一種防止核電廠管道焊接變形的裝置及方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種防止核電廠管道焊接變形的裝置及方法，所述裝置包括支撐架、固定在支撐架上的固定平臺(tái)、與固定平臺(tái)可活動(dòng)連接的頂升機(jī)構(gòu)以及與固定平臺(tái)可拆卸連接的夾具。在焊接之前，將開(kāi)設(shè)有接管座孔的管道固定在固定平臺(tái)上，然后通過(guò)頂升機(jī)構(gòu)對(duì)管道施加與焊接應(yīng)力大小相等、方向相反的外力，使管道產(chǎn)生與焊接變形幅度相同、方向相反的預(yù)變形，以便在管道焊接接管座后消除焊接變形，因此，焊接之后不需要進(jìn)行變形校正，節(jié)約了工期，在提高施工效率的同時(shí)，施工成本也較低，滿足對(duì)核電廠施工質(zhì)量、進(jìn)度和成本的要求，從而解決了現(xiàn)有技術(shù)中對(duì)已發(fā)生焊接變形的管道進(jìn)行人工校正的方法效率低，維護(hù)成本高，工程質(zhì)量差的技術(shù)問(wèn)題。
【專利說(shuō)明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及核電廠建造施工【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種防止核電廠的管道在焊接過(guò) 程中變形的裝置及方法。 -種防止核電廠管道焊接變形的裝置及方法

【背景技術(shù)】
[0002] 在核電廠管道施工過(guò)程中，溫度、壓力（壓差）、流量等測(cè)點(diǎn)管線一般通過(guò)接管座 與管道連接，在管道預(yù)制過(guò)程中，一般先在管道上開(kāi)出接管座的焊接孔，再將接管座焊接 到已開(kāi)好焊接孔的管道上。由于接管座一般為非對(duì)稱形狀，因此接管座焊接一般也為單側(cè) 不對(duì)稱焊接。由于焊接時(shí)一般不會(huì)也不可能將管道溫度預(yù)熱到焊接溫度，管道預(yù)熱溫度與 管道焊接溫度就會(huì)產(chǎn)生溫度差，管道和焊縫的冷卻收縮就不一致，這樣焊縫就產(chǎn)生了較大 的焊接應(yīng)力，導(dǎo)致管道出現(xiàn)較為明顯的焊接變形，對(duì)較小管道的焊接變形尤為突出。
[0003] 但是，目前核電廠對(duì)管道焊接接管座時(shí)出現(xiàn)管道變形并沒(méi)有行之有效的預(yù)防措 施，不能進(jìn)行事前有效預(yù)防，只能事后對(duì)已發(fā)生焊接變形的管道進(jìn)行人工或機(jī)械校正。對(duì)已 發(fā)生焊接變形的管道進(jìn)行人工或機(jī)械校正需要投入大量的人力、物力和時(shí)間，而且管道愈 大愈難進(jìn)行校正，極大的影響了核電廠管道預(yù)制的速度，影響核電廠工程施工進(jìn)度，同時(shí)人 工或機(jī)械校正法會(huì)使金屬材料因冷作硬化而變脆并產(chǎn)生附加應(yīng)力，對(duì)工程施工質(zhì)量也產(chǎn)生 了不利影響。其主要缺點(diǎn)是工作效率低，維護(hù)成本高，工程質(zhì)量差，不能滿足對(duì)核電廠施工 質(zhì)量、進(jìn)度和成本的要求。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為了解決現(xiàn)有技術(shù)中核電廠管道在焊接接管座時(shí)極易出現(xiàn)焊接變形，而人工或機(jī) 械校正管道變形的方法效率低，維護(hù)成本高，工程質(zhì)量差，不能滿足對(duì)核電廠施工質(zhì)量、進(jìn) 度和成本要求的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種新的防止核電廠管道焊接變形的裝置及方法。
[0005] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：提供一種防止核電廠管道焊接變 形的裝置，其特征在于，所述裝置包括支撐架、固定在所述支撐架上的固定平臺(tái)、與所述固 定平臺(tái)可活動(dòng)連接的頂升機(jī)構(gòu)以及與所述固定平臺(tái)可拆卸連接的用于固定所述管道的夾 具，所述頂升機(jī)構(gòu)可相對(duì)于所述固定平臺(tái)移動(dòng)，并可選擇性地頂升所述管道的焊接處對(duì)應(yīng) 的位置以抵消焊接時(shí)的焊接應(yīng)力。
[0006] 進(jìn)一步的，所述固定平臺(tái)水平固定在所述支撐架上，所述頂升機(jī)構(gòu)可相對(duì)于所述 固定平臺(tái)在堅(jiān)直方向移動(dòng)。
[0007] 進(jìn)一步的，所述頂升機(jī)構(gòu)包括位于所述固定平臺(tái)上方的頂升板、焊接在所述頂升 板下表面的至少兩個(gè)第一螺栓以及與所述每個(gè)第一螺栓配合使用的至少一個(gè)第一螺帽。
[0008] 進(jìn)一步的，所述頂升板下表面間隔焊接有四個(gè)所述第一螺栓，每個(gè)所述第一螺栓 螺紋連接有一個(gè)所述第一螺帽，所述四個(gè)第一螺栓分布在所述頂升板的四角，并相對(duì)于所 述頂升板呈中心對(duì)稱設(shè)置。
