CN215393078U - 一种不锈钢薄壁焊管缺陷修补装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型具体涉及一种不锈钢薄壁焊管缺陷修补装置，属于焊管生产技术领域，所要解决的技术问题是提供一种不锈钢薄壁焊管缺陷提高修补平整度的修补装置，采用的技术方案为：弧形的所述冷却衬板与焊管具有缺陷的内壁贴合，所述冷却衬板的圆心与所述焊管的轴心重合，所述冷却衬板背离焊管的一侧具有流动的冷却水，所述冷却衬板上还连接有用于支撑所述冷却衬板向所述焊管内壁贴合的支撑装置，所述冷却衬板的导热率大于380W/mK；本实用新型通过在缺陷背面设置冷却衬板和冷却水，提高熔池的表面支撑力，加速焊缝冷却，减少焊接残余应力及焊接波浪变形。

Description

一种不锈钢薄壁焊管缺陷修补装置

技术领域

本实用新型属于焊管生产技术领域，具体涉及一种不锈钢薄壁焊管缺陷修补装置。

背景技术

薄壁(壁厚0.5～4mm)不锈钢焊管应用在流体输送、建筑装饰等诸多行业。焊管生产企业在焊管生产时，由于制管连续线焊接电流不稳定，焊枪行走速度不均匀，焊接电流偏大、焊速小，熔宽和熔深都增加，焊缝正面出现咬边、塌陷，背面出现漏焊缺陷；焊接电流偏小、焊速大，则容易未焊透；保护不佳时易出现气孔，这些缺陷需要通过补焊修复。由于不锈钢焊管材质厚度薄，自身拘束度较小，不锈钢导热率低，热膨胀系数高，焊缝冷却慢，高温停留时间长，补焊区局部温度高，形成不均匀的焊接温度场，且由于受到约束作用，最终在焊接接头区域形成残余应力和产生不协调的塑性变形。在不锈钢薄壁焊管局部补焊修复时，补焊区域周围会产生焊穿、波浪变形等问题。

实用新型内容

本实用新型克服了现有技术存在的不足，提供了一种不锈钢薄壁焊管缺陷修补装置，在不锈钢薄壁焊管局部补焊修复时，对补焊区域进行及时的降温，且在补焊区域加速形成均匀的温度场，使得焊缝附近的材料所受热量大大减少，缩小焊接热场的分布，从而减小焊接变形，减少焊接残余应力，避免焊接区发生波浪变形。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：一种不锈钢薄壁焊管缺陷修补装置，包括：冷却衬板和支撑部件，弧形的所述冷却衬板与焊管具有缺陷的内壁贴合，所述冷却衬板的圆心与所述焊管的轴心重合，所述冷却衬板背离焊管的一侧具有流动的冷却水，所述冷却衬板上还连接有用于支撑所述冷却衬板向所述焊管内壁贴合的支撑装置，所述冷却衬板的导热率大于380W/mK。

所述冷却衬板采用铜材质。

所述冷却衬板上连接有冷却水槽，所述冷却衬板与所述冷却水槽围合而成封闭的冷却水箱，所述冷却水槽的一端设置有进水口，所述冷却水槽的另一端设置有出水口。

所述支撑部件包括：液压缸、转动底座、被动齿轮、支撑柱、减速电机、主动齿轮、链条、支撑板、升降座和行走轮，所述液压缸的活塞杆端部与所述冷却水箱相固定，所述液压缸的缸体与所述转动底座固定，所述转动底座与轴向水平设置的所述被动齿轮同轴固定，所述被动齿轮与竖直设置的所述支撑柱通过轴承连接，所述主动齿轮与所述被动齿轮相配合设置于所述被动齿轮的一侧，所述主动齿轮与所述被动齿轮的轴向中心共面，环形的所述链条张紧套设于所述主动齿轮与所述被动齿轮上，所述主动齿轮与所述减速电机同轴固定，所述减速电机与所述支撑柱固定于水平设置的所述支撑板上，所述支撑板的下方连接有所述升降座，所述升降座的下端连接有多个所述行走轮，所述行走轮用于在所述焊管内移动，通过调节所述升降座的高度使得所述转动底座位于所述焊管的轴心处，通过调节液压缸的升降使得所述冷却衬板与焊管具有缺陷的内壁贴合。

