CN108817606A - 水下高压干式焊接用保护装置、焊接装置及焊接方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种水下高压干式焊接用保护装置、焊接装置及焊接方法，涉及水下高压干式气体保护焊接技术领域，解决了现有技术中存在的水下高压干式焊接随着水深的增加而出现电弧收缩、焊接不稳定的技术问题。水下高压干式焊接用保护装置包括焊接保护罩、循环水冷却装置和驱动装置，其中，焊接保护罩与驱动装置相连接且驱动装置能驱动焊接保护罩沿焊接方向移动，焊枪能伸入焊接保护罩内且焊接保护罩能罩住焊接过程中产生的电弧；焊接保护罩内设置有流体通道，循环水冷却装置与流体通道相连接，被循环水冷却装置制冷的水能经过冷却水流体通道并带走焊接保护罩上的热量后流回循环水冷却装置。本发明用于水下高压干式焊接。

Description

水下高压干式焊接用保护装置、焊接装置及焊接方法

技术领域

本发明涉及水下高压干式气体保护焊接技术领域，尤其是涉及一种水下高压干式焊接用保护装置、具有该保护装置的焊接装置以及该焊接装置的焊接方法。

背景技术

水下焊接与切割是水下工程结构的安装、维修施工中不可缺少的重要工艺手段；水下焊接主要包括干法焊接、湿法焊接和局部干法焊接。干法焊接为采用大型气室罩住焊件的方法，由于是在干燥气相中焊接，其安全性较好；为了焊接的安全性，可在气室内使用惰性或半惰性气体。

本申请人发现现有技术至少存在以下技术问题：

水下高压干式气体保护焊接存在一个现象，随着水深的增加，环境压力也随之增加，焊接电弧的耗散能量增加，耗散能量多会导致电弧收缩、电弧不稳定的情况，具体表现为焊接过程飞溅较多，熔滴过渡困难，将直接影响焊缝成形以及焊接质量，这也限制了水下高压干式焊接方法向更深水域拓展。

发明内容

本发明的目的在于提供一种水下高压干式焊接用保护装置、焊接装置及焊接方法，解决了现有技术中存在的水下高压干式焊接随着水深的增加而出现电弧收缩、焊接不稳定的技术问题。本发明提供的诸多技术方案中的优选技术方案所能产生的诸多技术效果详见下文阐述。

为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：

本发明提供的一种水下高压干式焊接用保护装置，包括焊接保护罩、循环水冷却装置和驱动装置，其中，所述焊接保护罩与所述驱动装置相连接且所述驱动装置能驱动所述焊接保护罩沿焊接方向移动，焊枪能伸入所述焊接保护罩内且所述焊接保护罩能罩住焊接过程中产生的电弧；所述焊接保护罩内设置有流体通道，所述循环水冷却装置与所述流体通道相连接，被所述循环水冷却装置制冷的水能经过所述冷却水流体通道并带走所述焊接保护罩上的热量后流回所述循环水冷却装置。

优选地，所述焊接保护罩的一端设置有开口，所述开口朝向所述待焊接件的一侧；至少在所述焊接保护罩的侧部上设置有所述流体通道，所述流体通道包括进水口和出水口，所述进水口和所述出水口均与所述循环水冷却装置相连接。

优选地，所述焊接保护罩包括侧板，所述侧板上设置流水孔，所述流水孔的个数至少为一个，同一所述侧板上的所有所述流水孔通过管件连接成一个所述流体通道。

优选地，所述流水孔为沿所述侧板长度方向延伸的通孔，同一所述侧板上的所述流水孔沿所述侧板的高度方向分布，相邻的两个所述流水孔通过所述管件相连接且所述管件沿该所述侧板的高度方向间隔设置在所述侧板的两侧。

优选地，所述流水孔为沿所述侧板高度方向延伸的通孔，同一所述侧板上的所述流水孔沿所述侧板的长度方向分布；所述流水孔的一端开设在所述侧板的顶面上、另一端开设在所述侧板的侧面上，相邻的两个所述流水孔通过所述管件相连接且所述管件沿该所述侧板的长度方向间隔设置在所述侧板的顶部和侧面上。