[0009] 進(jìn)一步的，所述固定平臺(tái)開(kāi)設(shè)有貫穿孔，所述第一螺栓由所述固定平臺(tái)的上表面 插入所述貫穿孔中，所述第一螺帽在所述固定平臺(tái)下表面與所述第一螺栓螺紋連接，所述 頂升板高于所述固定平臺(tái)的高度可通過(guò)旋轉(zhuǎn)所述第一螺帽在所述第一螺栓上的位置進(jìn)行 調(diào)節(jié)。
[0010] 進(jìn)一步的，所述固定平臺(tái)包括兩根凹槽背對(duì)設(shè)置的槽鋼以及焊接在所述兩根槽鋼 上的連接板，所述兩根槽鋼對(duì)稱開(kāi)設(shè)有貫穿孔，所述貫穿孔包括形成在所述槽鋼上腿上的 開(kāi)孔和形成在所述槽鋼下腿上的開(kāi)孔，所述第一螺栓由所述槽鋼上腿的開(kāi)孔貫穿插入所述 槽鋼下腿的開(kāi)孔中，所述第一螺帽在所述槽鋼的下腿處與所述螺栓螺紋連接。
[0011] 進(jìn)一步的，所述夾具包括可箍住所述管道的抱箍以及將所述抱箍可拆卸地連接到 所述固定平臺(tái)上的第二螺帽，所述抱箍為半包圍的大致呈半圓形的結(jié)構(gòu)，所述抱箍的兩端 從所述固定平臺(tái)的上表面插入開(kāi)設(shè)在所述固定平臺(tái)上的固定孔中，并通過(guò)所述第二螺帽固 定。
[0012] 進(jìn)一步的，所述支撐架包括兩對(duì)分叉的支腿以及焊接在所述兩對(duì)分叉的支腿上的 橫梁，所述固定平臺(tái)通過(guò)第二螺栓固定在所述橫梁上。
[0013] 本發(fā)明還提供一種應(yīng)用以上任意所述的防止核電廠管道焊接變形的裝置防止核 電廠管道焊接變形的方法，所述裝置包括支撐架、固定在所述支撐架上的固定平臺(tái)、與所述 固定平臺(tái)可活動(dòng)連接的頂升機(jī)構(gòu)以及與所述固定平臺(tái)可拆卸連接的用于固定所述管道的 夾具，其特征在于，所述方法包括以下步驟：
[0014] S1、在需要焊接接管座的管道上開(kāi)設(shè)接管座孔；
[0015] S2、將開(kāi)設(shè)有接管座孔的管道固定在所述防止核電廠管道焊接變形的裝置上，并 將所述管道的對(duì)應(yīng)所述接管座孔的部分對(duì)準(zhǔn)所述頂升機(jī)構(gòu)；
[0016] S3、調(diào)整所述頂升機(jī)構(gòu)相對(duì)于所述固定平臺(tái)的高度，對(duì)所述管道的對(duì)應(yīng)所述接管 座孔的部分施加與焊接接管座時(shí)的焊接應(yīng)力大小相等，方向相反的外力；
[0017] S4、將接管座焊接在所述管道上；
[0018] S5、焊接完成后，解除在步驟S3中施加在管道上的外力，并將管道從所述裝置上 取下。
[0019] 進(jìn)一步的，所述步驟S2還包括以下步驟：
[0020] S21、將開(kāi)設(shè)有接管座孔的管道放置在所述裝置的固定平臺(tái)上，使所述頂升機(jī)構(gòu)對(duì) 準(zhǔn)所述管道的對(duì)應(yīng)所述接管座孔的部分；
[0021] S22、用所述裝置的夾具將所述管道可拆卸地固定在所述固定平臺(tái)上。
[0022] 進(jìn)一步的，所述頂升機(jī)構(gòu)包括位于所述固定平臺(tái)上方的頂升板、焊接在所述頂升 板下表面的至少兩個(gè)第一螺栓以及與所述每個(gè)第一螺栓配合使用的至少一個(gè)第一螺帽，所 述步驟S3還包括以下步驟：
[0023] S31、旋轉(zhuǎn)所述頂升機(jī)構(gòu)的第一螺帽，使所述第一螺栓高于所述固定平臺(tái)上表面的 部分變長(zhǎng)，使所述頂升板高于所述固定平臺(tái)上表面的高度增加；
[0024] S32、當(dāng)所述頂升板與所述管道接觸后，根據(jù)施工經(jīng)驗(yàn)和工藝經(jīng)驗(yàn)繼續(xù)旋轉(zhuǎn)所述第 一螺帽，使頂升板對(duì)所述管道施加與所述焊接應(yīng)力方向相反的外力，直到所述外力與焊接 應(yīng)力大小相等。
[0025] 采用上述技術(shù)方案以后，本發(fā)明可獲得以下有益技術(shù)效果：本發(fā)明提供的防止核 電廠管道焊接變形的裝置及方法可以在接管座焊接在管道上之前對(duì)管道進(jìn)行相關(guān)控制，即 先將管道固定在裝置上，然后操作位于在管道對(duì)應(yīng)接管座孔的位置的頂升機(jī)構(gòu)，頂升機(jī)構(gòu) 可以給管道施加與焊接應(yīng)力大小相等、方向相反的外力，使管道產(chǎn)生與焊接變形幅度相同、 方向相反的預(yù)變形，以便在管道焊接接管座后消除焊接變形，因此，焊接之后不需要進(jìn)行變 形校正，克服了事后對(duì)已發(fā)生焊接變形的管道進(jìn)行人工校正的缺陷，提高了工程質(zhì)量，節(jié)約 了工期，并且，本發(fā)明提供的防止核電廠管道焊接變形的裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，材料便宜，因此，在 提高施工效率的同時(shí)，施工成本也較低，滿足對(duì)核電廠施工質(zhì)量、進(jìn)度和成本的要求，從而 解決了現(xiàn)有技術(shù)中核電廠管道在焊接接管座時(shí)極易出現(xiàn)焊接變形，而人工或機(jī)械校正管道 變形的方法效率低，維護(hù)成本高，工程質(zhì)量差的技術(shù)問(wèn)題。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0026] 下面將結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式作進(jìn)一步說(shuō)明，附圖中：
