Машина для контактной стыковой сварки труб большого диаметра

Машина для контактной стыковой сварки труб большого диаметра

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

О П И С А Н И Е „„977124

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. саид-ву— (22) Заявлено 07.01.8! (2!) 3231065/25-27 с присоединением заявки . Ч (23) Приоритет (-1) M Кл з

В 23 К 11/04

В 23 К 31/06

Гоеударстеелкый комитет

СССР

Опубликовано 30. 1.82. Бюллетень № 44

Дата опубликования описания 05.12.82 (53) УДК 621.791. .762 (088.8) ло делам изобретений и открытий

Сидоренко @ ЛЯ

"--"еса

М. Зиневи «1 ЛАТд7.;;)

Б. Лейбм н "" " - .И

В. Н. Баранов, П. И. Тетельбаум, С.П

Л. П. Шклянов, О. М. Фартушной, А

К. И. Зайцев, В. С. Лифшиц, О. Н

Ф. С. Дерментли, Ю. Г. Крупман и И. (72) Авторы изобретения.(71) Заявитель (54) МАШИНА ДЛЯ КОНТАКТНОИ СТЫКОВОЙ СВАРКИ

ТРУБ БОЛЬШОГО ДИАМЕТРА

Изобретение относится к устройствам для сварки изделий, в частности к машинам для контактной стыковой сварки труб большого диаметра, и может быть использовано в трубоэлектросварочных агрегатах по производству электросварных труб, особенно из толстостенных и многослойных обечаек, а также при сварке отдельных труб в трехтрубные секции и непрерывную нитку при сооружении магистральных и промысловых трубопроводов. При сварке труб из толстостенных обечаек (толщина стенки для трубы диаметром 1420 мм составляет 47 мм) почти в два раза по сравнению с обычными сварными трубами возрастает площадь свариваемого гетения, усилия зажима и осадки, а также объем оплавленного металла.

Короткая длина обечаек (длина многослойных обечаек составляет 1280—

1650 мм) требует размещения транспортных роликов рольганга с шагом не более-630 мм.

В случае приварки к многослойным крайним обечайкам трубы монослойного кольца шириной до 250 мм зажимные башмаки сварочной машины должны быть размещены с учетом величины оплавления и осадки на длине 200 мм. Значительная величина оплавления толстостенных труб предъявляет повышенные требования к защите от брызг расплавленного металла узлов сварочной машины, размещенных вблизи свариваемого кольцевого шва. При сварке труб в не5 прерывную нитку трубопровода сва рочная машина должна быть оснащена транспортным средством для перемещения ее внутреннего агрегата по трубопроводу от стыка к стыку. Кроме того, в случае использования машинь; для сооружения трубопроводов ее узлы должны быть приспособлены к транспортировке по любой пересеченной местности при отсутствии дорог.

Известна машина для контактной стыковой сварки труб, которая содержит наружный сварочный трансформатор с токоподводом, внутренний манипулятор с неподвижным и подвижным центрирующими блоками с приводами зажатия труб и пружинными механизмами возврата. Центрирующие блоки смонтированы на штоке с проушиной, в которой закреплен гидроцилиндр осевого перемещения подвижного центрирующего блока, шток которого -связан с указанным блоком посредством П-образной тяги, проходящей через проушину. Привод механиз977124 мы 3

«д<п «,д ругом и соединенных по торцу цилиндр««, 3 мехаHизмы возврата зажимов

Bli! lio I I!! kI Il В Виде закрепленных Н3 корпусах цектриру;ощих блоков планок и пружин, размещенных в осевых пазах зажимов и упи16 раюши!oÿ одним своим торцом в дно этих иаз«к, и другим в упомянутые планки, прох<<дни<не через поперечные пазь<. выполненH «I!. В:< 3 Ж И М Ы Х.

Недостатки ма;пины — значительный расход металла 1руб на оплавление, что связан« с кеоб одимостью нагрева концов труб 1 до температурного состояния, определяемого технологией сварки, а также ограни:<екиая прочность штока с проушиной, связанная с необходимостью компановки внутри свариваемых труб манипулятора со значит<,л ьиычи. исчисляемыми сотнями тонн, 2Q !

H !ll - иными усилий зажима и осадки труб

В процессе сварки. Это в процессе осадки

lIpIIlsoдит к значительным упругим удлинениям штока с проушиной и увеличению величины H времеки осадки, что при равных прочих условиях может неблагоприятно сказаться на качестве сварного соединения.

