用于對接鋼管的襯墊結構及焊接方法

　　【技術領域】

　　[0001] 本發明涉及電力行業鐵塔或鋼結構行業中焊縫類型為管對接焊縫的技術領域，具 體涉及一種用于對接鋼管的襯墊結構，還涉及一種對接鋼管的焊接方法，適用于鋼管對接 帶襯墊焊接的單面焊雙面成型焊接工藝。

　　【背景技術】

　　[0002] 對于構件對接焊縫有關要求，按GB50017-2003《鋼結構設計規范》中規定"不需要 計算疲勞的構件中，凡要求與母材等強的對接焊縫應予焊透，其質量等級當受拉時應不低 于二級，受壓時宜為二級"的條款規定。因此，按照GB50661-2011《鋼結構焊接規范》中有 提供多種全焊透坡口形式和尺寸及方法，其中采取反面襯墊的單面焊雙面成型的焊接工藝 也提供了許多，但一般反面襯墊均采用鋼襯墊或陶瓷襯墊的類型。如鋼管對接構件在焊接 生產過程中，當采用鋼襯墊時，必須配有與母材材質相同的環向鋼圈作為背面襯墊，而環向 鋼圈制作增加了板條滾圓工序，又增加了鋼材用量，并且鋼襯墊在焊接完成后，不能拆除將 永久附在構件上影響外觀；當采用陶瓷襯墊作為背面襯墊時，因陶瓷襯墊的鋁箔膠由于焊 接受熱后失去粘度導致不能重復使用，從而增加了制造成本。通過實踐摸索，發明了一種可 重復使用的襯墊結構及焊接方法。

　　【發明內容】

　　[0003] 鑒于以上所述，本發明的目的是提供一種可重復使用的用于對接鋼管的襯墊結 構，還提供了 一種對接鋼管的焊接方法，襯墊結構簡單，焊接方法操作簡便，可滿足鋼管對 接的單面焊雙面成型的全焊透焊接質量要求。

　　[0004] 本發明的目的可通過下列技術方案實現：一種用于對接鋼管的襯墊結構，包括彈 簧鋼圈、陶瓷襯墊以及螺絲釘，彈簧鋼圈的周壁上間距均勻地開設有若干的連接孔，所述陶 瓷襯墊包括若干棱臺，棱臺的頂面開設有螺孔，棱臺通過所述螺絲釘穿過連接孔并且螺接 至螺孔內與所述彈簧鋼圈固接，相鄰兩棱臺間具有間隙槽，且相鄰兩棱臺的底端相貼抵，頂 端相間隔。

　　[0005] 進一步地，所述彈簧鋼圈為直條型的彈簧板條彎曲成圈而成，所述彈簧板條上等 間距地開設有所述連接孔，若干棱臺排列固接在所述彈簧板條上。

　　[0006] 進一步地，所述彈簧板條上的相鄰所述連接孔的間距為0. 15-0. 25mm。

　　[0007] 進一步地，所述棱臺底面上形成有內凹圓弧，用以在鋼管對接時使得內凹圓弧中 心線與鋼管對接間隙中心線重合。

　　[0008] 進一步地，所述棱臺的頂面形成有定位槽，用以卡合彈簧板條。

　　[0009] 進一步地，所述棱臺頂面置有復合膠，以供加強固定所述螺絲釘。

　　[0010] 一種應用所述的襯墊結構以對接鋼管的焊接方法，包括以下步驟，

　　[0011] 提供彈簧板條，彈簧板條的板面上等距地鉆制有連接孔；

　　[0012] 提供棱臺，棱臺的底面加工有內凹圓弧，棱臺的頂面加工有螺孔；

　　[0013] 提供螺絲釘，螺絲釘穿過連接孔并且螺接至螺孔內，從而將若干棱臺與固接至彈 簧板條上；

　　[0014] 然后將彈簧板條卷進兩鋼管的管內對接口處，棱臺的底面與鋼管內壁襯托貼合， 并且調整棱臺的內凹圓弧中心線與鋼管對接間隙中心線重合。

　　[0015] 進一步地，在連接螺絲釘前先在棱臺頂面中心注入復合膠，再組裝上彈簧板條。

　　[0016] 進一步地，對接鋼管的對接接頭采用機加工或熱切割方法進行加工坡口，坡口加 工幾何尺寸分別為坡口角度為30°，鈍邊I. 0~I. 5mm，且保證鋼管端面傾斜允許偏差 P < I. 5mm〇

