Комплекс роботизированный для ремонта дефектов продольных швов труб, изготовленных с применением технологии лазерной сварки



Комплекс роботизированный для ремонта дефектов продольных швов труб, изготовленных с применением технологии лазерной сварки
Комплекс роботизированный для ремонта дефектов продольных швов труб, изготовленных с применением технологии лазерной сварки
Комплекс роботизированный для ремонта дефектов продольных швов труб, изготовленных с применением технологии лазерной сварки
Комплекс роботизированный для ремонта дефектов продольных швов труб, изготовленных с применением технологии лазерной сварки
Комплекс роботизированный для ремонта дефектов продольных швов труб, изготовленных с применением технологии лазерной сварки

Владельцы патента RU 2690897:

Публичное акционерное общество "Челябинский трубопрокатный завод" (ПАО "ЧТПЗ") (RU)

Изобретение предназначено для ремонта дефектов продольных швов труб большого диаметра, изготовленных с применением технологий лазерной, гибридной лазерно-дуговой сварки. Комплекс роботизированный включает рельсовую платформу 1, установленную с возможностью перемещения на рельсах 2, расположенных вдоль опорных роликов 3, предназначенных для размещения трубы 4. Рельсовая платформа 1 содержит несущую раму 6 с колесными парами 7. Одна из колесных пар 7 связана с приводом 8 платформы 1, прикрепленным к несущей раме 1. Несущая рама 1 имеет настил 9, поверхность которого представляет собой поверхность платформы 1 с установленными на нем роботом 10 с прибором ультразвукового контроля, роботом 11 с фрезерной головкой, роботом 12 с оптической головкой и оборудованием наплавки и подачи проволоки, блоком управления 13, предназначенным для управления приводом 8 платформы 1 и роботами 10, 11, 12. Комплекс роботизированный позволяет устранить дефекты продольного шва трубы с максимальным сохранением в зоне ремонта геометрии шва за счет управляемого перемещения платформы, несущей роботы, вдоль продольного шва трубы. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

 

Изобретение относится к сварочному производству и может быть использована для ремонта продольных швов труб большого диаметра, изготовленных с применением технологий лазерной, гибридной лазерно-дуговой сварки.

При производстве сварных труб с применением технологий лазерной сварки обнаруживаются два основных вида дефектов сварного шва:

- несплавление, при котором высококонцентрированный источник тепла оплавляет только одну кромку, а вторая остается не тронутой;

- газовые полости, образующиеся точно по центру шва и распределенные вдоль всего шва, но располагающиеся на различной глубине и имеющие различную форму.

Устранение названных дефектов сопряжено с проблемой выполнения ремонтного шва с максимальным сохранением геометрии продольного шва, имеющего малую ширину (до 2 мм).

Ближайший аналог к предлагаемому изобретению выявлен из патентного документа JP 2006110678 (опубликован 27.04.2006). Известный роботизированный комплекс предназначен для обнаружения дефектов промышленного оборудования, в частности, труб и представляет собой установленный на тележке робот, способный обнаруживать дефекты и восстанавливать поврежденный участок с использованием лазерного излучения.

Известный комплекс предназначен для поиска и восстановления исключительно сквозных дефектов в стенках труб малого диаметра.

Технической проблемой заявляемого изобретения является создание средства указанного назначения впервые, которое способно обеспечить технический результат, заключающийся в устранении дефектов продольного шва трубы большого диаметра, выполненного с применением технологии лазерной сварки, с максимальным сохранением в зоне ремонта геометрии шва за счет управляемого перемещения платформы, несущей роботы, вдоль продольного шва трубы. Под «сохранением геометрии продольного шва» понимается сохранение формы сварного шва в поперечном разрезе.

Для решения технической проблемы комплекс роботизированный для ремонта дефектов продольных швов труб, изготовленных с применением технологии лазерной сварки, включающий рельсовую платформу, установленную с возможностью перемещения на рельсах, расположенных вдоль опорных роликов, предназначенных для размещения трубы, при этом рельсовая платформа содержит несущую раму, имеющую настил и выполненную с колесными парами, одна из которых связана с приводом платформы, прикрепленным к несущей раме, поверхность настила представляет собой поверхность платформы с установленными на нем роботом с прибором ультразвукового контроля, роботом с фрезерной головкой, роботом с оптической головкой и оборудованием наплавки и подачи проволоки, блоком управления, предназначенным для управления приводом платформы и роботами.

