CN111001905B - 提高哈氏合金周转桶环形焊缝耐腐性能的焊接装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及到一种提高哈氏合金周转桶环形焊缝耐腐性能的焊接装置及方法，其中装置主要包括机座、左夹头、右夹头、焊枪、支架、喷淋头、电磁阀和控制器，方法主要包括采用上述焊接装置并按照如下步骤进行：a、采用氩弧焊焊接方式对哈氏合金周转桶的筒身和封头进行焊接，焊接温度控制在1350～1400℃；b、焊接后的焊缝温度自然下降至800～1100℃时，采用纯水对焊缝进行持续喷淋淬冷，直至焊缝温度下降至80～100℃；c、自然时效90～120min。本发明使得环焊焊缝能够在焊接完成后及时得到淬冷处理，且在自然降温的过程中实现一个短暂的保温效果，从而在整体上能够实现对焊缝进行一个完成的热处理过程，提高焊缝的耐腐蚀性能。

Description

提高哈氏合金周转桶环形焊缝耐腐性能的焊接装置及方法

技术领域：

本发明涉及一种提高哈氏合金周转桶环形焊缝耐腐性能的焊接装置及方法。

背景技术：

哈氏合金具有非常优越的耐腐蚀能力，常被用于制作成耐腐蚀周转桶，用于存储、转运一些强腐蚀性物料。虽然哈氏合金的耐腐蚀性能优越，但是，在哈氏合金周转桶的使用过程中，依然无法避免周转桶被腐蚀的现象，只是哈氏合金周转桶的使用寿命相对更长一些。

根据对哈氏合金周转桶被腐蚀情况的分析，发现腐蚀情况最严重的部分是周转桶筒体上的焊缝，由于焊缝在焊接的时候相当于进行了一次回火，但焊接过程中由无法及时地对焊缝进行淬火，因此，焊缝就成了哈氏合金周转桶上耐腐能力最薄弱的位置。

为了扭转这一技术缺陷，传统的方式是在焊缝焊接完成后，将整个哈氏合金周转桶进行热处理，但是由于周转桶体积较大，需要制造非常大型的热处理设施，建造成本和施工成本都非常高昂，一般企业无法承受，而这也大大提高了哈氏合金周转桶的制造成本，也使得哈氏合金周转桶的制造周期加长，导致产品品质的提高所带来的效益远远低于因此付出的代价。使得这一热处理方法无法持续。

发明内容：

本发明首先要解决的技术问题是：提供一种能有效提高哈氏合金周转桶环形焊缝耐腐性能的焊接装置。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：提高哈氏合金周转桶环形焊缝耐腐性能的焊接装置，包括机座，机座两端分别连接有相对设置的左支座和右支座，左支座和右支座上分别转动连接有左转轴和右转轴，左转轴和右转轴同轴设置，左转轴朝向右转轴的一端连接有左夹头，右转轴朝向左转轴的一端连接有右夹头，左夹头和右夹头相互正对，左夹头和右夹头之间为放置周转桶的空间，机座上另外连接有用于驱动右转轴转动的驱动装置，所述左支座滑动连接在机座上，左支座可沿左转轴的轴向来回移动，所述机座的一侧设置有平行于左转轴的第一滑轨，第一滑轨上滑动连接有第一滑块，第一滑块上螺纹连接有丝杆，丝杆的两端分别与丝杆座转动连接，丝杆座固定连接在机座上，所述机座上设置有用于驱动丝杆转动的驱动电机，所述第一滑块上连接有一个向上延伸的支柱，支柱顶端连接有悬臂，悬臂上固定连接有焊枪，所述机座上还另外设置有第二滑轨和第三滑轨，第二滑轨和第三滑轨上分别连接有第二滑块和第三滑块，第二滑块和第三滑块分别位于左转轴轴向的两侧，且第二滑块和第三滑块之间连接有一圆弧形支架，支架上沿周向均布有多个喷淋头，每个喷淋头均指向支架的圆心方向，各喷淋头分别通过一个电磁阀与供水主管连接，各电磁阀分别与一个控制器电性连接，受控制器的控制，供水主管与水源连接。

