CN101486130A - 一种金属焊管接头及装焊方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种焊管接头，包括：管件体和连接管，其特征在于：所述管件体的接头承口设有锥度段部；所述连接管插置在管件体的接头承口内形成承插搭接，对接焊成型。还公开了一种焊管接头的装焊方法，其特征在于依次有以下步骤：1)预处理与预配置；2)置入内气保护装置；3)承插搭接管件接口到位；4)临时固定；5)对接焊成型。本发明提供的承插口搭接方式、管接头的装接结构，实现焊缝呈对接焊双面成型的平滑焊接口，从根本上消除了承插口筒体之间夹缝的存在，同时消除了管端口狭缝，形成一种无任何夹缝间隙的平滑的焊接管接头。本发明提供的装接方式，实现了准确快速的装接接头方式，便于操作，安装简便可靠。可以广泛用于建筑给水、气、汽、设备、工业流体、食品医药流体等配管的承插装接。

Description

一种金属焊管接头及装焊方法

技术领域

本发明涉及接头，尤其是涉及一种焊管接头及其装焊方法。

背景技术

现有管道系统中采用氩弧焊、等离子焊、二氧化碳焊的薄壁金属管大多采用承插口搭接焊方法。安装时薄壁金属管作为插入管，插入管件的承插口内，在承口端部与管子焊接。中国专利CN2886275Y、CN2011Q3755Y分别公开了解决薄壁不锈钢管的接装和焊接方案，它们的共同不足是产生了腐蚀和不卫生的问题，引起间隙腐蚀、应力腐蚀、火色腐蚀。其主要原因在承口内壁和插口外壁筒体之间存在大面积间隙，且承口过渡处和插口端面的狭缝及搭边焊缝会产生以下问题：1)保护气体不能进入缝隙内，产生火色，影响管道的耐腐蚀能力；2)会产生缝隙腐蚀，会造成系统破坏；3)缝隙内易存污垢，滋生菌类，影响管道的卫生。此外，搭接焊冷却过快，溶池结晶不均，晶粒粗大，焊接应力较大。

发明内容

本发明所要解决的一个技术问题是弥补上述现有技术存在的缺陷，提出一种焊管接头。

本发明所要解决的另一个技术问题是弥补上述现有技术存在的缺陷，提出一种焊管接头的装焊方法。

本发明的焊管接头技术问题通过以下技术方案予以解决。

这种金属焊管接头，包括：管件体和连接管。

这种金属焊管接头的特点是：

所述管件体的接头承口设有锥度段部；

所述连接管插置在管件体的接头承口内形成承插搭接，对接焊成型。

本发明的金属焊管接头技术问题通过以下更进一步的技术方案予以解决。

承插搭接的接头承口有效长度为管件体壁厚度d的1.0～5.0倍，具体长度是在满足插装定位的条件下，根据承插口端平面间隙对材料的填充补充量需要而定。接头承口的内直径与连接管插入端管外径之间间隙为0.03～0.50mm，间隙的具体控制量是根据管壁厚度引起管子的不圆整度确认，在满足插装条件下间隙应越小越好。

所述接头承口的过渡变径至管件体的内表面交接线与连接管的管端面之间留有小于1.5d的间隙，焊接焊口呈对接焊结构，并符合对接填丝焊管的标准。

所述接头承口与管件体之间设有变径过渡处，形成接头承口与管件体的圆锥，其圆锥斜角a为45°～90°，由控制承插口端平面之间隙量确认。根据管件体壁厚d的不同承口长度与a角度预留间隙的需要填料量，通过计算设计接头承口的长度。

本发明焊管接头的装焊方法的技术问题通过以下技术方案予以解决。

这种焊管接头的装焊方法，依次有以下步骤：

1)预处理与预配置

清理金属薄壁管子毛刺，擦干净油污，做好插装前的配管及气体内保护装置，或预先在插装前将所有工艺要求的工装类附件置于管内；

2)置入内气保护装置

插装前，将承插口处的焊接内气保护装置，先置入接口的一端侧定位固定本端堵板，承插口的另一端内置入保护装置的另一堵板，并可沿轴向滑动；

3)承插搭接管件接口到位

将合格的连接管或管件的插口插入预制好的管件体的接头承口内，接头承口内限位最小直径处至插口端口，环平面间隙小于1.5倍的d，接头承口的内壁直径与插口外壁直径之间的间隙小于0.1mm，以便焊接成型；

