对接管的管内焊接装置的制作方法

本实用新型涉及焊接技术领域，特别涉及一种对接管的管内焊接装置。

背景技术：

通常使用的小口径管对接管内焊接装置是内孔焊机，内孔焊接可单面焊双面成型。但内孔焊机的焊接系统无法进入管内径15毫米，管长3000毫米的管内进行焊接操作。而通常采用的小口径、长管、对接全焊透结构的焊接工艺方法是：带衬垫的单面焊、单面手工氩弧焊、单面焊双面成型等焊接工艺方法，但是，这些焊接工艺方法会使管内焊道成型表面有衬垫或形成凹陷、凸起、滴瘤、未焊透和咬边等缺陷，这些缺陷不但给管内介质流体形成阻力，影响液体流动，而且由于介质在管内壁缺陷处的滞留会形成局部腐蚀，特别是对立式(降膜式)换热设备，这些缺陷直接影响换热管内液膜的形成，或破坏液膜的完整性，从而使换热管内表面失去液膜保护，致使缺氧而受到管内介质的腐蚀破坏，直接影响设备的使用寿命。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种能够进入小口径管内进行焊接操作的对接管的管内焊接装置。

为达到上述目的，本实用新型提供了一种对接管的管内焊接装置，其至少包括：电极调节组件，所述电极调节组件包括焊具杆、套设在所述焊具杆外部的陶瓷喷嘴，所述陶瓷喷嘴的侧壁上设有喷口，所述焊具杆为具有轴向贯通的第一进气通道的导电体，所述焊具杆对应所述喷口处能拆装的连接有电极，所述电极沿径向延伸至所述陶瓷喷嘴的外部，且所述电极能随所述焊具杆同步旋转，所述第一进气通道的侧壁上设有与所述喷口相连通的导气通孔；定位组件，所述定位组件包括定位环，所述定位环套设在所述焊具杆的外部，所述定位环的外环面能与所述对接管的内表面间隙配合。

如上所述的对接管的管内焊接装置，其中，所述对接管的管内焊接装置还包括：导电连接组件，所述导电连接组件包括导电杆和套设在所述导电杆外部的绝缘套，所述导电杆的一端与所述焊具杆相连接，所述焊具杆能随所述导电杆同步转动，所述定位环的一端面抵接于所述陶瓷喷嘴的端面上，所述定位环的另一端面抵接于所述导电杆的一端的端面上，所述导电杆设有轴向贯通的第二进气通道，所述第二进气通道与所述第一进气通道相连通形成保护气通道。

如上所述的对接管的管内焊接装置，其中，所述导电杆为多个金属管通过螺纹连接而成。

如上所述的对接管的管内焊接装置，其中，所述导电杆的另一端设有用于连接外部气源的接头。

如上所述的对接管的管内焊接装置，其中，所述定位组件还包括定位盖，所述定位盖套设在所述绝缘套的外部并与所述绝缘套相接，所述定位盖的外环面能与所述对接管的内壁面间隙配合，所述定位盖背向所述焊具杆的一端向外翻折形成能与所述对接管的端面卡接配合的挡边。

如上所述的对接管的管内焊接装置，其中，所述对接管的管内焊接装置还包括：旋转调节组件，所述旋转调节组件包括套设在所述导电杆外部的胀套和套设在所述胀套外部的调节固定夹具，所述胀套位于所述导电杆背向所述焊具杆的一侧，通过转动所述调节固定夹具驱动所述胀套同步转动，所述胀套转动带动所述导电杆同步转动。

如上所述的对接管的管内焊接装置，其中，沿所述电极的移动方向，所述电极的中心轴线与所述对接管的接口之间形成的夹角为直角或者锐角。

如上所述的对接管的管内焊接装置，其中，所述对接管的长度小于或者等于3m，所述对接管的内径大于或者等于15mm。

与现有技术相比，本实用新型的优点如下：

本实用新型提供的对接管的管内焊接装置，能够插入待焊对接管内，并通过驱动焊具杆转动带动电极沿待焊对接管的接口同步移动进行管内焊接，既有效解决了管内径15毫米及以上，长度3000毫米以内管子对接无法实现双面焊、采用现有焊接工艺焊道内表面出现的凹陷、凸起、滴瘤、未焊透、咬边等影响管内液体流动或液膜形成的缺陷，又保证了焊后管内焊道成型表面平整、光滑、无缺陷，并且可使管对接焊缝射线无损检测的一次合格率在99％以上，从而为换热设备制造中换热管的对接焊，特别是对在役立式(降膜式)换热设备换热管的对接焊提供了可靠的保证。