Привод платформы содержит электродвигатель, редуктор и муфту привода.

В качестве опорных роликов используют биконические ролики.

Наличие трех роботов определенного назначения обеспечивает возможность выполнения последовательных действий для ремонта участка сварного шва трубы, а именно: обнаружение дефекта, выборку дефекта и заплавление выборки.

Рельсовая платформа, содержащая несущую раму с колесными парами и настилом, конструктивно объединяет размещенное на ней технологическое оборудование, а способность рельсовой платформы перемещаться приводит к возможности доставлять роботы к участку ремонта сварного шва и последовательно позиционировать каждый робот так, чтобы соответствующий рабочий орган: прибор ультразвукового контроля, фрезерная головка, оптическая головка располагались в начальной точке выполнения необходимой операции.

Блок управления обеспечивает работу роботов и перемещение рельсовой платформы.

Для возможности выполнения операций каждым роботом труба находится на опорных роликах, размещенных вдоль рельсов с платформой, несущей необходимое оборудование. Следовательно, признак изобртения «опорные ролики» находится в функциональной взаимосвязи с остальными существенными признаками, обеспечивающими решение технической проблемы.

Заявляемое техническое решение поясняется чертежами.

На фиг. 1 изображен участок ремонта шва трубы, вид спереди.

На фиг. 2 - то же, вид сверху.

На фиг. 3 - то же, вид сбоку.

На фиг. 4 - то же, вид спереди без трубы.

Заявляемое изобретение содержит рельсовую платформу 1, установленную с возможностью перемещения на рельсах 2, расположенных вдоль опорных роликов 3, предназначенных для размещения трубы 4, и опорно-поворотных роликов 5, предназначенных для корректировки шва трубы 4. В качестве опорных роликов 3 используют биконические ролики. Рельсовая платформа 1 содержит несущую раму 6 с колесными парами 7, одна из которых взаимосвязана с приводом 8 платформы 1 (для обеспечения перемещения платформы будет достаточно привода на одну колесную пару). Привод 8 прикреплен к несущей раме 6 и содержит электродвигатель, муфту привода и редуктор, передающий вращательное движение на ось колесной пары 7. Несущую раму 6 выполняют исходя из достаточной прочности и жесткости для обеспечения необходимой грузоподъемности платформы 1 и возможности установки и работы технологического оборудования. Несущая рама 6 имеет настил 9, поверхность которого представляет собой поверхность платформы 1 с установленными на ней роботом 10 с прибором ультразвукового контроля, роботом 11 с фрезерной головкой, роботом 12 с оптической головкой и оборудованием наплавки и подачи проволоки, блоком управления 13, предназначенным для управления приводом 8 платформы 1 и роботами 10, 11, 12. Посредством робота 10 с прибором ультразвукового контроля определяют координаты дефекта по известному дифракционно-временному методу TOFD (Time-of-flight diffraction ultrasonics). Прибором ультразвукового контроля являются ультразвуковые преобразователи, работающие в режиме генератор-приемник импульсный. Кроме того, на поверхности платформы 1 размещено вспомогательное оборудование для робота 12, а именно лазер 14, система охлаждения 15. Роботы 10, 11, 12 могут располагаться на платформе 1 в любой последовательности, но предпочтение отдается расположению роботов в последовательности выполнения операций для сохранения однонаправленного перемещения платформы 1 вдоль трубы 4. Платформа 1 оборудована лестничным спуском с перилами. Также перилами ограничена задняя и частично боковая стороны платформы 1.

Элементы роботизированного комплекса подключаются и связываются кабелями питания и управления (на чертеже не показаны). Также на платформе 1 установлены шланг подачи сжатого воздуха с пульверизатором, шланг подачи воды и бункер для металлического порошка под наплавку (на чертеже не показаны).

Комплекс роботизированный работает следующим образом.

Оператор с поста управления размещает подготовленную к ремонту трубу 4 на опорных роликах 3. Затем с помощью подъемно-поворотных роликов 5 трубу 4 поднимают выше опорных роликов 3 и ориентируют сварным швом на «12 часов».