Кром<с т«l о, это ограничивает максимальkIyko вели.ику свариваечого сечения.

Размещение гидросистемы сварочной маш< иы вне сварочной головки увеличиваег

К..IHновая конструкция узлов зажима сва<и «ыемых труб с пружинными механизмами 35

«<>;Врыты, наличие по крайней мере двух гид,«. или«дров привода зажатия делает сва мышину трудоемкой в изготовлении. ,. рьсзным недостатком конструкции машииь. В«ляется также недостаточно надежная

«никита места сварки от брызг расплавлен- 4О

<«! о метал !3 H oTcyTO!«He средств для улучи<ек. я усл«вий ири очистке от брызг рас<..,<ЫВГ<ЕИИГОГО МЕтаЛЛа МЕСта СВаРКИ И тЕ«ИИ <вским обслуживании.

<-1аиболее близкой к предлагаемой по тех- 4 и пиеской сущности является машина для ..îI TclKTIIoH стыковой сварки, труб большо"о диаметра, содержащая наружный сварочный трансформатор с токоподводами, внутренний манипулятор, выполненный в виде корпуса с подвижным и неподвижным от- 50 к«сительно корпуса изолированными друг от друга центрирукгщими зажимными блоками с зыжимнь<ми башмаками, снабжен«ым; I.HäðoöHëèk!TIð3ì!I «àæàòHH сваривыеi.ых труб и осевого перемещении их В процессе сварки и связа«ными с гидравличес- ""

С4 кой системой питания и системой управлении гидропиликдрами, а также штангу рызм«цс: ой внутри нее упомянутыми l Hдравлической системой питания и системой управления, снабженную цапфами с подшипниками, закрепленными на раме транспортного ролыанга с приводными роликами H опорой перехвата.

Недостатками машины являются ограниченная прочность штока, что связано с необходимостью размещения внутри свариваемых труб манипулятора, усилия зажима и осадки которого в процессе сварки труб исчисляются сотнями тонн. В процессе осадки это приводит к значительным упругим удлинениям штока и увеличению величины и времени осадки, что при равных прочих условиях может отрицательно сказаться на качестве сварного соединения и сужает границы использования машины при сварке труб с широким диапазоном толщик стенок, недостаточно надежная защита сварочной головки (манипулятора) от брызг расплавленого металла, а также отсутствие средств для улучшения условий при очистке от брызг расплавленного металла места сварки и техническом обслуживании.

Причем, клиновая конструкция узлов зажима свариваемых труб с пружинными механизмами возврата, наличие по крайней мере двух гидроцилиндров как в приводе зажима, так и приводе осадки делает сварочную машину трудоемкой в изготовлении и обслуживании.

Кроме того, в процессе сварки значительное количество металла расходуется на оплавление и осадку, что в условиях трубоэлектросварочного агрегата повышает расходный коэффициент материала, а в условиях строительства трубопроводов сокращает в процессе сварки исходную длину трубы; наличие между транспортными роликами опор перехвата накладывает ограничение на выполнение минимально возможного шага транспортных роликов и как следствие ограничивает длину свариваемых труб (обечаек), а также увеличивает массу сварочной машины.

Цель изобретения — расширение технологических возможностей.

Поставленная цель достигается тем, ч.io в машине для контактной стыковой сварки труб большого диаметра, содержащей наружный сварочный трансформатор с токоподводами, внутренний манипулятор, выполненный В виде корпуса с подвижными и неподвижными относительно корпуса, изолированными друг от друга центрирующими зажимными блоками с зажимными башмаками, снабженными гидроцилиндрами зажатия свариваемых труб и осевого перемещения их в процессе сварки и связанными с гидравлической системой питания и OI:ñòåìой управления гидроцилиндрами, à â€,àêæå и.тангу с размещенной внутри нее упомянутой гидравлической системой питания и системой управления, снабженную цапфами с подшипниками, -акрепленными кы раме транспортного рольганга с приводными ро977124

5 0

Зо

3S

55 ликами и опорой перехвата, подвижный и неподвижный центрирующие блоки выполнены в виде цилиндрических корпусов с двумя по крайней мере рядами равномерно расположенных по окружности в шахматном порядке радиальных отверстий для размещения зажимных башмаков, каждый из которых снабжен двухползун ны м меха низмом, толкатель которого, выполненный со сферическими концами, соединен с корпусами гидроцилиндров зажатия, штоки ко- торых неподвижно смонтированы на цилиндрических корпусах, причем один из этих корпусов является штоком гидроцилиндра осевого перемещения.

