，所述系统还包括设置在所述焊枪上的数据采集装置，所述数据采集装置实时采集施工数据并将施工数据传输至水下机器人控制中心；所述数据采集装置包括焊枪头转速传感器、压力传感器、位移传感器，所述焊枪头转速传感器、压力传感器、位移传感器与所述水下机器人控制中心电性连接。

一种利用如上所述水下机器人摩擦焊接系统的焊接方法，其中，包括以下步骤：

A、接收操作人员的操作指令通过水下机器人控制中心控制水下机器人接近待施工海底管道后，将水下机器人摩擦焊接系统的支架下端对准海底管道使所述海底管道卡入支架的两垂直导轨之间；

B、通过支架的垂直升降台调节夹具台的高度，使预先装有油脂的焊枪抵靠罩抵靠在海底管道壁上，然后夹臂通过液压控制夹住海底管道进行固定；

C、焊枪头伸出焊枪壳体并通过液压驱动装置旋转将其所夹持的焊接螺栓焊接在海底管道壁上，所述焊枪头转速传感器、压力传感器、位移传感器将施工数据实时传输给水下机器人控制中心，所述水下机器人控制中心根据施工数据控制水下机器人摩擦焊接系统的焊接过程。