CN111673238A - 一种不锈钢管焊接背面保护充气工装 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种不锈钢管焊接背面保护充气工装，包括用于在焊接管内形成保护区域的两个工装件，两个工装件分别为左工装件与右工装件，左工装件与右工装件均包括盖板，盖板上连接有用于将左工装件或右工装件拉出管外或推入管内的拉手，盖板边缘沿远离盖板中心方向延伸设有密封环，密封环的外缘与待焊管的管内壁相适配；左工装件或右工装件上设有保护气进气扩散缓冲器。本发明结构轻便，操作简单，可以根据实际情况调整前后工装放置距离以控制充气长度，保护气体不需要开太大，浪费少。背面保护集中，其焊缝背面颜色以白、金黄为主，达到了最佳保护效果。

Description

一种不锈钢管焊接背面保护充气工装
技术领域
本发明涉及一种不锈钢管焊接背面保护充气工装。
背景技术
在船用脱硫塔装置的制作过程中，涉及到的脱硫塔主体采用超级奥氏体不锈钢254SMo及超级双相不锈钢2507板卷制而成，罐体直径约3m，板材厚度8mm，同时在罐体上还安装有SUS316L不锈钢管系附件。对于上述不锈钢板材焊接，有的企业是采用手工钨极氩弧焊(TIG)打底+实芯焊丝气保焊(GMAW)填充组合焊工艺，单面焊焊接。为保证根部焊接质量，反面采用混合气体(90％N2+10％H2)进行充气保护。不锈钢焊缝氩弧焊打底焊接时，因母材中铬元素(Cr)的氧化反应非常活泼，如果没有合适的保护措施，背面的焊缝成型很容易在焊接过程中腐蚀氧化，内部元素烧损，产生豆腐渣状的焊接缺陷，造成焊缝耐腐蚀性能下降，最终试验结果不满足规范要求。因此必须解决焊缝根部的背面保护，防止背面氧化问题。
在实际焊接生产中，为保证根部焊接质量，通常采用焊缝背面充保护气体，比如氩气保护或混合气体保护，来隔绝氧气把焊缝背面保护起来。但如果整体充保护气会造成气体的回旋和紊流，产生气体排斥过大，不仅造成气体浪费，实际保护作用并不好。
发明内容
本发明的目的在于，克服现有技术中存在的缺陷，提供一种不锈钢管焊接背面保护充气工装，结构轻便，操作简单，可以根据实际情况调整前后工装放置距离以控制充气长度，保护气体不需要开太大，浪费少。背面保护集中，其焊缝背面颜色以白、金黄为主，达到了最佳保护效果。
为实现上述目的，本发明的技术方案是设计一种不锈钢管焊接背面保护充气工装，包括用于在焊接管内形成保护区域的两个工装件，两个工装件分别为左工装件与右工装件，左工装件与右工装件均包括盖板，盖板上连接有用于将左工装件或右工装件拉出管外或推入管内的拉手，盖板边缘沿远离盖板中心方向延伸设有密封环，密封环的外缘与待焊管的管内壁相适配；左工装件或右工装件上设有保护气进气扩散缓冲器。通过设置两个可以推入或拉出管内的工装件，通过适配密封环的设置，在焊接的两管接缝处两侧(管内)形成保护区域，通过研究充气保护原理，采用保护罩充气保护法，在管子内侧区域形成保护区域，在焊接前工装导气管连接气瓶，打开气瓶阀门开始充气，对保护区域空气进行置换(排除保护区域内的氧气)，这样使焊缝背面得到了有效保护。有技术资料证明：在相同相同充氩流量情况下，氩气直接充入，会引起管内气氛紊乱，氩气与空气置换速度减慢，管内氧气含量下降较慢；而采用氩气经过扩散缓冲器进入管内，使管内氩气与空气置换速度加快，管内氧份含量下降较快。本工装采用进气扩散缓冲器实现了充气优化。
进一步的技术方案是，两个工装件中一个工装件上设有保护气进气扩散缓冲器，另一个工装件的密封环上设有空气排出孔。
进一步的技术方案是，扩散缓冲器高度上低于空气排出孔；所述密封环采用橡胶材质制成；所述盖板为2mm厚不锈钢圆板，密封环呈圆环状。由于氩气的相对原子质量比空气高，因此空气排出孔设置在较高的地方用于排出空气。
进一步的技术方案为，扩散缓冲器为表面设有一排氩气进气孔的铜管，进气孔沿铜管长度方向设置；所述扩散缓冲器穿过盖板设置，扩散缓冲器其与拉手位于同端的一端为气管接头、另一端其表面设有设有一排氩气进气孔。
进一步的技术方案为，左工装件或右工装件的盖板均设有两个，两个盖板通过螺栓固定连接，两个盖板的边缘均固定设有密封环；左工装件或右工装件的两片密封环的对应位置设有一个空气排出孔。还可以配套设置一个用于在空气排完后堵住空气排出孔的橡胶堵头(因为在排完空气后开始焊接时焊缝坡口处的胶带撕掉本身存在氩气出气的地方，所以整个焊接过程中仍保持氩气的输入)，橡胶堵头其远离焊缝的表面固定连接拉手用于方便拉出或塞上堵头，配套设置的堵头只需堵住外侧的空气排出孔就好。使用方法是：1)按技术规范要求，焊前对管外侧坡口面进行胶带密封，安装充气工装提前充保护气，氩气的纯度不得低于99.99％，等管子内空气排尽氩气充满后，方可开始焊接。2)设定背面充气流量为20L/min，以φ168*5mm管子为例，封堵间距为400mm，形成的气室容积约为8L，3分钟后保护气体纯度可满足要求。3)在整个焊接过程中，必须始终对管子内充氩气保护。焊接时，先撕开坡口面上的胶带，撕开长度根据管径大小。4)