优选地，所述焊接保护罩的侧板上均设置有所述流体通道，相对的两个所述侧板夹设在另一相对的两个所述侧板之间，且相对的两个所述侧板上的所述流体通道的结构相同。

优选地，所述保护装置还包括保护垫，所述保护垫设置在所述焊接保护罩的底部，所述焊接保护罩与待焊接件之间有间隙；所述保护垫采用绝缘材质制成。

优选地，所述循环水冷却装置还包括制冷器、驱动泵、连通阀和流向阀，所述制冷器与所述驱动泵相连接，所述驱动泵通过一个所述连通阀与所有所述流体通道的一端相连接，所有所述流体通道的另一端通过另一所述连通阀与所述制冷器相连接，所述流向阀设置在所述制冷器与所述焊接保护罩之间连通的管路上。

优选地，所述焊接保护罩的顶板设置有焊枪安装孔，所述焊枪通过所述焊枪安装孔设置在所述焊接保护罩上；所述焊接保护罩的顶部还设置有摄像机安装孔和照明装置安装孔，摄像机和照明装置分别通过所述摄像机安装孔和所述照明装置安装孔安装在所述焊接保护罩上。

一种焊接设备，包括所述的水下高压干式焊接用保护装置。

一种焊接方法，包括以下内容：根据所述焊接设备的实验舱所处环境的压力不同，调节所述循环水冷却装置内的冷却水流向所述焊接保护罩的流速。

本发明提供一种水下高压干式焊接用保护装置，包括焊接保护罩和循环水冷却装置，焊接保护罩能罩住焊接过程中产生的电弧，减小焊接能量的损失，循环水冷却装置能降低焊接保护罩的温度，使得焊接能正常进行，解决了现有技术中存在的水下高压干式焊接随着水深的增加而出现电弧收缩、焊接不稳定的技术问题。

一种焊接装置，包括水下高压干式焊接用保护装置，该装置结构简单，性能可靠，能解决水下高压干式焊接随着水深的增加而出现电弧收缩、焊接不稳定的技术问题。

一种焊接方法，根据焊接设备的实验舱所处环境的压力不同，调节循环水冷却装置内的冷却水流向所述焊接保护罩的流速，使得电弧在焊接的过程中保持相对稳定。

本发明优选技术方案至少还可以产生如下技术效果：

保护装置还包括保护垫，保护垫设置在焊接保护罩的底部，保护垫避免侧板与焊缝余高干涉；保护垫可以采用绝缘材质制成，以起到绝缘作用，以防焊接回路出现意外短路。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的焊接设备的内部结构示意图；

图2是本发明实施例提供的焊接保护罩的结构示意图；

图3是本发明实施例提供的流体通道的结构示意图；

图4是本发明实施例提供的循环水冷却装置的结构示意图。

图中1-焊接保护罩；11-侧板；2-循环水冷却装置；21-制冷器；22-驱动泵；23-连通阀；24-单向阀；3-驱动装置；4-焊枪；5-流体通道；51-进水口；52-出水口；53-流水孔；6-待焊接件；7-管件；8-保护垫；9-摄像机；10-照明装置；110-送丝机构；120-实验舱；130-螺钉；140-连接盘。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。