Кроме того, машина снабжена расположенным в непосредственной близости от наружного сварочного трансформатора индуктором для нагрева зажатых манипулятором торцов труб перед сваркой и сварного шва после сварки и гидроцилиндром перемещения манипулятора со штангой и зажатыми трубами с позиции нагрева на позицию сварки, а также с позиции сварки на позицию нагрева, при этом корпус и шток гидроцилиндра перемещения неподвижно закреплены соответственно на конце штанги и раме транспортного рольганга. Сварочный трансформатор выполнен в виде кольцевого, разъемного по горизонтали корпуса с равномерно размещенными по окружности трансформаторными блоками, вторичные цепи котопых объединены кольцевыми шинами, соединенными с гибкими шинами, равномерно размещенных по окружности токоподводов.

Опора перехвата выполнена в виде при-,. водного транспортного ролика, снабженного вертикальными цилиндрическими направляющими и гидроцилиндром подъема.

На свободном конце штанги смонтирован корпус с приводными от гидромоторов транспортными роликами.

На фиг. 1 изображена предлагаемая машина; на фиг. 2 — вид по стрелке А на фиг. 1; на фиг. 3 — разрез Б — Б на фиг. 2;на фиг. 4 — разрез  — В на фиг., 1; на фиг. 5 — разрез à — Г на фиг. 1; на фиг. 6— разрез Д вЂ” Д на фиг. 2; на фиг. 7 — свободный конец штанги; на фиг. 8 — вид по стрелке E на фиг. 7; на фиг. 9 — узел 1 на фиг. 3.

Машина контактной стыковкой сварки труб большого диаметра содержит сварочный трансформатор 1 с токоподводами 2, охватывающий свариваемые трубы 3 и 4 снаружи, внутренний сварочный манипулятор 5, транспортный рольганг 6 и индуктор 7, установленный в непосредственной близи к токоподводам 2 и охватывающий свариваемые трубы 3 и 4 снаружи.

Сварочный трансформатор 1 выполнен в виде отдельных сварочных трансформаторов 8, равномерно закрепленных по окружности на кольцевом разъемном по горизонтали корпусе 9 и объединенных своими вторичными контурами с помощью кольцевых шин 10 и 11. На кольцевых шинах 10 и 11 равномерно по окружности смонтированы шины 12 и 13 токоподвода 2,соединенные с гидроцилиндрами 14 и 15 их прижатия (подвода) к свариваемым трубам 3 и 4.

Гидроцилиндры 14 с шинами 12 благодаря консольным цилиндрическим направляющим 16 с пружинами 17 токоизолированных втулок 18, установленных в корпусе 9, имеют возможность перемещения по направлению оси свариваемых труб 3 и 4.

Сварочный манипулятор 5 содержит корпус 19 и штангу 20, на свободном конце. которой имеется емкость 21 для рабочей жидкости и цапфы 22. В остальной части штанги 20 размещены гидравлические системы питания 23 и управления 24 гидроприводами машины, контактной сварки. Внутри корпуса 19 смонтированы изолированно друг от друга за счет втулок 25 — 27 подвижный 28 и неподвижный 29 центрирующие зажимные блоки, включающие цилиндрические корпуса 30 и 31 с двумя рядами равномерно расположенных по окружности в шахматном порядке радиальных отверстий 32, внутри которых с возможностью радиального перемещения установлены зажимные башмаки 33.

Внутри зажимных башмаков 33 с помощью сферических подпятников 34 и разрезных втулок 35 закреплены одним из своих сферических концов толкатели 36, которые вторыми концами аналогично зажимным башмакам закреплены в корпусах 37 и 38 гидроцилиндров 39 и 40 зажатия свариваемых труб 3 и 4, которые размещены в отверстиях цилиндрических корпусов 30 и 31 с возможностью осевого перемещения, а токи 41 и 42 гидроцилиндров 39 и 40 зажатия смонтированы неподвижно на упомянутых цилиндрических корпусах 30 и 31. цилиндрический корпус 30 служит одновременноштоком гидроцилиндра 43 осевого перемещения труб 3 и 4 в процессе сварки. н» котором неподвижно закреплен поршень 1-1.