4)临时固定

将符合步骤3)技术条件的插装好的接口临时点焊固定，或采用机械式夹具临时固定；

5)对接焊成型

承插搭接插装好之后，进行对接焊成型。

本发明焊管接头的装焊方法的技术问题通过以下进一步的技术方案予以解决。

所述步骤2)的内气保护装置是采用插装好的后置入法置入承插口焊接的内气保护装置。

所述步骤3)中接头承口的内壁直径与插口外壁直径之间的间隙大于0.1mm时，应对插装好的接头承口采用挤压工具将承口挤压缩径，使承插间隙小于0.1mm，便于焊接成型。

所述步骤5)的对接焊，依次有以下子步骤：

5·1)连接内气保护装置的通气管路系统；

5·2)备好焊接电源、焊机、焊枪及保护气系统，冷却系统处于工作待机状态；

5·3)打开内气保护供保护气，开启有气体保护的焊机、焊枪，进入焊接状态；

5·4)采用连续密封溶焊工艺，调整好焊枪角度，将搭接承插的承口材料作为填丝料焊材料，完全溶焊入承插端面间隙内，使两端口完全溶焊成一体，形成单面填缝焊，双面对接焊成型的平滑焊接口；

5·5)环管周焊毕，停止焊接，取出内气保护装置。

所述子步骤5·2)的焊机为氩弧焊机、等离子焊机、二氧化碳焊机、激光焊机、离子束设备中的任意至少一种。

所述子步骤5·4)单面填缝焊，双面对接焊成型的焊接缝和母材交界面内壁呈焊缝略高于母材的平滑过渡状，外焊缝表面均高于母材。

本发明与现有技术对比的有益效果是：

本发明提供的承插口搭接方式、管接头的装接结构，实现焊缝呈对接焊双面成型的平滑焊接口，从根本上消除了承插口筒体之间夹缝的存在，同时消除了管端口狭缝，形成一种无任何夹缝间隙的平滑的焊接管接头。

本发明提供的装接方式，实现了准确快速的装接接头方式，便于操作，安装简便可靠。可以广泛用于建筑给水、气、汽、设备、工业流体、食品医药流体等配管的承插装接。

本发明的承插口几何尺寸结构，技术要求参数，插装焊接成的焊管接头就可消除因插装焊造成的狭峰间隙，从根本上消除间隙可能产生的腐蚀不卫生等问题，消除应力腐蚀的可能性，排除了腐蚀离子的寄生可能性。

本发明的焊管接头，其中对承插口内端面之间间隙大的控制，提供了焊缝成型条件和焊缝高低丰满度和承口长短的定量关系，提供了实施的定量依据。

本发明的插装方法提供的步骤和技术要求是方案实施的重要环节。其

中准备工作对实施的顺利性十分重要，应做好充分准备工作。按照准备工作，置入接头内的需要置入装置，承插口插装到规定部位，测量内缩承口和插口闭合无间隙，临时将焊口固定位置。按其先后程序操作方法实施。实施过程序要遵照技术规定参数，例如承插口内端面间隙不得大于1.5倍d，承插筒之间隙小于0.1mm，临时对焊口的固定。

其中，插装方案实施中置入内气保护装置，采用先置入法，是要在接头插装前完成的。可采用后置入法，需要装置有条件做到置入并能定位尺寸部位，内气保护充分，消除因火色可能引起的接头腐蚀。

本发明的焊接工艺方法，提供了步骤实施程序和技术要求。其中从准备工作、焊接设备待机状态、进行焊接过程、焊接要求方法、焊缝达到标准、焊好后后续工作，提供了按先后程序依次实施的操作过程。其中焊接工艺为连续的密封溶焊，方法是将承口的材料作为填料材料完全溶焊入承插端面间隙之内，形成完全融合成一体的双面成型的平滑焊口，实施的方法调整好焊接的位置和角度方向及焊接设备的电压、电流等指标。如氩弧焊机为例，焊接管接头壁厚为0.6mm，焊接电压为15～25伏，焊接电流为40～80安，从承口开始引弧，并沿焊缝边缘匀速移动。

本发明的焊接管接头及装焊工艺方法，提供了焊缝的外观形位的技术要求，焊缝内表面略高于母材并平滑过渡到母材，外焊缝表面均高出母材，视承口大小和承插口端面间隙设计出高出余量。其中焊接设备是根据材质、工艺要求而选择，从而能够实施完成焊管结构成型。