参见图1-图4，本发明提供了一种水下高压干式焊接用保护装置，包括焊接保护罩1、循环水冷却装置2和驱动装置3，其中，焊接保护罩1与驱动装置3相连接且驱动装置3能驱动焊接保护罩1沿焊接方向移动，焊枪4能伸入焊接保护罩1内且焊接保护罩1能罩住焊接过程中产生的电弧；焊接保护罩1内设置有流体通道5，循环水冷却装置2与流体通道5相连接，被循环水冷却装置2制冷的水能经过冷却水流体通道5并带走焊接保护罩1上的热量后流回循环水冷却装置2。在水下高压环境下，焊接电弧的耗散能量要明显高于常压焊接环境，耗散能量多会导致电弧收缩(电弧能量损失增加，使电弧收缩失去原来的稳定的钟罩形状，偏向于柱状甚至是球状)，电弧不稳定等一系列问题，所以通过调节高压环境下的电弧耗散能量有利于改善焊接过程；电弧向外散失能量，包括热传导、热对流和热辐射，热传导产生的能量传递绝大部分用于母材的熔化，形成熔池，因热传导散失的能量比较很小，对电弧来说热对流和热辐射方式散失的能量最多，所以通过焊接保护罩1可以有效较少因热对流和热辐射产生的能量损失，可以使焊接电弧燃烧过程中产生的热量不向外逸散，局限在这一小空间内，电弧能量会得到一定的补偿，电弧的压缩不会太剧烈，从而可以维护电弧的相对稳定性，解决了现有技术中存在的水下高压干式焊接随着水深的增加而出现电弧收缩、焊接不稳定的技术问题。此外，增加焊接保护罩1后，焊接保护罩1内温度较高，为了防止焊接保护罩1内过热，通过增加循环水冷却装置2可以有效降低焊接保护罩1内的温度(冷却水带走焊接保护罩1上的热量)。

作为本发明实施例可选地实施方式，焊接保护罩1的一端设置有开口，开口朝向待焊接件6的一侧，开口是为了保证焊枪能正常对待焊接件6实现焊接，焊接完成的焊缝通常高于待焊接件6，为了避免焊接保护罩1与待焊接件6上焊缝干涉，至少焊接保护罩1的底端与焊缝对应的位置处与待焊接件6之间有间隙，焊接保护罩1可以为不具有底板的箱体结构；至少在焊接保护罩1的侧部上设置有流体通道5，流体通道5包括进水口51和出水口52，进水口51和出水口52均与循环水冷却装置2相连接。当焊接保护罩1为不具有底板的箱体结构时，侧板11的个数为四个，且四个侧板11上均可以设置流体通道5，每个流体通道5均与循环水冷却装置2相连接。

作为本发明实施例可选地实施方式，焊接保护罩1包括侧板11，侧板11上设置流水孔53，流水孔53的个数至少为一个，同一侧板11上的所有流水孔53通过管件7连接成一个流体通道5，管件7可以为尼龙管。参见图2，流水孔53可以为沿侧板11长度方向延伸的通孔，同一侧板11上的流水孔53沿侧板11的高度方向分布，相邻的两个流水孔53通过管件7相连接且管件7沿该侧板11的高度方向间隔设置在侧板11的两侧。

作为本发明实施例可选地实施方式，参见图2，流水孔53可以为沿侧板11高度方向延伸的通孔，同一侧板11上的流水孔53沿侧板11的长度方向分布；流水孔53的一端开设在侧板11的顶面上、另一端开设在侧板11的侧面上，相邻的两个流水孔53通过管件7相连接且管件7沿该侧板11的长度方向间隔设置在侧板11的顶部和侧面上。

参见图1，焊接保护罩1的侧板11上均设置有流体通道5，相对的两个侧板11夹设在另一相对的两个侧板11之间，相对的两个侧板11上的流体通道5的结构相同，夹设在之间的两个侧板11上可以设置有沿侧板11高的方向延伸的流水孔53、另两个侧板11上可以设置有沿侧板11长度方向上延伸的流水孔53。侧板11与侧板11之间以及侧板11与焊接保护罩1的顶板之间可以通过螺钉130连接，且螺钉130不能与流通通道5干涉。

作为本发明实施例可选地实施方式，参见图1，保护装置还包括保护垫8，保护垫8设置在焊接保护罩1的底部，焊接保护罩1与待焊接件6之间有间隙。保护垫8可以设置在与焊缝平行或接近平行的两个侧板11的底部，使得与焊缝相交的两个侧板11与待焊接件6之间有间隙；焊缝的最后一道会高出母材部分，高出的部分称为余高，保护垫8垫起一个高度防止焊接最后一道时，焊道余高会碰到焊接保护罩1的侧板11的底部。保护垫8可以采用绝缘材质制成，以起到绝缘作用，以防焊接回路出现意外短路。