Корпус 45 гидроцилиндра 43 закреплен неподвижно на корпусе 19 (корпус 45 может быть выполнен как одно целое с корпусом 19).

Сварочный манипулятор 5 цапфами 22 с помощью подушек 46 устанавливается в направляющих 47 с возможностью перемещения по направлению осей труб 3 и 4 гидроцилиндром 48, корпус 49 которого установлен неподвижно внутри штанги 20. а шток 50 с помощью цапф 51, подуцн к 5" смонтирован в вертикальных пазах о3 рамы 54 рольганга 6. Гидроцилиндр 48 пере мещения предназначен не только для передачи сварочного манипулятора 5 - зажатыми трубами 3, 4 на позицию индуктора 7. но и выдвижения сварочного манипулятора

977124 из сварочного трансформатора 8 с токоподводом 2 для очистки от брызг расплавленного металла и обслуживания гидроцилиндров 39, 40 зажатия и гидроцилиндра 43 осевого перемещения. На сварочном манипуляторе 5 установлены неприводные опорные ролики 55 и приводные с помощью гидромоторов 56 опорные ролики 57. На транспортном рольганге 6 установлены приводные ролики 58, причем один из них, служащий опорой перехвата, снабжен цилиндрическими направляющими 59, которые установлены в раме 54 с возможностью вертикального перемещения с по мощью гидроцилиндра 60 во втулках 61.

Устройство работает следующим образом.

Для осуществления процесса сварки труба 3 зажимается неподвижным центрирующим блоком 29, а труба 4 — подвижным центрирующим блоком 28. Для этого рабочая жидкость под давлением подается в поршневые полости гидроцилиндров 39 и 40 зажима, а из штоковых полостей этих цилиндров рабочая жидкость сбрасывается. В результате этого корпусы 37 и 38 гидроцилиндров 39 и 40 перемещаются навстречу друг другу. При этом толкатели 36 со сферическими концами разводят зажимные башмаки 33, которые зажимают трубы 3 и 4.

Зажатые трубы вместе со сварочным манипулятором 5 с помощью гидроцилиндра 48 перемещаются по оси до совпадения их стыка с плоскостью нагрева (осью) индуктора 7.

Производят нагрев торцов труб 3 и 4 до температуры плавления, после чего трубы 3 и 4 в зажатом состоянии вместе со сварочным манипулятором 5 перемещаются до совпадения торцов труб 3 и 4 с плоскостью сварки. С помощью гидроцилиндров 14 и 15 при подаче в их поршневые полости давления рабочей жидкости к наружной поверхности свариваемых труб 3 и 4 подводятся шины 12 и 13 токоподвода 2, при этом расстояние между осями гидроцилиндров 14 и 15 максимальное. Затем включается ток от сварочного трансформатора 1 и в полость а гидроцилиндра 43 осевого перемещения труб 3 и 4 подается рабочая жидкость под давлением, а из полости б она сливается. В результате этого центрирующие зажимные блоки 28 и 29 вместе с зажатыми трубами 3 и 4 сближаются. Начинается процесс сварки.

Рабочая жидкость под давлением в полость а гидроцилиндра 43 подается через гидравлическую систему 24 управления в соответствии с заданной программой перемещения подвижного центрирующего блока 28 вместе с трубой 4 в процессе оплавления и осадки. После окончания процесса сварки, завершаемого осадкой, рабочая жидкость под давлением подается в штоковые полости гидроцилиндров 39 и 40 зажима и полость б гидроцилиндра 43 осевого пере8 мещения, а из поршневых полостей гидроФормула изобретения

1. Машина для контактной стыковой сварки труб большого диаметра, содержащая цилиндров 39 и 40 зажатия и полости а гидроцилиндра 43 рабочая жидкость сбрасывается.

Таким образом производится разжим сваренных труб 3 и 4 и увеличение расстояния между цилиндрическими корпусами

30 и 31 центрирующих зажимных блоков 28 и 29. Подается рабочая жидкость в штоковые полости гидроцилиндров 14 и 15 токоподвода 2 с одновременным сбросом рабочей жидкости из поршневых полостей. В результате этого шины 12 и 13 токоподвода 2 отводятся от сваренных труб 3 и 4, а с помощью сжатых в процессе сварки пружин 17 шины 12 отводятся от неподвижных по горизонтали шин 13 на максимальное расстояние.