Оператор перемещает платформу 1 по рельсам 2 к отмеченному для ремонта участку продольного шва трубы 4. Позиционируется оборудование ультразвукового контроля робота 10. В режиме ультразвукового контроля блок 13 осуществляет управление роботом 10 и приводом 8 платформы 1. При этом прибор ультразвукового контроля - рабочий орган робота 10 - перемещается, осуществляя сканирование вдоль шва трубы до обнаружения дефекта. После чего осуществляется определение геометрии дефекта (формы и размеров дефекта), места и глубины его залегания. Результаты контроля преобразуются в координатный вид с построением координатной модели дефекта, на основе которой выстраивают координатную модель выборки, данные о которой передаются в блок управления 13.

В режиме выборки дефекта блок 13 осуществляет управление роботом 11 и приводом 8 платформы 1. При этом платформа 1 перемещается на необходимое расстояние с обеспечением позиционирования робота 11 напротив участка дефекта, а фрезерная головка позиционируется в начальной точке фрезерования участка дефекта, которая соответствует координатной модели выборки; Далее выполняется операция многопроходного фрезерования, во время которой платформа 1 перемещается в течение времени выполнения выборки. В процессе фрезеровки рабочий инструмент охлаждается путем подачи смазывающей охлаждающей жидкости, кроме того, между проходами оператор, при необходимости, осуществляет очистку фрезы и выборки от стружки с помощью щеток, щупов и пульверизатора со сжатым воздухом.

В режиме заплавления выборки блок 13 осуществляет управление роботом 12 и приводом 8 платформы 1. При этом осуществляется позиционирование робота 12 напротив участка дефекта, и позиционирование оптической лазерной головки в начальной точке выборки, которая соответствует координатной модели выборки. Далее осуществляют операцию заплавления дефекта, при которой лазерное излучение генерируется лазером 14 и подается в оптическую головку, в которой фокусируется в пятно необходимого диаметра.

Заплавление включает очистку выборки с использованием оптической лазерной головки робота 12 перед каждым проходом наплавки.

Система охлаждения 15 производит охлаждение элементов оптической лазерной головки и лазера 14.

В процессе заплавления выборки блок управления 13 автоматически осуществляет позиционирование оборудования наплавки. При этом, в зависимости от размеров выборки выполняется один из двух вариантов наплавки: короткая выборка - лазерная наплавка с присадочным металлом в виде порошка, длинная выборка - лазерная наплавка с присадочным металлом в виде проволоки.

После заплавления дефекта оператор перемещает платформу 1 по рельсам 2 к следующему отмеченному для ремонта участку шва трубы 4 (если он имеется), и восстановление дефекта осуществляется аналогичным образом.

По завершении ремонта шва трубы 4 оператор переводит блок управления 13 в режим ультразвукового контроля по методу TOFD. Посредством робота 10 выполняют ультразвуковой контроль отремонтированного участка для подтверждения качества ремонта.

Заявляемый роботизированный комплекс, представляющий собой находящиеся в функциональной взаимосвязи составные части, позволяет устранить дефекты продольного шва трубы большого диаметра, нанесенного с применением технологии лазерной сварки с максимальным сохранением в зоне ремонта геометрии шва за счет управляемого перемещения платформы, несущей роботы, вдоль продольного шва трубы.

1. Комплекс роботизированный для ремонта дефектов продольных швов труб, изготовленных с применением технологии лазерной сварки, включающий рельсовую платформу, установленную с возможностью перемещения на рельсах, расположенных вдоль опорных роликов, предназначенных для размещения трубы, при этом рельсовая платформа содержит несущую раму, имеющую настил и выполненную с колесными парами, одна из которых связана с приводом платформы, прикрепленным к несущей раме, поверхность настила представляет собой поверхность платформы с установленными на нем роботом с прибором ультразвукового контроля, роботом с фрезерной головкой, роботом с оптической головкой и оборудованием наплавки и подачи проволоки, блоком управления, предназначенным для управления приводом платформы и роботами.

2. Комплекс роботизированный по п. 1, отличающийся тем, что привод платформы содержит электродвигатель, редуктор и муфту привода.

3. Комплекс роботизированный по п. 1, отличающийся тем, что в качестве опорных роликов используют биконические ролики.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области ремонта трубопроводов, используемых для транспортировки текучей среды, такой как нефть. Усилительную ленту (20) для ремонта трубопровода (10) наматывают с натяжением вокруг участка трубопровода, и одновременно на нее наносят смолу с сетчатой структурой, чтобы получить муфту вокруг ремонтируемого участка.