[0027] 圖1是本發(fā)明涉及的防止核電廠管道焊接變形裝置的立體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028] 圖2和圖3分別是本發(fā)明涉及的防止核電廠管道焊接變形裝置的不同方位的平面 結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029] 圖4是圖2中A-A方向的剖面圖；
[0030] 圖5是本發(fā)明涉及的防止核電廠管道焊接變形的方法流程圖。

【具體實(shí)施方式】
[0031] 為了解決現(xiàn)有技術(shù)中核電廠管道在焊接接管座時(shí)極易出現(xiàn)焊接變形，而人工或機(jī) 械校正管道變形的方法效率低，維護(hù)成本高，工程質(zhì)量差，不能滿足對(duì)核電廠施工質(zhì)量、進(jìn) 度和成本要求的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的主要技術(shù)方案為：采用一種防止核電廠管道焊接 變形的裝置，在將接管座焊接到管道上之前，對(duì)管道進(jìn)行預(yù)處理，具體的，通過(guò)操作位于管 道對(duì)應(yīng)接管座孔的位置的頂升機(jī)構(gòu)，使頂升機(jī)構(gòu)對(duì)管道施加與焊接應(yīng)力大小相等、方向相 反的外力，從而使管道產(chǎn)生與焊接變形幅度相同、大小相等的預(yù)變形，以便綜合焊接操作時(shí) 管道出現(xiàn)的焊接變形。
[0032] 下面結(jié)合具體的附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式做具體的描述。
[0033] 圖1所示是本發(fā)明涉及的防止核電廠管道焊接變形裝置的立體結(jié)構(gòu)示意圖，圖2 和圖3分別是本發(fā)明涉及的防止核電廠管道焊接變形裝置的不同方位的平面結(jié)構(gòu)示意圖， 為了便于說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，本發(fā)明的附圖中均示出了固定在防止核電廠管道焊接變 形裝置的管道，另外，本發(fā)明中出現(xiàn)的表示方位的描述均是在圖2中所示的防止核電廠管 道焊接變形裝置處于正常使用狀態(tài)下為基準(zhǔn)的。
[0034] 從圖1和圖2中可以看出，防止核電廠管道焊接變形的裝置包括支撐架10、固定在 支撐架10上的固定平臺(tái)20、與固定平臺(tái)20可活動(dòng)連接的頂升機(jī)構(gòu)30以及與固定平臺(tái)20 可拆卸連接的用于固定管道1的夾具40。
[0035] 核電廠中管道1的長(zhǎng)度一般都較長(zhǎng)，且需要設(shè)置多個(gè)檢測(cè)流量、壓力或溫度的檢 測(cè)點(diǎn)，也即是需要多個(gè)通過(guò)接管座引出的測(cè)點(diǎn)管線。若僅設(shè)置一個(gè)支撐架10支撐管道1，管 道1會(huì)因長(zhǎng)度過(guò)長(zhǎng)支撐不夠而產(chǎn)生變形，導(dǎo)致對(duì)管道1進(jìn)行的任何操作都不方便，因此，為 了管道1的支撐更加穩(wěn)定，焊接接管座的操作更加方便，防止核電廠管道焊接變形裝置的 支撐架10優(yōu)選為至少設(shè)置兩個(gè)。結(jié)合圖1和圖2,本實(shí)施例中的支撐架10包括間隔一定 距離設(shè)置的兩對(duì)分叉的支腿11以及支撐在兩對(duì)分叉的支腿11上的橫梁12,本實(shí)施例中， 橫梁12優(yōu)選為槽鋼，槽鋼的平面朝上，凹槽朝下，以便保證支撐架10表面的平整，也方便在 凹槽內(nèi)與支腿11焊接。采用槽鋼作為橫梁12,取料簡(jiǎn)單，無(wú)需進(jìn)行其他的選材和設(shè)計(jì)，當(dāng) 然在其他的變形例中，橫梁12也可以用其他的大致板狀的部件代替，保證橫梁12足夠的剛 性即可。兩對(duì)支腿11的高度相同，使得橫跨在兩對(duì)支腿11上的橫梁12處于水平狀態(tài)，每 對(duì)支腿11交叉相交，支撐更加穩(wěn)定，橫梁12支撐在每對(duì)支腿11相交的位置，并焊接在支腿 11上，使得支撐架10更加穩(wěn)定。
