CN207656056U - 一种用于管道焊接的气体保护装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于管道焊接的气体保护装置，包含弧形气体保护拖罩和背保护装置，用于管道焊接时对焊缝内外进行气体保护，其中弧形气体保护拖罩包含弧形外壳，通气管，金属团絮物和滤网，弧形外壳靠近其圆心一侧开有一弧形腔，滤网置于弧形外壳的内弧侧，通气管位于弧形外壳内部，部分为弧形且与弧形外壳同心，金属团絮物设置于通气管和滤网之间的弧形空隙处；其中背保护装置包含两个管道密封头及气体流量调控装置。

Description

一种用于管道焊接的气体保护装置

技术领域

本实用新型涉及一种用于管道焊接的气体保护装置，包含弧形气体保护拖罩和背保护装置，用于管道焊接时对焊缝内外进行气体保护。

背景技术

不锈钢材料、钛及钛合金具有良好的焊接性能，被广泛应用于管材的制备。但钛是一种活泼金属，焊接时形成高温熔池，在300℃以上就大量吸氢，400℃以上吸氧，还易于氮和碳发生反应，使得焊缝处极易产生裂纹、气孔等焊接缺陷，导致焊接质量下降。这就要求焊接过程中对温度在300℃以上的焊接热影响区及焊缝加以保护。目前大多采用在惰性气体或者真空条件下的氩弧焊，即使在焊接完全满足工艺参数的情况下，有时钛焊缝仍会出现气孔。不锈钢材料，如奥氏体不锈钢、双相不锈钢等，处于高温区的焊缝及热影响区极易氧化，被空气、水分、油脂等污染，极易吸收氧、氮、氢、碳等杂质，产生各种焊接缺陷，进而导致焊接接头的塑性和韧性显著降低。不锈钢材料、钛及钛合金对焊缝性能要求很高，焊接接头高温区焊缝及热影响区尤其是处于400℃以上的焊缝及热影响区处于大气环境下，需要进行气体保护。加强气体保护作用的措施常见有两大类：一是在管道外附加通有保护气的拖罩，使在400℃以上的焊缝和热影响区处于保护之中；二是在焊缝背面采用可通保护气体的垫板、反面保护罩或在被焊管子内部局部密闭气腔内充满保护气体以加强焊缝背面焊根的保护。

中国实用新型专利CN202517172U公开了一种锆及锆合金的管道焊接的气体保护拖罩，包括覆盖焊缝和焊缝周围部分且与工件表面形状相配合的拖罩本体，所述拖罩本体前端开有用于将焊枪伸入拖罩本体内部的入口，所述拖罩本体内还设有与外界充气装置相连的充气管，所述充气管的布气孔为密孔结构；所述拖罩本体与工件表面接触部设有密封装置，通过密孔结构可有效防止氧化问题的发生，通过密封结构可防止保护气体泄漏过快。中国实用新型专利CN201471099U公开了一种钨极氩弧焊枪钛材管道焊接保护托罩，其结构简单，包括拖罩、导气管、喉箍、可用于钛材管道焊接的联合气体保护，对钛管道焊接的熔池和热影响去进行保护，提高焊接质量和焊接效率。中国专利申请CN102632331A公开了一种半包式钛管道氩弧焊保护拖罩，包括围绕待焊接钛管的半包围壳体，壳体具有与待焊接钛管外径相配的开口内圆弧，壳体内固定有外接气源的圆弧管；圆弧管与内圆弧同心，且间隔分布有出气孔；开口内圆弧与圆弧管之间具有固定在壳体中的匀气丝网，可以对焊缝及时起到保护作用，防止钛及钛合金吸收有害气体，有效避免焊缝质量劣化。

