CN112605505A - 一种用于管内壁的焊接气体保护和气压调控装置 - Google Patents

Abstract

一种用于管内壁的焊接气体保护和气压调控装置，包括设置在待焊接管道内壁待焊接位置两侧的密封组件和固定装置及气压调控装置；气压调控装置包括压力传感单元、PLC控制单元、增压电磁阀门、减压电磁阀门、保护气瓶、真空气瓶和电源；密封组件上设置有进气孔、出气孔、螺孔、密封环，进气孔适应进气管道，出气孔适应出气管道，密封环安装在密封组件和待焊接管道内壁之间，螺孔用于连接密封组件和固定装置；固定装置包括限位直杆和螺母，限位直杆两端穿过螺孔并分别通过螺母固定到密封组件上，将待焊接管道两端使用密封组件密封，向待焊接管道内部通入氩气或其他保护气体，使得在焊接过程中待焊接管道内壁的焊缝背面也能被有效保护。

Description

一种用于管内壁的焊接气体保护和气压调控装置

技术领域

本发明涉及焊接工艺领域，特别涉及一种用于管内壁的焊接气体保护和气压调控装置。

背景技术

不锈钢管因其强度高、韧性好、焊接性能优等特点，同时在苛刻服役环境中具有优异的耐蚀性，在航空航天、舰船海洋等重要领域应用广泛，发挥着结构承载、介质传输等作用，特别是，随着高端武器装备对于高功效和高可靠需求的不断提高，迫切需要提升管路系统承压能力，以满足机动性、稳定性、安全性等多方面要求，因此，亟待实现不锈钢管材构件的高性能成形制造。

针对不锈钢管的焊接方法较为多样，包括手工电弧焊、埋弧自动焊、气体保护焊、激光焊、激光电弧复合焊等，目前使用较多的是气体保护焊。其中，钨极氩弧焊是利用氩气作为保护气体，钨极作为电极的焊接方法，在通电后，电极与焊件间产生电弧，在氩气的保护下，电弧热将焊件和填充焊丝融化实现焊接。为了获得优质的焊缝，焊接喷嘴处会连续喷出氩气，使得钨极端部、电弧和熔池以及邻近热影响区的高温金属不与空气接触，从而形成致密的焊接接头。尤其是自动钨极氩弧焊，其热输入易于调节，适用于化学活动性强的不锈钢管的各个位置焊接，已广泛应用于工业生产中。

不锈钢管在焊接过程中，管材外壁焊缝正面处于焊接喷嘴喷出的氩气保护氛围中，所以焊缝质量较为稳定，但对于管材内壁的焊缝背面，由于不锈钢管自身的阻隔，氩气不能对其进行有效保护，在焊接的高温环境下极易受到空气的氧化而产生气孔、氧化夹渣等焊接缺陷，从而导致焊接接头质量下降。目前，国内焊接不锈钢管时大多通过软管充入氩气，再手工剪裁泡沫或胶带纸堵住待焊管材两端以实现对管材内壁的保护，但此类整管充氩气的施焊过程焊前准备时间长，所获焊件质量直接受到人为因素影响，且无法保证焊接时氩气氛围的浓度：若焊接区域氩气含量少，则焊接质量差；若焊接区域氩气含量高，不但会对焊缝性能产生影响，对生产成本造成压力，且氩气在施工现场自由扩散存在一定的安全隐患。

发明内容

本发明的目的在于：提供了一种用于管内壁的焊接气体保护和气压调控装置，将待焊接管道两端使用密封组件密封，向待焊接管道内部通入氩气或其他保护气体，使得在焊接过程中待焊接管道内壁的焊缝背面也能被有效保护，解决了上述问题。

本发明采用的技术方案如下：

一种用于管内壁的焊接气体保护和气压调控装置，包括设置在待焊接管道内壁待焊接位置两侧的密封组件和固定装置，还包括气压调控装置；

所述气压调控装置包括压力传感单元、PLC控制单元、增压电磁阀门、减压电磁阀门、保护气瓶、真空气瓶和电源；管道内壁两侧的密封组件中，一侧的密封组件通过进气管道连接到保护气瓶，另一侧的密封组件通过出气管道连接到真空气瓶，所述进气管道上安装有增压电磁阀门，出气管道上安装有减压电磁阀门；连接到出气管道的密封组件连接压力传感单元，所述压力传感单元、增压电磁阀门、减压电磁阀门和电源均连接到PLC控制单元，所述电源通过PLC控制单元给装置内的电子元器件供电，所述PLC控制单元通过接收到的压力传感单元的信号，通过增压电磁阀门或减压电磁阀门调整两个密封组件内的气压；

