[发明专利]焊接安装系统及海底管道焊接装置与安装方法

说明书

本发明涉及焊接安装系统及海底管道焊接装置与安装方法,所示管道焊接装置包括焊接单元、工装夹具以及阳极安装单元，所述工装夹具与阳极安装单元通过连接件连接；所述焊接单元包括焊接主轴及设置在所述焊接主轴下端的焊接螺柱，所述焊接螺柱与焊接主轴之间设置有用于轴向定位的滚珠；所述工装夹具包括支撑框架及设置在所述支撑框架两端的抱紧夹持装置，所述抱紧夹持装置包括两个夹持臂，及连接于所每个述夹持臂与支撑框架两端每端之间的第一驱动部；所述阳极安装单元包括支撑板、设置在所述支撑板两端的阳极块及设置在支撑板下并与所述支撑板连接的用于贴设在管道上弧形支撑盘。该海底管道焊接装置本着小型化、轻量化、简单化设计，便于ROV实现一定深度的深海处的摩擦螺柱焊接操作，减少焊接故障，节省成本。

技术领域

本发明涉及焊接领域，更具体地说，涉及一种焊接安装系统及海底管道焊接装置与安装方法。

背景技术

随着海上石油的不断开采，海底管道铺设日益增多，大量服役时间较长的管道阳极损耗严重，导致海底管道失效，不仅会使油气生产停止，带来经济上的损失，更为严重的是原油泄漏，给生态环境造成破坏。现有技术中通过加装牺牲阳极的方法对海底管道进行防护。

传统方法通常采用ROV(Remotely Operated Vehicle)携带管夹对海底管道阳极进行补充安装，其安装前需对管道表面进行海生物清理、管道防腐层打磨等预处理工作，且其连接为金属触点接触的机械连接，其缺点是阳极和需要阳极保护的海底管道靠卡具上的夹具或顶针形成挤压接触，电导通性能不理想，特别是长期使用失效概率较高。

摩擦螺柱焊焊接技术较为成熟，陆地上有较多应用案例，水下摩擦螺柱焊研究也有相关案例，采用螺柱焊进行焊接，焊接过程中螺柱与管道金属形成熔合，在电导通上优于机械连接，能够确保安装在海管上的牺牲阳极的有效性和可靠性。

由于自主水下阳极安装装置设计制造成本高、难度大，现有技术中的阳极水下摩擦螺柱安装一般采用ROV(Remotely Operated Vehicle)进行远程操控作业，焊接工装需与ROV系统适配，因此利用摩擦螺柱焊进行水下牺牲阳极焊接装置必须尽量简化操作，且现有技术中的焊接装置的整体质量较大，但ROV机械臂负载有限，所以需针对焊接装置整体进行轻量化和简化设计。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种焊接安装系统及海底管道焊接装置与安装方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种管道焊接装置，其可包括焊接单元、工装夹具以及阳极安装单元，所述工装夹具与阳极安装单元通过连接件连接；

所述焊接单元包括焊接主轴及设置在所述焊接主轴下端的焊接螺柱，所述焊接螺柱与焊接主轴之间设置有用于轴向定位的滚珠；

所述工装夹具包括支撑框架及设置在所述支撑框架两端的抱紧夹持装置，所述抱紧夹持装置包括两个夹持臂，及连接于所每个述夹持臂与支撑框架两端每端之间的第一驱动部；

所述阳极安装单元包括支撑板、设置在所述支撑板两端的阳极块及设置在支撑板下并与所述支撑板连接的用于贴设在管道上弧形支撑盘。

在一些实施例中，所述焊接螺柱包括与焊接主轴连接的定位部，所述定位部包括设置在其外圈的供所述滚珠设置其中定位槽及设置其外圈并与所述定位槽间隔设置的用于周向定位的定位平面。

在一些实施例中，所述支撑框架可包括间隔平行设置在同一平面上的两个大梁及设置在所述两个大梁之间的多个小梁211；所述多个小梁横向间隔设置在所述大梁之间，即垂直于所述两个大梁相对面设置；所述大梁与小梁均呈两边相向折弯的长条形板状；所述支撑框架还包括多个设置在所述大梁与小梁连接处的多个加强筋。