作为一种优选方案，所述左转轴为空心轴，左转轴内滑动连接有一根中心管，中心管外壁上设置有外螺纹且设置有三条轴向延伸的滑槽，三条滑槽沿中心管外壁周向均布，所述左转轴的内孔两端分别固定连接有一个卡环，卡环内壁上周向均布有三个限位齿，所述中心管插接在两卡环内，任一卡环的三个限位齿一一对应地插接在三条滑槽内，限制中心管转动，所述左支座背对右支座的一侧固定连接有一个空心轴电机，该空心轴电机的驱动轴中心孔内壁上设置有内螺纹，所述中心管螺纹连接在空心轴电机的驱动轴内，所述中心管接近右夹头的一端垂直连接有一根向焊枪方向延伸的支管，中心管内设置有与支管连通的供气软管，供气软管从中心管远离右夹头的一端伸出并与惰性气体供气装置连接。

作为一种优选方案，所述支架与中心管同心，所述中心管接近右夹头的一端端部连接有一个检测座，检测座上连接有与喷淋头一一对应的延伸杆，各延伸杆沿中心管的径向延伸，各延伸杆自由端分别连接有温度传感器，各温度传感器分别与控制器电性连接，向控制器发送温度信号。

作为一种优选方案，所述机座上设置有一个集水槽，集水槽位于支架下方，集水槽底部连接有排水管和排水泵，排水管另一端与水箱连接。

本发明的有益效果是：本发明通过在机座上设置支架及喷淋头，利用控制器控制各喷淋头的喷水时机，在焊枪对周转桶进行环焊后，对焊缝进行喷淋，使焊缝的温度快速冷却实现淬冷效果，提高焊缝的耐腐蚀性能。

本发明进一步通过中心管和支管向焊接点输送惰性气体，保证焊缝不被氧化，保持焊缝质量和性能。

本发明进一步在中心管上设置检测座、延伸杆和温度传感器，通过温度传感器检测焊缝温度，对焊缝温度进行实时监控，配合由控制器控制的喷淋头对焊缝进行智能喷淋，确保淬冷条件符合要求。

本发明进一步在机座上设置集水槽来收集冷却焊缝的冷却水，这些冷却水因高温的焊缝而具备一定的热能，将这些冷却水通过排水管和排水泵泵入水箱，可用于室内功能，完全冷却的冷却水可回流至水源供二次冷却使用。

本发明进一步要解决的技术问题是：提供一种能有效提高哈氏合金周转桶环形焊缝耐腐性能的方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：提高哈氏合金周转桶环形焊缝耐腐性能的方法，采用上述的焊接装置对哈氏合金周转桶进行环焊，并按照如下步骤进行：

a、采用氩弧焊焊接方式对哈氏合金周转桶的筒身和封头进行焊接，焊接温度控制在1350～1400℃；

b、焊接后的焊缝温度自然下降至800～1100℃时，采用纯水对焊缝进行持续喷淋淬冷，直至焊缝温度下降至80～100℃；

c、自然时效90～120min。

本发明的有益效果是：本发明通过对焊接完成后的焊缝及时进行喷淋淬冷，使焊缝经历依次热处理过程，提高焊缝的耐腐性能。

附图说明：

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明，其中：

图1是本发明的结构示意图；

图2是图1中的A-A剖视图；

图3是中心管的端面图；

图4是中心管与卡环的配合结构示意图；

图5是中心管与空心轴电机的连接结构示意图；

图6是本发明的电气控制原理图。

图1～图6中：1、机座，2、左支座，3、右支座，4、左转轴，5、右转轴，6、左夹头，7、右夹头，8、周转桶，9、驱动装置，10、第一滑轨，11、第一滑块，12、丝杆，13、丝杆座，14、驱动电机，15、支柱，16、悬臂，17、焊枪，18、第二滑轨，19、第三滑轨，20、第二滑块，21、第三滑块，22、支架，23、喷淋头，24、电磁阀，25、供水主管，26、控制器，27、中心管，28、外螺纹，29、滑槽，30、卡环，31、限位齿，32、空心轴电机，33、内螺纹，34、支管，35、供气软管，36、惰性气体供气装置，37、检测座，38、延伸杆，39、温度传感器，40、集水槽，41、排水管，42、排水泵，43、水箱，44、热风机。