　　[0017] 進一步地，通過組對機對兩條鋼管進行對接裝配組對和定位焊，鋼管對接裝配間 隙保證2. 0~2. 5_，裝配時錯邊量允許偏差S < I. 5_，裝配合格后進行定位焊，定位焊的 焊絲在坡口內施焊，焊點長度為20~30mm，定位焊高度3~4mm，其間距不宜超過400mm，且 不少于3點。

　　[0018] 本發明的有益效果是，本發明采用所述的襯墊結構，其結構簡單，可重復使用，并 且對接鋼管的焊接方法操作簡便，可滿足鋼管對接的單面焊雙面成型的全焊透焊接質量。

　　【附圖說明】

　　[0019] 圖1為本發明較佳實施例兩鋼管對接時的立體狀態示意圖；

　　[0020] 圖2為圖1所示的兩鋼管對接時焊縫處的截面圖；

　　[0021] 圖3為圖2所示的焊縫處局部放大示意圖；

　　[0022] 圖4為圖1所示的用于對接鋼管的襯墊結構的彈簧鋼圈的結構示意圖；

　　[0023] 圖5為襯墊結構的棱臺的一視角示意圖；

　　[0024] 圖6為襯墊結構的棱臺的另一視角示意圖。

　　【具體實施方式】

　　[0025] 下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完 整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例，在不 沖突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特征可以相互組合，下面將參考附圖并結 合實施例來詳細說明本發明。

　　[0026] 請參閱圖1，所示為兩鋼管10對位后以供焊接的狀態示意圖，兩鋼管10焊縫處套 設有一襯墊結構20,以便于對兩鋼管10的連接端對位，進而進行焊接。

　　[0027] 請參閱圖2、圖3以及圖4,襯墊結構20包括彈簧鋼圈21、陶瓷襯墊22以及螺絲釘 23。彈簧鋼圈21為直條型彈簧板條彎曲成圈而成，并且在連接處板條兩端相貼合沿半徑方 向向中心延伸有一定的長度。彈簧鋼圈21的周壁上間距均勻地開設有若干的連接孔211， 以供配合螺絲釘23將陶瓷襯墊22固接至彈簧鋼圈21上。陶瓷襯墊22整體呈圓環結構，為 若干獨立的棱臺221排列成環狀形成，且相鄰的棱臺221間具有相間隔的間隙槽222,使得 相鄰兩棱臺221底端相貼抵，頂端相間隔。本實施例中棱臺221為四邊形棱臺，間隙槽222 呈三角形槽。每一棱臺221底面尺寸較大，作為陶瓷襯墊22的外周面，用以配合對焊鋼管 10的內周面。請參閱圖5，棱臺221底面上形成有內凹圓弧2211，用以在焊接時對位且焊料 填充。棱臺221頂面尺寸較小，作為陶瓷襯墊22的內周面，用以配合連接彈簧鋼圈21。棱 臺221頂面中心開設有螺孔，用以配合螺絲釘23將棱臺221固接至彈簧鋼圈21上。請參 閱圖6,棱臺221頂面形成有定位槽2212,定位槽的寬度與彈簧板條的寬度相當，以使得棱 臺221在連接至彈簧板條時，彈簧板條卡持在棱臺221的定位槽內，從而對彈簧板條更好地 定位。此外，陶瓷襯墊22亦可視為整體呈圓環的環體通過在內壁上間距均勻地開設若干間 隙槽222而分離成若干獨立的棱臺221制成。

　　[0028] 本實施例中，襯墊結構20的制作如下，彈簧鋼圈21在未彎曲前處于彈簧板條狀 態，彈簧板條依據對焊鋼管的直徑大小而制作長度，并在其板面上鉆制用以供陶瓷襯墊22 連接所需的連接孔211 ;提供棱臺221，棱臺221外周面外形長、寬尺寸分別為30X30mm， 內周表面長、寬尺寸分別為30 X 22mm，總厚度25mm，外周面的內凹圓弧2211的弧寬、深為 14X I. 5mm，棱臺221中心的螺孔鉆制# 2. 5X 16mm的孔徑，以便螺絲釘23連接固定；彈簧 板條與棱臺221通過M3 X 15mm規格的螺絲釘23連接，且確保安裝在彈簧板條上的相鄰棱 臺221間的間距為0. 15-0. 25mm，較佳地選擇0. 2mm，間隙過大將起不到背