发明内容

本实用新型设计一种用于管道焊接的气体保护装置。该气体保护装置设计合理，结构简单，能有效地对焊缝表面和背面进行保护。

本实用新型提供一种用于管道焊接的气体保护装置，包含弧形气体保护拖罩，背保护装置，其中弧形气体保护拖罩包含弧形外壳，通气管，金属团絮物和滤网，弧形外壳靠近其圆心一侧开有一弧形腔，滤网置于弧形外壳的内弧侧，通气管位于弧形外壳内部，部分为弧形且与弧形外壳同心，金属团絮物置于通气管和滤网之间的弧形空隙处；其中背保护装置包含两个管道密封头及气体流量调控装置。

优选地，所述通气管远离其弧形圆心的一侧设置有三排出气孔，相邻两排出气孔间的径向夹角相同，径向夹角范围在45度到75度。

优选地，所述三排出气孔相对于通气管轴向对称设置。

优选地，所述出气孔孔径为2.1~4.0mm，轴向间距相等，为2.1-4.0mm。

优选地，所述出气孔孔径为2.1~2.5mm，轴向间距相等，为2.1-2.5mm。

优选地，所述金属团絮物为不锈钢丝团或铜丝团。

优选地，所述金属团絮物的孔隙率为40%-60%，孔尺寸为0.05mm-0.5mm。

优选地，所述弧形外壳的内弧侧设有卡扣，卡扣可以固定滤网。通过开关卡扣，可以方便地拆卸滤网。

优选地，所述两个管道密封头，其中一个管道密封头连接进气管路，进气管路上有气体流量调控装置，另一个管道密封头连接出气管路，出气管路上设置有气体压力检测装置。

优选地，所述背保护装置内在焊接过程中持续通入保护气体。在焊接过程中以2-5L/mins的速度持续通入保护气体。

优选地，所述出气管路上设置有气体阀门。当待焊接管道内压力过大时，可以及时进行调节。在焊接过程中，控制室温下管道内部压力比大气压高2~5mm水柱。

优选地，所述弧形气体保护拖罩还包含两个柔性耐高温气帘，两个柔性耐高温气帘分别固定在弧形外壳两侧靠近内弧侧，延伸至待焊接管道的表面。

优选地，所述通气管内通入的保护气选自氩气、氦气、氮气、氩气和氦气的混和气、氩气和氮气的混和气一种或几种。

优选地，所述背保护装置内通入的保护气体选自氩气、氦气、氮气、氩气和氦气的混和气、氩气和氮气的混和气一种或几种。 在一些实施例中，背保护装置内通入的保护气体和通气管内通入的保护气体一致。

所述气体保护装置的使用方法，其中，在焊接前将气体保护装置的弧形气体保护拖罩与焊枪前端固定，将待焊接管道置于弧形气体保护罩的内弧侧，用背保护装置的管道密封头密封待焊接管道的两端，向背保护装置内通入保护气体，在焊接过程中，保护气体流速为2-5L/min。

优选地，在焊接过程中，控制管道内部压力比大气压高2~5mm水柱。

优选地，在焊接过程中，当管道内压力过高时，可通过出气管路上设置有气体阀门排气减压。

本实用新型的有益效果是：一种用于管道焊接的气体保护装置，该气体保护装置设计合理，结构简单，能有效地对焊缝表面和背面进行保护。

(1) 通过弧形气体保护拖罩和背保护装置，能有效地同时对焊缝表面和背面进行保护。

(2) 通过设置于通气管和滤网之间的弧形空隙处的金属团絮物，由于其不规则的形状和空隙，使保护气体被减压且均匀分布，保证拖罩喷出的气体是均匀的层流气体。

(3) 通过在通气管远离其弧形圆心的一侧设置有三排出气孔，相邻两排出气孔间的径向夹角相同，控制径向夹角范围在45度到75度，使得保护气体均匀地吹向弧形外壳的内壁，经内壁反弹后再经金属团絮物减压分散，保证拖罩喷出的气体是均匀的层流气体。

