CN109693059A - 一种管道焊接背面充气保护装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种管道焊接背面充气保护装置，涉及管道焊接技术领域，其提供了一种能够适配多种管道规格的管道焊接背面充气保护装置。所述阻挡气囊设置为两个分别套设于连接件两端，所述阻挡组件沿轴向穿设有延伸出两端支撑件的气流管，所述气流管上设置有第一分流管和第二分流管，所述第一分流管和第二分流管分别与连接件上两端阻挡气囊相连通，所述气流管内设置有用于阻挡气流的隔断片，所述隔断片设置于第一分流管和第二分流管之间所在的位置，所述气流管两端分别设置有用于第一分流管和第二分流管通断的第一控制阀和第二控制阀；阻挡气囊本身具有弹性，能够根据不同规格的管道内径调整胀大的幅度，从而适配多种管道规格的焊接背气保护。

Description

一种管道焊接背面充气保护装置

技术领域

本发明涉及管道焊接技术领域，具体涉及一种管道焊接背面充气保护装置。

背景技术

管道焊接时除焊缝正面的高温熔池需要适当保护外，焊缝的背面也必须采 取必要措施以阻隔空气中的氧对焊缝的氧化作用。如果不采取焊缝保护措施，背面的焊缝金属很容易在焊接过程中氧化，合金元素烧损，且易产生焊接缺陷，造成焊缝金属的力学性能和耐蚀性下降。通常惰性气体被认为是较好的保护介质，能用来实施焊缝背面气体保护的装置被业界称为“背气保护装置”。现有的管道焊接过程中，通常采用整体充氩法，将管道两端封住，充入惰性气体进行保护，使管道内部含氧量降低，从而降低氧化程度。对于小直径管道或管件组对管道较短时，可采用整体充氩，该方法比较简单。但对于大直径管道或管件组对管道较长时，采用整体充氩，如此做的缺陷是惰性气体的消耗量大，导致生产成本高；充气时间长，造成生产效率低下；而且由于管道内部或气槽空间大，即使充入大量惰性气体，仍不能有效排空空气，保护效果很差，严重影响焊接质量，造成焊后需对焊缝打磨抛光或酸洗钝化，浪费大量的人力物力。

专利CN201620972770.7公开了一种不锈钢管路焊接背气保护装置，它包括阻挡部件和充气管，阻挡部件与不锈钢管形成一个容置腔，阻挡部件与充气管连接，便于给容置腔内充气，焊缝质量得到了有效保证，极大地节省了氩气使用量，该装置与不锈钢之间形成的容置腔靠前端挡板和后端挡板与管壁贴合形成密闭，前端挡板和后端挡板采用氟橡胶制成，氟橡胶的尺寸是根据相应的管道内径制成，因此该装置特定的氟橡胶尺寸仅仅只能适配一种管道内径的背气保护，如需要为不同规格的管道提高背气保护则需要更换不同挡板尺寸的保护装置，需要提前准备不同规格不同尺寸的背气保护装置，极大地增加了制造成本，导致其适用性不佳，此外，由于氟橡胶需要与管壁形成密封状态，在制作加工时，氟橡胶的外径通常会稍大于管壁内径，因此，背气保护装置在管道内安装时需要用力拖拽才能达到焊口位置，如果氟橡胶的尺寸加工误差过大有可能在管道内出现卡塞现象。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种能够适配多种管道规格的管道焊接背面充气保护装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种管道焊接背面充气保护装置，包括阻挡组件和阻挡气囊，所述阻挡组件包括连接件和支撑件，所述支撑件对称设置于连接件两端，所述阻挡气囊设置为两个分别套设于连接件两端，所述阻挡组件沿轴向穿设有延伸出两端支撑件的气流管，所述气流管上设置有若干呈辐射状的第一分流管和第二分流管，所述第一分流管和第二分流管分别与连接件上两端阻挡气囊相连通，所述气流管内设置有用于阻挡气流的隔断片，所述隔断片设置于第一分流管和第二分流管之间所在的位置，所述气流管两端分别设置有用于第一分流管和第二分流管通断的第一控制阀和第二控制阀；