作为本发明实施例可选地实施方式，循环水冷却装置2还包括制冷器21、驱动泵22、连通阀23和流向阀24，制冷器21与驱动泵22相连接，驱动泵22通过一个连通阀23与所有流体通道5的一端相连接，所有流体通道5的另一端通过另一连通阀23与制冷器21相连接，流向阀24设置在制冷器21与焊接保护罩2之间连通的管路上，流向阀24可以为单向阀。制冷器21包括风扇和水冷散热器(风扇与水冷散热器安装在一起，加快流回水冷散热器的循环水的冷却速度)，驱动泵22从水冷散热器抽出冷水，经过驱动泵22出水口处的流向阀24流向连通阀23，进而流向各侧板11上的进水口51，然后从各侧板11的出水口52流出流向另一连通阀23和另一流向阀24并流回水冷散热器。连通阀23可以五通水管接头，驱动泵内的水流向连通阀23时，可以由一路水变成四路水，此时是焊接保护罩1上的四个侧板11上均设置有流体通道5，每个流体通道5的进水口51均通过塑料水管与连通管相连接，每个流体通道5的出水口52均通过塑料水管与另一五通水管接头的连通阀23相连接，使得四路水变为一路水。

作为本发明实施例可选地实施方式，参见图1，焊接保护罩1的顶板设置有焊枪安装孔，焊枪4通过焊枪安装孔设置在焊接保护罩1上；焊接保护罩1的顶部还设置有摄像机安装孔和照明装置安装孔，摄像机9和照明装置10分别通过摄像机安装孔和照明装置安装孔安装在焊接保护罩1上。摄像机9可以为小型摄像机，摄像机9和照明装置的个数均为两个且沿焊枪4的周向方向均匀间隔地分布在焊枪4的周围，摄像机9和照明装置10的轴线与焊枪4的轴线具有一定的夹角。

一种焊接设备，包括水下高压干式焊接用保护装置。参见图1，焊接保护罩1、送丝机构110、驱动装置3以及循环水冷却装置2均设置于水下高压干式焊接实验舱120中的焊接平台上，送丝机构110是给焊枪4输送焊丝的焊接装置，通过导丝管与焊枪4连接；焊接保护罩1相对的两个侧板11的外面设置有连接盘，连接盘可以与驱动装置3相连接，由驱动装置3带动焊接保护罩沿着焊接的方向移动，驱动装置3可以为移动小车，可以为机器人；焊接保护罩1安置在待焊接件6上，驱动装置3则安置在焊接保护罩1的前方，但进行焊接作业时，由驱动装置3带动焊接保护罩1沿着焊接方向移动，送丝机构110和循环水冷却装置均不移动。

一种焊接方法，包括以下内容：根据焊接设备的实验舱120所处环境的压力不同，调节循环水冷却装置2内的冷却水流向所述焊接保护罩1的流速。可以通过调节冷却水的流速来调节耗散能量，冷却水流速相对快时，带走焊接保护罩1上的热量相对多，能增大电弧能量的耗散量，流速相对慢时，带走焊接保护罩1上的热量相对小，及降低能量的耗散量，因此，环境压力相对高时(此时电弧能量相对耗散的多)，可以减低冷却水的流速，以降低电弧能量的耗散量，环境压力相对低时(此时电弧能量相对耗散的少)，可以增加冷却水的流速，一增加电弧能量的耗散量，使得电弧在焊接的过程中保持相对稳定。此外，该焊接方法适用于水下高压干式钨极氩弧焊和水下高压干式熔化极气体保护焊。

本发明提供的具有水下高压干式焊接用保护装置的焊接装置及该焊接装置的焊接方法，可以较好地提高水下高压干式焊接质量，装置结构简单，技术手段简便易行，性能可靠，易于推广。此外，本发明提供的具有水下高压干式焊接用保护装置，也可以用于常压焊接环境下的焊接作业，以减少电弧光对操作人员的损害。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种水下高压干式焊接用保护装置，其特征在于，包括焊接保护罩(1)、循环水冷却装置(2)和驱动装置(3)，其中，