附图说明

以下附图仅旨在于对本实用新型做示意性说明和解释，并不限定本实用新型的范围。其中：

图1是根据本实用新型一实施例提供的对接管的管内焊接装置的结构示意图；

图2是图1所示的对接管的管内焊接装置中电极调节组件的结构示意图；

图3是图1所示的对接管的管内焊接装置中导电连接组件的结构示意图；

图4是图1所示的对接管的管内焊接装置中定位环的结构示意图；

图5是图1所示的对接管的管内焊接装置中定位盖的结构示意图。

附图标号说明：

1-焊具杆；11-第一进气通道；2-陶瓷喷嘴；21-喷口；3-电极；4-定位环；5-导电杆；51-第二进气通道；52-接头；6-绝缘套；7-定位盖；71-挡边；8-胀套；9-调节固定夹具；10-对接管。

具体实施方式

为了对本实用新型的技术方案、目的和效果有更清楚的理解，现结合附图说明本实用新型的具体实施方式。

如图1所示，本实用新型提供了一种对接管的管内焊接装置，其至少包括：电极调节组件和定位组件，其中，如图2所示，电极调节组件包括焊具杆1、套设在焊具杆1外部的陶瓷喷嘴2，陶瓷喷嘴2的侧壁上设有喷口21，焊具杆1为具有轴向贯通的第一进气通道11的导电体，焊具杆1对应喷口21处能拆装的连接有电极3，电极3沿径向延伸至陶瓷喷嘴2的外部，即电极3沿焊具杆1的径向贯穿焊具杆1并穿过喷口21延伸至陶瓷喷嘴2的外部，电极3能随焊具杆1同步旋转，即通过转动焊具杆1带动电极3沿对接管10的接口转动以完成管内焊接，第一进气通道11的侧壁上设有与喷口21相连通的导气通孔(图中未示出)，以使得保护气体能够经由第一进气通道11、导气通孔进入喷口21，由于陶瓷喷嘴2具有绝缘性好、耐高温等优点，使得保护气能够在喷口21的限制作用下充满电极3的周边，以避免在焊接过程中，大气污染焊道，从而有效保证了焊后管内焊道成型表面平整、光滑、无缺陷；如图1和图4所示，定位组件包括定位环4，定位环4为绝缘体，定位环4套设在焊具杆1的外部，定位环4的外环面能与对接管10的内表面间隙配合，以避免焊具杆1在对接管10内上下晃动影响焊接质量。

其中，对接管10的长度小于或者等于3m，对接管的内径大于或者等于15mm，喷嘴2的外表面与对接管10的内表面之间具有3mm～5mm的间隙。

在进行管内焊接时，首先，将对接管的管内焊接装置安装在待焊对接管10内，具体步骤为：先将电极调节组件插入待焊的对接管10内，并使电极3正对对接管10的接口，再选取外环面与待焊对接管10内径间隙配合的定位环4，优选的，选取的定位环4的外环面与待焊对接管10的内表面之间具有1mm左右间隙，然后将定位环4套设在焊具杆1的外部，之后将焊机与焊具杆1电连接，外部气源与第一进气通道11密封连通；其次，打开外部气源向第一进气通道11内充入保护气，保护气依次通过第一进气通道11、导气通孔，进入喷口21并在喷口21的限制作用下充满电极3的周边，且在焊接过程中，持续向第一进气通道11内充入保护气，利用保护气提高焊缝质量，减少焊缝加热作用带宽度，避免材质氧化；最后，开启焊机，同时转动焊具杆1，使焊具杆1带动电极3沿对接管10的接口同步转动完成管内焊接。

需要说明的是，转动焊具杆1的动作可以采用电机驱动，也可以人工手动驱动；当采用人工手动转动时，既可以将焊具杆1延伸出待焊对接管10，并在焊具杆1的延伸端套设便于手持旋转的绝缘驱动手柄，通过转动绝缘驱动手柄带动焊具杆1同步转动；当采用电机驱动时，只需将电机的输出轴与焊具杆1相连接即可。

