CN112975052A - 管板焊接保护装置及管板焊接方法 - Google Patents

管板焊接保护装置及管板焊接方法 Download PDF

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Abstract

本发明管板焊接保护装置及管板焊接方法，属于管板焊接领域，目的是提高焊接质量。包括背面保护罩、透明的正面保护罩和进气管路；正面保护罩包括罩体和封闭罩体外端开口的活动盖板，活动盖板与罩体活动连接；活动盖板上设置有容置孔和施焊孔；由背面保护罩罩在管板焊接坡口背侧以及正面保护罩罩在管板焊接坡口正面侧包围形成气体充填腔，进气管路与气体充填腔相连通。本发明，通过背面保护罩，对焊缝背面进行保护，通过正面保护罩，对焊缝正面进行保护，避免刚施焊完的焊缝正面和焊缝背面与空气接触发生氧化反应，保证焊缝的质量；并提供良好的保护气体环境，消除环境空气流动对焊接的影响，保证电弧和熔池的持续稳定性，适应不同的施焊环境。

Description

管板焊接保护装置及管板焊接方法
技术领域
本发明属于管板焊接技术领域，具体的是管板焊接保护装置及管板焊接方法。
背景技术
焊接是承压类设备制造的重要步骤之一，焊接质量对设备质量具有直接影响，而承压类设备的焊接质量不佳会对设备工作人员生命安全产生威胁，造成严重安全事故，故，确保承压类设备的焊接质量是承压类设备安全使用的前提。尤其是承压设备中的管板的焊接质量，更是起到举足轻重的作用。
在承压类设备管板焊接中，常规的焊接方法是采用传统手工钨极氩弧焊进行焊接，由焊枪枪头流出的惰性气体对焊接电弧、熔池进行保护，减少空气的不良影响，以此得到质量较高的焊接接头。但此种焊接方法无法避免的缺陷是氩气无法对焊缝背面进行保护，刚施焊完成的焊缝背面易和空气中的氧气发生氧化反应，一定程度上降低了焊接质量；此外，采用此种方法焊接时电弧和熔池的持续稳定性受环境风速影响较大，当风速较大时，则不宜使用该方法进行施焊，能施焊时也需要增加氩气流量，还需额外采取防风措施，该方法的使用具有一定局限性，且易造成不必要的资源浪费。
发明内容
本发明的目的是为了解决传统管板焊接受环境影响大的问题，提供一种管板焊接保护装置及管板焊接方法，以降低环境对焊接质量的影响，提高焊接质量。
本发明采用的技术方案是：管板焊接保护装置，包括用于罩在管板焊接坡口背侧的背面保护罩、用于罩在管板焊接坡口正面侧的透明的正面保护罩和输送焊接保护气体的进气管路；
所述正面保护罩包括两端贯通的罩体和设置于罩体外端封闭罩体外端开口的活动盖板，所述活动盖板沿罩体周向与罩体活动连接；在活动盖板上设置有容待焊管通过的容置孔，在容置孔的旁侧设置有施焊孔；
通过背面保护罩罩在管板焊接坡口背侧以及正面保护罩罩在管板焊接坡口正面侧包围形成气体充填腔，所述进气管路敷设于气体充填腔的外侧，其排气口与气体充填腔相连通。
进一步的，所述进气管路的排气口连接于背面保护罩。
进一步的，还包括用于封堵待焊管的封堵盖；所述封堵盖包括封堵板和手柄；所述封堵板与待焊管的内壁密封连接，且沿待焊管轴向，封堵板与待焊管的活动配合；
由背面保护罩罩在管板焊接坡口背侧、正面保护罩罩在管板焊接坡口正面侧以及封堵板封闭待焊管形成所述气体充填腔；
所述手柄位于气体充填腔内。
进一步的，在正面保护罩上设置有用于将罩体可拆卸安装于待焊板的连接结构；