所述阻挡气囊内设置有若干隔层，所述隔层将阻挡气囊沿圆周方向分隔成若干隔层单元，隔层单元的数量与第一分流管、第二分流管的数量对应；每个隔层单元对应的阻挡气囊内环壁上皆开有连通口，用于与第一分流管、第二分流管密封连通；隔层为多级伸缩板，多级伸缩板的最外层板与阻挡气囊的内环壁固定连接，多级伸缩板的最内层板与阻挡气囊的外环壁固定连接；若干第一分流管和第二分流管分别连通于连接件上两端阻挡气囊各个隔层单元，阻挡气囊设有排气管。

作为一种优选技术方案，所述阻挡气囊上设置有用于隔绝管道内壁的隔热橡胶垫。

作为一种优选技术方案，所述支撑架横截面为正三角形。

作为一种优选技术方案，所述隔层单元的数量为14～20个。

作为一种优选技术方案，所述第一分流管的直径大于排气管的直径。

本发明的有益效果是：本申请的管道焊接背面充气保护装置，将背气保护装置放入管道内，使焊口位置位于连接件两端的阻挡气囊之间，阻挡气囊与管壁之间形成一个容纳腔，通过气流管对阻挡气囊充入氩气，阻挡气囊逐渐胀大的过程中与管壁紧密贴合形成封闭的容纳腔，同时，氩气从阻挡气囊的排气管进入到容纳腔内，使容纳腔含氧量降低，从而降低氧化程度，焊缝质量得到了有效保证，通气时间短，焊工等待时间短，极大地节省了氩气使用量，特别是大直径管道焊接的节省非常明显，阻挡气囊本身具有弹性，能够根据不同规格的管道内径调整胀大的幅度，从而适配多种管道规格的焊接背气保护。此外，阻隔气囊的设置，使得一旦其中一个隔层单元破损，依然能够保证阻挡气囊继续使用，大大增强了该背气保护装置使用的可靠性。

附图说明

附图作为本申请的一部分，用来提供对本发明的进一步的理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但不构成对本发明的不当限定。显然，下面描述中的附图仅仅是一些实施例，对于本领域普通技术人员来说，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附图。在附图中：

图1是本发明的结构示意图；

图2是阻挡气囊的隔层未伸长的效果图；

图3是阻挡气囊的隔层伸长的效果图；

图4是阻挡组件结构示意图。

图中所示：连接件1；支撑件2；气流管3；第一分流管4；第二分流管5 ；排气管6；第一控制阀7；第二控制阀8；隔热橡胶垫9；焊口位置10；阻挡气囊11；隔层单元12；连通口13；隔断片14；各隔层15。

需要说明的是，这些附图和文字描述并不旨在以任何方式限制本发明的构思范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本发明的概念。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语 “上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“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，而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。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

如图1、图2所示，本发明的一种管道焊接背面充气保护装置，其包括阻挡组件和阻挡气囊11，所述阻挡组件包括连接件1和支撑件2，所述支撑件2对称设置于连接件1两端，所述阻挡气囊11设置为两个分别套设于连接件1两端，所述阻挡组件沿轴向穿设有延伸出两端支撑件2的气流管3，所述气流管3用于通入氩气，所述气流管3上设置有若干第一分流管4和若干第二分流管5。若干第一分流管4和若干第二分流管5皆绕气流管3轴线均匀分布，呈辐射状。支撑件2的尺寸设计较小，以便于匹配多种管径的管道，即多种管径的管道其皆能进入，支撑件2的作用是为了辅助阻挡气囊11进入合适位置。如图1所述，由于本实施例中，阻挡气囊11为环状，因此，必须要配合支撑件2辅助，否则无法保证阻挡气囊11放置到焊接处后，阻挡气囊11的轴线依然保证与管道轴线相同，从而无法保证密封。