(4) 通过在弧形外壳的内弧侧设置卡扣，可以灵活地拆卸被焊接时飞溅的焊接填料颗粒污染的滤网。

(5) 背保护装置包含两个管道密封头，其中一个管道密封头连接进气管路，进气管路上有气体流量调控装置，另一个管道密封头连接出气管路，出气管路上设置有气体压力检测装置。在焊接过程中持续通入保护气体，使得管道内部保持正压状态，防止负压导致外部空气进入管道，通过背保护装置可以精确控制背保护气体的流量和压力。

(6) 背保护装置的出气管路上设置有可调控流量的气体阀门，当管道内部压力过高时，可以及时降低压力，减少由于内部压力过高导致焊接过程中产生反吹气孔。

附图说明

图1a是本实用新型中弧形气体保护拖罩的右侧视图。

图1b是本实用新型中弧形气体保护拖罩的剖面结构示意图。

图2a是本实用新型中通气管的结构示意图。

图2b是本实用新型中通气管的径向剖面结构示意图。

图3是本实用新型中背保护装置的结构示意图。

1-弧形气体保护拖罩，2-背保护装置，3-弧形外壳，4-通气管，5-金属团絮物，6-滤网，7-管道密封头，8-管道密封头，9-气体流量调控装置，10-气体压力检测装置，11-出气孔，12-卡扣，13-柔性耐高温气帘，14-待焊接管道，15-进气管路，16-出气管路，17-阀门。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步说明。

本实用新型的一个实施例提供了一种用于管道焊接的气体保护装置，包含弧形气体保护拖罩1，背保护装置2，如图1b所示，其中弧形气体保护拖罩包含弧形外壳3，通气管4，金属团絮物5和滤网6，弧形外壳靠近其圆心一侧开有一弧形腔，滤网6置于弧形外壳的内弧侧，通气管4位于弧形外壳内部，为弧形且与弧形外壳同心，不锈钢金属团絮物5置于通气管4和滤网6之间的弧形空隙处；如图3所示，其中背保护装置2包含两个管道密封头7和8及气体流量调控装置9。其中管道密封头7连接有进气管路15，进气管路15上有气体流量调控装置9，9可为针阀；管道密封头8连接有出气管路16，出气管路16上设有气体压力检测装置10，本实施例中，10为U型水柱表，及阀门17。如图2a及图2b所示，通气管4远离其弧形圆心的一侧设置有三排出气孔11，相邻两排出气孔间的径向夹角相同，径向夹角为45-75度，实施例中是60度。三排出气孔相对于通气管轴向对称设置。出气孔孔径为2.5mm，轴向间距相等，为2.5mm。金属团絮物为不锈钢丝团，孔隙率在50%，孔尺寸为0.05mm。弧形外壳的内弧侧设有四个卡扣12，卡扣12可以固定滤网6，通过开关卡扣，可以方便地拆卸更换滤网。弧形气体保护拖罩还包含两个柔性耐高温气帘13，两个柔性耐高温气帘分别固定在弧形外壳两侧靠近内弧侧，延伸至待焊接管道14的表面。其中柔性耐高温气帘的材料可选耐300℃高温的聚四氟乙烯改性材料。背保护装置中，添加了压力和流量监测，通过连接在出气管上的U型水柱测量管内压力，通过出气口的阀门调整管内压力。管道内压力太小会导致外部空气进入管体内部，导致内部氧浓度升高；管道内部压力如果太高会导致焊接过程中产生反吹气孔。