在背面保护罩上设置有用于将背面保护罩可拆卸安装于待焊板的连接结构；
所述连接结构包括耳座和连接于耳座上的螺丝杆真空吸盘；所述耳座对应安装于背面保护罩或正面保护罩的外侧壁。
进一步的，在正面保护罩罩体的内端设置有沿其轴向向内凹陷的凹槽一，在凹槽一内卡设有密封圈一；
在背面保护罩的内端设置有沿其轴向向内凹陷的凹槽二，在凹槽二内设置有密封圈二。
进一步的，所述在正面保护罩的罩体的外端设置有沿其径向向内凸出的凸缘，在凸缘的内外两侧分别设置有夹板，经连接螺栓将两侧的夹板与凸缘可拆卸连接，并由两侧的夹板与凸缘包围形成开口朝向罩体中心的滑槽，活动盖板插接于所述滑槽内，与滑槽活动配合；并在活动盖板与罩体之间设置有密封结构。
进一步的，所述滑槽为环绕罩体一周的封闭结构；包括在活动盖板的内外两侧与所述夹板对应处设置的向内凹陷的密封槽一，由密封圈三嵌入密封槽一内构成所述密封结构；
在活动盖板的容置孔的孔壁设置有沿其径向向外凹陷的密封槽二，在密封槽二内设置有密封圈四。
管板焊接方法，
步骤一、将背面保护罩于管板焊接坡口背侧安装于待焊板背面，由背面保护罩与待焊板背面包围形成背面腔体；将正面保护罩于管板焊接坡口正面侧穿过待焊管安装于待焊板正面，由正面保护罩、待焊板正面和待焊管的外壁包围形成正面腔体；其背面腔体与正面腔体经管板坡口相连通；将进气管路连接于背面保护罩；
步骤二、使待焊管的两端管口处于敞开状态，由进气管路向背面腔体内通入焊接保护气体，排出背面腔体以及正面腔体内的空气；
步骤三、封闭待焊管两端管口的连通通路，持续通入焊接保护气体，并将焊枪穿过活动盖板上的施焊孔进行焊接。
进一步的，步骤三中，将封堵盖由待焊管的外端插入封堵盖，并推动封堵盖沿着待焊管轴向移动至待焊管的内端。
进一步的，步骤三中，沿着管板焊缝的环向，管板焊缝分成N段焊缝节段，且N大于或者等于2；相邻两段焊缝节段中，上一焊缝节段焊接完毕后，旋转活动盖板至与下一焊缝节段对应处进行焊接；步骤二和步骤三中，沿竖向，待焊管位于待焊板的上方。
本发明的有益效果是：本发明，通过背面保护罩的设置，可罩在管板焊接坡口背侧，对焊缝背面进行保护，避免刚施焊完的焊缝背面与空气接触发生氧化反应，利于提高焊缝的质量；通过正面保护罩，可罩在管板焊接坡口正面，对焊缝正面进行保护，避免刚施焊完的焊缝正面与空气接触发生氧化反应，保证焊缝的质量；且正面保护罩罩在管板焊接坡口正面，通过活动盖板上的施焊孔进行施焊，由正面保护罩、待焊板和待焊管外壁包围形成的正面腔体作为施焊空间，施焊空间相对密闭，能提供良好的保护气体环境，还能消除了环境空气流动对焊接的影响，为施焊作业创造一个稳定的局部换件，保证了电弧和熔池的持续稳定性，适应于不同的施焊环境。
附图说明
图1为本发明公开的管板焊接装置的结构示意图；
图2为管板焊接装置的剖视图；
图3为图2的A处局部放大图。
图中，正面保护罩1、罩体1A、凹槽一1A1、密封圈一1A2、凸缘1A3、活动盖板1B、容置孔1B1、施焊孔1B2、密封槽一1B3、密封圈三1B4、密封槽二1B5、密封圈四1B6、夹板1C、滑槽1D、背面保护罩2、耳座2A、螺丝杆真空吸盘2B、凹槽二2C、密封圈二2D、气体充填腔3、正面腔体3A、背面腔体3B、进气管路4、封堵盖5、封堵板5A、手柄5B、待焊板6、待焊管7。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明如下：
