CN111761169A - 一种不锈钢管焊接用辅助装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种不锈钢管焊接用辅助装置及方法，所述装置包括喉箍，所述喉箍包括不锈钢箍带，所述箍带一端端部固定连接一体式的卡箍壳和箍带壳，所述箍带自由端插入箍带壳内形成闭合的环，螺栓旋入所述卡箍壳内将箍带锁紧；所述箍带上设有至少两个辅助焊接孔，所述箍带表面和辅助焊接孔壁设有耐高温层。所述装置具有结构简单、能帮助不锈钢管连接部准确定位，也能稳定地对焊缝背面充保护气的特点。

Description

一种不锈钢管焊接用辅助装置及方法
技术领域
本发明涉及用于不锈钢管焊接技术领域，具体涉及一种不锈钢管焊接用辅助装置及方法。
背景技术
在一些钢管的场合，其要求钢管对接的精度要求较高。常规的管系制作方法(即管子用角铁托住下端，人工调整、修正)，不仅耗时长，对接质量也无法满足要求。另外，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。因此必须解决不锈钢管连接部对位问题及焊缝根部的背面保护问题，防止背面氧化问题。
因此，需要开发一种能帮助不锈管连接部对位也能稳定地对焊缝背面充保护气的装置及方法。
发明内容
本发明的目的在于，克服现有技术中存在的缺陷，提供一种结构简单、辅助不锈钢管连接部精确对位，对焊缝背面充保护气的不锈钢管焊接用辅助装置及方法。
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用辅助装置，所述装置包括喉箍，所述喉箍包括不锈钢箍带，所述箍带一端端部固定连接一体式的卡箍壳和箍带壳，所述箍带自由端插入箍带壳内形成闭合的环，螺栓旋入所述卡箍壳内将箍带锁紧；用于所述第一不锈钢管和第二不锈钢管连接部的对位和固定，所述箍带上设有至少两个辅助焊接孔，用于所述第一不锈钢管和第二不锈钢管连接部的点焊；所述箍带表面和辅助焊接孔壁设有耐高温层。
焊接前，所述喉箍的箍带套在所述第一不锈钢管和第二不锈钢管连接部的外圈，用于所述第一不锈钢管和第二不锈钢管连接部的对位和固定；焊接时，通过所述箍带上设有的辅助焊接孔，先对连接部点焊预固定，点焊完成后拆除所述喉箍进行满焊。
为了减少保护气泄漏及便于密封件拆装，进一步优选的方案是，所述装置还包括密封件，用于所述第一不锈钢管和所述第二不锈钢管非连接部端部的密封，所述密封件为密封盖或密封片，所述密封盖内径与所述第一不锈钢管或所述第二不锈钢管外径适配，所述密封片外径与所述第一不锈钢管或所述第二不锈钢管外径适配。
为了便于焊接操作，避免转动连接部，进一步优选的技术方案是，所述装置还包括至少一个承载架，所述承载架包括第一支撑脚、第二支撑脚、焊接在第一支撑脚和第二支撑脚之间的横梁，所述横梁一长边的侧面设有承载槽。
为了使喉箍具有更好耐高温性能，优选的技术方案是，所述耐高温层的材料为石棉、陶瓷、石墨、ZrC或ZrC/SiC复合材料中的一种或多种。
为了适用不同长度或不同管径的产品需求，进一步优选的技术方案还有，所述横梁、所述第一支撑脚或所述第二支撑脚为伸缩套接结构。
为了便于点焊固定，进一步优选的方案是，所述箍带上的至少两个辅助焊接孔在所述箍带轴向均匀分布。
本发明不锈钢管焊接用辅助装置的焊接方法，包括以下步骤：
S1：设置工艺孔，在所述第一不锈钢和所述第二不锈钢管管壁分别设有一个工艺孔作为背面保护气的进气口和排气口；
S2：连接部对位及固定，将所述第一不锈钢管和所述第二不锈钢管放置在所述承载架的所述承载槽内并将连接部对位，所述喉箍的所述箍带套在所述第一不锈钢管和所述第二不锈钢管的连接部的外圈，所述箍带自由端插入箍带壳内形成闭合的环，螺栓旋入所述卡箍壳内将箍带锁紧；
S3：密封非连接部，采用密封件密封所述第一不锈钢管和所述第二不锈钢管的非连接部端部；
S4：充保护气，所述进气口连接保护气气源，所述排气口连接抽真空装置；打开抽真空装置开关抽气一段时间后，打开保护气气源开关充入保护气；充保护气一段时间后，关闭抽真空装置；排气口向外界环境排气；
S5：点焊固定，焊接过程中始终对管子内充氩气保护，启动焊接设备，通过所述箍带上的辅助焊接孔对第一不锈钢管和第二不锈钢管的连接部进行点焊固定；
S6：满焊，松开螺栓取下喉箍，再次启动焊接设备对所述连接部进行满焊，满焊完成后通一段时间保护气，关闭保护气气源。