附图说明

图1是本发明具体实施方式的焊管接头、承插口搭接插装后的状态剖面图；

图2是图1插装后承插口对接焊接结构剖面图；

图3是图1中A的局部放大图；

图4是图1焊口位置内气保护装置定位剖面图；

图5是图1插装后承插口连接点焊临时固定剖面图。

具体实施方式

一种供水冷热水的管接头，采用焊管接头规格DN20，管壁厚度0.6mm，接头厚度0.6mm，材质为SUS316L或SUS304奥氏体系不锈钢，也适用于SUS444铁素体不锈钢及其它金属材料，特点是：金属薄壁管、管件接口是承插搭接，对接焊成型。其装焊方法依次有以下步骤：1)预处理与预配置；2)置入内气保护装置；3)承插搭接管件接口到位；4)临时固定；5)对接焊成型。通过将管子或管件插入到由薄壁不锈钢制成的接头主体的承口内的状态下定位，采用对接填料焊工艺方法焊接接头主体和管子或管件而成型。

其中步骤2)置入内气保护装置，是采用预前置入法，在插装前预先将保护装置的前挡气板9临时固定在被插入的插装所留间隙的被插入端的接头内周面筒体内。在插入接过程中，另一管内壁沿后挡气板10的圆周滑过，形成保护气室的安装。后置法是将插装好的焊管接头插装完成后，再将内气保护装置置入。预前置入法的具体操作如下：在插接前，首先将连通气管12从将要插入承口的连接管4的管内引入到另一端口处；再将保护气装置拿起，将前挡气板9插入到管件体3的内筒体距间隙6部位1/2的长度，并用临时胶带固定，再将连接管4推到后挡气板10，进入连接管4内筒体，挡气板10在连接管4内可滑动。

步骤3)承插搭接管件接口到位，将连接管4插入从管件体3接头承口1的承口扩径部1a插入至接头承口1的固定部位2a处。管件体3的内表面交接线3a与连接管4的管端面5之间的间隙6为0.48mm，约为0.8d。d是管件体3的管壁厚度，以下同。接头承口1的内周面1b与连接管4插口的外周面4a之间隙0.2mm，通过挤压对承口缩径到承口内周面1b与插口的外周面4a之间隙为0.01mm。承口有效长度为2.0d＝1.2mm。

步骤4)临时固定，是在满足插装技术条件后，将管件体3的接头承口1之承口扩轻部1a和连接管4的外周面4a之间进行对称点焊8，通过点焊8将管件体3与连接管4临时固定成一体。通入内保护氩气，开启氩弧焊机，对好焊枪，将管件体1的接头承口1作为焊接填充材料全部溶入间隙6之内形成焊缝7。

下面对照附图并结合具体实施方式对本发明作进一步的说明。

图1是本发明具体实施方式的金属焊管接头承插口搭接插装后的状态剖面图。在管件体3的接头承口1内插装连接管4形成管接头。管件体3以及连接管4均由具有防腐性的OCr19Ni9系不锈钢材料形成。管件体3的接头承口1通过扩管成形等成型手段形成最小内径部分，小于连接管4外径的扩径锥度段部2，将连接管4插入管件体3的接头承口1锥度端部。管件体3变径过渡到接头承口1扩径锥度段部2，直径扩大的承口扩径部1a的内周面1b内时，通过将所属锥状的扩径锥度段部2的后端限位部位作为连接管4的固定部位2a，以限定插入限止状态保持连接管4。

在接头承口1到过渡变径至管件体3的内表面交接线3a与连接管4的管端面5之间留有小于1.5d的间隙6，设置限定插入限止状态，固定部位2a和内表面交接线3a的间距。管端面5是平面口或具有管外剖口为30°～60°的剖口。

接头承口1的内周面1b与插入的连接管4外围面4a之间隙为0～0.1mm。接头承口1的承口扩径部1a的长度为1.0～5.0d。

图2是图1管件体3与连接管4插装后承插口对接焊接结构剖面图。所述对接成型的主体焊缝7的焊缝外表面7a均高出母体外周面3b和连接管4的外围面4a，并将管件体3和连接管4对接焊接成为一体结构；而接头的焊缝内表面7b略高出母体内周面3c和连接管4的内周面4b焊缝，并平滑的过渡到母体。

图3是图1中A的局部放大图。本具体实施方式的焊管接头在管件体3的接头承口1扩径锥度段部2变径过渡到管件体3，形成管件体3的承口管套，成为连接管4的插入定位限位准确连接体。在接头承口1内周面1b到过渡段变径限位部作为连接管4的固定部位2a，至过渡段变径面与管件体3的内表面交接线3a与连接管4轴向的锥面度角度a为45°～90°，插装完成后，接头承口1的内周面1b插装连接管4的插口外周面4a之间隙为0～0.1mm，直径扩大的承口扩径部1a的承口长度为1.0～5.0d。管件体3内表面交接线3a与连接管4的管端面5之间的间隙6为0.2～1.0d最容易焊接。