本实用新型提供的对接管的管内焊接装置，能够插入待焊对接管10内，并通过驱动焊具杆1转动带动电极3沿待焊对接管10的接口同步移动进行管内焊接，既有效解决了管内径15毫米及以上，长度3000毫米以内管子对接无法实现双面焊、采用现有焊接工艺焊道内表面出现的凹陷、凸起、滴瘤、未焊透、咬边等影响管内液体流动或液膜形成的缺陷，又保证了焊后管内焊道成型表面平整、光滑、无缺陷，并且可使管对接焊缝射线无损检测的一次合格率在99％以上，从而为换热设备制造中换热管的对接焊，特别是对在役立式(降膜式)换热设备换热管的对接焊提供了可靠的保证。

在本实用新型的一个优选的实施方式中，为了便于配合不同尺寸规格的待焊对接管10使用，如图3所示，对接管的管内焊接装置还包括：导电连接组件，导电连接组件包括导电杆5和套设在导电杆5外部的绝缘套6，导电杆5的一端设有内螺纹，焊具杆1设置有外螺纹，通过内螺纹与外螺纹的配合，导电杆5的一端与焊具杆1相连接，焊具杆1能随导电杆5同步转动，定位环4的一端面抵接于陶瓷喷嘴2的端面上，定位环4的另一端面抵接于导电杆5的一端的端面上，即定位环4夹在陶瓷喷嘴2和导电杆5之间，导电杆5设有轴向贯通的第二进气通道51，第二进气通道51与第一进气通道11相连通形成保护气通道，在焊接前，将外部气源与保护气通道相连通，并开启外部气源向保护气通道内充入保护气，保护气沿保护气通道经导流通孔进入喷口21，并在喷口21的限制作用下充满电极3周边，且在焊接过程中，外部气源持续向保护气通道内充入保护气，在焊接时，将焊机与导电杆5相接，电流通过导电杆5、焊具杆1传递至电极3，同时通过人工手动驱动或者电机驱动导电连接组件转动，使导电连接组件带动焊具杆1同步转动，焊具杆1转动带动电极3沿待焊对接管10的接口移动，完成管内焊接，其中，由于导电杆5的外径大于焊具杆1，为了避免导电杆5在转动时与待焊对接管10的管壁接触处形成短路的情况发生，在导电杆5的外部套设绝缘套6，通过绝缘套6将导电杆5与待焊对接管10隔开，从而保证了电流能够通过导电杆5流向电极3。

其中，套在导电杆5外部的绝缘套6的外表面与对接管10的内表面之间具有2mm～4mm的间隙。

在本实施方式中，可以使用较短的焊具杆1，通过导电连接组件将焊机与焊具杆1电连接、外部气源与导流通孔相连通，即通过导电连接组件延长焊具杆1的长度，使得焊具杆1能够通过导电连接组件延伸至待焊对接管10外部，从而使得焊机、外部气源与焊具杆1之间的连接变得简单方便。

进一步，导电杆5为多个金属管通过螺纹连接而成，这样，使得导电杆5能够根据待焊对接管10的长度调整，即根据待焊对接管10的长度，选择适量的金属管相连接构成导电杆5，从而避免了导电杆5过短影响焊接和外部气源的连接，或者导电杆5过长影响焊接效率。

具体的，各金属管的长度为300mm-500mm，各金属管的一侧设有内螺纹，另一侧设有外螺纹，相邻两金属管通过内螺纹与外螺纹的旋接配合相连接。

再进一步，为了便于外部气源与导电杆5之间的连接，导电杆5的另一端设有用于连接外部气源的接头52，外部气源与接头52密封连通，从而使得外部气源与导电杆5之间的连接更加简单方便。

在本实施例的一个具体示例中，如图5所示，定位组件还包括定位盖7，定位盖7套设在绝缘套6的外部并与绝缘套6相接，定位盖7的外环面能与对接管10的内壁面间隙配合，定位盖7背向焊具杆1的一端向外翻折形成能与对接管10的端面卡接配合的挡边71，在驱动定位组件转动时，可向挡边71稍微施加作用力，使挡边71与对接管10端面贴合，即通过挡边71与对接管10端面的卡接配合，限制了电极调节组件、导电连接组件的轴向移动，从而使得电极3能够始终沿着对接管10的接口移动。