焊接完成后，再持续充气2分钟后再停止充气。
本发明的优点和有益效果在于：通过此工装，在管子内侧区域形成保护区域，在焊接前工装导气管连接气瓶，打开气瓶阀门开始充气，对保护区域空气进行置换(排除保护区域内的氧气)，这样使焊缝背面得到了有效保护。该工装结构轻便，操作简单，可以根据实际情况调整前后工装放置距离(充气长度)，保护气体不需要开太大，浪费少。背面保护集中，其焊缝背面颜色以白、金黄为主，达到了最佳保护效果。有技术资料证明：在相同相同充氩流量情况下，氩气直接充入，会引起管内气氛紊乱，氩气与空气置换速度减慢，管内氧气含量下降较慢；而采用氩气经过扩散缓冲器进入管内，使管内氩气与空气置换速度加快，管内氧份含量下降较快。本工装采用进气扩散缓冲器实现了充气优化。
附图说明
图1是本发明一种不锈钢管焊接背面保护充气工装的示意图；
图2是图1中左工装件的侧视图。
图中：1、盖板；2、拉手；3、密封环；4、进气扩散缓冲器；5、空气排出孔；6、气管接头；7、氩气进气孔；8、螺栓；9、坡口。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
如图1至图2所示，本发明是一种不锈钢管焊接背面保护充气工装，包括用于在焊接管内形成保护区域的两个工装件，两个工装件分别为左工装件与右工装件，左工装件与右工装件均包括盖板1，盖板1上连接有用于将左工装件或右工装件拉出管外或推入管内的拉手2(或拉环)，盖板1边缘沿远离盖板1中心方向延伸设有密封环3，密封环3的外缘与待焊管的管内壁相适配；左工装件或右工装件上设有保护气进气扩散缓冲器4(保护气一般采用氩气)。两个工装件中一个工装件上设有保护气进气扩散缓冲器4，另一个工装件的密封环3上设有空气排出孔5。扩散缓冲器高度上低于空气排出孔5；所述密封环3采用橡胶材质制成；所述盖板1为2mm厚不锈钢圆板，密封环3呈圆环状。扩散缓冲器为表面设有一排氩气进气孔7的铜管，进气孔沿铜管长度方向设置；所述扩散缓冲器穿过盖板1设置，扩散缓冲器其与拉手2位于同端的一端为气管接头6、另一端其表面设有设有一排氩气进气孔7。左工装件或右工装件的盖板1均设有两个，两个盖板1通过螺栓8固定连接，两个盖板1的边缘均固定设有密封环3；左工装件或右工装件的两片密封环3的对应位置设有一个空气排出孔5。按技术规范要求，焊前对管外侧坡口9面进行胶带密封，安装充气工装提前充保护气，氩气的纯度不得低于99.99％，等管子内空气排尽氩气充满后，方可开始焊接。其中，气管接头管径6mm，橡胶环其厚度3mm，螺栓采用6个M5×50的螺栓，空气排出孔孔径10mm，待焊的不锈钢钢管：φ168×5mm的不锈钢管。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种不锈钢管焊接背面保护充气工装，其特征在于，包括用于在焊接管内形成保护区域的两个工装件，两个工装件分别为左工装件与右工装件，左工装件与右工装件均包括盖板，盖板上连接有用于将左工装件或右工装件拉出管外或推入管内的拉手，盖板边缘沿远离盖板中心方向延伸设有密封环，密封环的外缘与待焊管的管内壁相适配；左工装件或右工装件上设有保护气进气扩散缓冲器。
2.根据权利要求1所述的一种不锈钢管焊接背面保护充气工装，其特征在于，两个工装件中一个工装件上设有保护气进气扩散缓冲器，另一个工装件的密封环上设有空气排出孔。
3.根据权利要求2所述的一种不锈钢管焊接背面保护充气工装，其特征在于，扩散缓冲器高度上低于空气排出孔；所述密封环采用橡胶材质制成；所述盖板为2mm厚不锈钢圆板，密封环呈圆环状。
4.根据权利要求3所述的一种不锈钢管焊接背面保护充气工装，其特征在于，所述扩散缓冲器为表面设有一排氩气进气孔的铜管，进气孔沿铜管长度方向设置；所述扩散缓冲器穿过盖板设置，扩散缓冲器其与拉手位于同端的一端为气管接头、另一端其表面设有设有一排氩气进气孔。
5.根据权利要求4所述的一种不锈钢管焊接背面保护充气工装，其特征在于，所述左工装件或右工装件的盖板均设有两个，两个盖板通过螺栓固定连接，两个盖板的边缘均固定设有密封环；左工装件或右工装件的两片密封环的对应位置设有一个空气排出孔。
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