管板焊接保护装置，如图1、图2和图3所示，包括用于罩在管板焊接坡口背侧的背面保护罩2、用于罩在管板焊接坡口正面侧的透明的正面保护罩1和输送焊接保护气体的进气管路4；
所述正面保护罩1包括两端贯通的罩体1A和设置于罩体1A外端封闭罩体1A外端开口的活动盖板1B，所述活动盖板1B沿罩体1A周向与罩体1A活动连接；在活动盖板1B上设置有容待焊管7通过的容置孔1B1，在容置孔1B1的旁侧设置有施焊孔1B2；
通过背面保护罩2罩在管板焊接坡口背侧以及正面保护罩1罩在管板焊接坡口正面侧包围形成气体充填腔3，所述进气管路4敷设于气体充填腔3的外侧，其排气口与气体充填腔3相连通。
其中，管板焊接是指待焊管道一端焊接待焊板，在待焊板上开设与待焊接适宜的孔，待焊管7焊接端伸入孔内，在待焊管与孔壁之间加工管板焊接坡口。管板焊接坡口的正面侧是施焊侧，即待焊管7所在侧；管板焊接坡口的与正面侧相对的一侧为其背侧。
使用时，罩体1A的一端与待焊板接触，为罩体1A内端，另一端为罩体1A外端。
本发明公开的管板焊接保护装置，通过背面保护罩2的设置，可罩在管板焊接坡口背侧，对焊缝背面进行保护，避免刚施焊完的焊缝背面与空气接触发生氧化反应，利于提高焊缝的质量；
通过正面保护罩1，可罩在管板焊接坡口正面，对焊缝正面进行保护，避免刚施焊完的焊缝正面与空气接触发生氧化反应，保证焊缝的质量；且正面保护罩1罩在管板焊接坡口正面，通过活动盖板1B上的施焊孔1B2进行施焊，由正面保护罩1、待焊板6和待焊管7外壁包围形成的正面腔体3A作为施焊空间，施焊空间相对密闭，能提供良好的保护气体环境，还能消除了环境空气流动对焊接的影响，为施焊作业创造一个稳定的局部换件，保证了电弧和熔池的持续稳定性，适应于不同的施焊环境。
其气体充填腔3包括由正面保护罩1、待焊板6和待焊管7外壁包围形成的正面腔体3A以及由背面保护罩2和待焊板6包围形成的背面腔体3B，正面腔体3A和背面腔体3B由管板焊接坡口相连通，使得通过进气管路4输入的焊接保护气体不仅分布于焊缝正面，还分布于焊缝背面，使得焊缝完全被焊接保护气体包围，更利于提高焊缝质量。焊接保护气体通常采用氩气。
进气管路4可以连接与正面保护罩1，但是，为了利于排尽气体充填腔3内的空气，提供一个纯净的焊接保护气体环境，优选的，所述进气管路4的排气口连接于背面保护罩2。在焊接之前，需要通入氩气，将气体充填腔3内的空气由待焊管7排出，由于氩气较空气重，而为了利于空气的排出，需要使待焊管7的焊接端相对的另一端朝上，而此时将进气管路4连接于背面保护罩2，使得焊接保护气体由气体充填腔3的底部通入，缩短了焊接保护气体在气体充填腔3的移动路径，利于快速去除气体充填腔3内的空气。
为了避免焊接保护气体从待焊管7的外端管口溢出，外部空气从待焊管7的外端管口进入气体充填腔3。还包括用于封堵待焊管7的封堵盖5；所述封堵盖5包括封堵板5A和手柄5B；所述封堵板5A与待焊管7的内壁密封连接，且沿待焊管7轴向，封堵板5A与待焊管7的活动配合；
由背面保护罩2罩在管板焊接坡口背侧、正面保护罩1罩在管板焊接坡口正面侧以及封堵板5A封闭待焊管7形成所述气体充填腔3；
所述手柄5B位于气体充填腔3内。
