用于管道焊接的圓弧形半密閉氣體保護(hù)拖罩及焊接方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種管道焊接用圓弧形半密閉氣體保護(hù)拖罩及管道焊接方法，屬于自動(dòng)化焊接設(shè)備保護(hù)裝置技術(shù)領(lǐng)域，適用于各行業(yè)系列直徑焊接管道焊接時(shí)高溫區(qū)焊縫表面的氣體保護(hù)。
【背景技術(shù)】
[0002]核電現(xiàn)場(chǎng)核島回路管道材料多采用奧氏體不銹鋼、雙相不銹鋼、鎳基合金，對(duì)焊縫性能要求很高，小直徑回路管道焊接時(shí)多采用開放式自動(dòng)焊接軌道機(jī)頭，焊接過(guò)程中只有陶瓷噴嘴正下方的熔池區(qū)及很小范圍的焊縫區(qū)處于氣體保護(hù)之中，而焊接接頭高溫區(qū)焊縫及熱影響區(qū)尤其是處于400°C以上的焊縫及熱影響區(qū)處于大氣環(huán)境下，得不到氣體保護(hù)。由于不銹鋼、鎳基合金自身的焊接性，處于高溫區(qū)的焊縫及熱影響區(qū)極易氧化，被空氣、水分、油脂等污染，極易吸收氧、氮、氫、碳等雜質(zhì)，產(chǎn)生各種焊接缺陷，進(jìn)而導(dǎo)致焊接接頭的塑性和韌性顯著降低。
[0003]所以核電現(xiàn)場(chǎng)核島回路管道焊接的關(guān)鍵是加強(qiáng)高溫區(qū)焊縫及熱影響區(qū)的保護(hù)。加強(qiáng)氣體保護(hù)作用的措施常見有兩大類:一是在管道外附加通有保護(hù)氣的拖罩，使在400°C以上的焊縫和熱影響區(qū)處于保護(hù)之中；二是在焊縫背面采用可通保護(hù)氣體的墊板、反面保護(hù)罩或在被焊管子內(nèi)部局部密閉氣腔內(nèi)充滿保護(hù)氣體以加強(qiáng)反面的保護(hù)。由于核電現(xiàn)場(chǎng)的情況，回路管道的長(zhǎng)度，直徑，采用等二種氣體保護(hù)措施不可行，只有采用第一種措施在管道外附加通有保護(hù)氣的拖罩。
[0004]目前常采用的氣體保護(hù)拖罩存在的不足有:
[0005]1、氣體拖罩夾持陶瓷噴嘴的部位設(shè)計(jì)不合理，焊接過(guò)程中常因壓力過(guò)大導(dǎo)致陶瓷噴嘴碎裂，加大生產(chǎn)成本；
[0006]2、氣體通道設(shè)計(jì)不合理，使達(dá)到高溫區(qū)焊縫及熱影響區(qū)的保護(hù)氣分布不均勻，達(dá)不到良好的保護(hù)效果，導(dǎo)致焊接接頭表面發(fā)藍(lán)；
[0007]3、保護(hù)拖罩直接與焊縫剛性接觸，極易造成焊縫C、Fe等元素的污染，影響焊縫質(zhì)量;
[0008]4、保護(hù)拖罩與機(jī)頭噴嘴分離，自動(dòng)焊時(shí)不能隨機(jī)頭自動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)，需要另外增加一人進(jìn)行輔助，隨時(shí)拖動(dòng)氣體保護(hù)拖罩，增加人工成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明的目的在于，針對(duì)現(xiàn)常用氣體保護(hù)拖罩存在的不足，在陶瓷噴嘴周圍狹小的安裝空間內(nèi)，在不破壞現(xiàn)場(chǎng)開放式軌道焊接機(jī)頭情況下，在不影響原有機(jī)頭送絲裝置的情況下，設(shè)計(jì)一種管道焊接用圓弧形半密閉氣體保護(hù)拖罩，同時(shí)還提供了基于該保護(hù)罩的一種焊接方法，該保護(hù)拖罩設(shè)計(jì)合理，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，單人操作，能有效并大范圍進(jìn)行接頭高溫區(qū)焊縫及熱影響區(qū)的保護(hù)。