[0036] 固定平臺(tái)20包括兩根凹槽背對(duì)設(shè)置的槽鋼21以及焊接在兩根槽鋼21上的連接 板22。本實(shí)施例中，連接板22優(yōu)選設(shè)置為4塊，其中兩塊分別焊接在兩根槽鋼21的兩端 部，用于連接兩塊槽鋼21，增強(qiáng)固定平臺(tái)20的剛性，另外兩塊連接板22與兩根槽鋼21的上 腿211焊接，并相隔一定距離，兩根槽鋼21的上腿211的上表面和連接板22形成了固定平 臺(tái)20的上表面20a。本實(shí)施例采用兩根槽鋼21間隔一定的距離背對(duì)設(shè)置，并使用連接板 22將兩塊槽鋼21焊接起來(lái)，使固定平臺(tái)20內(nèi)部中空，既保證了固定平臺(tái)20較強(qiáng)的剛性，又 在一定程度上減輕了其重量，方便操作，節(jié)約材料。在實(shí)際應(yīng)用中，可以根據(jù)管道1的長(zhǎng)度 及重量設(shè)置連接板22的個(gè)數(shù)，例如增加焊接在槽鋼21上腿211之間的連接板22的數(shù)量， 以便穩(wěn)定支撐長(zhǎng)度更長(zhǎng)、重量更大的管道。
[0037] 圖3所示為本發(fā)明涉及的防止核電廠管道焊接變形裝置的側(cè)面圖，固定平臺(tái)20通 過(guò)第二螺栓23固定在支撐架10上，具體的，參考圖2和圖3,固定平臺(tái)20和支撐架10的橫 梁12上分別對(duì)應(yīng)開(kāi)設(shè)有螺栓孔，第二螺栓23穿過(guò)該螺栓孔，最后再旋緊第二螺帽將固定平 臺(tái)20固定在橫梁12上。本實(shí)施例中，螺栓孔開(kāi)設(shè)在槽鋼21的下腿212上，將固定平臺(tái)20 固定在橫梁12上時(shí)，分別在下腿212的上表面和橫梁12的槽內(nèi)各設(shè)置一個(gè)第二螺帽，以起 到良好的固定作用。
[0038] 圖4為圖2中A-A方向的剖面圖，圖中示出了頂升機(jī)構(gòu)30的結(jié)構(gòu)，結(jié)合圖1和圖 2,頂升機(jī)構(gòu)30包括位于固定平臺(tái)20上方的頂升板31、焊接在頂升板31下表面的至少兩個(gè) 第一螺栓32以及與每個(gè)第一螺栓32配合使用的至少一個(gè)第一螺帽33。頂升機(jī)構(gòu)30與固 定平臺(tái)20可活動(dòng)地連接，頂升機(jī)構(gòu)30可相對(duì)于固定平臺(tái)20在堅(jiān)直方向上移動(dòng)，并選擇性 地頂升所述管道的焊接處對(duì)應(yīng)的位置以抵消焊接時(shí)的焊接應(yīng)力。具體的，固定平臺(tái)20開(kāi)設(shè) 有貫穿孔24,貫穿孔24的孔徑與第一螺栓32的直徑相當(dāng)，頂升機(jī)構(gòu)30的第一螺栓32由固 定平臺(tái)20的上表面20a插入貫穿孔24中。
[0039] 本實(shí)施例中，頂升機(jī)構(gòu)30的第一螺栓32優(yōu)選設(shè)置為兩個(gè)，每個(gè)第一螺栓32螺紋 連接一個(gè)第一螺帽33,兩個(gè)第一螺栓32間隔焊接在頂升板31的下表面，并相對(duì)于頂升板 31的平行于管道1延伸方向的中心線對(duì)稱設(shè)置，對(duì)應(yīng)的，固定平臺(tái)20的貫穿孔24在兩根槽 鋼21上對(duì)稱設(shè)置，即兩根槽鋼21的貫穿孔24相對(duì)于槽鋼21長(zhǎng)度延伸的方向軸對(duì)稱，也即 是兩個(gè)貫穿孔24相對(duì)于頂升板31的平行于管道1延伸方向的中心線對(duì)稱設(shè)置，以便當(dāng)頂 升機(jī)構(gòu)30對(duì)管道1施加外力時(shí)，保持頂升板31的水平方向設(shè)置，從而防止頂升板31施加 到管道1上的外力偏移管道中心，并保持外力的大小均衡、方向一致性，從而更好的抵消管 道焊接接管座時(shí)出現(xiàn)的焊接應(yīng)力。更為優(yōu)選的方案是，在頂升板31的下表面間隔焊接四個(gè) 第一螺栓32,每個(gè)第一螺栓32螺紋連接一個(gè)第一螺帽33,四個(gè)第一螺栓32分布在頂升板 31的四角，并相對(duì)于頂升板31呈中心對(duì)稱設(shè)置。不僅能夠增加頂升板31的水平放置穩(wěn)定 性以更好地抵消焊接應(yīng)力，還能夠增強(qiáng)頂升機(jī)構(gòu)30的剛性，提高其頂升的強(qiáng)度。在其他的 變形例當(dāng)中，每個(gè)第一螺栓32可以螺紋連接有兩個(gè)第一螺帽33,以增加頂升機(jī)構(gòu)30支撐的 強(qiáng)度和穩(wěn)定性。
[0040] 每個(gè)貫穿孔24包括形成在槽鋼21上腿211上的開(kāi)孔和形成在槽鋼21下腿212 上的開(kāi)孔，每個(gè)槽鋼21的上腿211和下腿212上的開(kāi)孔在堅(jiān)直方向上對(duì)應(yīng)，使得當(dāng)頂升機(jī) 構(gòu)30的第一螺栓32插入到貫穿孔24時(shí)保持堅(jiān)直的狀態(tài)，便于第一螺栓32在貫穿孔24中 相對(duì)于固定平臺(tái)20在堅(jiān)直方向上移動(dòng)。第一螺帽33在槽鋼21的下腿212處與第一螺栓 32連接，第一螺帽33可以固定在下腿212的下表面或者固定在位于槽鋼21凹槽內(nèi)的下腿 212的上表面，便于后續(xù)對(duì)第一螺帽33進(jìn)行操作。頂升板31呈板狀，以保證施加到管道1 上的外力的均衡性，頂升板31位于固定平臺(tái)20上方，第一螺栓32焊接在頂升板31的下表 面，頂升板31通過(guò)第一螺絲32和第一螺帽33可活動(dòng)地連接在固定平臺(tái)20上，具體地，當(dāng) 用戶按照一定的方向（比如順時(shí)針）旋轉(zhuǎn)第一螺帽33時(shí)，第一螺栓32可相對(duì)固定平臺(tái)20 向上移動(dòng)，使位于固定平臺(tái)20上方的頂升板31逐漸遠(yuǎn)離固定平臺(tái)20,反之，當(dāng)用戶按照相 反的方向（比如逆時(shí)針）旋轉(zhuǎn)第一螺帽33時(shí)，第一螺栓32可相對(duì)固定平臺(tái)20向下移動(dòng)， 使頂升板31逐漸靠近固定平臺(tái)20。