该结构，封堵板5A与待焊管7的内壁密封连接，避免了气体经封堵板5A与待焊管7的接缝处泄露，保证了气体充填腔3的密封性能。封堵板5A与待焊管7的活动配合，是指封堵板5A可沿着待焊管7轴向移动，使得封堵板5A可移动至待焊管7的内端管口处，缩小气体充填腔3的体积，减少焊接保护气体的用量。
其中，待焊管7与待焊板6相邻的一端的为待焊管7的内端，而待焊管7的另一端的为待焊管7的外端。
可以通过千斤顶等将正面保护罩1和背面保护罩2顶靠在待焊板的对应面上，但是为了便于使用，优选的，在正面保护罩1上设置有用于将罩体1A可拆卸安装于待焊板的连接结构；在背面保护罩2上设置有用于将背面保护罩2可拆卸安装于待焊板的连接结构；所述连接结构包括耳座2A和连接于耳座2A上的螺丝杆真空吸盘2B；所述耳座2A对应安装于背面保护罩2或正面保护罩1的外侧壁。
在正面保护罩1的外壁均匀安装3、4个或者其它合适数量的耳座2A，在各个耳座2A上安装螺丝杆真空吸盘2B作为正面保护罩1的连接结构，通过螺丝杆真空吸盘2B吸附于待焊板上实现正面保护罩1的安装。背面保护罩2的安装亦然。
为了提高密封性，在正面保护罩1罩体1A的内端设置有沿其轴向向内凹陷的凹槽一1A1，在凹槽一1A1内卡设有密封圈一1A2。密封圈一1A2使得正面保护罩1与待焊板6之间形成良好接触密封，确保焊接保护气体不会从正面保护罩1与待焊板6的接触缝处泄漏。通过正面保护罩1上的螺丝杆真空吸盘2B实现正面保护罩1与待焊板6通过密封圈一1A2形成良好接触密封，确保氩气对焊缝正面及木材、母材、焊材提供良好的保护。
在背面保护罩2的内端设置有沿其轴向向内凹陷的凹槽二2C，在凹槽二2C内设置有密封圈二2D。
密封圈二2D使得背面保护罩2与待焊板6之间形成良好接触密封，确保焊接保护气体不会从背面保护罩2与待焊板6的接触缝处泄漏。通过螺丝杆真空吸盘2B实现背面保护罩2与待焊板6通过密封圈二2D形成良好接触密封，确保氩气对焊缝背面及木材、母材、焊材提供良好的保护。
活动盖板1B可以为槽形的盖子盖在罩体1A的外端。本发明中，所述在正面保护罩1的罩体1A的外端设置有沿其径向向内凸出的凸缘1A3，在凸缘1A3的内外两侧分别设置有夹板1C，经连接螺栓将两侧的夹板1C与凸缘1A3可拆卸连接，并由两侧的夹板1C与凸缘1A3包围形成开口朝向罩体1A中心的滑槽1D，活动盖板1B插接于所述滑槽1D内，与滑槽1D活动配合；并在活动盖板1B与罩体1A之间设置有密封结构。
通过凸缘1A3的设置起到支撑内外两侧夹板1C的作用，在夹板1C之间形成滑槽1D，滑槽1D起到安装活动盖板1B、为活动盖板1B的旋转提供了空间，并将活动盖板1B限制在滑槽1D，避免脱落。而密封结构的设置，避免焊接保护气体从活动盖板1B与罩体1A之间的拼缝处泄漏。
其中凸缘1A3的内外两侧，是指凸缘1A3的内侧和外侧，凸缘1A3的内侧为凸缘1A3与待焊板6相对的一侧，另一侧则为凸缘1A3的外侧。
可以将凸缘1A3外侧的夹板1C分段设置，且凸缘1A3内侧的夹板1C为整体；或者凸缘1A3外侧的夹板1C为整体，且凸缘1A3内侧的夹板1C分段设置。本发明公开的实施例中，所述滑槽1D为环绕罩体1A一周的封闭结构，即凸缘1A3内外两侧的夹板1C均为中间带有孔洞的整体，减少了板块的数量，更便于组装拆卸和保存。包括在活动盖板1B的内外两侧与所述夹板1C对应处设置的向内凹陷的密封槽一1B3，由密封圈三1B4嵌入密封槽一1B3内构成所述密封结构。通过活动盖板1B的内外两侧均安装密封圈三1B4，使活动盖板1B能沿滑槽1D旋转的同时具有良好的密封性能。为了进一步提高密封性能，在活动盖板1B的容置孔1B1的孔壁设置有沿其径向向外凹陷的密封槽二1B5，在密封槽二1B5内设置有密封圈四1B6。