所述减速电机采用步进电机。

所述冷却水槽的进水口为两个，两个所述进水口沿所述焊管的径向排列，所述出水口设置于所述冷却水槽靠近所述冷却衬板处。

所述冷却水槽采用铜材质。

所述焊管的下部设置有用于支撑所述焊管的多个支撑槽，所述焊管外壁与所述支撑槽槽壁贴合。

所述冷却水箱的外壁上固定有用于支撑所述冷却水箱的加强架，所述液压缸的活塞杆与所述加强架相固定。

一种不锈钢薄壁焊管缺陷修补装置的修补方法，具体包括以下步骤：

1)、补焊前，用钢丝刷和砂布，对缺陷部位进行彻底清洁，去除铁锈和杂质；

2)、将本装置放入待补焊的焊管内，通过行走轮调节本装置位于缺陷位置处；

3)、通过调节所述升降座的高度使得转动底座位于所述焊管的轴心处；

4)、通过减速电机转动，调整冷却衬板相对所述焊管所在的径向位置，然后通过液压缸的升降使得所述冷却衬板与焊管具有缺陷的内壁贴合；

5)、将所述进水口与流动的冷却水连接，出水口与排水管道连接，开启冷却水，使得冷却水可以充满所述冷却水箱并在冷却水箱内流动；

6)、对缺陷采用手工填丝氩弧焊进行修补。

所述冷却水的进水流速不小于65L/min，进水管的管路上连接有水泵。

本实用新型与现有技术相比具有以下有益效果。

一、本实用新型通过在缺陷背面设置冷却衬板和冷却水，提高熔池的表面支撑力，加速焊缝冷却，焊接温度场快速在焊管熔池下方的冷却衬板快速分散均匀，且快速降温，焊缝附近的材料所受热量大大减少，减少焊接残余应力及焊接波浪变形，加速焊缝结晶，细化晶粒。

二、本实用新型补焊后的薄壁不锈钢焊管表面平整，无焊塌、扭曲等变形，本装置可满足薄壁不锈钢焊管焊接缺陷修复需求。

附图说明

下面结合附图对本实用新型做进一步的说明。

图1为本实用新型不锈钢薄壁焊管缺陷修补装置的正视图。

图2为本实用新型不锈钢薄壁焊管缺陷修补装置的俯视图。

图3为本实用新型冷却水箱的结构示意图。

图4为本实用新型熔池力学分析结构示意图。

图中：1为支撑槽，2为焊管，3为减速电机，4为主动齿轮，5为链条，6为被动齿轮，7为液压缸，8为冷却水槽，9为冷却衬板，10为缺陷，11为进水口，12为支撑板，13为升降座，14为行走轮，15为出水口，16为转动底座，17为加强架，18为支撑柱。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本实用新型作进一步说明。

一种不锈钢薄壁焊管缺陷修补装置，包括：冷却衬板9和支撑部件，弧形的所述冷却衬板9与焊管2具有缺陷10的内壁贴合，所述冷却衬板9的圆心与所述焊管2的轴心重合，所述冷却衬板9背离焊管2的一侧具有流动的冷却水，所述冷却衬板9上还连接有用于支撑所述冷却衬板9向所述焊管2内壁贴合的支撑装置，所述冷却衬板9的导热率大于380W/mK。

所述冷却衬板9采用铜材质，其厚度为采用0.6～2mm。

所述冷却衬板9上连接有冷却水槽8，所述冷却衬板9与所述冷却水槽8围合而成封闭的冷却水箱，所述冷却水槽8的一端设置有进水口11，所述冷却水槽8的另一端设置有出水口15。

