CN109332955A - 一种焊接预热后热装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种焊接预热后热装置，属于焊接设备领域。一种焊接预热后热装置，包括气源罐，气源罐连接有可折弯加热管，可折弯加热管上开设有若干横向均布的出气孔，且出气孔上设置有控制阀，可折弯加热管远离气源罐一端闭合。本发明的可折弯加热管可以根据待焊接母材的曲率调整折弯曲率，通用性更高；且出气孔上设置有控制阀，可以通过控制阀控制出气孔的开关，随着焊接焊缝长度的增加依次打开控制阀，方便控制加热长度，同时也更节约能源；另本发明在气源罐和可折弯加热管之间还连接有缓冲罐，在气源罐燃烧气快用尽时，还有缓冲罐的气体进行补充，也可及时为气源罐补充气源，显著提高工作效率，且因为火焰更加稳定、均匀使得预热效果更好。

Description

一种焊接预热后热装置

技术领域

本发明属于焊接设备领域，具体地说，涉及一种焊接预热后热装置。

背景技术

当焊接的母材超过一定厚度后，为保证其焊接质量，防止焊缝中产生裂纹、未焊透等缺欠，通常需要在焊接过程中对母材进行预热和后热处理，然而选择合适的预热和后热处理设备和方法一直是困扰工程技术人员的难题。

现有的预热后热工艺，在焊接过程中通常采用电加热器局部加热的方法进行焊前预热和焊后热处理，这种加热方法，将一种带状加热器包裹在待焊接钢板上，覆盖住焊缝，届时预热过程中，会产生较多水汽，这种水汽留在焊缝中的难以去除，从而导致焊缝中易于产生气孔、裂纹等缺陷，同时电加热器一旦开启，整个加热区段同时加热不易于控制加热长度，造成能源消耗高，并且通常待焊接设备的弯曲曲率半径也不同，设备制造企业如果采用电加热进行预热和后热处理，企业需要购置不同型号的电加热器，购置成本较高，使用保管起来较为困难。

为解决焊缝存在缺陷的问题，中国专利授权公告号：CN203265954U，授权公告日：2013-11-06的专利文件公开了一种变换炉焊接的预热装置，它包括有机架，在机架上安裝有左、右支架，分别在左、右支架的顶部安装有滚轮，在滚轮上支撑有变换炉筒体，变换炉筒体的外侧分别与两个滚轮相切，在机架上位于变换炉筒体的下方设有弧形支架，在弧形支架上安装有多个喷火头，喷火头对准变换炉筒体的外侧焊缝处，在机架上设有远红外线测温仪，远红外线测温仪测量变换炉筒体外侧焊缝处的温度，测量宽度为焊缝处左右侧各不小于200m。该实用新型可大大降低预热温度，改善施焊条件，减少焊接接头的应力集中程度、降低焊接残余应力峰值水平，有效地防止15CrMoR钢在焊接过程中热裂纹及冷裂纹的产生，并使焊缝具有良好的综合力学性能。但是该实用新型仍存在一定的缺陷：1)整个装置固定，不适宜高空作业；2)燃烧气没有缓冲，如若气源缺少，导致喷出火焰不稳定，影响预热效果；3)该实用新型弧形支架曲率固定，不能很好的适应多曲率类型的待焊接母材的焊接要求；4)该喷火头从头至尾均持续燃烧，浪费资源。

综上，现有的焊接预热后热装置操作不便且成本较高。

发明内容

1、要解决的问题

针对现有的焊接预热后热装置，操作不便的问题，本发明提供一种焊接预热后热装置。本发明的预热后热装置通用性高、使用更加方便。

2、技术方案

为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。

一种焊接预热后热装置，包括气源罐，所述气源罐连接有可折弯加热管，所述可折弯加热管上开设有若干横向均布的出气孔，且所述出气孔上设置有控制阀，所述可折弯加热管远离气源罐一端闭合。

为了使得可折弯加热管出气孔的气流不会受气源罐内气压多少干扰，保证出气孔处的火焰稳定，优选地，所述气源罐和所述可折弯加热管之间还连接有缓冲罐，所述缓冲罐和所述气源罐之间通过承压管相连，所述可折弯加热管连接在所述缓冲罐上。

