CN217433541U - 一种管道单面焊接双面成型的内撑工装 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于焊接辅助器具技术领域，具体的讲涉及一种管道单面焊接双面成型的内撑工装。其结构包括内撑固定于管道焊缝处的支撑芯管和弹性套筒，所述弹性套筒的筒身上设有用于固定衬垫的卡槽，所述弹性套筒具有调节其内部压力的阀门，所述弹性套筒径向膨胀后将所述衬垫压紧在管道焊缝的背面。该新型内撑工装为管道对接提供可调整内撑压力，使衬垫始终与焊接背面贴合，能够有效提高单面焊接双面成型的质量和效率，并且具有结构简单、使用便捷的特点。
Description
技术领域
本实用新型属于焊接辅助器具技术领域，具体的讲涉及一种管道单面焊接双面成型的内撑工装。
背景技术
单面焊双面成型，是一种在要求全焊透而又无法在构件背面进行处理或重新焊接的条件下所采用的焊接技术，是从事压力管道/容器、重要筒仓罐、锅炉焊接应该必须掌握的操作手法和技能，在某些重要焊接钢结构制造及安装过程中广泛应用。由于此种焊接方式只需要在坡口根部进行定位，按照焊接的不同手法留出不同的间隙，当在坡口的正面进行焊接时，那么会在坡口的正、背两个方面获得均匀整齐、形状规则、符合质量的焊缝，因此要求焊接工人具有较高的操作技巧和实践经验，个人因素对焊接质量影响较大，普通工人不用采取一定的辅助措施，很难完成高质量的焊接要求。
尤其是在小口径管道管口焊接过程中，管口对接处定位不稳定，焊缝背面缺乏衬垫支撑，焊接运动速度变化快，焊条角度不易保持恒定，单面焊接双面成型过程中容易出现的缺陷有：气孔、未焊透、未熔合、焊瘤等问题。因此，在生产过程中不得不借助恰当的内撑装置，特别是在自动化焊接作业中，定位内撑结构发挥的作用更加明显。
专利号为CN201010279335.3的发明公开了一种管道接口单面焊接双面成型装置和方法，其装置由铁管(1)、支撑架(2)、圆盘(3、5)组成，支撑架(2)固定在铁管(1)上，圆盘(3)和铁管(1)是滑动套装，可以通过紧固件(3)紧固，圆盘(5)的内侧外沿有拨快(6)，并通过螺帽和铁管(1)紧固连接；方法是将圆盘(5)装入管道，将弹簧钢带(8)卷成圆圈装入管道内，在弹簧钢带外周装上焊接衬垫(7)，并使拨快(6)进入缺口(9)，然后将圆盘(4)靠近焊接衬垫并固定，最后通过铁管推动圆盘(4)进而把衬垫推到焊缝处，靠弹簧钢带的张力把焊接衬垫固定在焊缝处。该装置结构复杂，制造成本高，使用不便捷，操作麻烦且实际应用中故障率高，复用性不强。
专利号为CN202120533644.2的实用新型公开了一种狭小箱体单面焊双面成型背部衬垫压紧工装，其包括延长杆和衬垫卡具，延长杆设有两个，两个延长杆杆身铰接；延长杆一端铰接有衬垫卡具。该工装结构简单紧凑，在一定程度上解决了狭小箱体单面焊双面成型焊缝施加衬垫困难的焊接技术问题，并且能提升焊缝质量，减少焊接返修率。但是，其两个延长杆依靠中部的弹簧拉紧实现两侧宽度支撑，对衬垫的压紧力不好调控，当焊接面板厚度较小时，易造成外观变形，对焊缝根部间隙产生较大影响，直接降低了焊接成型质量，并且只能提供线性支撑，不适用小口径管道的焊接条件，不能在接口环向提供衬垫压紧，实际应用效果不佳。
实用新型内容
本实用新型的目的就是提供一种为管道对接提供可调整内撑压力，使衬垫始终与焊接背面贴合的新型内撑工装，能够有效提高单面焊接双面成型的质量和效率。
为实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案为：
一种管道单面焊接双面成型的内撑工装，其特征在于：包括内撑固定于管道焊缝处的支撑芯管和弹性套筒，所述弹性套筒的筒身上设有用于固定衬垫的卡槽，所述弹性套筒具有调节其内部压力的阀门，所述弹性套筒径向膨胀后将所述衬垫压紧在管道焊缝的背面。