所述第一分流管4和第二分流管5分别与连接件1上两端阻挡气囊11相连通，从气流管3通入的氩气分别从第一分流管4和第二分流管5进入连接件1上两端阻挡气囊11，使得阻挡气囊11与管道内壁形成填充氩气的容纳腔，所述气流管3内设置有用于阻挡气流的隔断片14，所述隔断片14设置于第一分流管4和第二分流管5之间所在的位置，所述气流管3两端分别设置有用于第一分流管4和第二分流管5通断的第一控制阀7和第二控制阀8；所述隔断片14将气流管3通道一分为二，打开第一控制阀7氩气只能从第一分流管4进入所对应的阻挡气囊11内，打开第二控制阀8氩气只能从第二分流管5进入所对应的阻挡气囊11内。

所述阻挡气囊11离焊口位置越近承受的热量越多，越容易出现高温烧坏现象，为了延长阻挡气囊11使用的寿命，防止高温损坏，所述阻挡气囊11外环壁上设置有用于隔绝管道内壁的隔热橡胶垫9。所述隔热橡胶垫9采用氟橡胶，氟橡胶是指主链或侧链的碳原子上含有氟原子的合成高分子弹性体。氟原子的引入，赋予橡胶优异的耐热性、抗氧化性、耐油性、耐腐蚀性和耐大气老化性，在航天、航空、汽车、石油和家用电器等领域得到了广泛应用。阻挡气囊11膨胀，对隔热橡胶垫9进行支撑，使得其能够紧贴管道内壁，实现密封。

所述阻挡气囊11内设置有若干隔层15，所述隔层15将阻挡气囊11沿圆周方向分隔成若干隔层单元12，具体的说隔层单元12的数量与第一分流管、第二分流管的数量对应。每个隔层单元对应的阻挡气囊11内环壁上皆开有连通口13，用于与上述分流管密封连通。使得氩气沿着气流管向阻挡气囊11内流动，隔层15将气囊分为若干独立的隔层单元12，使得任意一个隔层单元12出现破损情况，而其他隔层单元保持原样，以减少氩气泄露，加强了阻挡气囊11的可靠性。

值得特别说明的，如图3所示，上述隔层15为多级伸缩板，多级伸缩板的最外层板与阻挡气囊的内环壁固定连接，多级伸缩板的最内层板与阻挡气囊11的外环壁固定连接。

若干第一分流管4和第二分流管5分别连通于连接件1上两端阻挡气囊11各个隔层单元12，所述第一分流管4所连通的阻挡气囊11的每个隔层单元12上皆设有排气管6。本实施例中，对阻挡气囊的设计是为了实现防止阻挡气囊意外破损导致氩气外漏，尽可能的保证充气保护的效果。

具体的说，当某一处，假设如图2、3中A隔层单元破损，其他隔层单元仍然保持原状，保持密封效果。因此，最重要的便是阻隔气囊为隔层结构、且隔层为多级伸缩板。由于此结构，在不充气时，阻挡气囊11不鼓起，那么气囊外环壁不会施加力给多级伸缩板的最内层板，因此，整个气囊收缩状态，尺寸较小，可以方便的在管道内进出。当进行充气时，由于气囊外环壁开始膨胀，便施加力给多级伸缩板的最内层板，因此，多级伸缩板跟随气囊膨胀的尺寸自动调节适配尺寸，直至紧抵管道内壁。而即使，A隔层单元破损，但是其相邻的两个隔层单元仍然保持充气状态，而A隔层单元两侧的隔层（多级伸缩板）也是属于相邻隔层单元的，因此，相邻隔层单元的充气状态使得A隔层单元两侧的伸缩板依然保持了长度，使得A隔层单元不会瘪掉，以保证A隔层单元即使漏气，依然保持了对隔热橡胶垫的支持，使得其仍然能够进行密封，降低氩气泄露可能。