所述密封组件上设置有进气孔、出气孔、螺孔、密封环，所述进气孔适应进气管道，出气孔适应出气管道，所述密封环安装在密封组件和待焊接管道内壁之间，所述螺孔用于连接密封组件和固定装置；

所述固定装置包括可调节长度的限位直杆和螺母，所述限位直杆两端穿过螺孔并分别通过螺母固定到密封组件上。

为了更好地实现本方案，进一步地，所述密封组件为可拆卸结构，包括依次安装的第一密封元件和第二密封元件，所述第二密封元件靠近待焊接管道内壁的待焊接位置，第二密封元件上设置有散气孔，第一密封元件和待焊接管道内壁通过密封环连接。

为了更好地实现本方案，进一步地，所述固定装置靠近进气管道的一端设置有挂耳。

为了更好地实现本方案，进一步地，所述密封组件还包括金属网，所述金属网上设置有孔隙，方便束状气流分散，使气流均匀弥散在焊缝附近。

为了更好地实现本方案，进一步地，所述固定装置的限位直杆中部设置有对应待焊接位置的对中标志。

为了更好地实现本方案，进一步地，所述压力传感单元包括压力传感器、冷却管和截止阀门，所述冷却管连接到压力传感器，截止阀门安装在冷却管上。

为了更好地实现本方案，进一步地，所述连接出气管道的密封组件上设置有适应冷却管的插孔。

本发明所述的一种用于管内壁的焊接气体保护和气压调控装置，将待焊接管道两端使用密封组件密封，使用保护气瓶通过进气管道向待焊接管道内部通入保护气体，如氩气等，在向待焊接管道内输入保护气体时，进气管道输入的气体经过一侧的密封组件中的第一密封元件的进气孔，然后通过金属网后束状气流分散，再通过第二密封元件上设置有散气孔，使气流均匀弥散在焊缝附近，使得在焊接过程中待焊接管道内壁的焊缝背面也能被有效保护，同时，我们使用压力传感单元，监控待焊接管道内的气压，当监控到气压过大时，PLC控制单元控制减压电磁阀门打开，将待焊接管道内的气体向真空气瓶中输入一部分，直到气压合适后关闭减压电磁阀门；当压力传感单元监控到待焊接管道内的气压过小时，PLC控制单元控制增压电磁阀门打开，将保护气瓶中的保护气体继续向待焊接管道内输入一部分，直到气压合适后关闭增压电磁阀门。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1.本发明所述的一种用于管内壁的焊接气体保护和气压调控装置，将待焊接管道两端使用密封组件密封，向待焊接管道内部通入氩气或其他保护气体，使得在焊接过程中待焊接管道内壁的焊缝背面也能被有效保护；

2.本发明所述的一种用于管内壁的焊接气体保护和气压调控装置，将待焊接管道两端使用密封组件密封，向待焊接管道内部通入氩气或其他保护气体，并且设计了压力传感单元，并通过PLC控制单元调控，通过增压电磁阀门或减压电磁阀门调整待焊接管道内的气压，防止待焊接管道内气压过高或过低。

附图说明

为了更清楚地说明本技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，对于本领域普通技术人员来讲，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相关的附图，其中：

图1为本发明方案的整体结构立体示意图；

图2为本发明方案的密封组件和固定装置的立体示意图；

图3为本发明方案的连接进气管道的密封元件立体示意图；

图4为本发明方案的连接出气管道的密封元件立体示意图；

图5为本发明方案的气压调控装置电路接线图；

图6为本发明方案的压力传感单元平面示意图；

图中，1-密封组件，2-固定装置，3-压力传感单元，4-PLC控制单元，5-增压电磁阀门，6-减压电磁阀门，7-保护气瓶，8-真空气瓶，9-电源，10-进气管道，11-出气管道，12-待焊接管道，13-焊缝，103-密封环，111-第一密封元件，112-进气孔，113-挂耳，114-第二密封元件，115-散气孔，116-金属网，117-螺孔，122-出气孔，124-插孔，201-限位直杆，202-螺母，203-对中标志，301-压力传感器，302-冷却管，303-截止阀门。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，应当理解，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例，因此不应被看作是对保护范围的限定。基于本发明中的实施例，本领域普通技术工作人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