[0041] 夾具40包括可箍住管道1的抱箍41以及將抱箍41可拆卸地連接到固定平臺(tái)20 上的第三螺帽42。本實(shí)施例中，抱箍41為半包圍的大致呈半圓形的結(jié)構(gòu)，其直徑大小與管 道1的直徑大小相當(dāng)。抱箍41橫跨在管道1上之后，其兩端可以插入形成在固定平臺(tái)20 上的固定孔中，抱箍41的兩端形成有外螺紋，相當(dāng)于第三螺栓，第三螺帽42可在槽鋼21上 腿211位于凹槽內(nèi)的下表面與抱箍41兩端的外螺紋螺紋連接，進(jìn)而將管道1固定在固定平 臺(tái)20上；當(dāng)對(duì)管道1的操作完成后，需要將管道1從固定平臺(tái)20上拆卸下來(lái)，用戶只需要 旋轉(zhuǎn)第三螺帽42,解除第三螺帽42與抱箍41之間的連接，從而夾具40可從固定平臺(tái)20上 拆卸下來(lái)。為了加強(qiáng)管道1與固定平臺(tái)20之間的固定效果，可以設(shè)置多個(gè)夾具40,本實(shí)施 例中，防止核電廠管道焊接變形的設(shè)置有四個(gè)夾具40。
[0042] 本實(shí)施例中的防止核電廠管道焊接變形的裝置中使用的材料主要為鋼，例如固定 平臺(tái)20的連接板22為鋼板，與槽鋼21焊接后，能夠提供足夠的剛性，以固定管道1，為頂升 機(jī)構(gòu)30的工作提供條件；頂升機(jī)構(gòu)30的頂升板31也為鋼板，具有較強(qiáng)的剛性和硬度，能夠 在外力作用下頂起部分管道1，對(duì)管道1施加外力，使管道1產(chǎn)生一定的預(yù)變形。由于本發(fā) 明的技術(shù)方案應(yīng)用環(huán)境是核電廠，核電廠的管道長(zhǎng)度及外徑較大，重量大，因此，對(duì)支撐管 道并對(duì)管道進(jìn)行操作的裝置的剛性要求較高，而鋼材料滿足以上要求，同等強(qiáng)度的剛性前 提下，鋼的價(jià)格相對(duì)便宜，因此是優(yōu)選的材料。
[0043] 需要指出的是，以上僅為本發(fā)明涉及的防止核電廠管道焊接變形裝置的一個(gè)實(shí)施 例的技術(shù)方案，在其他的變形例中，固定平臺(tái)可以是由四條鋼片焊接或一體成型的空心鋼 架，同樣可以保證裝置的剛性，節(jié)約材料。固定平臺(tái)上開(kāi)設(shè)有分別與支撐架10、頂升機(jī)構(gòu)30 和夾具40配合的開(kāi)孔。與支撐架10配合的開(kāi)孔可以僅僅開(kāi)設(shè)在固定平臺(tái)的下表面上，支 撐架10及固定平臺(tái)通過(guò)螺釘固定連接，具體為螺釘從支撐架10的橫梁12的下表面向上依 次插入橫梁12和固定平臺(tái)上的開(kāi)孔，并逐漸旋緊。與頂升機(jī)構(gòu)30配合的開(kāi)孔為貫穿固定 平臺(tái)上表面和下表面的貫穿孔，頂升機(jī)構(gòu)30的第一螺栓32從固定平臺(tái)的上表面插入該貫 穿孔中，并從下表面穿出，第一螺帽33在固定平臺(tái)的下表面與第一螺栓32連接，用戶同樣 可以通過(guò)旋轉(zhuǎn)第一螺帽33調(diào)節(jié)頂升板31與固定平臺(tái)上表面之間的距離。與夾具40配合 的開(kāi)孔可以貫穿整個(gè)固定平臺(tái)，也可以僅開(kāi)設(shè)在固定平臺(tái)的上表面上，連接抱箍41和固定 平臺(tái)的第三螺帽安裝在固定平臺(tái)的上表面，夾具40的抱箍41依次穿過(guò)第三螺帽、開(kāi)孔，并 旋緊第三螺帽。
[0044] 在其他的變形例中，夾具包括大致呈環(huán)型的抱箍以及螺栓，抱箍由兩個(gè)通過(guò)螺栓 可拆卸連接的兩個(gè)半圓形的部分構(gòu)成，該夾具在固定管道1時(shí)，上面的半圓形部分跨接管 道，下面的半圓形部分跨接固定平臺(tái)，兩部分通過(guò)螺栓連接，同樣可以實(shí)現(xiàn)將管道1固定在 固定平臺(tái)上。
[0045] 在其他的變形例中，需要對(duì)正在施工的管道焊接接管座，管道的延伸方向可能為 堅(jiān)直的，這種情況下，固定平臺(tái)以堅(jiān)直的方向固定在支撐架上，頂升機(jī)構(gòu)固定在固定平臺(tái) 上，頂升機(jī)構(gòu)可相對(duì)于固定平臺(tái)在水平方向上移動(dòng)，對(duì)管道的頂升方向也為水平方向。在 另外的變形例中，管道的延伸方向可能為傾斜的，此時(shí)頂升機(jī)構(gòu)的移動(dòng)方向也是傾斜的，因 此，不管管道在那種狀態(tài)，頂升機(jī)構(gòu)的移動(dòng)方向?yàn)榇怪庇诠艿姥由斓姆较颍员銓?duì)管道施加 與焊接應(yīng)力方向相反、大小相等的外力。