　　面焊縫成形的效 果，過小將導致棱臺221相互間干涉撞碰。為確保連接牢固，在連接螺絲釘23前可以先在 棱臺221頂面中心注入復合膠，再組裝上彈簧板條，然后擰入螺絲釘，復合膠與螺絲釘固化 后牢固耐久，穩定可靠。鋼管對接施焊前，先將棱臺221通過螺絲釘23固接至彈簧板條上， 然后將彈簧板條卷進管內對接口處，利用彈簧板的伸縮張力，使得棱臺221與鋼管內壁襯 托貼合，并且調整棱臺221的內凹圓弧2211中心線與鋼管對接間隙中心線重合，以達到背 面焊縫成型飽滿，焊跡整齊的外觀成形。

　　[0029] 焊接時，主要采用氣體保護焊焊接低合金結構鋼的單面焊雙面成型的焊接工藝， 其主要包括以下步驟：

　　[0030] 步驟一，將對接鋼管的對接接頭采用機加工或熱切割等方法進行加工坡口，坡口 加工幾何尺寸分別為坡口角度為30°，鈍邊I. 0~I. 5mm，且保證鋼管端面傾斜允許偏差 P^L 5mm ；

　　[0031] 步驟二，用磨光機清除鋼管坡口面及端部內外表面20mm范圍內的氧化皮、銹蝕、 油脂以及其它污物，至露出金屬光澤；

　　[0032] 步驟三，通過組對機對兩條鋼管進行對接裝配組對和定位焊，鋼管對接裝配間隙 保證2. 0~2. 5_，裝配時應避免錯邊，錯邊量允許偏差S < I. 5_。裝配合格后進行定位 焊，定位焊的焊絲在坡口內施焊，焊點長度為20~30mm，定位焊高度3~4mm，其間距不宜 超過400mm，且不少于3點，定位焊應保證焊透和無缺陷，焊接完成后檢查定位焊質量是否 合格，合格后將定位焊兩端打磨至斜坡過渡。

　　[0033] 步驟四，彈簧板條卷進管內對接口處，并且調整棱臺的內凹圓弧中心與鋼管對接 間隙中心重合，作為鋼管內襯墊。焊接工藝參數如下表，

　　[0034] 焊接工藝參數表

　　[0035]

　　[0036] 注：焊絲型號具體與母材匹配，類型為氣體保護焊用實芯焊絲。

　　[0037] 施焊操作方法如下，

　　[0038] 1)、將鋼管置于焊接滾輪架上，按打底焊焊接工藝參數調節焊機和焊接滾輪架轉 動速度，鋼管轉動的速度就是焊接速度，且將鋼管定位焊點轉至1點鐘位置進行打底焊起 弧點，采用上坡焊施焊方式，連續完成整圈打底層焊接。

　　[0039] 2)、用磨光機清除打底焊道的熔渣、飛濺等影響正常焊接的缺陷，并且修磨焊道上 局部凸起的焊縫金屬。

　　[0040] 3)、填充層，調整好其工藝參數，按打底焊方法焊接填充焊道。注意焊槍橫向擺動 幅度應稍大，并在坡口兩側適當停留，保證焊道兩側熔合良好，焊道表面平整，稍下凹。填充 層厚度應控制好最后一層填充焊道高度，使低于母材2~3mm，并不得熔化坡口棱邊。

　　[0041] 4)、蓋面層，調整好其工藝參數，焊槍橫向擺動幅度應比填充層時大，并在兩側稍 停留，使熔池超過坡口棱邊0. 5~I. 5mm，保證兩側熔合良好；轉動鋼管的速度要慢，保持水 平位置焊接，使焊道外形美觀。

　　[0042] 通過采用上述襯墊結構，其結構簡單，可重復使用，并且對接鋼管的焊接方法操作 簡便，可滿足鋼管對接的單面焊雙面成型的全焊透焊接質量。

　　[0043] 以上所述僅為本發明的實施例，并非因此限制本發明的專利范圍，凡是利用本發 明說明書內容所作的等效結構或等效流程變換，或直接或間接運用在其他相關的技術領 域，均同理包括在本發明的專利保護范圍內。