管板焊接方法，
步骤一、将背面保护罩2于管板焊接坡口背侧安装于待焊板6背面，由背面保护罩2与待焊板6背面包围形成背面腔体3B；将正面保护罩1于管板焊接坡口正面侧穿过待焊管7安装于待焊板6正面，由正面保护罩1、待焊板6正面和待焊管7的外壁包围形成正面腔体3A；其背面腔体3B与正面腔体3A经管板坡口相连通；将进气管路4连接于背面保护罩2；
步骤二、使待焊管7的两端管口处于敞开状态，由进气管路4向背面腔体3B内通入焊接保护气体，排出背面腔体3B以及正面腔体3A内的空气；
步骤三、封闭待焊管7两端管口的连通通路，持续通入焊接保护气体，并将焊枪穿过活动盖板1B上的施焊孔1B2进行焊接。
本管板焊接方法，通过在焊接坡口的背侧安装背面保护罩2对焊缝背面进行保护，避免刚施焊完的焊缝背面与空气接触发生氧化反应，利于提高焊缝的质量；通过正面保护罩1对焊缝正面进行保护，避免刚施焊完的焊缝正面与空气接触发生氧化反应，保证焊缝的质量；且正面保护罩1罩在管板焊接坡口正面，提供了良好的保护气体环境，消除了环境空气流动对焊接的影响，为施焊作业创造一个稳定的局部换件，保证了电弧和熔池的持续稳定性，适应于不同的施焊环境。进气管路4连接与背面保护罩2，即焊接保护气体由背面腔体3B进入正面腔体3A，消除焊接保护气体流速对焊接的影响，更利于保证电弧和熔池的持续稳定性。
步骤三中，将封堵盖5由待焊管7的外端插入封堵盖5，并推动封堵盖5沿着待焊管7轴向移动至待焊管7的内端。
为了进一步提高焊接质量，步骤三中，沿着管板焊缝的环向，管板焊缝分成N段焊缝节段，且N大于或者等于2；相邻两段焊缝节段中，上一焊缝节段焊接完毕后，旋转活动盖板1B至与下一焊缝节段对应处进行焊接。为了利用快速有效排尽气体充填腔3内的空气，并利于焊接作业，步骤二和步骤三中，沿竖向，待焊管7位于待焊板6的上方。

Claims (10)

1.管板焊接保护装置，其特征在于：包括用于罩在管板焊接坡口背侧的背面保护罩(2)、用于罩在管板焊接坡口正面侧的透明的正面保护罩(1)和输送焊接保护气体的进气管路(4)；
所述正面保护罩(1)包括两端贯通的罩体(1A)和设置于罩体(1A)外端封闭罩体(1A)外端开口的活动盖板(1B)，所述活动盖板(1B)沿罩体(1A)周向与罩体(1A)活动连接；在活动盖板(1B)上设置有容待焊管(7)通过的容置孔(1B1)，在容置孔(1B1)的旁侧设置有施焊孔(1B2)；
通过背面保护罩(2)罩在管板焊接坡口背侧以及正面保护罩(1)罩在管板焊接坡口正面侧包围形成气体充填腔(3)，所述进气管路(4)敷设于气体充填腔(3)的外侧，其排气口与气体充填腔(3)相连通。
2.如权利要求1所述的管板焊接保护装置，其特征在于：所述进气管路(4)的排气口连接于背面保护罩(2)。
3.如权利要求1或2所述的管板焊接保护装置，其特征在于：还包括用于封堵待焊管(7)的封堵盖(5)；所述封堵盖(5)包括封堵板(5A)和手柄(5B)；所述封堵板(5A)与待焊管(7)的内壁密封连接，且沿待焊管(7)轴向，封堵板(5A)与待焊管(7)的活动配合；
由背面保护罩(2)罩在管板焊接坡口背侧、正面保护罩(1)罩在管板焊接坡口正面侧以及封堵板(5A)封闭待焊管(7)形成所述气体充填腔(3)；