[0046] 下面具體介紹采用以上所述的防止核電廠管道焊接變形的裝置防止核電廠管道 焊接變形的方法。
[0047] 圖5所示是本發(fā)明涉及的防止核電廠管道焊接變形的方法流程圖，該方法包括以 下步驟：
[0048] S1、在需要焊接接管座的管道1上開(kāi)設(shè)接管座孔2,結(jié)合圖1，管道上開(kāi)設(shè)有接管座 孔2,用于焊接接管座3 ;
[0049] S2、將開(kāi)設(shè)有接管座孔2的管道1固定在防止核電廠管道焊接變形的裝置上，并將 管道1的對(duì)應(yīng)接管座孔2的部分對(duì)準(zhǔn)頂升機(jī)構(gòu)30 ;
[0050] 步驟S2還包括以下步驟：
[0051] S21、將開(kāi)設(shè)有接管座孔的管道放置在防止核電廠管道焊接變形的裝置的固定平 臺(tái)20上，使頂升機(jī)構(gòu)30對(duì)準(zhǔn)接管座孔2 ;在這一步驟中，管道1放置在固定平臺(tái)20的中心， 使兩根槽鋼21相對(duì)于管道1對(duì)稱。
[0052] S22、用防止核電廠管道焊接變形的裝置的夾具將管道可拆卸地固定在所述固定 平臺(tái)上。在這一步驟中，首先將夾具40的抱箍41跨接在管道1上，將管道1箍住，抱箍41 的兩端從固定平臺(tái)20的上表面20a插入到固定平臺(tái)20的固定孔中，旋緊第三螺帽42。本 實(shí)施例中，第三螺帽43在槽鋼20上腿211位于凹槽內(nèi)的下表面處與抱箍41的兩端連接， 從而將管道1可拆卸地固定在固定平臺(tái)20上。由于用戶可以通過(guò)旋轉(zhuǎn)第三螺帽43,解除第 三螺帽43與抱箍41之間的連接，管道1又可以從固定平臺(tái)20上拿下來(lái)，因此，管道1和固 定平臺(tái)20之間的連接為可拆卸式的。
[0053] S3、調(diào)整頂升機(jī)構(gòu)30相對(duì)于固定平臺(tái)的高度，對(duì)管道的對(duì)應(yīng)于接管座孔的部分施 加與焊接接管座時(shí)的焊接應(yīng)力大小相等，方向相反的外力；該外力的大小需要工人根據(jù)施 工經(jīng)驗(yàn)和工藝經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行把握。
[0054] 步驟S3還包括以下步驟：
[0055] S31、旋轉(zhuǎn)頂升機(jī)構(gòu)30的第一螺帽33,使第一螺栓32高于固定平臺(tái)20上表面20a 的部分變長(zhǎng)，使頂升板31高于固定平臺(tái)20上表面20a的高度增加；在這一步驟中，可以沿 著一定的方向（比如順時(shí)針）旋轉(zhuǎn)第一螺帽33時(shí)，第一螺栓32可相對(duì)固定平臺(tái)20向上移 動(dòng)，使位于固定平臺(tái)20上方的頂升板31逐漸遠(yuǎn)離固定平臺(tái)20。
[0056] S32、當(dāng)頂升板31與管道1接觸后，根據(jù)施工經(jīng)驗(yàn)和工藝經(jīng)驗(yàn)繼續(xù)旋轉(zhuǎn)第一螺帽 33,使頂升板31對(duì)管道1施加與焊接應(yīng)力方向相反的外力，直到該外力與焊接應(yīng)力大小相 等。本實(shí)施例中，參考圖1和圖2,接管座孔2位于管道1的上部，在焊接接管座3時(shí)，會(huì)在 管道1上的對(duì)應(yīng)于焊接的部分產(chǎn)生一定大小的方向堅(jiān)直向下的焊接應(yīng)力，在該焊接應(yīng)力作 用下，管道1會(huì)產(chǎn)生趨向于焊接應(yīng)力方向的焊接變形。而熟練于管道焊接的施工工人和技 術(shù)人員憑借多年的施工經(jīng)驗(yàn)和工藝經(jīng)驗(yàn)對(duì)管道焊接時(shí)會(huì)出現(xiàn)的焊接應(yīng)力大小和焊接變形 幅度的大小有準(zhǔn)確的判斷。在頂升板31與管道1接觸后，繼續(xù)旋轉(zhuǎn)螺帽33,使頂升板31對(duì) 管道1施加外力，該外力的方向堅(jiān)直向上，與焊接應(yīng)力的方向相反，至于該外力施加的大小 需要操作人員憑經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行把握，直到該外力與焊接應(yīng)力大小相等。此時(shí)，管道1會(huì)產(chǎn)生一定 的預(yù)變形，該預(yù)變形與焊接變形的幅度相同、方向相反，如圖2中所示，預(yù)變形為向上彎曲 變形一定弧度。
[0057] S4、按照焊接工藝的要求將接管座3焊接在管道1上；本實(shí)施例中，優(yōu)選的焊接方 式為電焊，電焊的精度較高，環(huán)境條件要求較低，且管道變形小，適合應(yīng)用于核電廠管道的 焊接。