并且由于阻挡气囊的特殊结构，即使气囊有多处破损，只要破损是间隔破损，那么依然都能够进行使用，进行充气保护，增加的阻挡气囊使用的耐久性。

其工作过程如下，将背气保护装置放入管道内，使焊口位置10位于连接件1两端的阻挡气囊11之间，阻挡气囊11与管壁之间形成一个容纳腔，打开第一控制阀7，氩气从气流管3流入第一分流管4从而进入所对应的阻挡气囊11的隔层单元内，使得阻挡气囊11逐渐胀大与管壁紧密贴合，与此同时，阻挡气囊上的排气管6以低于第一分流管4的流速逐渐排出氩气，使得氩气将容纳腔内的氧气排出去，当排气管6经过一段时间的氩气排放后将容纳腔的空间充满氩气，再打开第二控制阀8使氩气从第二分流管5进入所对应的阻挡气囊11内，待第二分流管5所对应的隔层单元充满气体胀大与管壁贴紧，连接件1两端的阻挡气囊11均贴紧使得容纳腔形成一个封闭的空间，最后再将第一控制阀7和第二控制阀8关闭，在密封的容纳腔内通入了大量的氩气，使容纳腔含氧量急剧降低，从而降低氧化程度，焊缝质量得到了有效保证，通气时间短，焊工等待时间短，极大地节省了氩气使用量，特别是大直径管道焊接的节省非常明显，阻挡气囊11本身具有弹性，能够根据不同规格的管道内径调整胀大的幅度，从而适配多种管道规格的焊接背气保护。

所述阻挡组件横截面可以设置为圆形或方形，但是圆形或方形与管壁接触大，在管道内运输不方便，而且浪费加工材料，因此，如图4所示，所述支撑架2横截面为正三角形。正三角形能够降低与管壁的摩擦，方便运输，而且质量更轻，便于阻挡气囊胀气后的支撑。

隔层单元的数量过少保护效果不明显，数量过多增加制造成本，优选的，所述隔层单元的数量为14～20个。

氩气从第一分流管4进入阻挡气囊11后再从排气管6进入容纳腔内，为了保证阻挡气囊1先于容纳腔内充满气之前胀大，所述第一分流管4的直径大于排气管6的直径，能够保证第一分流管4的进入氩气的流速快于排气管6排出氩气的流速，从而使得阻挡气囊11能够更快的胀大与管壁形成贴紧密闭状态。

以上所述仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专利的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述提示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明方案的范围内。

Claims (5)

1.一种管道焊接背面充气保护装置，其特征在于：包括阻挡组件和阻挡气囊，所述阻挡组件包括连接件和支撑件，所述支撑件对称设置于连接件两端，所述阻挡气囊设置为两个分别套设于连接件两端，所述阻挡组件沿轴向穿设有延伸出两端支撑件的气流管，所述气流管上设置有若干呈辐射状的第一分流管和第二分流管，所述第一分流管和第二分流管分别与连接件上两端阻挡气囊相连通，所述气流管内设置有用于阻挡气流的隔断片，所述隔断片设置于第一分流管和第二分流管之间所在的位置，所述气流管两端分别设置有用于第一分流管和第二分流管通断的第一控制阀和第二控制阀；

所述阻挡气囊内设置有若干隔层，所述隔层将阻挡气囊沿圆周方向分隔成若干隔层单元，隔层单元的数量与第一分流管、第二分流管的数量对应；每个隔层单元对应的阻挡气囊内环壁上皆开有连通口，用于与第一分流管、第二分流管密封连通；隔层为多级伸缩板，多级伸缩板的最外层板与阻挡气囊的内环壁固定连接，多级伸缩板的最内层板与阻挡气囊的外环壁固定连接；若干第一分流管和第二分流管分别连通于连接件上两端阻挡气囊各个隔层单元，阻挡气囊设有排气管。

2.如权利要求1所述的管道焊接背面充气保护装置，其特征在于：所述阻挡气囊上设置有用于隔绝管道内壁的隔热橡胶垫。

3.如权利要求1所述的管道焊接背面充气保护装置，其特征在于：所述支撑架横截面为正三角形。

4.如权利要求1所述的管道焊接背面充气保护装置，其特征在于：所述隔层单元的数量为14～20个。

5.如权利要求1所述的管道焊接背面充气保护装置，其特征在于：所述第一分流管的直径大于排气管的直径。