[0010]為達(dá)到上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0011]用于管道焊接的圓弧形半密閉氣體保護(hù)拖罩，包括:弧形殼體、弧形壓環(huán)、不銹鋼絲網(wǎng)層、弧形擋板、固定耳、緩沖層和進(jìn)氣組件；
[0012]弧形殼體朝向焊接管道的內(nèi)壁開有弧形腔，弧形腔內(nèi)開有卡槽，卡槽內(nèi)放置不銹鋼絲網(wǎng)層，弧形擋板與所述卡槽相配合，將不銹鋼絲網(wǎng)層壓在所述卡槽內(nèi)，且弧形擋板的內(nèi)表面與所述弧形殼體朝向焊接管道的內(nèi)表面平齊，弧形擋板上均勻分布有通孔，弧形壓環(huán)上開有所述氣體保護(hù)拖罩的出氣孔，且弧形壓環(huán)與所述弧形殼體的內(nèi)表面相匹配，將弧形擋板的邊緣壓住，弧形擋板的其余中間部分露出，弧形擋板露出部分的寬度、所述氣體保護(hù)拖罩的出氣孔的寬度以及弧形殼體內(nèi)弧形腔的寬度相同，寬度范圍為:15?25_ ；
[0013]弧形殼體的徑向側(cè)壁上加工有錐形螺紋進(jìn)氣孔，進(jìn)氣組件與所述錐形螺紋進(jìn)氣孔連通，用于給弧形殼體內(nèi)的弧形腔提供保護(hù)氣體；
[0014]弧形殼體的一端通過(guò)固定耳與焊槍固定連接，弧形殼體與焊槍之間以及固定耳與焊槍之間均貼有緩沖層，管道工件的待焊接部位與所述弧形壓環(huán)上的出氣孔相對(duì)應(yīng)，管道工件的軸線平行于弧形壓環(huán)的內(nèi)表面，管道工件表面與弧形壓環(huán)的內(nèi)表面不接觸。
[0015]弧形殼體和弧形壓環(huán)的弧度相同，弧度范圍:120?180度，所述弧形腔的弧度比弧形殼體的弧度小30度。
[0016]所述弧形壓環(huán)通過(guò)三組壓緊螺釘和弧形殼體緊密連接貼合。
[0017]所述弧形擋板上均勻分布的通孔直徑相同，通孔的朝向?yàn)榛⌒螕醢宓幕∶鎻较蚍较?，通孔直徑范圍?1?2mm，軸向間隔范圍為:1.5?3mm，徑向間隔范圍為:4?6度。
[0018]所述不銹鋼絲網(wǎng)層包括五層不銹鋼絲網(wǎng)，中間一層不銹鋼絲網(wǎng)目數(shù)范圍為:100-110，靠近弧形擋板的兩層不銹鋼絲網(wǎng)目數(shù)為60-70，遠(yuǎn)離弧形擋板的兩層不銹鋼絲網(wǎng)目數(shù)為80-90。
[0019]所述進(jìn)氣組件包括兩個(gè)進(jìn)氣接嘴、兩個(gè)氣管和三通接頭，外部氣源通過(guò)三通接頭的輸入端輸入，三通接頭的兩個(gè)輸出端分別通過(guò)兩個(gè)氣管與兩個(gè)進(jìn)氣接嘴連接，進(jìn)氣接嘴與所述錐形螺紋進(jìn)氣孔匹配連接，外部氣源提供的保護(hù)氣體依次經(jīng)過(guò)三通接頭、氣管和進(jìn)氣接嘴進(jìn)入弧形殼體內(nèi)的弧形腔。
[0020]所述圓弧形半密閉氣體保護(hù)拖罩還包括耐高溫柔性裙邊，裙邊的一端與管道工件的表面接觸，另一端連接在弧形壓環(huán)的側(cè)壁上。
[0021]所述弧形壓環(huán)上出氣口的氣體流量小于焊槍中固有氣路的保護(hù)氣體流量，所述保護(hù)氣體為氬氣、氦氣或者氬氣氦氣的混合氣體。
[0022]所述緩沖層采用橡膠或者玻璃棉材料。