[0058] S5、焊接完成后，解除在步驟S3中施加在管道上的外力，并將管道1從防止核電廠 管道焊接變形裝置上取下。此步驟中，可以沿著與步驟S31中方向相反的方向（例如逆時(shí) 針）旋轉(zhuǎn)頂升機(jī)構(gòu)30的第一螺帽33,第一螺栓32可相對(duì)固定平臺(tái)20向下移動(dòng)，使位于固 定平臺(tái)20上方的頂升板31逐漸靠近固定平臺(tái)20,直到與固定平臺(tái)20的上表面20a接觸， 頂升機(jī)構(gòu)30對(duì)管道1的頂升外力解除。然后，旋轉(zhuǎn)夾具40的第三螺帽42,使第三螺帽42 與抱箍41之間的接合解除，取下抱箍41，最后將管道1從固定平臺(tái)20上取下。
[0059] 從以上過(guò)程可以看出，頂升機(jī)構(gòu)30的第一螺帽33在第一螺栓32上的不同位置可 以決定頂升機(jī)構(gòu)30的頂升板31是否頂升管道1對(duì)應(yīng)接管座孔2的位置，S卩，頂升機(jī)構(gòu)30可 以選擇性地頂升管道1的對(duì)應(yīng)接管座孔2的位置，以抵消焊接過(guò)程中出現(xiàn)的焊接應(yīng)力。由 于焊接過(guò)程中管道1產(chǎn)生的焊接變形被焊接之前施加到管道1上的預(yù)變形綜合，因此，焊接 完成的管道1從防止核電廠管道焊接變形裝置上拆卸下來(lái)之后，管道1不會(huì)發(fā)生焊接變形。
[0060] 本發(fā)明提供的防止核電廠管道焊接變形的裝置及方法可以在接管座焊接在管道1 上之前對(duì)管道1進(jìn)行相關(guān)控制，即先將管道1固定在裝置上，然后操作位于在管道1對(duì)應(yīng)接 管座孔2的位置的頂升機(jī)構(gòu)30,頂升機(jī)構(gòu)30可以給管道1施加與焊接應(yīng)力大小相等、方向 相反的外力，使管道1產(chǎn)生與焊接變形幅度相同、方向相反的預(yù)變形，以便在管道焊接接管 座3后消除焊接變形，因此，焊接之后不需要進(jìn)行變形校正，克服了事后對(duì)已發(fā)生焊接變形 的管道進(jìn)行人工校正的缺陷，提高了工程質(zhì)量，節(jié)約了工期，并且，本發(fā)明提供的防止核電 廠管道焊接變形的裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，材料便宜，因此，在提高施工效率的同時(shí)，施工成本也較 低，滿足對(duì)核電廠施工質(zhì)量、進(jìn)度和成本的要求，從而解決了現(xiàn)有技術(shù)中核電廠管道在焊接 接管座時(shí)極易出現(xiàn)焊接變形，而人工或機(jī)械校正管道變形的方法效率低，維護(hù)成本高，工程 質(zhì)量差的技術(shù)問(wèn)題。
[0061] 本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解，以上僅為本發(fā)明最優(yōu)的實(shí)施例，可以根據(jù)上述說(shuō)明加以 改進(jìn)或變換，在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下做出的改進(jìn)和變換都應(yīng)屬于本發(fā)明所附權(quán)利 要求的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1. 一種防止核電廠管道焊接變形的裝置，其特征在于，所述裝置包括支撐架（10)、固 定在所述支撐架（10)上的固定平臺(tái)（20)、與所述固定平臺(tái)（20)可活動(dòng)連接的頂升機(jī)構(gòu) (30)以及與所述固定平臺(tái)（20)可拆卸連接的用于固定所述管道的夾具（40)，所述頂升機(jī) 構(gòu)（30)可相對(duì)于所述固定平臺(tái)（20)移動(dòng)，并可選擇性地頂升所述管道的焊接處對(duì)應(yīng)的位 置以抵消焊接時(shí)的焊接應(yīng)力。
2. 如權(quán)利要求1所述的防止核電廠管道焊接變形的裝置，其特征在于，所述固定平臺(tái) (20)水平固定在所述支撐架（10)上，所述頂升機(jī)構(gòu)（30)可相對(duì)于所述固定平臺(tái)（20)在堅(jiān) 直方向上移動(dòng)。
3. 如權(quán)利要求2所述的防止核電廠管道焊接變形的裝置，其特征在于，所述頂升機(jī)構(gòu) (30) 包括位于所述固定平臺(tái)（20)上方的頂升板（31)、焊接在所述頂升板（31)下表面的至 少兩個(gè)第一螺栓（32)以及與所述每個(gè)第一螺栓（32)配合使用的至少一個(gè)第一螺帽（33)， 所述兩個(gè)第一螺栓（32)相對(duì)于所述頂升板（31)的平行于所述管道延伸方向的中心線對(duì)稱 設(shè)置。
4. 如權(quán)利要求3所述的防止核電廠管道焊接變形的裝置，其特征在于，所述頂升板 (31) 下表面間隔焊接有四個(gè)所述第一螺栓（32)，每個(gè)所述第一螺栓（32)螺紋連接有一個(gè) 所述第一螺帽（33)，所述四個(gè)第一螺栓（32)分布在所述頂升板（31)的四角，并相對(duì)于所述 頂升板（31)呈中心對(duì)稱設(shè)置。