所述焊接保护罩(1)与所述驱动装置(3)相连接且所述驱动装置(3)能驱动所述焊接保护罩(1)沿焊接方向移动，焊枪(4)能伸入所述焊接保护罩(1)内且所述焊接保护罩(1)能罩住焊接过程中产生的电弧；所述焊接保护罩(1)内设置有流体通道(5)，所述循环水冷却装置(2)与所述流体通道(5)相连接，被所述循环水冷却装置(2)制冷的水能经过所述流体通道(5)并带走所述焊接保护罩(1)上的热量后流回所述循环水冷却装置(2)。

2.根据权利要求1所述的水下高压干式焊接用保护装置，其特征在于，所述焊接保护罩(1)的一端设置有开口，所述开口朝向所述待焊接件(6)的一侧；至少在所述焊接保护罩(1)的侧部上设置有所述流体通道(5)，所述流体通道(5)包括进水口(51)和出水口(52)，所述进水口(51)和所述出水口(52)均与所述循环水冷却装置(2)相连接。

3.根据权利要求2所述的水下高压干式焊接用保护装置，其特征在于，所述焊接保护罩(1)包括侧板(11)，所述侧板(11)上设置流水孔(53)，所述流水孔(53)的个数至少为一个，同一所述侧板(11)上的所有所述流水孔(53)通过管件(7)连接成一个所述流体通道(5)。

4.根据权利要求3所述的水下高压干式焊接用保护装置，其特征在于，所述流水孔(53)为沿所述侧板(11)长度方向延伸的通孔，同一所述侧板(11)上的所述流水孔(53)沿所述侧板(11)的高度方向分布，相邻的两个所述流水孔(53)通过所述管件(7)相连接且所述管件(7)沿该所述侧板(11)的高度方向间隔设置在所述侧板(11)的两侧。

5.根据权利要求3所述的水下高压干式焊接用保护装置，其特征在于，所述流水孔(53)为沿所述侧板(11)高度方向延伸的通孔，同一所述侧板(11)上的所述流水孔(53)沿所述侧板(11)的长度方向分布；所述流水孔(53)的一端开设在所述侧板(11)的顶面上、另一端开设在所述侧板(11)的侧面上，相邻的两个所述流水孔(53)通过所述管件(7)相连接且所述管件(7)沿该所述侧板(11)的长度方向间隔设置在所述侧板(11)的顶部和侧面上。

6.根据权利要求1所述的水下高压干式焊接用保护装置，其特征在于，所述保护装置还包括保护垫(8)，所述保护垫(8)设置在所述焊接保护罩(1)的底部，所述焊接保护罩(1)与待焊接件(6)之间有间隙；所述保护垫(8)采用绝缘材质制成。

7.根据权利要求1所述的水下高压干式焊接用保护装置，其特征在于，所述循环水冷却装置(2)还包括制冷器(21)、驱动泵(22)、连通阀(23)和流向阀(24)，所述制冷器(21)与所述驱动泵(22)相连接，所述驱动泵(22)通过一个所述连通阀(23)与所有所述流体通道(5)的一端相连接，所有所述流体通道(5)的另一端通过另一所述连通阀(23)与所述制冷器(21)相连接，所述流向阀(24)设置在所述制冷器(21)与所述焊接保护罩(2)之间连通的管路上。

8.根据权利要求1所述的水下高压干式焊接用保护装置，其特征在于，所述焊接保护罩(1)的顶板设置有焊枪安装孔，所述焊枪(4)通过所述焊枪安装孔设置在所述焊接保护罩(1)上；所述焊接保护罩(1)的顶部还设置有摄像机安装孔和照明装置安装孔，摄像机(9)和照明装置(10)分别通过所述摄像机安装孔和所述照明装置安装孔安装在所述焊接保护罩(1)上。

9.一种焊接设备，其特征在于，包括权利要求1-8中任一所述的水下高压干式焊接用保护装置。

10.一种权利要求9所述的焊接设备的焊接方法，其特征在于，包括以下内容：

根据所述焊接设备的实验舱(120)所处环境的压力不同，调节所述循环水冷却装置(2)内的冷却水流向所述焊接保护罩(1)的流速。