图4是图1焊口位置内气保护装置定位剖面图。图中的前弹性挡气板9通过若干支杆式连接杆11将后弹性挡气板10连成一个组合，后挡气板10的中心位置固定有连通气管12，接向管外气源。在插装间隙6的两侧管接头的管件体3的内周面3c设置前弹性挡气板9，临时固定在管接头的连接管4的内周面4b设置后弹性挡气板10，可在管内滑动，通过连接杆11形成的充气体腔对称的设在插装间隙6两侧，两档板距离大于40mm。前、后弹性挡气板9、10是耐热硅橡胶或橡胶石棉制品。连接杆11是包括钢的金属杆。通气管12是铜管、钢管或橡塑管。

图5是图1插装后承插口连接点焊临时固定剖面图。采用氩弧焊对称的若干点焊8固定位置，临时将管件体3的接头承口1端面与连接管4的外周面4a通过点焊8固定成一体。开启焊机，对好焊枪，将接头承口1作为焊填材料全部溶入间隙6之内，形成焊接成形焊缝7。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下做出若干等同替代或明显变型，而且性能或用途相同，则应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定的保护范围。

Claims (10)

1、一种金属焊管接头，包括：管件体和连接管，其特征在于：

所述管件体的接头承口设有锥度段部；

所述连接管插置在管件体的接头承口内形成承插搭接，对接焊成型。

2、根据权利要求1所述的金属焊管接头，其特征在于：

承插搭接的接头承口有效长度为管件体壁厚度d的1.0～5.0倍；

拼凑承口的内直径与插入口管外径之间间隙为0.03～0.50mm；

管件体的接头承口内直径与连接管插入口管外径之间间隙为0.03～0.50mm；

接头承口的过渡变径至管件体的内表面交接线与连接管的管端面之间留有小于1.5d的间隙，焊接焊口呈对接焊结构，并符合对接填丝焊管的标准。

3、根据权利要求1或2所述的金属焊管接头，其特征在于：

所述接头主体承口与管件体之间设有变径的圆锥过渡段。

4、根据权利要求3所述的金属焊管接头，其特征在于：

所述圆锥过渡段的圆锥斜角a为45°～90°。

5、一种焊管接头的装焊方法，其特征在于：

依次有以下步骤：

1)预处理与预配置

清理金属薄壁管子毛刺，擦干净油污，做好插装前的配管及气体内保护装置，或预先在插装前将所有工艺要求的工装类附件置于管内；

2)置入内气保护装置

插装前，将承插口处的焊接内气保护装置，先置入接口的一端侧定位固定本端堵板，承插口的另一端内置入保护装置的另一堵板，并可沿轴向滑动；

3)承插搭接管件接口到位

将合格的插口插入预制好的承口内，承口内限位最小直径处至插口端口，环平面间隙小于1.5倍的d，承口的内壁直径与插口外壁直径之间的间隙小于0.1mm，以便焊接成型；

4)临时固定

将符合步骤3)技术条件的插装好的接口临时点焊固定，或采用机械式夹具临时固定；

5)对接焊成型

承插搭接插装好之后，进行对接焊成型。

6、根据权利要求5所述的焊管接头的装焊方法，其特征在于：

所述步骤2)的内气保护装置是采用插装好的后置入法置入承插口焊接的内气保护装置。

7、根据权利要求5或6所述的焊管接头的装焊方法，其特征在于：

所述步骤3)中承口的内壁直径与插口外壁直径之间的间隙大于0.1mm时，应对插装好的承口采用挤压工具将承口挤压缩径，使承插间隙小于0.1mm。

8、根据权利要求7所述的焊管接头的装焊方法，其特征在于：

所述步骤5)的对接焊，依次有以下子步骤：

5·1)连接内气保护装置的通气管路系统；

5·2)备好焊接电源、焊机、焊枪及保护气系统，冷却系统处于工作待机状态；

5·3)打开内气保护供保护气，开启有气体保护的焊机、焊枪，进入焊接状态；

5·4)采用连续密封溶焊工艺，调整好焊枪角度，将搭接承插的承口材料作为填丝料焊材料，完全溶焊入承插端面间隙内，使两端口完全溶焊成一体，形成单面填缝焊，双面对接焊成型的平滑焊接口；

5·5)环管周焊毕，停止焊接，取出内气保护装置。

9、根据权利要求8所述的焊管接头的装焊方法，其特征在于：

所述子步骤5·2)的焊机为氩弧焊机、等离子焊机、二氧化碳焊机、激光焊机、离子束设备中的任意至少一种。

10、根据权利要求9所述的焊管接头的装焊方法，其特征在于：

所述子步骤5·4)单面填缝焊，双面对接焊成型的焊接缝和母材交界面内壁呈焊缝略高于母材的平滑过渡状，外焊缝表面均高于母材。

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