CN220739763U - 一种管道焊接背部充气装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于管线焊接技术领域，公开了一种管道焊接背部充气装置。该管道焊接背部充气装置，包括：充气槽，充气槽的两端设有封板，用于封闭充气槽的两端；充气槽可与坡口处管道的内壁贴合，形成储气空间；具有可伸缩结构的第一支撑件和第二支撑件，第二支撑件的两端适于抵接管道内壁，第一支撑件连接第二支撑件；供气管，一端连接第一支撑件，另一端连通充气槽，供气管设置有供气口。该管道焊接背部充气装置在管道焊接中采用局部充气的方式，无需使整个管道内部充满气体，能够大幅度缩小充气空间，降低充气量，减少焊接前充气时间，提高焊接效率；且使充气装置内氧含量更容易达到低于0.1％的要求。

Description

一种管道焊接背部充气装置

技术领域

本实用新型属于管线焊接技术领域，具体涉及一种管道焊接背部充气装置。

背景技术

在海洋工程、石油化工等行业，奥氏体不锈钢、双相不锈钢、镍基合金、铜镍合金等有色金属管道应用广泛，有色金属管道的焊接要求，需要在管道内侧充惰性气体如Ar进行背部保护，以防止焊接过程中焊接接头的氧化。

在海洋工程油气钻采平台和LNG炼化模块，不锈钢及有色金属合金钢工艺管线的规格和种类较多，管径范围一般在50mm至2500mm，工艺管线一般用于走具有腐蚀性的石油、天然气或相关石油化工的介质。对工艺管线的焊接要求、清洁要求较高，工艺管线的焊接工艺和焊接检验一般执行ASME(美国机械工程师协会)标准。不锈钢及有色金属合金钢工艺管线管对管、管对法兰、管对弯头、管对三通、管对管座、管支架的焊接等，焊接方法采用GTAW(钨极气体保护焊)，焊接前需要在管道内侧进行背部充气保护，保护气体类型一般为纯Ar，充气的要求需要使用专用测氧仪测量氧含量，氧气浓度需低于0.1％，避免焊接过程中焊接接头的氧化。目前不锈钢及有色金属合金钢工艺管线焊接时，背部充气保护的方法和使用装置为使用海绵和水溶性胶带，根据不同规格的管径，切割匹配的海绵块，将海绵塞入到钢管内焊缝两侧，将氩气通气管通过海绵通入密闭空间，水溶性胶带作为固定辅助，进行不锈钢及有色金属合金钢工艺管线焊接过程充气。

目前，在进行不锈钢及有色金属合金钢工艺管线焊接过程中，存在较多问题，如操作过程繁琐，开始焊接前准备工作较多，需要先将密闭空间内的空气全部排出，且充气的时间较长。尤其对于较大管径的工艺管线或管件，充气时间会更长，难以达到充气的氧含量低于0.1％的技术要求且充气量大，施工作业效率太低，还可能导致焊接作业人员窒息等安全事故的发生。

实用新型内容

为了克服现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种管道焊接背部充气装置。所述管道焊接背部充气装置能够缩短焊接前充气时间，减少充气量，使充气装置内氧含量更容易低于0.1％，大大提高焊接效率。

具体地，本实用新型提供的一种管道焊接背部充气装置，包括：

充气槽，所述充气槽的两端设有封板，用于封闭充气槽的两端；所述充气槽可与坡口处管道的内壁贴合，形成储气空间；

具有可伸缩结构的第一支撑件和第二支撑件，所述第二支撑件的两端适于抵接管道内壁，所述第一支撑件连接所述第二支撑件；

供气管，一端连接所述第一支撑件，另一端连通所述充气槽，所述供气管设置有供气口。

在上述管道焊接背部充气装置中，所述充气槽由内弧槽底板和两个弧状侧板构成，所述弧状侧板抵接管道内壁。

在上述管道焊接背部充气装置中，所述充气槽和所述供气管均一一对应设置有两组，所述第一支撑件包括：

第一固定杆，所述第一固定杆连接所述第二支撑件；

两组第一螺杆，两组所述第一螺杆分别设置在所述第一固定杆的两端并分别连接两组所述供气管。

上述管道焊接背部充气装置，还包括活接头，所述第一螺杆远离所述第一固定杆的一端，通过所述活接头与所述供气管相连。

在上述管道焊接背部充气装置中，在所述活接头与所述供气口之间设有封管部件；所述封管部件用于封闭两个所述供气管与所述第一支撑件相连的一端。

在上述管道焊接背部充气装置中，所述第二支撑件包括第二固定杆和套接于所述第二固定杆两端的两个第二螺杆。

在上述管道焊接背部充气装置中，所述第二螺杆远离所述第二固定杆的一端设置有支撑垫。所述支撑垫直接与所述管道的内壁接触，能够扩大有效支撑面积。所述支撑垫为能够与所述管道贴合的弧形垫片，根据所述管道直径的不同，选择能够与所述管道的内壁贴合的弧形垫片，以起到良好支撑受力作用。