所述支撑部件包括：液压缸7、转动底座16、被动齿轮6、支撑柱18、减速电机3、主动齿轮4、链条5、支撑板12、升降座13和行走轮14，所述液压缸7的活塞杆端部与所述冷却水箱相固定，所述液压缸7的缸体与所述转动底座16固定，所述转动底座16与轴向水平设置的所述被动齿轮6同轴固定，所述被动齿轮6与竖直设置的所述支撑柱18通过轴承连接，所述主动齿轮4与所述被动齿轮6相配合设置于所述被动齿轮6的一侧，所述主动齿轮4与所述被动齿轮6的轴向中心共面，环形的所述链条5张紧套设于所述主动齿轮4与所述被动齿轮6上，所述主动齿轮4与所述减速电机3同轴固定，所述减速电机3与所述支撑柱18固定于水平设置的所述支撑板12上，所述支撑板12的下方连接有所述升降座13，所述升降座13的下端连接有多个所述行走轮14，所述行走轮14用于在所述焊管2内移动，通过调节所述升降座13的高度使得所述转动底座16位于所述焊管2的轴心处，通过调节液压缸7的升降使得所述冷却衬板9与焊管2具有缺陷10的内壁贴合。

所述减速电机3采用步进电机。

所述冷却水槽8的进水口11为两个，两个所述进水口11沿所述焊管2的径向排列，所述出水口15设置于所述冷却水槽8靠近所述冷却衬板9处。

所述冷却水槽8采用铜材质。

所述焊管2的下部设置有用于支撑所述焊管2的多个支撑槽1，所述焊管2外壁与所述支撑槽1槽壁贴合。

所述冷却水箱的外壁上固定有用于支撑所述冷却水箱的加强架17，所述液压缸7的活塞杆与所述加强架17相固定。

一种不锈钢薄壁焊管缺陷修补装置的修补方法，具体包括以下步骤：

1)、补焊前，用钢丝刷和砂布，对缺陷部位进行彻底清洁，去除铁锈和杂质；

2)、根据待补焊的焊管2口径大小，制作合适的冷却水箱，使得冷却衬板9的面积大于缺陷10部位面积5倍以上，将设备组装完成，将本装置放入待补焊的焊管2内，通过行走轮14调节本装置位于缺陷10位置处；

3)、通过调节所述升降座13的高度使得转动底座16位于所述焊管2的轴心处；

4)、通过减速电机3转动，调整冷却衬板9相对所述焊管所在的径向位置，然后通过液压缸7的升降使得所述冷却衬板9与焊管2具有缺陷10的内壁贴合；

5)、将所述进水口11与流动的冷却水进水管连通，进水管的管路上连接有水泵，并安装水压调节阀，出水口15与排水管道连接，开启冷却水，使得冷却水可以充满所述冷却水箱并在冷却水箱内流动，所述冷却水的进水流速不小于65L/min；

6)、对缺陷10采用手工填丝氩弧焊进行修补。焊丝直径1.5mm，采用铈钨极，钨极直径1.2mm，尖钨丝端头直径0.2mm，钨极伸出长度5mm，直流反接，纯氩气保护，气体流量为3～8L/min，为加强保护弧长控制在0.5～0.9mm，焊接电流35～70A，根据板厚调节焊接电流、弧长等。

熔池主要受重力Q、电弧压力P和表面支撑力的影响，如图4所示，电弧作用力P和熔池金属重力Q是导致熔池烧穿的力，表面支撑力可以阻止熔池下塌或烧穿，表面支撑力在通常情况下为表面张力F1。

若表面张力F1低于电弧作用力P和熔池金属重力Q之和，则熔深增加，造成烧穿。对于0.5mm厚以下的薄板而言，熔池可以认为是一层液态薄膜，重力Q不起作用。为防止薄板烧穿，必须采取措施来提高金属熔池的表面支撑力，传统的方法力求在能完成焊接的前提下减小焊接电流和控制焊接热输入，本实用新型通过在焊缝下方添加冷却衬板，对表面支撑力添加冷却衬板支撑力F2，表面支撑力等于表面张力F1和衬板支撑力F2的合力，且冷却衬板表面导热性能好，冷却衬板和冷却水同时使用，使焊缝附近的材料所受热量大大减少，且热场分布快速扩散均匀，减少焊穿风险，加速焊缝结晶，细化晶粒。