所述手柄(5B)位于气体充填腔(3)内。
4.如权利要求1或2所述的管板焊接保护装置，其特征在于：在正面保护罩(1)上设置有用于将罩体(1A)可拆卸安装于待焊板(6)的连接结构；
在背面保护罩(2)上设置有用于将背面保护罩(2)可拆卸安装于待焊板(6)的连接结构；
所述连接结构包括耳座(2A)和连接于耳座(2A)上的螺丝杆真空吸盘(2B)；所述耳座(2A)对应安装于背面保护罩(2)或正面保护罩(1)的外侧壁。
5.如权利要求1或2所述的管板焊接保护装置，其特征在于：在正面保护罩(1)罩体(1A)的内端设置有沿其轴向向内凹陷的凹槽一(1A1)，在凹槽一(1A1)内卡设有密封圈一(1A2)；
在背面保护罩(2)的内端设置有沿其轴向向内凹陷的凹槽二(2C)，在凹槽二(2C)内设置有密封圈二(2D)。
6.如权利要求5所述的管板焊接保护装置，其特征在于：所述在正面保护罩(1)的罩体(1A)的外端设置有沿其径向向内凸出的凸缘(1A3)，在凸缘(1A3)的内外两侧分别设置有夹板(1C)，经连接螺栓将两侧的夹板(1C)与凸缘(1A3)可拆卸连接，并由两侧的夹板(1C)与凸缘(1A3)包围形成开口朝向罩体(1A)中心的滑槽(1D)，活动盖板(1B)插接于所述滑槽(1D)内，与滑槽(1D)活动配合；并在活动盖板(1B)与罩体(1A)之间设置有密封结构。
7.如权利要求6所述的管板焊接保护装置，其特征在于：所述滑槽(1D)为环绕罩体(1A)一周的封闭结构；包括在活动盖板(1B)的内外两侧与所述夹板(1C)对应处设置的向内凹陷的密封槽一(1B3)，由密封圈三(1B4)嵌入密封槽一(1B3)内构成所述密封结构；
在活动盖板(1B)的容置孔(1B1)的孔壁设置有沿其径向向外凹陷的密封槽二(1B5)，在密封槽二(1B5)内设置有密封圈四(1B6)。
8.管板焊接方法，其特征在于：
步骤一、将背面保护罩(2)于管板焊接坡口背侧安装于待焊板(6)背面，由背面保护罩(2)与待焊板(6)背面包围形成背面腔体(3B)；将正面保护罩(1)于管板焊接坡口正面侧穿过待焊管(7)安装于待焊板(6)正面，由正面保护罩(1)、待焊板(6)正面和待焊管(7)的外壁包围形成正面腔体(3A)；其背面腔体(3B)与正面腔体(3A)经管板坡口相连通；将进气管路(4)连接于背面保护罩(2)；
步骤二、使待焊管(7)的两端管口处于敞开状态，由进气管路(4)向背面腔体(3B)内通入焊接保护气体，排出背面腔体(3B)以及正面腔体(3A)内的空气；
步骤三、封闭待焊管(7)两端管口的连通通路，持续通入焊接保护气体，并将焊枪穿过活动盖板(1B)上的施焊孔(1B2)进行焊接。
9.如权利要求8所述的管板焊接方法，其特征在于：步骤三中，将封堵盖(5)由待焊管(7)的外端插入封堵盖(5)，并推动封堵盖(5)沿着待焊管(7)轴向移动至待焊管(7)的内端。
10.如权利要求8所述的管板焊接方法，其特征在于：步骤三中，沿着管板焊缝的环向，管板焊缝分成N段焊缝节段，且N大于或者等于2；相邻两段焊缝节段中，上一焊缝节段焊接完毕后，旋转活动盖板(1B)至与下一焊缝节段对应处进行焊接；步骤二和步骤三中，沿竖向，待焊管(7)位于待焊板(6)的上方。
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