具体实施方式：

下面结合附图，详细描述本发明的具体实施方案。

实施例1：

如图1～图6所示的提高哈氏合金周转桶环形焊缝耐腐性能的焊接装置，包括机座1，机座1两端分别连接有相对设置的左支座2和右支座3，左支座2和右支座3上分别转动连接有左转轴4和右转轴5，左转轴4和右转轴5同轴设置，左转轴4朝向右转轴5的一端连接有左夹头6，右转轴5朝向左转轴4的一端连接有右夹头7，左夹头6和右夹头7相互正对，左夹头6和右夹头7之间为放置周转桶8的空间，左夹头6和右夹头7分别夹住待焊接的周转桶8的两端，机座1上另外连接有用于驱动右转轴5转动的驱动装置9，本实施例中的驱动装置9为电机，通过皮带传动带动右转轴5转动，所述左支座2滑动连接在机座1上，左支座2可沿左转轴4的轴向来回移动以便于周转桶8的定位和夹紧，左支座2同样可通过锁紧机构与机座1锁紧以保持位置不变。机座1的一侧设置有平行于左转轴4的第一滑轨10，第一滑轨10上滑动连接有第一滑块11，第一滑块11上螺纹连接有丝杆12，丝杆12的两端分别与丝杆座13转动连接，丝杆座13固定连接在机座1上，所述机座1上设置有用于驱动丝杆12转动的驱动电机14，驱动电机14驱动丝杆12转动，丝杆12就能带动第一滑块11沿第一滑轨10滑动，所述第一滑块11上连接有一个向上延伸的支柱15，支柱15顶端连接有悬臂16，悬臂16上固定连接有焊枪17，调节第一滑块11在第一滑轨10上的位置，就能调节焊枪17与周转桶8的相对位置，使焊枪17与周转桶上的待焊接缝正对，所述机座1上还另外设置有第二滑轨18和第三滑轨19，第二滑轨18和第三滑轨19上分别连接有第二滑块20和第三滑块21，第二滑块20和第三滑块21分别位于左转轴4轴向的两侧，且第二滑块20和第三滑块21之间连接有一圆弧形支架22，支架22上沿周向均布有多个喷淋头23，每个喷淋头23均指向支架22的圆心方向，各喷淋头23分别通过一个电磁阀24与供水主管25连接，各电磁阀24分别与一个控制器26电性连接，受控制器26的控制，供水主管25与水源连接，第二滑块20和第三滑块21和通过手动推动其滑动，以调节喷淋头23相对于周转桶8的位置。

在本实施例中，支架22位于周转桶8的下方，焊枪17位于周转桶的上方，焊枪17先对周转桶进行环焊，环焊之后的焊缝随着周转桶8的转动进入喷淋头23的喷淋范围，并经自然降温到一定温度后，控制器控制对应喷淋头23后端的电磁阀24打开，喷淋头23对焊缝进行喷淋淬冷，由于焊缝随着周转桶8持续转动，因此，控制器控制电磁阀24逐个打开，以跟随焊缝的移动，使焊缝受到持续的喷淋淬冷，使温度急速下降，获得满足热处理要求的淬冷效果，提高焊缝的耐腐蚀性能。

所述左转轴4为空心轴，左转轴4内滑动连接有一根中心管27，中心管27外壁上设置有外螺纹28且设置有三条轴向延伸的滑槽29，三条滑槽29沿中心管27外壁周向均布，所述左转轴4的内孔两端分别固定连接有一个卡环30，卡环30内壁上周向均布有三个限位齿31，所述中心管27插接在两卡环30内，任一卡环30的三个限位齿31一一对应地插接在三条滑槽29内，限制中心管27转动，所述左支座2背对右支座3的一侧固定连接有一个空心轴电机32，该空心轴电机32的驱动轴中心孔内壁上设置有内螺纹33，所述中心管27螺纹连接在空心轴电机32的驱动轴内，所述中心管27接近右夹头7的一端垂直连接有一根向焊枪17方向延伸的支管34，中心管27内设置有与支管34连通的供气软管35，供气软管35从中心管27远离右夹头7的一端伸出并与惰性气体供气装置36连接，惰性气体供气装置36通过供气软管35、支管34向焊接点喷出惰性气体，赶走焊接点的含氧空气，使焊接后的焊缝不被氧化，确保焊缝质量。

所述支架22与中心管27同心，所述中心管27接近右夹头7的一端端部连接有一个检测座37，检测座37上连接有与喷淋头23一一对应的延伸杆38，各延伸杆38沿中心管27的径向延伸，各延伸杆38自由端分别连接有温度传感器39，各温度传感器39分别与控制器26电性连接，向控制器26发送温度信号，控制器26根据温度传感器39发送的温度信号来判断对应的喷淋头23是否要启动喷水，当一个温度传感器39发送的温度信号显示焊缝温度高于淬冷温度范围，则控制器26选择不启动与该温度传感器39对应的喷淋头23后端的电磁阀24，当温度传感器39检测到的焊缝温度处于淬冷温度范围内时，才会启动对应喷淋头23后端的电磁阀24。