为了更加省力的折弯可折弯加热管，且保证一定的耐高温性，优选地，所述可折弯加热管为不锈钢软管。

为更方便控制和监控罐内气压和气量，做好气源的及时补充，优选地，所述气源罐和所述缓冲罐上均连接有压力表和调节阀。

为了简化操作步骤，且保证焊接前一定的预热范围，优选地，所述可折弯加热管上开设有7～10个出气孔，其中除靠近所述气源罐的前3个或4个出气孔外，其余出气孔上均连接控制阀。

为了方便操作人员控制出气孔的开关，防止被火焰烧伤，且保证两出气孔之间的部分也能得到充分预热，优选地，相邻两个所述出气孔之间的距离为200mm～400mm。

为了方便操作人员手持可折弯加热管进行预热后热工艺操作，防止工作时被端部出气孔火焰烧伤，优选地，远离所述气源罐最远端的出气孔至所述可折弯加热管的闭合端距离为200mm～300mm。

为了保证加热管内气流稳定，火焰适中，优选地，所述可折弯加热管的管径为4mm～8mm。

为了进一步保证出气孔火焰适中，气流稳定，优选地，所述出气孔的直径为2mm～4mm。

为了方便操作人员高空作业携带本装置，优选地，所述气源罐为35.5L规格气瓶，所述缓冲罐为4.7L规格气瓶。

3、有益效果

相比于现有技术，本发明的有益效果为：

(1)本发明的一种焊接预热后热装置，气源罐上连接有可折弯加热管，可折弯加热管可以根据待焊接母材的曲率调整折弯曲率，适用更多种类尺寸大小的待焊接设备，通用性更高；且出气孔上设置有控制阀，可以通过控制阀控制出气孔的开关，随着焊接焊缝的增加依次打开控制阀，更加方便控制加热长度，同时也更节约能源；

(2)本发明的一种焊接预热后热装置，气源罐和可折弯加热管之间还连接有缓冲罐，可折弯加热管连接在缓冲罐上，气源罐内气流通过缓冲罐的缓冲释放到加热管处，若仅由气源罐供气，待气源罐内燃烧气快用尽时，便出现靠近气源罐端的出气口火焰大，远离气源罐的出气口火焰小的差异，使得预热效果不理想，而且气源罐用尽需要补充时，还需要停止焊接预热工作，给气源罐充气，影响工作效率；若连接有缓冲罐，在气源罐燃烧气快用尽时，还有缓冲罐的气体进行补充，也可及时为气源罐补充气源，显著提高工作效率，且因为火焰的均匀使得预热效果更好；

(3)本发明的一种焊接预热后热装置，将火焰正对焊缝预热，避免水汽的产生，从而避免在焊接时焊缝中产生缺陷；

(4)本发明的一种焊接预热后热装置，结构简单、设计合理，且更加方便携带，适合高空作业。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明工作状态下的结构俯视图；

图3为本发明的预热后热工艺流程图。

图中：1、气源罐；2、缓冲罐；3、承压管；4、压力表；5、调节阀；6、出气孔；7、控制阀；8、可折弯加热管；9、母材。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，并不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

实施例1

如图1所示，一种焊接预热后热装置，包括气源罐1，气源罐1内的燃烧气可以是液化石油气、丙烷或者乙烷等可燃气体，气源罐1输出端连接有可折弯加热管8，可折弯加热管8的材料可以是铁、钢等，为了可以方便操作人员对可折弯加热管8进行弯曲，本实施例的可折弯加热管8采用不锈钢软管，一方面不锈钢软管更容易变形，且更加耐折耐高温；通过可折弯加热管8，操作人员可以根据待焊接母材9的曲率调整加热管的折弯曲率，通用性更高。