Изобретение относится к области ремонта трубопроводов, используемых для транспортировки текучей среды, такой как нефть. Удерживающая пластина (30) из жесткого материала содержит на каждой из своих двух сторон шипы.

Изобретение относится к утилизации металла труб из отработавших. Устройство для извлечения элементов труб из отработавших трубопроводов содержит корпус с передней ступенью с наружным диаметром D2, оснащенной узлом для закрепления вытяжного троса, переходником и задней ступенью с внутренним диаметром D3 и наружным диаметром D1 и установленное на передней ступени и переходнике приспособление для разрезки отработавшего трубопровода с наружным диаметром D.

Изобретение относится к способу ремонта продольного шва трубы, нанесенного методом лазерной сварки. Осуществляют обнаружение дефекта методом ультразвукового контроля путем сканирования вдоль линии шва с использованием ультразвуковых преобразователей до обнаружения дефекта.

Изобретение относится к глубокому бурению, в частности к ремонту и восстановлению насосно-компрессорных труб нефтяного сортамента. Технический результат - повышение технологичности и качества ремонта, а также существенное уменьшение доли насосно-компрессорных труб (НКТ), отправляемой в металлолом.

Изобретение относится к технологии нанесения покрытия на внутреннюю поверхность длинных трубопроводов, в частности дюкеров. Внутрь трубопровода вводят трубообразный рукав из волокнистого материала, пропитанного отверждаемым связующим и заключенного в гибкую оболочку из полимерного материала.

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может найти применение при ремонте нефтепромыслового трубопровода. При ремонте на участке трубопровода выкапывают 3 ямы.

Изобретение относится к области эксплуатации трубопроводного транспорта и предназначено для перекрытия нефтепровода на время ремонта. В способе отсекают продукт перекачки на дефектном участке, сливают остатки продукта, вырезают безогневым способом дефектный участок, устанавливают тампоны-герметизаторы на концы трубопровода.

Изобретение относится к строительству трубопроводов и может быть использовано для протягивания "крота" и новой трубы внутри старой при бестраншейной прокладке трубопровода.

Изобретение относится к средствам временного ремонта стенок полых изделий, заполненных жидкостями, находящимися под внутренним избыточным давлением. Предложено устройство для временной заделки пробоин и трещин в заполненных жидкостью жестких конструкциях, содержащее несущую платформу с центральным осевым отверстием, в котором размещен упорный винт с рукояткой вращения на одном торце и герметизирующей прокладкой на другом, узлы закрепления устройства на ремонтируемой поверхности с элементами управления прижатием и отрывом.

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к обработке лазером при изготовлении и ремонте различных машин и механизмов. Способ упрочнения режущего инструмента из карбидсодержащих сплавов методом непрерывного лазерного воздействия, включающий лазерную обработку с использованием лазера непрерывного воздействия при плотности мощности лазерного излучения 2⋅106 Вт/м2, скорости распространения лазерного луча в пределах 2⋅10-2±1⋅10-2 м/с, при этом диаметр луча выбирают от 1,5⋅10-3 до 2,5⋅10-3 м, а расстояние от режущей кромки до места облучения от 1 до 1,5 мм, причем перед непрерывным лазерным воздействием производят карбонитрацию в ванне карбонитрации при температуре от 540°С до 580°С в расплаве солей на основе 20% цианата калия KCNO и калия углекислого CK2O3 - 80% поташа К2СО3 с выдержкой в течение 30 мин.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к восстановительной термической обработке бывшего в эксплуатации элемента конструкции турбины. Представлен способ восстановительной термической обработки бывшего в эксплуатации элемента конструкции турбины из сплава на основе никеля, представляющего собой литое изделие из сплава на основе никеля, содержащее γ-фазу в качестве матрицы и γ'-фазу в количестве 30 об.% или более, включающий термическую обработку для образования твердого раствора γ'-фазы в γ-фазе без рекристаллизации γ-фазы при температуре в интервале от температуры на 10°С выше температуры растворения γ'-фазы до температуры на 10°С ниже температуры плавления γ-фазы, и старящую термическую обработку.