构成上述一种管道单面焊接双面成型的内撑工装附加技术特征还包括：
——所述弹性套筒由橡胶制成，其两端与所述支撑芯管的管身密封连接；
——所述支撑芯管上设置连通弹性套筒内部的透孔，所述透孔与设置在支撑芯管内部的调压管连接，所述调压管与压力源连通，所述阀门设置在所述调压管上；
——所述弹性套筒为环状封闭结构的囊体，所述囊体内表面套装在支撑芯管的外部，所述囊体的外表面设置所述卡槽；
——所述卡槽和衬垫均为环状结构，所述卡槽和衬垫的截面呈相互配合的燕尾状；
——所述衬垫的表面中部设置环向熔槽，所述环向熔槽的中轴线与管口焊接的根部间隙中心线重合；
——所述卡槽为环状结构，所述衬垫的数量为多个且通过端面拼接呈环状结构，所有所述衬垫的端面为同方向倾斜的滑动面；
——所述卡槽和衬垫的截面呈相互配合的燕尾状。
本实用新型所提供的一种管道单面焊接双面成型的内撑工装同现有技术相比，具有以下优点：由于设置在管道对接处的内撑工装包括支撑芯管和弹性套筒，设置在弹性套筒的筒身上的卡槽能够有效固定衬垫，并且弹性套筒具有调节其内部压力的阀门，确保弹性套筒径向膨胀后将衬垫压紧在管道焊缝的背面，实现了对接坡口长效定位，根部间隙保持恒定，提高单面焊双面成型的质量；其次是，弹性套筒内部压力变化带来的径向膨胀，为管道对接提供了预紧力，防止焊接后的工件热变形较大，调修极为困难的问题，并且通过阀门实时调节弹性套筒的内部压力，确保筒身上的衬垫始终压紧贴合在焊缝背面，避免出现熔池漏液、未焊透等缺陷，显著提高了单面焊接质量及背面焊接成型效果，尤其适用于小口径管道、狭小空间物品的外部焊接，能够与自动化焊接设备配合使用，明显提高生产效率，极具市场推广价值。
附图说明
图1为本实用新型一种管道单面焊接双面成型的内撑工装结构示意图；
图2为该新型内撑工装的衬垫立体和截面结构对比示意图；
图3为另一种的衬垫结构示意图（收缩和扩张状态对比图）。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型所提供的一种管道单面焊接双面成型的内撑工装的结构和工作原理作进一步的详细说明。
参见图1，为本实用新型所提供的一种管道单面焊接双面成型的内撑工装的结构示意图。构成该新型内撑工装的结构包括内撑固定于管道a焊缝处的支撑芯管1和弹性套筒2，弹性套筒2的筒身上设有用于固定衬垫3的卡槽4，弹性套筒2具有调节其内部压力的阀门5，弹性套筒2径向膨胀后将衬垫3压紧在管道焊缝的背面。
其工作原理为：对管道焊缝部位进行坡口加工处理后，将支撑芯管1及其外部的弹性套筒2分别插入准备对接的两个管道内，调整好焊缝根部间隙，打开阀门5为弹性套筒2充压，弹性套筒2随之产生形变，其两端紧箍在支撑芯管1上，其径向膨胀后，将筒身上卡槽4内的衬垫3压紧在管道a焊缝背面，弹性套筒2的其余部分压紧在管道a内表面，起到有效定位作用，确保焊缝根部间隙恒定，避免出现气孔、未焊透、未熔合、焊瘤等问题，显著改善单面焊接双面成型的质量。
在构成上述新型内撑工装的结构中，
——一个实施例中，上述弹性套筒2由橡胶制成，其两端与支撑芯管1的管身密封连接，即橡胶套筒与金属管身通过整体硫化，紧密粘接，形成两端密封20，其内壁与支撑芯管1的外壁之间形成可以充压的变形腔体21，该结构简单紧凑，制造成本低，使用效果较好，弹性套筒2的阀门5可以设置其表面，也可以设置在连通压力源的管件上；
——优选地，上述支撑芯管1上设置连通弹性套筒2内部的透孔6，透孔6与设置在支撑芯管1内部的调压管7连接，调压管7与压力源连通，阀门5设置在调压管7上，该充压结构内置于支撑芯管1内部，避免在弹性套筒2上增加附件导致受压不一致，径向膨胀不同步等问题，上述压力源的介质可以是气体，也可以是液体，如果采用导热性能好的介质，能够有效散热，防止焊接部位热量聚集造成焊接变形、焊后残余应力等问题，为了便于直观的监测弹性套筒2内部压强，适时调整其径向膨胀程度，上述调压管7上还设有压力表8；