本实施例提供的一种用于管道焊接的气体保护装置，在焊接前，将气体保护装置中的弧形气体保护拖罩与焊枪前端固定，待焊接管道置于弧形气体保护拖罩的内弧侧，贴紧柔性耐高温气帘13。将背保护装置的两个管道密封头7和8封住待焊接管道两端，向背保护装置的进气管路通入纯度为99.998vol%的保护气体氩气，在初始时先大流量置换，采用20L/min的流速置换；在经过十几次的置换后，在焊接过程采用2~5L/min的流量。本实施例中待气流稳定后，背保护装置内的保护气体氩气的流速为4L/min，在焊接过程中一直保持此流量。在焊接开始前，向拖罩内的通气管通入纯度为99.998vol%的保护气体氩气，流速为15L/min，保护气体经通气管远离其弧形圆心的一侧设置的三排出气孔喷出，被弧形外壳外弧侧内壁弹回后依次经过不锈钢丝团内部曲折的空隙及滤网后，形成均匀的层流气体，喷向待焊接管道的焊缝表面。焊接过程中若通过U型水柱表监测到管道内压力过高，则打开阀门17进行减压。在焊接过程中，控制室温下管道内部压力比大气压高2~5mm水柱。通过压力及流量监控，即防止焊接过程中的气体污染，又可防止由于焊件内部压力过大导致的穿孔；此外，还可以控制小流量节省保护气体的用量。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型所作任何限制，凡是根据本实用新型技术实质对以上实施所作的任何简单修改，变更以及等效结构变化，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。因此，本实用新型的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (14)

1.一种用于管道焊接的气体保护装置，包含弧形气体保护拖罩，背保护装置，其中弧形气体保护拖罩包含弧形外壳，通气管，金属团絮物和滤网，弧形外壳靠近其圆心一侧开有一弧形腔，滤网置于弧形外壳的内弧侧，通气管位于弧形外壳内部，部分为弧形且与弧形外壳同心，金属团絮物置于通气管和滤网之间的弧形空隙处；其中背保护装置包含两个管道密封头及气体流量调控装置。

2.根据权利要求1所述的气体保护装置，其特征在于，所述通气管远离其弧形圆心的一侧设置有三排出气孔，相邻两排出气孔间的径向夹角相同，径向夹角范围在45度到75度。

3.根据权利要求2所述的气体保护装置，其特征在于，所述三排出气孔相对于通气管轴向对称设置。

4.根据权利要求3所述的气体保护装置，其特征在于，所述出气孔孔径为2.1~4.0mm，轴向间距相等，为2.1-4.0mm。

5.根据权利要求4所述的气体保护装置，其特征在于，所述出气孔孔径为2.1~2.5mm，轴向间距相等，为2.1-2.5mm。

6.根据权利要求1所述的气体保护装置，其特征在于，所述金属团絮物为不锈钢丝团或铜丝团。

7.根据权利要求6所述的气体保护装置，其特征在于，所述金属团絮物的孔隙率为40%-60%，孔尺寸为0.05mm-0.5mm。

8.根据权利要求1所述的气体保护装置，其特征在于，所述弧形外壳的内弧侧设有卡扣，卡扣可以固定滤网。

9.根据权利要求1-8任意一项所述的气体保护装置，其特征在于，所述两个管道密封头，其中一个管道密封头连接进气管路，进气管路上有气体流量调控装置，另一个管道密封头连接出气管路，出气管路上设置有气体压力检测装置。

10.根据权利要求9所述的气体保护装置，其特征在于，所述背保护装置内在焊接过程中持续通入保护气体。

11.根据权利要求9所述的气体保护装置，其特征在于，所述出气管路上设置有气体阀门。

12.根据权利要求1所述的气体保护装置，其特征在于，所述弧形气体保护拖罩还包含两个柔性耐高温气帘，两个柔性耐高温气帘分别固定在弧形外壳两侧靠近内弧侧，延伸至待焊接管道的表面。

13.根据权利要求1所述的气体保护装置，其特征在于，所述通气管内通入的保护气选自氩气、氦气、氮气、氩气和氦气的混和气、氩气和氮气的混和气一种或几种。

14.根据权利要求1所述的气体保护装置，其特征在于，所述背保护装置内通入的保护气体选自氩气、氦气、氮气、氩气和氦气的混和气、氩气和氮气的混和气一种或几种。