本实施例的可折弯加热管8上开设有若干横向均布的出气孔6，因为出气孔6均匀排列，可以更便于控制焊接点的预热温度，不至于因为间距不同，导致焊接时，预热温度的差异，影响焊接效果。更值得一提的是，本实施例的出气孔6上还设置有控制阀7，可折弯加热管8远离气源罐1一端闭合。控制阀7可以用来控制每个出气孔6的开启和关闭，以及每个出气孔6处燃烧气的流量以控制火焰大小，满足不同待焊接母材9焊缝的要求。且可以通过控制阀7控制出气孔6的开关，随着焊接焊缝的增加依次打开控制阀7，更加方便控制加热长度，同时也更节约能源。

实施例2

如图1所示，本实施例的一种焊接预热后热装置，包括通过承压管3连接的一个气源罐1和一个缓冲罐2，缓冲罐2输出端上连接可折弯加热管8，可折弯加热管8上开设有若干横向均布的出气孔6，且出气孔6上设置有控制阀7，可折弯加热管8远离气源罐1一端闭合。

需要说明的是，在其他实施例中，气源罐1可以设置多个，多个气源罐1连接在一个缓冲罐2上，可以一同开启为缓冲罐2和可折弯加热管8供气，需要注意的是，调整各个气源罐1的气压保证在缓冲罐2的承压范围内即可。也可以先使用一个气源罐1，其他气源罐1为备用罐，即当其中一个气源罐1内的燃烧气即将用尽时，打开备用的气源罐1为缓冲罐2供气，显著提高工作效率。

更进一步的，在其他实施例中，一个气源罐1或多个气源罐1连接多个缓冲罐2，即通过多处缓冲，对燃烧气进行控制，但是本实施例为了节约成本，且更多的缓冲罐2在本实施例中并非有必要，故本实施例的缓冲罐2仅设置一个。

或者，在缓冲罐2上开设多个输出孔，具体缓冲罐2可以采用一种分气缸，在输出孔连接可折弯加热管8，多个可折弯加热管8可以根据实际操作情况根据待焊接母材9的曲率弯曲成不同大小的曲率，分别对相应曲率的母材9进行预热后热操作，更大程度的的提高工作效率，且节约成本。

本实施例通过加设缓冲罐2，气源罐1内气流通过缓冲罐2的缓冲释放到可折弯加热管8处，若仅由气源罐1供气，待气源罐1内燃烧气快用尽时，便出现靠近气源罐1端的出气口6火焰大，远离气源罐1的出气口6火焰小的差异，使得预热效果不理想，而且气源罐1用尽需要补充时，还需要停止焊接预热工作，给气源罐1充气，影响工作效率；若连接有缓冲罐2，在气源罐1燃烧气快用尽时，还有缓冲罐2的气体进行补充，也可及时为气源罐1补充气源，显著提高工作效率，且因为火焰的均匀使得预热效果更好。

实施例3

本实施例的一种焊接预热后热装置，为了便于整个装置的携带，便于操作人员进行高空作业，该焊接预热后热装置包括通过承压管3连接的35.5L的液化石油气罐和4.7L缓冲罐2，如果是地面上大型设备的焊接，可以采用更大规格的气源罐1和缓冲罐2，缓冲罐2输出端上连接可折弯加热管8，可折弯加热管8上开设有7～10个出气孔6，其中除靠近气源罐1的前3个或4个出气孔6外，其余出气孔6上均连接控制阀7，可折弯加热管8远离气源罐1一端闭合。本实施例的出气孔6上并非全部设置控制阀7，因为在焊接前即开始预热，且保证焊接前有一定足够的预热范围，为了简化操作步骤，靠近缓冲罐2的前3个或4个出气孔6不设置控制阀7。

为了更方便控制和监控气源罐1和缓冲罐2内气压和气量，本实施例气源罐1和缓冲罐2上均连接有压力表4和调节阀5，且气源罐1上压力表4的量程为0MPa～1.6MPa，缓冲罐2上压力表4的量程为0MPa～0.6MPa，为了保证35.5L的液化石油气罐和4.7L缓冲罐2内燃烧气充足，不会造成出气孔6处火焰不稳定，本实施例的气源罐1内的气压需要通过调节阀5控制在0.5MPa～0.8MPa，进而使得缓冲罐2内的气压稳定在0.2MPa～0.4MPa。