[0023]基于圓弧形半密閉氣體保護(hù)拖罩的管道工件焊接方法，步驟如下:
[0024](I)通過(guò)固定耳將氣體保護(hù)拖罩固定在焊槍上并進(jìn)行調(diào)節(jié)，使得管道工件的待焊接部位與所述弧形壓環(huán)上的出氣孔相對(duì)應(yīng)，管道工件的軸線平行于弧形壓環(huán)的內(nèi)表面，同時(shí)，使得氣體保護(hù)拖罩隨焊槍圍繞管道工件轉(zhuǎn)動(dòng)的時(shí)候，氣體保護(hù)拖罩中的弧形壓環(huán)與管道工件不接觸；
[0025](2)焊槍內(nèi)固有的氣路通過(guò)第一導(dǎo)氣管路與第一氣瓶連通；
[0026](3)三通接頭的輸入端通過(guò)第二導(dǎo)氣管路與第二氣瓶連通；
[0027](4)將所述第一導(dǎo)氣管路和第二導(dǎo)氣管路通過(guò)尼龍?jiān)鷰Ч潭ㄔ谝黄穑?br>[0028](5)調(diào)整焊槍中的鎢極的伸出長(zhǎng)度以及焊絲的伸出長(zhǎng)度，開始對(duì)管道工件的待焊接部位進(jìn)行氬弧焊接，氣體保護(hù)拖罩隨焊槍圍繞管道工件轉(zhuǎn)動(dòng)，所述弧形壓環(huán)上出氣口流出的保護(hù)氣體對(duì)接頭焊后高溫區(qū)焊縫及熱影響區(qū)進(jìn)行保護(hù)。
[0029]本發(fā)明相對(duì)現(xiàn)有技術(shù)帶來(lái)的有益效果為:
[0030](I)本發(fā)明的氣體保護(hù)拖罩氣體通道設(shè)計(jì)合理、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便、氣密性好、與焊槍一體化、與工件及焊縫不接觸，保護(hù)范圍大，有效地對(duì)焊接后高溫區(qū)焊縫及熱影響區(qū)進(jìn)行保護(hù)，表面銀白色，焊接質(zhì)量?jī)?yōu)良，減少了焊接工時(shí)，顯著提高了焊接效率。
[0031](2)本發(fā)明的氣體保護(hù)拖罩安裝在焊槍陶瓷噴嘴的下后部，氣瓶氣體經(jīng)本發(fā)明氣體保護(hù)拖罩流出后形成層流流態(tài)，不斷向焊縫及熱影響區(qū)提供均勻充足的保護(hù)氣體，延長(zhǎng)了氣體保護(hù)時(shí)間，防止了焊縫氧化，保證了接頭焊接質(zhì)量；同時(shí)與焊槍形成一體，可隨焊接機(jī)頭自帶的焊接軌道一起圍繞焊接管道運(yùn)動(dòng)，不存在人工拖動(dòng)氣體保護(hù)拖罩的情況，節(jié)約了人工成本；另外在氣體保護(hù)拖罩轉(zhuǎn)動(dòng)的過(guò)程中是不與焊接工件直接接觸的，避免了接頭焊縫C、Fe等元素的污染，提高了焊接接頭的質(zhì)量。
[0032](3)本發(fā)明的氣體保護(hù)拖罩的進(jìn)氣組件安裝在氣罩的徑向側(cè)壁上，從氣瓶經(jīng)過(guò)進(jìn)氣組件進(jìn)入拖罩弧形腔內(nèi)的保護(hù)氣體先吹向?qū)γ鎮(zhèn)缺?，?jīng)對(duì)面?zhèn)缺诜瓷浜蟪錆M整個(gè)弧形腔后再流向不銹鋼絲網(wǎng)層，起到初步降低保護(hù)氣體流速的作用；同時(shí)內(nèi)部設(shè)置有多層不同目數(shù)的不銹鋼絲網(wǎng)，進(jìn)一步降低保護(hù)氣體的流速，有效地逐層分散并均勻保護(hù)氣體，形成層流層，提高了保護(hù)效果；同時(shí)采用兩個(gè)進(jìn)氣嘴給氣罩供氣，分散了氣體流量，初步降低了氣體流速，利于氣體最終流出流態(tài)呈層流流態(tài)。
[0033](4)