所述机座1上设置有一个集水槽40，集水槽40位于支架22下方，集水槽40底部连接有排水管41和排水泵42，排水管41另一端与水箱43连接，喷淋头23喷出的冷却水沿周转桶外壁向下流淌，最终汇集在集水槽40内，控制喷淋头23喷水的水压可控制冷却水的飞溅，汇集在集水槽40内的冷却水具有一定的温度，这些冷却水通过排水泵42经排水管41排入水箱43内，供室内取暖或其他需要使用热能的地方使用。

本发明工作过程是：如图1～图6所示，在对周转桶8进行环焊之前，首先要将周转桶8装到焊接装置上，具体过程是，首先将周转桶8相互分离的两部分(比如圆筒体和封头)进行点焊，然后将左支座2向远离右支座3的方向移动，腾出空间将周转桶8的右端先装到右夹头7上，然后将左支座2向周转桶8方向移动，使左夹头6夹在周转桶的左端，然后分别夹紧左夹头6和右夹头7，使周转桶8固定。

装配好周转桶8后，启动驱动装置9，驱动装置9带动右转轴5缓慢转动，转动速度与焊接速度匹配，启动驱动电机14，驱动电机14带动丝杆12转动，丝杆12带动第一滑块11沿第一滑轨10移动，直至焊枪与待焊接缝对齐，启动焊枪，对焊接缝进行焊接，同时通过惰性气体供气装置(装有高压惰性气体的气瓶)对焊接点喷惰性气体，避免焊缝被氧化。

焊接完成后的焊缝随着周转桶8的转动缓慢向下转动，这个过程焊缝进行自然降温，当焊缝转动到喷淋头23的喷淋范围时，与焊缝最近的温度传感器39检测到焊缝的温度，并将温度以电信号的方式发送给控制器26，控制器26判断焊缝的温度是否满足淬冷条件，比如淬冷条件是焊缝温度为100～1100℃，则当温度传感器39检测到的焊缝温度为1200℃时，控制器26不工作，焊缝会继续进行自然降温，直至第N个温度传感器39检测到焊缝的温度为1100℃以下，控制器26就会控制与该第N个温度传感器39对应的喷淋头23后端电磁阀24打开，喷淋头23就会对焊缝开始喷淋淬冷，后续的温度传感器39持续对焊缝进行温度检测，控制器26根据检测结果控制对应喷淋头23喷淋，直至第M个温度传感器39检测到的焊缝温度低于100℃时，控制器26不对该信号做进一步处理，则与第M各温度传感器39对应的喷淋头23不工作，为焊缝保留的温度用于将其表面的冷却水烘干。

为了避免冷却水的流淌而影响到未焊接的焊接缝，如图2所示，可在焊枪17上游侧设置一个热风机44，对焊接缝进行烘干，本实施例中的周转桶8如图2所示时沿顺时针方向转动的，因此，热风机44设置在周转桶8的左侧，刚好可连接在支柱15上。

冷却水被喷淋到周转桶8上后，一部分蒸发，一部分线下流淌进入集水槽40内，进入集水槽40内的冷却水也具有一定的温度，通过排水泵42经排水管41排入水箱43内再利用。

实施例2：

一种提高哈氏合金周转桶环形焊缝耐腐性能的方法，采用上述焊接装置对哈氏合金周转桶进行环焊，并按照如下步骤进行：

a、采用氩弧焊焊接方式对哈氏合金周转桶的筒身和封头进行焊接，焊接温度控制在1350～1400℃；

b、焊接后的焊缝温度自然下降至800～1100℃时，采用纯水对焊缝进行持续喷淋淬冷，直至焊缝温度下降至80～100℃；

c、自然时效90～120min。

通过利用上述焊接装置，使得环焊焊缝能够在焊接完成后及时得到淬冷处理，且在自然降温的过程中实现一个短暂的保温效果，从而在整体上能够实现对焊缝进行一个完成的热处理过程，提高焊缝的耐腐蚀性能。

与传统的对周转桶整体进行热处理的方式相比，本发明采用的方法能有效提高热处理效率，且能有效提高焊缝的耐腐蚀性能，提高生产效率，降低生产成本，具有极大的商业价值。

上述实施例仅例示性说明本发明创造的原理及其功效，以及部分运用的实施例，而非用于限制本发明；应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (2)