S7：焊接进气口和排气口，焊接所述进气口和所述排气口，拆下密封件，完成焊接。
为了防止使用过的保护气影响环境，进一步优选的方案是，所述步骤S4中的所述排气口连接储气装置。
为了对保护气回收再利用，去除保护气中的杂质成分，进一步优选的方案是，所述储气装置的进气处设有净化装置，所述净化装置内设有除水剂、脱氧剂和二氧化碳吸附剂。
为了更好的去除回收的保护气中的杂质成分，进一步优选的方案是，所述除水剂为分子筛，所述脱氧剂为纳米铜、纳米银或纳米钯，所述二氧化碳吸附剂为氧化钠、氧化锂、氧化镁或氧化钙中的一种或多种。
本发明的优点和有益效果在于：所述不锈钢管焊接用辅助装置具有结构简单、便捷、便于不锈钢管连接部稳定对位等特点；该装置可适用于不同长度及不管径的不锈钢管。焊接前在所述第一不锈钢管和第二不锈钢管管壁分别设有一个工艺孔作用于保护气的进气口和排气口，采用抽真空装置抽气后通入保护气，有利于保证所述连接部背面的保护气纯度，防止所述连接部的焊缝背面氧化；焊接过程中先采用点焊预固定，无需翻转或移动连接部，提高了连接部对位的稳定性；将使用后的保护气通过储气装置并净化回收再利用，有利用环境保护和节约成本。
附图说明
图1是本发明不锈钢管焊接用辅助装置的主视结构示意图；
图2是本发明中的喉箍锁紧状态主视结构放大示意图；
图3是本发明中的喉箍放松状态右视结构放大示意图；
图4是本发明中储气装置剖视结构示意图。
图中：1、喉箍；2、箍带；3、卡箍壳；4、箍带壳；5、螺栓；6、第一不锈钢管；7、第二不锈钢管；8、辅助焊接孔；9、密封盖；10、第一承载架；11、第二承载架；12、第一支撑脚；13、第二支撑脚；14、横梁；15、承载槽；16、进气口；17、排气口；18、抽真空装置；19、保护气气源；20、储气装置；21、净化装置；22、除水剂；23、脱氧剂；24、二氧化碳吸附剂。
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。
实施例一
如图1～3所示，本发明是一种不锈钢管焊接用辅助装置，所述装置包括喉箍1，所述喉箍1包括不锈钢箍带2，所述箍带2一端端部固定连接一体式的卡箍壳3和箍带壳4，所述箍带2自由端插入箍带壳4内形成闭合的环，螺栓5旋入所述卡箍壳3内将箍带2锁紧；用于所述第一不锈钢管6和第二不锈钢管7连接部的对位和固定，所述箍带2上设有至少两个辅助焊接孔8，所述箍带2上的至少两个辅助焊接孔8在所述箍带2轴向均匀分布，用于所述第一不锈钢管6和第二不锈钢管7连接部的点焊；所述箍带2表面和辅助焊接孔8壁设有耐高温层；所述耐高温层的材料为石棉，所述装置还包括密封盖9，用于所述第一不锈钢管6和所述第二不锈钢管7非连接部端部的密封，所述密封盖9内径与所述第一不锈钢管6或所述第二不锈钢管7外径适配；所述装置还包括两个相同的承载架分别为第一承载架10和第二承载架11，所述第一承载架10和第二承载架11均包括第一支撑脚12、第二支撑脚13、焊接在第一支撑脚12和第二支撑脚13之间的横梁14，所述横梁14任一长边的侧面设有承载槽15，所述第一不锈钢管6和所述第二不锈钢管7分别置于所述第一承载架10的和第二承载架11的所述承载槽15内，所述横梁14、所述第一支撑脚12或所述第二支撑脚13为伸缩套接结构，可根据所述第一不锈钢管6和所述第二不锈钢管7的长度和管径调节所述横梁14的长度和所述第一支撑脚12和所述第二支撑脚13的高度。
以φ168mm的第一不锈钢管6和第二不锈钢管7焊接为例，所述第一不锈钢管6密封端到所述第二不锈钢管7密封端的间距为400mm，本发明不锈钢管焊接用辅助装置的焊接方法，包括以下步骤：
S1：设置工艺孔，在所述第一不锈钢6和所述第二不锈钢管7管壁分别设有一个工艺孔作为背面保护气的进气口16和排气口17；
S2：连接部对位及固定，将所述第一不锈钢管6和所述第二不锈钢管7放置在两个所述承载架的承载槽15内并将连接部对位，所述喉箍1的所述箍带2套在所述第一不锈钢管6和所述第二不锈钢管7的连接部的外圈，所述箍带2自由端插入箍带壳4内形成闭合的环，螺栓5旋入所述卡箍壳3内将箍带2锁紧；
S3：密封非连接部，采用密封盖9密封所述第一不锈钢管6和所述第二不锈钢管7的非连接部的端部；