在上述管道焊接背部充气装置中，所述第一支撑件与所述第二支撑件垂直连接形成十字架，且连接处位于所述第一固定杆和所述第二固定杆的轴向线的中心。所述第二支撑件与所述第一支撑件垂直连接形成十字架，通过调节所述第二支撑件与所述第一支撑件轴向的长度，支撑于所述管道的内部。

在上述管道焊接背部充气装置中，所述供气管为Y型管，所述Y型管的支管与所述充气槽连接，所述Y型管的主管与所述第一支撑件相连，所述Y型管的主管上设有供气口。

在上述管道焊接背部充气装置中，所述充气槽上还设有气体监测器。

本实用新型提供的管道焊接背部充气装置主要用于不锈钢和有色金属合金管道使用GTAW焊接的工艺中。现有工艺中是在距离焊缝至少150mm左右用临时封板封闭管道，让封闭的管道内部充满保护气体，再进行焊接。其充气空间为包含焊缝的一截管道柱体，充气空间大，保护气体需求量大，充气时间长。本实用新型提供的管道焊接背部充气装置，通过充气槽采用局部保护焊缝的方式，充气槽可仅比焊缝单边宽约30mm，其充气量小、充气时间短。当焊接完两个充气槽保护部分的管道后，旋转该装置，重新固定封口充气槽，再焊接新位置，直至整圈管道焊缝完成。

相比现有技术，本实用新型的有益效果在于：

(1)本实用新型提供的管道焊接背部充气装置，由充气槽和供气管构成主要充气、储气部分，对焊缝实现局部充气保护；而具有可伸缩结构的第一支撑件和第二支撑件在充气过程中实现支撑、固定作用。该管道焊接背部充气装置中为焊缝提供保护作用的充气槽可仅比焊缝单边宽约30mm，且是局部充气，无需使整个管道内部充满气体，能够大幅度缩小充气空间，降低充气量，减少焊接前充气时间，提高焊接效率；且使充气装置内氧含量更容易达到低于0.1％的要求。

(2)本实用新型提供的管道焊接背部充气装置采用局部保护焊缝的方式，焊接前通过向充气槽内充保护气体，对管道内焊缝进行保护，在管道外面焊接坡口。该过程充气空间较小，无需使整个管道内部充满气体，不仅能减少充气准备工作时间和充气时间，大幅节省惰性气体的使用量，节省充气的费用，提高施工效率，也能避免长时间、整个管道充气可能导致的焊接作业人员窒息等安全事故的发生。

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细说明。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的一种管道焊接背部充气装置的立体图；

图2为本实用新型实施例提供的一种管道焊接背部充气装置的第一支撑件和第二支撑件的结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的一种管道焊接背部充气装置的俯视图；

附图标号说明：

充气槽-100，封板-110，气体监测器120；

第一支撑件-200，第一固定杆-210，第一螺杆-220，活接头-230，第一螺母-240；

第二支撑件-300，第二固定杆-310，第二螺杆-320，支撑垫-321，第二螺母-330；

供气管-400，供气口-410，连接管-420，储气装置-430。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，参照图1至图3，本实用新型的实施例提供了一种管道焊接背部充气装置，包括：充气槽100，充气槽100的两端设有封板110，用于封闭充气槽100的两端；充气槽100可与坡口处管道的内壁贴合(图3中圆即代表管道)，形成储气空间；具有可伸缩结构的第一支撑件200和第二支撑件300，第二支撑件300的两端适于抵接管道内壁，第一支撑件200连接第二支撑件300；供气管400，一端连接第一支撑件200，另一端连通充气槽100，供气管400设置有供气口410。外部的充气设备连接供气口410，通过供气管400实现对充气槽100的充气。