——另一个实施例中，上述弹性套筒2为环状封闭结构的囊体，囊体内表面套装在支撑芯管1的外部，囊体的外表面设置卡槽4，能够贴合在对接管道a的内表面，即弹性套筒2与支撑芯管1为分体式组装结构，拆装更换更加方便，囊体的两端最好设置缩径段，以便于在内部充压后，能够有效箍紧支撑芯管1；
——进一步的，为了适应小口径管口焊接，上述卡槽4和衬垫3均为环状结构，能够完全压紧覆盖环形焊缝区域，卡槽4和衬垫3的截面呈相互配合的燕尾状，二者卡合紧密，衬垫3定位牢固，防止焊接过程中衬垫3位置偏移，衬垫3可以由陶瓷制成，也可以由紫铜板构成；
——如图2所示，优选地，上述衬垫3的表面中部设置环向熔槽9，环向熔槽9的中轴线与管口焊接的根部间隙中心线重合，防止焊液外溢，确保背面焊缝规范平整，不会出现未焊透或焊瘤现象，进一步提高单面焊接双面成型质量，衬垫3的两侧最好设置成倒角10，即两侧上方形成向内的斜面，在弹性套筒2收缩和膨胀时，不会造成卡顿问题。
——为了便于弹性套筒2在径向收缩和扩张过程中，有效固定衬垫3，防止衬垫3从卡槽4内脱离，如图3所示，上述卡槽4为环状结构，衬垫3的数量为多个且通过端面拼接呈环状结构，构成环状结构的所有衬垫3的端面为同方向倾斜的滑动面b，即在筒体进行径向收缩时，相邻的衬垫3发生相互错位，其底部仍旧卡合在卡槽4内，当筒体径向扩张后，相邻的衬垫3沿滑动面b同步发生扩张，最终形成环状结构，由于在生产实践中，橡胶材质的弹性套筒2与管道a内壁间距变化不会过大，因此上述端面b的长度不低于5mm即可；
——进一步的，上述卡槽4和衬垫3的截面呈相互配合的燕尾状，二者卡合严密，在衬垫3间沿端面b进行斜向滑动过程中，衬垫3的底部始终固定在卡槽4内。
Claims (8)
1.一种管道单面焊接双面成型的内撑工装，其特征在于：包括内撑固定于管道焊缝处的支撑芯管和弹性套筒，所述弹性套筒的筒身上设有用于固定衬垫的卡槽，所述弹性套筒具有调节其内部压力的阀门，所述弹性套筒径向膨胀后将所述衬垫压紧在管道焊缝的背面。
2.根据权利要求1所述的一种管道单面焊接双面成型的内撑工装，其特征在于：所述弹性套筒由橡胶制成，其两端与所述支撑芯管的管身密封连接。
3.根据权利要求2所述的一种管道单面焊接双面成型的内撑工装，其特征在于：所述支撑芯管上设置连通弹性套筒内部的透孔，所述透孔与设置在支撑芯管内部的调压管连接，所述调压管与压力源连通，所述阀门设置在所述调压管上。
4.根据权利要求1所述的一种管道单面焊接双面成型的内撑工装，其特征在于：所述弹性套筒为环状封闭结构的囊体，所述囊体内表面套装在支撑芯管的外部，所述囊体的外表面设置所述卡槽。
5.根据权利要求1所述的一种管道单面焊接双面成型的内撑工装，其特征在于：所述卡槽和衬垫均为环状结构，所述卡槽和衬垫的截面呈相互配合的燕尾状。
6.根据权利要求1或5所述的一种管道单面焊接双面成型的内撑工装，其特征在于：所述衬垫的表面中部设置环向熔槽，所述环向熔槽的中轴线与管口焊接的根部间隙中心线重合。
7.根据权利要求1所述的一种管道单面焊接双面成型的内撑工装，其特征在于：所述卡槽为环状结构，所述衬垫的数量为多个且通过端面拼接呈环状结构，所有所述衬垫的端面为同方向倾斜的滑动面。
8.根据权利要求7所述的一种管道单面焊接双面成型的内撑工装，其特征在于：所述卡槽和衬垫的截面呈相互配合的燕尾状。
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2022
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