在进行焊接预热后热处理时，如图2和图3所示，具体包括以下步骤：

步骤S101、将可折弯加热管8弯曲，使得可折弯加热管8的曲率和待焊接设备的焊接母材9曲率一致；

步骤S102、当4.7L缓冲罐2压力表4显示0.2MPa，此时可折弯加热管8上距离气源端最近的3个或4个出气孔6开启，剩余出气孔6通过控制阀7控制其关闭，再开启气源罐1的燃烧气；

步骤S103、点燃步骤S102中打开的3个或4个出气孔6喷出的燃烧气，将火焰对准待焊接的母材9进行预热，当温度达到150℃～200℃时，在加热面的背面进行焊接，需要说明的是，本实施例在预热和焊接过程中以及后热工艺中均需要通过用红外测温枪对加热面或焊缝进行温度监控；

步骤S104、当步骤S103中焊缝的长度与两相邻出气孔6间距长度等长时，控制靠近气源端的第4个或第5个出气孔6打开；当焊缝长度为两相邻出气孔6间距长度两倍时，控制靠近气源端的第5个或第6个出气孔6打开……，依照此规律依次打开可折弯加热管8上的出气孔6，完成焊缝焊接前的预热工艺；

步骤S105、焊接完成后，继续让火焰燃烧至少30min完成后热工艺。

实施例4

本实施例的一种焊接预热后热装置，其结构和实施例3基本相同，更进一步的，为了从操作人员工作安全角度出发，本实施例的相邻两个出气孔6之间的距离为200mm～400mm，保证不会因为间距过短，使得操作人员在控制控制阀7时，被火焰烧伤，也不会因为两出气孔6之间的间距过长，使得相邻两出气孔6之间的部分不能受到预热，从而影响焊接效果。为了方便操作人员手持可折弯加热管8端部，远离气源罐1最远端的出气孔6至可折弯加热管8的闭合端距离为200mm～300mm。

下面通过实验对本实施例进行进一步的说明：

实验1：本实验的待焊接母材9为内径为1200mm，长度为2900mm，壁厚为18mm，容积为2m³的15CrMoR制压力容器，其筒体环焊缝焊接，具体焊接预热后热处理操作如下：

用直径为Φ4的承压管3，也可以是不锈钢软管，将装有0.5MPa液化石油气的35.5L钢瓶和4.7L液化石油气钢瓶连接起来，打开35.5L液化石油气钢瓶上的调节阀5，调节4.7L液化气钢瓶内的压力达到0.2MPa，用Φ4的不锈钢软管一端连接4.7L液化石油气钢瓶，作为导出液化石油气的通道，可折弯加热管8另一端闭合，可折弯加热管8上开10个Φ2的孔，需要说明的是，为了保证加热管内气流稳定，火焰适中，可折弯加热管8的管径设计为4mm～8mm，出气孔6的直径设计为2mm～4mm。本实验相连两个出气孔6之间的间距为200mm，并通过7个控制阀7分别控制后面7出气孔6导出液化石油气流量；将导出液化气不锈钢软管参照待焊接母材9弯曲成内径为1200mm的圆或圆弧；打开4.7L液化气钢瓶的调节阀5，用打火机点燃靠近缓冲罐2端前3个出气孔6开孔处泄漏的液化石油气，从容器的外面对待焊接母材9进行预热；用红外测温枪从加热面的背面测试预热点对应的温度，当温度到达150℃时，开始从容器内表面加热点处焊接，焊接长度到达200mm时，打开从缓冲罐2端数第4个出气孔6的控制阀7，焊接长度为400mm时，打开从缓冲罐2端数第5个出气孔6的控制阀7，按照这样的规律，焊接长度达2000mm时，打开所有的控制阀7，焊接完成后继续加热30min实现后热处理的效果，整个过程中要随时用红外测温枪监测焊缝的温度。将获得焊缝经过X射线检测未发现焊缝内部缺陷。对比实验：上述工件不采用焊前预热和后热处理，或只将可折弯加热管8开1个孔，用打火机点燃开孔处泄漏的液化石油气后，用红外测温枪从背面测试加热点的温度到达150℃，开始焊接，这时获得的焊缝经过X射线检测发现焊缝内部存在细小的，大概25mm～40mm的缺陷。