本实用新型实施例提供的管道焊接背部充气装置，由充气槽100和供气管400构成主要充气、储气部分，对焊缝实现局部充气保护；而具有可伸缩结构的第一支撑件200和第二支撑件300在充气过程中实现支撑、固定作用。具体来讲，第二支撑件300通过伸缩可以卡在管道内壁，从而实现固定，第一支撑件200通过伸缩并借助供气管400驱使充气槽100抵接坡口管道的内壁，从而实现贴合。该管道焊接背部充气装置中为焊缝提供保护作用的充气槽100可仅比焊缝单边宽约30mm，且是局部充气，无需使整个管道内部充满气体，能够大幅度缩小充气空间，降低充气量，减少焊接前充气时间，提高焊接效率；且使充气装置内氧含量更容易达到低于0.1％的要求。本实用新型实施例提供的管道焊接背部充气装置采用局部保护焊缝的方式，焊接前通过向充气槽100内充保护气体，对管道内焊缝进行保护，在管道外面焊接坡口。完成一处坡口位置的焊接后，可以通过旋转该装置，可将充气槽100固定新的焊接位置，重复焊接直至整圈焊缝完成。该过程充气空间较小，无需使整个管道内部充满气体，不仅能减少充气准备工作时间和充气时间，大幅节省惰性气体的使用量，节省充气的费用，提高施工效率，也能避免长时间、整个管道充气可能导致的焊接作业人员窒息等安全事故的发生。

进一步地，充气槽100由内弧槽底板和两个弧状侧板构成，弧状侧板抵接管道内壁。可以理解的是，每个充气槽100的弧状侧板与坡口处管道的内壁贴合，坡口处管道的内壁、充气槽100和封板110共同形成储气空间。

进一步地，充气槽100和供气管400均一一对应设置有两组，第一支撑件200包括第一固定杆210，第一固定杆210可通过焊接等固定连接的方式连接于第二支撑件300；两组第一螺杆220，两组第一螺杆220分别设置在第一固定杆210的两端并分别连接两组供气管400。其中，第一固定杆210中空且设置有与第一螺杆220相匹配的内螺纹，第一螺杆220通过螺纹连接第一固定杆210从而实现第一支撑件200的伸缩。

本实施例通过两组第一螺杆220和第一固定杆210能够使第一支撑件200实现伸缩，同时，通过对称设置的两组充气槽100和供气管400，使两组充气槽100在第一支撑件200的作用下分别抵接坡口处管道内壁，提高了设备整体的支撑强度和稳定性，并且还可以实现两处管道坡口的同步焊接，提高了充气焊接效率。

进一步地，本实施例中管道焊接背部充气装置，还包括与第一螺杆220配合使用的第一螺母240，用于固定第一螺杆220。可以理解的是，通过调节套接于第一固定杆210两端的第一螺杆220的长度，能够使第一支撑件200实现伸缩，当第一支撑件200的长度合适时，利用第一螺母240锁紧第一螺杆220，使其长度固定。

进一步地，本实施例中管道焊接背部充气装置，还包括活接头230，第一螺杆220远离第一固定杆210的一端，通过活接头230与供气管400相连。供气管400的端部设有外螺纹，供气管400和第一螺杆220均通过螺纹连接与活接头230连接固定。通过螺纹连接的方式能够方便拆卸、组装。

进一步地，供气口410通过连接管420与储气装置430连接。储气装置430储存有用于焊接的保护气体，如氩气；储气装置430可以为气瓶。

进一步地，在活接头230与供气口410之间设有封管部件；封管部件用于封闭两个供气管200与第一支撑件200相连的一端。可以理解的是，封管部件设置于供气管200与第一支撑件200相连的一端的内部，能够使保护气体流向充气槽100，避免保护气体外泄。

进一步地，第二支撑件300包括第二固定杆310和套接于第二固定杆310两端的两个第二螺杆320。第二固定杆310中空且设置有与第二螺杆320相匹配的内螺纹，第二螺杆320通过螺纹连接第二固定杆310从而实现第二支撑件300的伸缩。

进一步地，上述管道焊接背部充气装置，还包括与第二螺杆320配合使用的第二螺母330，用于固定第二螺杆320。可以理解的是，通过调节套接于第二固定杆310两端的第二螺杆320的长度，能够使第二支撑件300实现伸缩，当第二支撑件300的长度合适时，利用第二螺母330锁紧第二螺杆320，使其长度固定。

进一步地，第二螺杆320远离第二固定杆310的一端设置有支撑垫321。支撑垫321直接与管道的内壁接触，能够扩大有效支撑面积。支撑垫321为能够与管道贴合的弧形垫片，根据管道直径的不同，选择能够与管道的内壁贴合的弧形垫片，以起到良好支撑受力作用。

当使用该管道焊接背部充气装置进行充气时，第一支撑件200与第二支撑件300垂直连接形成十字架，且连接处位于第一固定杆210和第二固定杆310的轴向线的中心。第二支撑件300与第一支撑件200垂直连接形成十字架，利用其上螺杆螺母结构调节第二支撑件300与第一支撑件200轴向的长度，支撑于管道的内部。