1.提高哈氏合金周转桶环形焊缝耐腐性能的焊接装置，其特征在于，包括机座（1），机座（1）两端分别连接有相对设置的左支座（2）和右支座（3），左支座（2）和右支座（3）上分别转动连接有左转轴（4）和右转轴（5），左转轴（4）和右转轴（5）同轴设置，左转轴（4）朝向右转轴（5）的一端连接有左夹头（6），右转轴（5）朝向左转轴（4）的一端连接有右夹头（7），左夹头（6）和右夹头（7）相互正对，左夹头（6）和右夹头（7）之间为放置周转桶（8）的空间，机座（1）上另外连接有用于驱动右转轴（5）转动的驱动装置（9），所述左支座（2）滑动连接在机座（1）上，左支座（2）可沿左转轴（4）的轴向来回移动，所述机座（1）的一侧设置有平行于左转轴（4）的第一滑轨（10），第一滑轨（10）上滑动连接有第一滑块（11），第一滑块（11）上螺纹连接有丝杆（12），丝杆（12）的两端分别与丝杆座（13）转动连接，丝杆座（13）固定连接在机座（1）上，所述机座（1）上设置有用于驱动丝杆（12）转动的驱动电机（14），所述第一滑块（11）上连接有一个向上延伸的支柱（15），支柱（15）顶端连接有悬臂（16），悬臂（16）上固定连接有焊枪（17），所述机座（1）上还另外设置有第二滑轨（18）和第三滑轨（19），第二滑轨（18）和第三滑轨（19）上分别连接有第二滑块（20）和第三滑块（21），第二滑块（20）和第三滑块（21）分别位于左转轴（4）轴向的两侧，且第二滑块（20）和第三滑块（21）之间连接有一圆弧形支架（22），支架（22）上沿周向均布有多个喷淋头（23），每个喷淋头（23）均指向支架（22）的圆心方向，各喷淋头（23）分别通过一个电磁阀（24）与供水主管（25）连接，各电磁阀（24）分别与一个控制器（26）电性连接，受控制器（26）的控制，供水主管（25）与水源连接；

所述左转轴（4）为空心轴，左转轴（4）内滑动连接有一根中心管（27），中心管（27）外壁上设置有外螺纹（28）且设置有三条轴向延伸的滑槽（29），三条滑槽（29）沿中心管（27）外壁周向均布，所述左转轴（4）的内孔两端分别固定连接有一个卡环（30），卡环（30）内壁上周向均布有三个限位齿（31），所述中心管（27）插接在两卡环（30）内，任一卡环（30）的三个限位齿（31）一一对应地插接在三条滑槽（29）内，限制中心管（27）转动，所述左支座（2）背对右支座（3）的一侧固定连接有一个空心轴电机（32），该空心轴电机（32）的驱动轴中心孔内壁上设置有内螺纹（33），所述中心管（27）螺纹连接在空心轴电机（32）的驱动轴内，所述中心管（27）接近右夹头（7）的一端垂直连接有一根向焊枪（17）方向延伸的支管（34），中心管（27）内设置有与支管（34）连通的供气软管（35），供气软管（35）从中心管（27）远离右夹头（7）的一端伸出并与惰性气体供气装置（36）连接；

所述支架（22）与中心管（27）同心，所述中心管（27）接近右夹头（7）的一端端部连接有一个检测座（37），检测座（37）上连接有与喷淋头（23）一一对应的延伸杆（38），各延伸杆（38）沿中心管（27）的径向延伸，各延伸杆（38）自由端分别连接有温度传感器（39），各温度传感器（39）分别与控制器（26）电性连接，向控制器（26）发送温度信号；

所述机座（1）上设置有一个集水槽（40），集水槽（40）位于支架（22）下方，集水槽（40）底部连接有排水管（41）和排水泵（42），排水管（41）另一端与水箱（43）连接。

2.提高哈氏合金周转桶环形焊缝耐腐性能的方法，其特征在于，采用权利要求1所述的焊接装置对哈氏合金周转桶进行环焊，并按照如下步骤进行：

a、采用氩弧焊焊接方式对哈氏合金周转桶的筒身和封头进行焊接，焊接温度控制在1350~1400℃；

b、焊接后的焊缝温度自然下降至800~1100℃时，采用纯水对焊缝进行持续喷淋淬冷，直至焊缝温度下降至80~100℃；

c、自然时效90~120min。