5. 如權(quán)利要求3所述的防止核電廠管道焊接變形的裝置，其特征在于，所述固定平臺(tái) (20)開(kāi)設(shè)有貫穿孔，所述第一螺栓（32)由所述固定平臺(tái)（20)的上表面（20a)插入所述貫 穿孔中，所述第一螺帽（33)在所述固定平臺(tái)（20)下表面與所述第一螺栓（32)螺紋連接， 所述頂升板（31)高于所述固定平臺(tái)（20)的高度可通過(guò)旋轉(zhuǎn)所述第一螺帽（33)在所述第 一螺栓（32)上的位置進(jìn)行調(diào)節(jié)。
6. 如權(quán)利要求5所述的防止核電廠管道焊接變形的裝置，其特征在于，所述固定平臺(tái) (20) 包括兩根凹槽背對(duì)設(shè)置的槽鋼（21)以及焊接在所述兩根槽鋼（21)上的連接板（22)， 所述兩根槽鋼（21)對(duì)稱開(kāi)設(shè)有貫穿孔（24)，所述貫穿孔（24)包括形成在所述槽鋼上腿 (211)上的開(kāi)孔和形成在所述槽鋼下腿（212)上的開(kāi)孔，所述第一螺栓（32)由所述槽鋼上 腿（211)的開(kāi)孔貫穿插入所述槽鋼下腿（212)的開(kāi)孔中，所述第一螺帽（33)在所述槽鋼 (21) 的下腿處（212)與所述第一螺栓（32)螺紋連接。
7. 如權(quán)利要求2所述的防止核電廠管道焊接變形的裝置，其特征在于，所述夾具（40) 包括可箍住所述管道的抱箍（41)以及將所述抱箍（41)可拆卸地連接到所述固定平臺(tái)（20) 上的第二螺帽（42)，所述抱箍（41)為半包圍的呈半圓形的結(jié)構(gòu)，所述抱箍（41)的兩端從所 述固定平臺(tái)（20)的上表面插入開(kāi)設(shè)在所述固定平臺(tái)（20)上的固定孔中，并通過(guò)所述第二 螺帽（42)固定。
8. 如權(quán)利要求2所述的防止核電廠管道焊接變形的裝置，其特征在于，所述支撐架 (10)包括兩對(duì)分叉的支腿（11)以及焊接在所述兩對(duì)分叉的支腿（11)上的橫梁（12)，所述 固定平臺(tái)（20)通過(guò)第二螺栓固定在所述橫梁（12)上。
9. 一種應(yīng)用以上任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的防止核電廠管道焊接變形的裝置防止核電 廠管道焊接變形的方法，所述裝置包括支撐架（10)、固定在所述支撐架（10)上的固定平臺(tái) (20)、與所述固定平臺(tái)（20)可活動(dòng)連接的頂升機(jī)構(gòu)（30)以及與所述固定平臺(tái)（20)可拆卸 連接的用于固定所述管道的夾具（40)，其特征在于，所述方法包括以下步驟： 51、 在需要焊接接管座的管道上開(kāi)設(shè)接管座孔（2); 52、 將開(kāi)設(shè)有所述接管座孔（2)的管道固定在所述防止核電廠管道焊接變形的裝置 上，并將所述管道的對(duì)應(yīng)所述接管座孔（2)的部分對(duì)準(zhǔn)所述頂升機(jī)構(gòu)（30); 53、 調(diào)整所述頂升機(jī)構(gòu)（30)相對(duì)于所述固定平臺(tái)（20)的高度，對(duì)所述管道的對(duì)應(yīng)所述 接管座孔（2)的部分施加與焊接接管座時(shí)的焊接應(yīng)力大小相等，方向相反的外力； 54、 將接管座（3)焊接在所述管道上； 55、 焊接完成后，解除在步驟S3中施加在管道上的外力，并將管道從所述裝置上取下。
10. 如權(quán)利要求9所述的防止核電廠管道焊接變形的方法，其特征在于，所述步驟S2還 包括以下步驟： 521、 將開(kāi)設(shè)有接管座孔（2)的管道放置在所述裝置的固定平臺(tái)（20)上，使所述頂升機(jī) 構(gòu)（30)對(duì)準(zhǔn)所述管道的對(duì)應(yīng)所述接管座孔（2)的部分； 522、 用所述裝置的夾具（40)將所述管道可拆卸地固定在所述固定平臺(tái)（20)上。
11. 如權(quán)利要求9所述的防止核電廠管道焊接變形的方法，其特征在于，所述頂升機(jī)構(gòu) (30) 包括位于所述固定平臺(tái)（20)上方的頂升板（31)、焊接在所述頂升板（31)下表面的至 少兩個(gè)第一螺栓（32)以及與所述每個(gè)第一螺栓（32)配合使用的至少一個(gè)第一螺帽（33)， 所述步驟S3還包括以下步驟： 531、 旋轉(zhuǎn)所述頂升機(jī)構(gòu)（30)的所述第一螺帽（33)，使所述第一螺栓（32)高于所述固 定平臺(tái)（20)上表面（20a)的部分變長(zhǎng)，使所述頂升板（31)高于所述固定平臺(tái)（20)上表面 (20a)的高度增加； 532、 當(dāng)所述頂升板（31)與所述管道接觸后，繼續(xù)旋轉(zhuǎn)所述第一螺帽（33)，使頂升板 (31) 對(duì)所述管道施加與所述焊接應(yīng)力方向相反的外力，直到所述外力與所述焊接應(yīng)力大小 相等。
【文檔編號(hào)】B23K37/00GK104084725SQ201410314486
【公開(kāi)日】2014年10月8日 申請(qǐng)日期:2014年7月2日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月2日
【發(fā)明者】龍有新, 周凱, 吳小軍 申請(qǐng)人:中廣核工程有限公司, 中國(guó)廣核集團(tuán)有限公司