进一步地，供气管400为Y型管，Y型管的支管与充气槽100连接，Y型管的主管与第一支撑件200相连，Y型管的主管上设有供气口410。此时，封管部件设置于Y型管的主管与第一支撑件200相连的一端的内部。以Y型管作为供气管400，充入保护气体时，保护气体从供气管400的主管上进入，从两个支管上充气至充气槽100中，能够使充气更平稳，避免一个充气口充气使充气槽100局部压力不稳。同时，因为三角形具有稳定性，Y型结构的供气管400通过3个支撑点，可以保证充气槽100与管道内壁贴合更稳定，能够提高整体的支撑强度。

进一步地，充气槽100上还设有气体监测器120。用于监测充气槽100与坡口处管道的内壁所形成的储气空间内的气体含量。如监测氧气含量。

本实用新型实施例提供的管道焊接背部充气装置主要用于不锈钢和有色金属合金管道使用GTAW焊接的工艺中。现有工艺中是在距离焊缝至少150mm左右用临时封板封闭管道，让封闭的管道内部充满保护气体，再进行焊接。其充气空间为包含焊缝的一截管道柱体，充气空间大，保护气体需求量大，充气时间长。本实用新型实施例提供的管道焊接背部充气装置，通过充气槽采用局部保护焊缝的方式，充气槽可仅比焊缝单边宽约30mm，其充气量小、充气时间短。当焊接完两个充气槽保护部分的管道后，旋转该装置，重新固定封口充气槽，再焊接新位置，直至整圈管道焊缝完成。

需要注意的是，在实用新型的描述中，如有涉及方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系的，均为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造或操作，不能理解为对实用新型的限制。

在实用新型的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个及两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一或第二等的，只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

实用新型的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在实用新型中的具体含义。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种管道焊接背部充气装置，其特征在于，包括：

充气槽(100)，所述充气槽(100)的两端设有封板(110)，用于封闭充气槽(100)的两端；所述充气槽(100)可与坡口处管道的内壁贴合，形成储气空间；

具有可伸缩结构的第一支撑件(200)和第二支撑件(300)，所述第二支撑件(300)的两端适于抵接管道内壁，所述第一支撑件(200)连接所述第二支撑件(300)；

供气管(400)，一端连接所述第一支撑件(200)，另一端连通所述充气槽(100)，所述供气管(400)设置有供气口(410)。

2.根据权利要求1所述的一种管道焊接背部充气装置，其特征在于，所述充气槽(100)由内弧槽底板和两个弧状侧板构成，所述弧状侧板抵接管道内壁。

3.根据权利要求1或2所述的一种管道焊接背部充气装置，其特征在于，所述充气槽(100)和所述供气管(400)均一一对应设置有两组，所述第一支撑件(200)包括：

第一固定杆(210)，所述第一固定杆(210)连接所述第二支撑件(300)；

两组第一螺杆(220)，两组所述第一螺杆(220)分别设置在所述第一固定杆(210)的两端并分别连接两组所述供气管(400)。

4.根据权利要求3所述的一种管道焊接背部充气装置，其特征在于，还包括活接头(230)，所述第一螺杆(220)远离所述第一固定杆(210)的一端，通过所述活接头(230)与所述供气管(400)相连。

5.根据权利要求4所述的一种管道焊接背部充气装置，其特征在于，在所述活接头(230)与所述供气口(410)之间设有封管部件；所述封管部件用于封闭两个所述供气管(400)与所述第一支撑件(200)相连的一端。

6.根据权利要求3所述的一种管道焊接背部充气装置，其特征在于，所述第二支撑件(300)包括第二固定杆(310)和套接于所述第二固定杆(310)两端的两个第二螺杆(320)。

7.根据权利要求6所述的一种管道焊接背部充气装置，其特征在于，所述第二螺杆(320)远离所述第二固定杆(310)的一端设置有支撑垫(321)。

8.根据权利要求6或7所述的一种管道焊接背部充气装置，其特征在于，所述第一支撑件(200)与所述第二支撑件(300)垂直连接形成十字架，且连接处位于所述第一固定杆(210)和所述第二固定杆(310)的轴向线的中心。

9.根据权利要求1所述的一种管道焊接背部充气装置，其特征在于，所述供气管(400)为Y型管，所述Y型管的支管与所述充气槽(100)连接，所述Y型管的主管与所述第一支撑件(200)相连，所述Y型管的主管上设有供气口(410)。

10.根据权利要求1所述的一种管道焊接背部充气装置，其特征在于，所述充气槽(100)上还设有气体监测器(120)。