Затем сварочная машина перемещается к очередному стыку при сварке труб и секций в непрерывную нитку трубопровода или сваренные трубы 3 и 4 перемещаются транспортным рольгангом 6 при сварке секций в стащ ционарных условиях. При этом перемещение сварочного манипулятора 5 внутри труб осуществляется с помощью неприводных 55 и приводных 57 опорных роликов.

Конструктивное выполнение зажимных подвижного и неподвижного центрирующих блоков с двумя рядами двухползунных механизмов со сферическими толкателями, а подвижного корпуса одновременно в качестве штока гидроцилиндра осевого перемещения позволяет в два раза по сравнению с предлагаемым устройством повысить усилие зажима и осадки. Выполнение компановки сварочных трансформаторов . и внешнего сварочного контура по изобретению позволяет повысить общую мощность сварочного трансформатора, что дает воэможность производить сварку более толстостенных труб (обечаек) . Выполнение подъемным транспортного ролика дает возможность уменьшить шаг транспортного рольганга, что позволяет производить сварку более коротких труб и обечаек

40 Гидроцилиндр 48 служит не только для выдвижения сварочного манипулятора на позицию нагрева, но и для более частого технического обслуживания манипулятора от брызг расплавленного металла в случае сварки более толстостенных труб. Выполне4 ние одной из пар опорных роликов приводными за счет гидромоторов 56 позволяет использовать предлагаемую машину контактной сварки при поточной и индустриальной технологии строительства трубопроводов.

Предлагаемая машина позволяет также производить термическую обработку зоны сварного соединения, что снижает ее сварочные напряжения и повышает эксплуатационные прочностные свойства сварного соединения.

977124 наружный сварочный трансформатор с токоподводами, внутренний манипулятор, выполненный в виде корпуса с подвижными и неподвижными относительно корпуса изолированными друг от друга центрирующими зажимными блоками с зажимными башмаками, снабженными гидроцилиндрами зажатия свариваемых труб и осевого перемещения их в процессе сварки и связанными с гидравлической системой питания и системой управления гидроцилиндрами, а также штангу с размещенной внутри нее упомянутой гидравлической системой питания и системой управления, снабженную цапфами с подшипниками, закрепленными на раме транспортного рольганга с приводными роликами и опорой перехвата, отличающаяся тем, что, с целью расширения технологических возможностей, подвижный и неподвижный центрирующие блоки выполнены в виде цилиндрических корпусов с двумя по крайней мере рядами равномерно расположенных по окружности в шахматном порядке радиальных отверстий для размещения зажимных башмаков, каждый из которых снабжен двухползунным механизмом, толкатель которого, выполненный со сферическими концами, соединен с корпусами гидроцилиндров зажатия, штоки которых неподвижно смонтированы на цилиндрических корпусах, причем один из этих корпусов является штоком гидроц*.линдра осевого перемещения.

2. Машина по п. 1, отличающаяся тем, что, она снабжена расположенным в непосредственной близости от наружного сварочного трансформатора индуктором для нагрева зажатых манипулятором торцов труб перед сваркой и сварного шва после сварки и гидроцилиндром перемещения манипулятора со штангой и зажатыми трубами с позиции нагрева на позицию сварки, а также с позиции сварки на позицию нагрева, при этом корпус и шток гидроцилиндра перемещения неподвижно закреплены соответственно на конце штанги и раме транспортного рольганга.

3. Машина по и. 1, отличающаяся тем, что сварочный трансформатор выполнен в виде кольцевого, разъемного по горизонтали корпуса с равномерно размещенными по окружности трансформаторными блоками, вторичные цепи которых объединены кольцевыми шинами, соединенными с гибкими ши20 нами, равномерно размещенных по окружности токоподводов.

4. Машина по п. 1, отличающаяся тем, что опора перехвата выполнена в виде приводного транспортного ролика, снабженного

25 вертикальными цилиндрическими направляющими и гидроцилиндром подъема.

5. Машина по п. 1, отличающаяся тем, что на свободном конце штанги смонтирован корпус с приводными от гидромоторов транспортными роликами.

977!24

21

Puz 7

Составитель Э. Ветрова

Реда кто р А. Моты л ь Техред И. Верес Корректор У. Пономаренко

Заказ 8781/13 Тираж 1153 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4