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“设置”、“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；也可以是直接相连，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。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。

下面结合图1至图6对本发明作详细说明。

实施例1：

一种用于管内壁的焊接气体保护和气压调控装置，如图1，包括设置在待焊接管道12内壁待焊接位置两侧的密封组件1和固定装置2，还包括气压调控装置；

所述气压调控装置包括压力传感单元3、PLC控制单元4、增压电磁阀门5、减压电磁阀门6、保护气瓶7、真空气瓶8和电源9；管道内壁两侧的密封组件1中，一侧的密封组件1通过进气管道10连接到保护气瓶7，另一侧的密封组件1通过出气管道11连接到真空气瓶8，所述进气管道10上安装有增压电磁阀门5，出气管道11上安装有减压电磁阀门6；

如图1、图5，连接到出气管道11的密封组件1连接压力传感单元3，所述压力传感单元3、增压电磁阀门5、减压电磁阀门6和电源9均连接到PLC控制单元4，所述电源9通过PLC控制单元4给装置内的电子元器件供电，所述PLC控制单元4通过接收到的压力传感单元3的信号，通过增压电磁阀门5或减压电磁阀门6调整两个密封组件1内的气压；

所述密封组件1上设置有进气孔112、出气孔122、螺孔117、密封环103，所述进气孔112适应进气管道10，出气孔122适应出气管道11，所述密封环103安装在密封组件1和待焊接管道12内壁之间，所述密封环103选择柔性材料，一般选择不同规格的四氟包覆橡胶圆环，可适应不同内径的不锈钢管件高温施焊过程，同时相对于普通硅胶等材料更方便拆取；所述螺孔117用于连接密封组件1和固定装置2；

所述固定装置2包括可调节长度的限位直杆201和螺母202，所述限位直杆201两端穿过螺孔117并分别通过螺母202固定到密封组件1上。限位直杆201的定长限制密封组件1相互靠近或远离，保证保护气体能够在形成的气流通腔中形成稳定回路。

工作原理：本发明所述的一种用于管内壁的焊接气体保护和气压调控装置，将待焊接管道12两端使用密封组件1密封，使用保护气瓶7通过进气管道10向待焊接管道12内部通入保护气体，如氩气等，在向待焊接管道12内输入保护气体后，使得在焊接过程中待焊接管道内壁的焊缝背面也能被有效保护，同时，我们使用压力传感单元3，监控待焊接管道12内的气压，当监控到气压过大时，PLC控制单元4控制减压电磁阀门6打开，将待焊接管道12内的气体向真空气瓶8中输入一部分，直到气压合适后关闭减压电磁阀门6；当压力传感单元3监控到待焊接管道12内的气压过小时，PLC控制单元4控制增压电磁阀门5打开，将保护气瓶7中的保护气体继续向待焊接管道12内输入一部分，直到气压合适后关闭增压电磁阀门5。

实施例2

本发明在上述实施例1的基础上，如图2、图3，所述密封组件1为可拆卸结构，包括依次安装的第一密封元件111和第二密封元件114，所述第二密封元件114靠近待焊接管道12内壁的待焊接位置，第二密封元件114上设置有散气孔115，所述散气孔115均匀分布，第一密封元件111和待焊接管道12内壁通过密封环103连接。

所述固定装置2靠近进气管道10的一端设置有挂耳113。

所述密封组件1还包括金属网116，所述金属网116上设置有孔隙，方便束状气流分散，使气流均匀弥散在焊缝附近。

所述固定装置2的限位直杆201中部设置有对应待焊接位置的对中标志203。

如图6所示，所述压力传感单元3包括压力传感器301、冷却管302和截止阀门303，所述冷却管302连接到压力传感器301，截止阀门303安装在冷却管302上，当温度超过预设阈值，一般为200℃时，截止阀门303关闭，避免气体温度过高引起压力传感器301内敏感部件在高温下损坏。