补焊工作完成后，对补焊位置进行质量检测，包括外观检测，气密性检测，RT检测。气密性检测合格，RT检测合格，无裂纹和气孔，且合格率99％。优于常规直接使用冷却水对不锈钢钢管直接冷却的效果。

本实用新型对2mm2205双相不锈钢、3mm304奥氏体不锈钢的补焊效果优于传统的冷却水喷淋方法，焊管表面平整。

上述实施方式仅示例性说明本实用新型的原理及其效果，而非用于限制本实用新型。对于熟悉此技术的人皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改进。因此，凡举所述技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。

Claims (8)

1.一种不锈钢薄壁焊管缺陷修补装置，其特征在于，包括：冷却衬板(9)和支撑部件，弧形的所述冷却衬板(9)与焊管(2)具有缺陷(10)的内壁贴合，所述冷却衬板(9)的圆心与所述焊管(2)的轴心重合，所述冷却衬板(9)背离焊管(2)的一侧具有流动的冷却水，所述冷却衬板(9)上还连接有用于支撑所述冷却衬板(9)的支撑装置，所述冷却衬板(9)的导热率大于380W/mK。

2.根据权利要求1所述的一种不锈钢薄壁焊管缺陷修补装置，其特征在于，所述冷却衬板(9)采用铜材质。

3.根据权利要求1或2所述的一种不锈钢薄壁焊管缺陷修补装置，其特征在于，所述冷却衬板(9)上连接有冷却水槽(8)，所述冷却衬板(9)与所述冷却水槽(8)围合而成封闭的冷却水箱，所述冷却水槽(8)的一端设置有进水口(11)，所述冷却水槽(8)的另一端设置有出水口(15)。

4.根据权利要求3所述的一种不锈钢薄壁焊管缺陷修补装置，其特征在于，所述支撑部件包括：液压缸(7)、转动底座(16)、被动齿轮(6)、支撑柱(18)、减速电机(3)、主动齿轮(4)、链条(5)、支撑板(12)、升降座(13)和行走轮(14)，所述液压缸(7)的活塞杆端部与所述冷却水箱相固定，所述液压缸(7)的缸体与所述转动底座(16)固定，所述转动底座(16)与轴向水平设置的所述被动齿轮(6)同轴固定，所述被动齿轮(6)与竖直设置的所述支撑柱(18)通过轴承连接，所述主动齿轮(4)与所述被动齿轮(6)相配合设置于所述被动齿轮(6)的一侧，环形的所述链条(5)张紧套设于所述主动齿轮(4)与所述被动齿轮(6)上，所述主动齿轮(4)与所述减速电机(3)同轴固定，所述减速电机(3)与所述支撑柱(18)固定于水平设置的所述支撑板(12)上，所述支撑板(12)的下方连接有所述升降座(13)，所述升降座(13)的下端连接有多个所述行走轮(14)。

5.根据权利要求3所述的一种不锈钢薄壁焊管缺陷修补装置，其特征在于，所述冷却水槽(8)的进水口(11)为两个，两个所述进水口(11)沿所述焊管(2)的径向排列，所述出水口(15)设置于所述冷却水槽(8)靠近所述冷却衬板(9)处。

6.根据权利要求5所述的一种不锈钢薄壁焊管缺陷修补装置，其特征在于，所述冷却水槽(8)采用铜材质。

7.根据权利要求1或5所述的一种不锈钢薄壁焊管缺陷修补装置，其特征在于，所述焊管(2)的下部设置有用于支撑所述焊管(2)的多个支撑槽(1)，所述焊管(2)外壁与所述支撑槽(1)槽壁贴合。

8.根据权利要求4所述的一种不锈钢薄壁焊管缺陷修补装置，其特征在于，所述冷却水箱的外壁上固定有用于支撑所述冷却水箱的加强架(17)，所述液压缸(7)的活塞杆与所述加强架(17)相固定。

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