Изобретение относится к способу ремонта охлаждаемых лопаток из жаропрочного суперсплава турбины газотурбинного двигателя. Способ включает предварительное удаление с поверхности пера лопатки теплозащитного покрытия, зачистку торца колодца пера лопатки от следов приработки, зачистку наружной и внутренней поверхности стенок колодца торца пера лопатки, установку и фиксацию лопатки в приспособлении, подачу соосно лазерному лучу потока металлического порошка, химический состав которого совпадает с материалом лопатки, наплавку торца колодца пера лопатки в среде защитного газа, термическую обработку в вакууме и контроль.

Изобретение относится к способу ремонта стенки вертикального резервуара, выполненного из стальных листов из низкоуглеродистых и низколегированных сталей, соединенных между собой сварными соединениями.

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к восстановлению топливной аппаратуры дизельных двигателей внутреннего сгорания. В способе подготовительные операции заключаются в установке и фиксации топливопровода высокого давления в устройстве для высадки наконечника, а формирование наконечника происходит за счет обработки изношенного профиля наконечника формообразующим инструментом методом калибрующей чеканки в виде одиночного удара или серии ударов.

Изобретение относится к области ремонта зубьев зубчатых колес, используемых во вращающихся машинах большого размера. Способ ремонта, осуществляемый без демонтажа зубчатого колеса с машины (2), включает использование съемного устройства (1) для механической обработки, выполненного в виде рамы (11) с подвижной частью (13), на которой установлен режущий элемент (15), и зажимных элементов, выполненных с возможностью фиксации на зубчатом колесе (3), причем съемное устройство (1) подвешено с возможностью удержания на натянутом тросе (5), связанном со станиной вращающейся машины (2).
Изобретение может быть использовано при упрочнении и восстановлении лап культиваторов различного функционального назначения. Процесс упрочнения режущей части лап культиваторных происходит в два слоя.

Изобретение относится к области ремонта зубьев зубчатого колеса (3). Способ ремонта, осуществляемый без снятия зубчатого колеса с его опоры (2), включает использование устройства (1) для механической обработки, которое содержит раму (11) и подвижную часть (13), на которой установлен режущий элемент (15).

Изобретение относится к способу ремонта рельсов, согласно которому направленный на головку рельса газовый резак устанавливают с возможностью его  перемещения по дуге.

Изобретение относится к областям машиностроения и ремонта деталей машин и может быть использовано на машиностроительных и ремонтно-технических предприятиях. Способ включает восстановление отверстий блока цилиндров глухой алмазной разверткой на станке, наплавку поршней электродом из легированной стали в механизированном режиме на электроискровых установках с энергией разряда 0,9-1,8 Дж, подачей электрода 0,16-0,19 мм/об и частотой вращения поршня 8-12 об/мин, последующую шлифовку поршней на бесцентрошлифовальном станке до достижения зазора в паре поршень-блок цилиндров 40-45 мкм, а также электроискровое упрочнение сферической поверхности блока цилиндров электродом из оловянистой бронзы в ручном режиме на установках с энергией разряда 0,11-0,22 Дж и временем обработки 5,0-6,0 мин/см2 с последующей притиркой и полировкой совместно с распределителем.

Изобретение относится к способу сварки внахлестку стального листа. Способ включает выполнение точечной сварки в состоянии, когда первый элемент из стального листа наложен на фланец второго элемента из стального листа, имеющего фланцевый участок и поднимающуюся стенку.

Изобретение предназначено для ремонта дефектов продольных швов труб большого диаметра, изготовленных с применением технологий лазерной, гибридной лазерно-дуговой сварки. Комплекс роботизированный включает рельсовую платформу 1, установленную с возможностью перемещения на рельсах 2, расположенных вдоль опорных роликов 3, предназначенных для размещения трубы 4. Рельсовая платформа 1 содержит несущую раму 6 с колесными парами 7. Одна из колесных пар 7 связана с приводом 8 платформы 1, прикрепленным к несущей раме 1. Несущая рама 1 имеет настил 9, поверхность которого представляет собой поверхность платформы 1 с установленными на нем роботом 10 с прибором ультразвукового контроля, роботом 11 с фрезерной головкой, роботом 12 с оптической головкой и оборудованием наплавки и подачи проволоки, блоком управления 13, предназначенным для управления приводом 8 платформы 1 и роботами 10, 11, 12. Комплекс роботизированный позволяет устранить дефекты продольного шва трубы с максимальным сохранением в зоне ремонта геометрии шва за счет управляемого перемещения платформы, несущей роботы, вдоль продольного шва трубы. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

Наверх