所述连接出气管道11的密封组件1上设置有适应冷却管302的插孔124。

工作原理：本发明所述的一种用于管内壁的焊接气体保护和气压调控装置，将待焊接管道12两端使用密封组件1密封，使用保护气瓶7通过进气管道10向待焊接管道12内部通入保护气体，如氩气等，在向待焊接管道12内输入保护气体时，进气管道10输入的气体经过一侧的密封组件中的第一密封元件111的进气孔112，然后通过金属网116后束状气流分散，再通过第二密封元件114上设置有散气孔115，使气流均匀弥散在焊缝附近，使得在焊接过程中待焊接管道内壁的焊缝背面也能被有效保护，同时，我们使用压力传感单元3，监控待焊接管道12内的气压，当监控到气压过大时，PLC控制单元4控制减压电磁阀门6打开，将待焊接管道12内的气体向真空气瓶8中输入一部分，直到气压合适后关闭减压电磁阀门6；当压力传感单元3监控到待焊接管道12内的气压过小时，PLC控制单元4控制增压电磁阀门5打开，将保护气瓶7中的保护气体继续向待焊接管道12内输入一部分，直到气压合适后关闭增压电磁阀门5。

本实施例的其他部分与上述实施例1相同，故不再赘述。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是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，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种用于管内壁的焊接气体保护和气压调控装置，其特征在于：包括设置在待焊接管道（12）内壁待焊接位置两侧的密封组件（1）和固定装置（2），还包括气压调控装置；

所述气压调控装置包括压力传感单元（3）、PLC控制单元（4）、增压电磁阀门（5）、减压电磁阀门（6）、保护气瓶（7）、真空气瓶（8）和电源（9）；管道内壁两侧的密封组件（1）中，一侧的密封组件（1）通过进气管道（10）连接到保护气瓶（7），另一侧的密封组件（1）通过出气管道（11）连接到真空气瓶（8），所述进气管道（10）上安装有增压电磁阀门（5），出气管道（11）上安装有减压电磁阀门（6）；连接到出气管道（11）的密封组件（1）连接压力传感单元（3），所述压力传感单元（3）、增压电磁阀门（5）、减压电磁阀门（6）和电源（9）均连接到PLC控制单元（4），所述电源（9）通过PLC控制单元（4）给装置内的电子元器件供电，所述PLC控制单元（4）通过接收到的压力传感单元（3）的信号，通过增压电磁阀门（5）或减压电磁阀门（6）调整两个密封组件（1）内的气压；

所述密封组件（1）上设置有进气孔（112）、出气孔（122）、螺孔（117）、密封环（103），所述进气孔（112）适应进气管道（10），出气孔（122）适应出气管道（11），所述密封环（103）安装在密封组件（1）和待焊接管道（12）内壁之间，所述螺孔（117）用于连接密封组件（1）和固定装置（2）；

所述固定装置（2）包括可调节长度的限位直杆（201）和螺母（202），所述限位直杆（201）两端穿过螺孔（117）并分别通过螺母（202）固定到密封组件（1）上。

2.根据权利要求1所述的一种用于管内壁的焊接气体保护和气压调控装置，其特征在于：所述密封组件（1）为可拆卸结构，包括依次安装的第一密封元件（111）和第二密封元件（114），所述第二密封元件（114）靠近待焊接管道（12）内壁的待焊接位置，第二密封元件（114）上设置有散气孔（115），第一密封元件（111）和待焊接管道（12）内壁通过密封环（103）连接。

3.根据权利要求2所述的一种用于管内壁的焊接气体保护和气压调控装置，其特征在于：所述固定装置（2）靠近进气管道（10）的一端设置有挂耳（113）。

4.根据权利要求2所述的一种用于管内壁的焊接气体保护和气压调控装置，其特征在于：所述密封组件（1）还包括金属网（116），所述金属网（116）上设置有孔隙，方便束状气流分散，使气流均匀弥散在焊缝附近。

5.根据权利要求1所述的一种用于管内壁的焊接气体保护和气压调控装置，其特征在于：所述固定装置（2）的限位直杆（201）中部设置有对应待焊接位置的对中标志（203）。

6.根据权利要求1所述的一种用于管内壁的焊接气体保护和气压调控装置，其特征在于：所述压力传感单元（3）包括压力传感器（301）、冷却管（302）和截止阀门（303），所述冷却管（302）连接到压力传感器（301），截止阀门（303）安装在冷却管（302）上。

7.根据权利要求6所述的一种用于管内壁的焊接气体保护和气压调控装置，其特征在于：所述连接出气管道（11）的密封组件（1）上设置有适应冷却管（302）的插孔（124）。

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