S4：充保护气，所述进气口16连接保护气气源19，所述排气口17通过三通接头连接抽真空装置18和储气装置20；焊接作业前，所述储气装置20入口处开关为关闭状态，打开抽真空装置18的开关抽气3min后，打开保护气气源19的开关充入保护气氩气；设定充气流量为20L/min，充保护气5min后，关闭抽真空装置18的开关，形成的气室容积约为8L，氩气纯度可满足不低于99.99％的要求；打开储气装置20入口处开关，所述储气装置20的进气处设有净化装置21，所述净化装置21内设有除水剂22、脱氧剂23和二氧化碳吸附剂24。
S5：点焊固定，焊接过程中始终对管子内充氩气保护，启动焊接设备，通过所述箍带2上的辅助焊接孔8对第一不锈钢管6和第二不锈钢管7的连接部进行点焊固定；
S6：满焊，松开螺栓5取下喉箍1，再次启动焊接设备对所述连接部进行满焊，满焊完成后，继续通2min保护气，关闭保护气气源19。
S7：焊接进气口16和排气口17，焊接所述进气口16和所述排气口17，拆下密封件，完成焊接。
为了更好的去除回收的保护气中的杂质成分，进一步优选的方案是，所述除水剂为分子筛，所述脱氧剂为纳米铜、纳米银或纳米钯，所述二氧化碳吸附剂为氧化钠、氧化锂、氧化镁或氧化钙中的一种或多种。
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 (10)

1.一种不锈钢管焊接用辅助装置，其特征在于，所述装置包括喉箍，所述喉箍包括不锈钢箍带，所述箍带一端端部固定连接一体式的卡箍壳和箍带壳，所述箍带自由端插入箍带壳内形成闭合的环，螺栓旋入所述卡箍壳内将箍带锁紧；所述箍带上设有至少两个辅助焊接孔，所述箍带表面和辅助焊接孔壁设有耐高温层。
2.如权利要求1所述的不锈钢管焊接用辅助装置，其特征在于，所述装置还包括密封件，用于所述第一不锈钢管和所述第二不锈钢管非连接部端部的密封，所述密封件为密封盖或密封片。
3.如权利要求2所述的不锈钢管焊接用辅助装置，其特征在于，所述装置还包括至少一个承载架，所述承载架包括第一支撑脚、第二支撑脚、焊接在第一支撑脚和第二支撑脚之间的横梁，所述横梁一长边的侧面设有承载槽。
4.如权利要求3所述的不锈钢管焊接用辅助装置，其特征在于，所述耐高温层的材料为石棉、陶瓷、石墨、ZrC或ZrC/SiC复合材料中的一种或多种。
5.如权利要求4所述的不锈钢管焊接用辅助装置，其特征在于，所述横梁、所述第一支撑脚和第二支撑脚为伸缩套接结构。
6.如权利要求5所述的不锈钢管焊接用辅助装置，其特征在于，所述箍带上的至少两个辅助焊接孔在所述箍带轴向均匀分布。
7.一种不锈钢管焊接用辅助方法，其特征在于，采用如权利要求1至6中的任一项所述的不锈钢管焊接用辅助装置，包括以下步骤：
S1：设置工艺孔，在所述第一不锈钢和所述第二不锈钢管管壁分别设有一个工艺孔作为背面保护气的进气口和排气口；
S2：连接部对位及固定，将所述第一不锈钢管和所述第二不锈钢管放置在所述承载架的所述承载槽内并将连接部对位，所述喉箍的所述箍带套在所述第一不锈钢管和所述第二不锈钢管的连接部的外圈，所述箍带自由端插入箍带壳内形成闭合的环，螺栓旋入所述卡箍壳内将箍带锁紧；
S3：密封非连接部，采用密封件密封所述第一不锈钢管和所述第二不锈钢管的非连接部端部；
S4：充保护气，所述进气口连接保护气气源，所述排气口连接抽真空装置；打开抽真空装置开关抽气一段时间后，打开保护气气源开关充入保护气；充保护气一段时间后，关闭抽真空装置；排气口向外界环境排气；
S5：点焊固定，焊接过程中始终对管子内充氩气保护，启动焊接设备，通过所述箍带上的辅助焊接孔对第一不锈钢管和第二不锈钢管的连接部进行点焊固定；
S6：满焊，松开螺栓取下喉箍，再次启动焊接设备对所述连接部进行满焊，满焊完成后通一段时间保护气，关闭保护气气源。
S7：焊接进气口和排气口，焊接所述进气口和所述排气口，拆下密封件，完成焊接。
8.如权利要求7所述的不锈钢管焊接用辅助方法，其特征在于，所述步骤S4中的所述排气口连接储气装置。
9.如权利要求8所述的不锈钢管焊接用辅助方法，所述储气装置的进气处设有净化装置，所述净化装置内设有除水剂、脱氧剂和二氧化碳吸附剂。
10.如权利要求9所述的不锈钢管焊接用辅助方法，其特征在于，所述除水剂为分子筛，所述脱氧剂为纳米铜、纳米银或纳米钯，所述二氧化碳吸附剂为氧化钠、氧化锂、氧化镁或氧化钙中的一种或多种。
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