实验2：本实验焊接一台内径为3000mm，长度为11990mm，内筒壁厚30mm，容积为69.1m³的15CrMoR制变换炉，其筒体环焊缝焊接顺序为：

用直径为Φ4的承压管3，也可以是不锈钢软管，将装有0.5MPa液化石油气的35.5L钢瓶和4.7L液化石油气钢瓶连接起来，打开35.5L液化石油气钢瓶上的调节阀5，调节4.7L液化气钢瓶内的压力达到0.2MPa，用Φ4的不锈钢软管一端连接4.7L液化石油气钢瓶，作为导出液化石油气的通道，可折弯加热管8另一端闭合，可折弯加热管8上开7个Φ2的孔，需要说明的是，为了保证加热管内气流稳定，火焰适中，可折弯加热管8的管径设计为4mm～8mm，出气孔6的直径设计为2mm～4mm。本实验相连两个出气孔6之间的间距为200mm，并通过4个控制阀7分别控制后面4个出气孔6导出液化石油气流量；将导出液化气不锈钢软管参照待焊接母材9弯曲成内径为3000mm的圆或圆弧；打开4.7L液化气钢瓶的调节阀5，用打火机点燃靠近缓冲罐2端前3个出气孔6开孔处泄漏的液化石油气，从容器的外面对待焊接母材9进行预热；用红外测温枪从加热面的背面测试预热点对应的温度，当温度到达150℃时，开始从容器内表面加热点处焊接，焊接长度到达200mm时，打开从缓冲罐2端数第4个出气孔6的控制阀7，焊接长度为400mm时，打开从缓冲罐2端数第5个出气孔6的控制阀7，按照这样的规律，焊接长度达1400mm时，打开所有的控制阀7，本实验待焊接的母材9焊缝较长，需要将可折弯加热管8及整罐体绕待焊接母材9圆周移动完成焊前预热、焊接后热工艺。焊接完成后继续加热30min实现后热处理的效果，整个过程中要随时用红外测温枪监测焊缝的温度。将获得焊缝经过X射线检测未发现焊缝内部有缺陷。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种焊接预热后热装置，包括气源罐(1)，其特征在于：所述气源罐(1)连接有可折弯加热管(8)，所述可折弯加热管(8)上开设有若干横向均布的出气孔(6)，且所述出气孔(6)上设置有控制阀(7)，所述可折弯加热管(8)远离气源罐(1)一端闭合。

2.根据权利要求1所述的焊接预热后热装置，其特征在于：所述气源罐(1)和所述可折弯加热管(8)之间还连接有缓冲罐(2)，所述缓冲罐(2)和所述气源罐(1)之间通过承压管(3)相连，所述可折弯加热管(8)连接在所述缓冲罐(2)上。

3.根据权利要求1所述的焊接预热后热装置，其特征在于：所述可折弯加热管(8)为不锈钢软管。

4.根据权利要求2所述的焊接预热后热装置，其特征在于：所述气源罐(1)和所述缓冲罐(2)上均连接有压力表(4)和调节阀(5)。

5.根据权利要求1所述的焊接预热后热装置，其特征在于：所述可折弯加热管(8)上开设有7～10个出气孔(6)，其中除靠近所述气源罐(1)的前3个或4个出气孔(6)外，其余出气孔(6)上均连接控制阀(7)。

6.根据权利要求1所述的焊接预热后热装置，其特征在于：相邻两个所述出气孔(6)之间的距离为200mm～400mm。

7.根据权利要求1所述的焊接预热后热装置，其特征在于：远离所述气源罐(1)最远端的出气孔(6)至所述可折弯加热管(8)的闭合端距离为200mm～300mm。

8.根据权利要求1所述的焊接预热后热装置，其特征在于：所述可折弯加热管(8)的管径为4mm～8mm。

9.根据权利要求1所述的焊接预热后热装置，其特征在于：所述出气孔(6)的直径为2mm～4mm。

10.根据权利要求4所述的焊接预热后热装置，其特征在于：所述气源罐(1)为35.5L规格气瓶，所述缓冲罐(2)为4.7L规格气瓶。