　　【主權項】

　　1. 一種用于對接鋼管的襯墊結構，其特征在于：包括彈簧鋼圈（21)、陶瓷襯墊（22)以 及螺絲釘（23)，彈簧鋼圈（21)的周壁上間距均勻地開設有若干的連接孔（211)，所述陶瓷 襯墊（22)包括若干棱臺（221)，棱臺（221)的頂面開設有螺孔，棱臺（221)通過所述螺絲釘 (23)穿過連接孔（211)并且螺接至螺孔內與所述彈簧鋼圈（21)固接，相鄰兩棱臺（221)間 具有間隙槽（222)，且相鄰兩棱臺（221)的底端相貼抵，頂端相間隔。2. 根據權利要求1所述的用于對接鋼管的襯墊結構，其特征在于：所述彈簧鋼圈（21) 為直條型的彈簧板條彎曲成圈而成，所述彈簧板條上等間距地開設有所述連接孔（211)，若 干棱臺（221)排列固接在所述彈簧板條上。3. 根據權利要求2所述的用于對接鋼管的襯墊結構，其特征在于：所述彈簧板條上的 相鄰所述連接孔（211)的間距為0. 15-0. 25mm。4. 根據權利要求1所述的用于對接鋼管的襯墊結構，其特征在于：所述棱臺（221)底 面上形成有內凹圓弧（2211)，用以在鋼管對接時使得內凹圓弧（2211)中心線與鋼管對接 間隙中心線重合。5. 根據權利要求2所述的用于對接鋼管的襯墊結構，其特征在于：所述棱臺（221)的 頂面形成有定位槽（2212)，用以卡合彈簧板條。6. 根據權利要求2所述的用于對接鋼管的襯墊結構，其特征在于：所述棱臺（221)頂 面置有復合膠，以供加強固定所述螺絲釘（23)。7. -種應用權利要求1至6任一項所述的襯墊結構以對接鋼管的焊接方法，其特征在 于：包括以下步驟， 提供彈簧板條，彈簧板條的板面上等距地鉆制有連接孔（211); 提供棱臺（221)，棱臺（221)的底面加工有內凹圓弧（2211)，棱臺（221)的頂面加工有 螺孔； 提供螺絲釘（23)，螺絲釘（23))穿過連接孔（211)并且螺接至螺孔內，從而將若干棱臺 (221)與固接至彈簧板條上； 然后將彈簧板條卷進兩鋼管的管內對接口處，棱臺（221)的底面與鋼管內壁襯托貼 合，并且調整棱臺（221)的內凹圓弧（2211)中心線與鋼管對接間隙中心線重合。8. 根據權利要求7所述的對接鋼管的焊接方法，其特征在于：在連接螺絲釘（23)前先 在棱臺（221)頂面中心注入復合膠，再組裝上彈簧板條。9. 根據權利要求7所述的對接鋼管的焊接方法，其特征在于：對接鋼管的對接接頭 采用機加工或熱切割方法進行加工坡口，坡口加工幾何尺寸分別為坡口角度為30°，鈍邊 I. 0~I. 5mm，且保證鋼管端面傾斜允許偏差P

　　【專利摘要】本發明提供一種用于對接鋼管的襯墊結構及焊接方法，所述襯墊結構，包括彈簧鋼圈、陶瓷襯墊以及螺絲釘，彈簧鋼圈的周壁上間距均勻地開設有若干的連接孔，所述陶瓷襯墊包括若干棱臺，棱臺的頂面開設有螺孔，棱臺通過所述螺絲釘穿過連接孔并且螺接至螺孔內與所述彈簧鋼圈固接，相鄰兩棱臺間具有間隙槽，且相鄰兩棱臺的底端相貼抵，頂端相間隔。本發明采用的所述的襯墊結構，其結構簡單，可重復使用，并且對接鋼管的焊接方法操作簡便，可滿足鋼管對接的單面焊雙面成型的全焊透焊接質量要求。

　　【IPC分類】B23K101/06, B23K9/035, B23K9/028, B23K9/235, B23K103/04

　　【公開號】CN104889530

　　【申請號】CN201510351438

　　【發明人】張帝起

　　【申請人】廣州增立鋼管結構股份有限公司

　　【公開日】2015年9月9日

　　【申請日】2015年6月23日