进一步，如图4所示，对接管的管内焊接装置还包括：旋转调节组件，旋转调节组件包括套设在导电杆5外部的胀套8和套设在胀套8外部的调节固定夹具9，通过调节固定夹具9使胀套8和导电杆5胀紧，胀套8位于导电杆5背向焊具杆1的一侧，通过转动调节固定夹具9驱动胀套8同步转动，胀套8转动带动导电杆5同步转动，当电极3采用人工手动驱动时，可直接转动调节固定夹具9，调节固定夹具9带动导电杆5同步转动，导电杆5转动带动焊具杆1同步转动，焊具杆1转动带动电极3同步转动，当电极3采用电机驱动，可通过调节固定夹具9与电机的输出轴相连接，电机按照设定的转速带动调节固定夹具9转动，调节固定夹具9带动导电杆5同步转动，导电杆5转动带动焊具杆1同步转动，焊具杆1转动带动电极3同步转动。

再进一步，沿电极3的移动方向，电极3的中心轴线与对接管10的接口之间形成的夹角为直角或者锐角，这样，使得对接管的管内焊接装置能够根据不同的待焊对接管10的焊接要求，调整电极3位置，以满足不同待焊对接管10的焊接需求。

具体的，电极3通过顶丝与焊具杆1相连接。

下面结合附图具体说明本实用新型提供的对接管的管内焊接装置的装配及使用过程：

如图1所示，将陶瓷管嘴套设在焊具杆1外部，在焊具杆1对应陶瓷喷嘴2的喷口21处径向贯穿电极3，并使电极3沿径向延伸出陶瓷喷嘴2，通过顶丝将电极3与焊具杆1相连接，再将导电杆5的一端与焊具杆1旋接，其中，导电杆5为根据待焊对接管10的长度选择适量的金属管通过螺纹连接而成，再将定位环4套设在焊具杆1上，并使定位环4的一端面抵接于陶瓷喷嘴2的端面上，然后将绝缘套6套设在导电杆5的外部，并使绝缘套6的端面与定位环4的另一端面相抵接，其中，为了便于对接管的管内焊接装置在待焊对接管10内转动，选用的定位环4的外环面与待焊对接管10的内表面之间具有1mm左右间隙，之后将定位盖7套设在绝缘套6的外部，最后将胀套8套设在导电杆5背向焊具杆1的一侧，并将调节固定夹具9套设在胀套8外部，通过调节固定夹具9使胀套8与导电杆5相连接，至此完成对接管的管内焊接装置的装配；

需要说明的是，其中，电极3为钨极、保护气为氩气、焊机为氩弧焊机；

在使用时，将装配好的对接管的管内焊接装置插入待焊对接管10，使电极3正对待焊对接管10的接口，挡边71与待焊对接管10的端面卡接配合，再将待焊对接管10固定，然后将外部气源与导电杆5的气源接头52相连接，焊机与导电杆5相连接，之后，打开外部气源向保护气通道内充入保护气，保护气依次通过保护气通道、导气通孔，最后进入喷口21并在喷口21的限制作用下充满电极3的周边，且在焊接过程中，持续向保护气通道内充入保护气，最后，开启焊机，同时通过人工手动驱动或者电机驱动调节固定夹具9转动，调节固定夹具9带动导电杆5同步转动，导电杆5转动带动焊具杆1同步转动，焊具杆1转动带动电极3沿待焊对接管10的接口同步转动完成管内焊接。

采用本实用新型提供的对接管的管内焊接装置进行管内焊接的方法，具体包括以下步骤：

S10：对待焊对接管进行焊接前处理；

S20：将对接管的管内焊接装置插入待焊对接管内，并使电极正对待焊对接管的接口；

S30：将待焊对接管采用管外卡具固定；

S40：将外部气源与焊具杆相连通，并将焊具杆与焊机电连接；

S50：开启外部气源，向焊具杆内通入保护气，直至电极的周边充满保护气；

S60：根据对接管的材质、壁厚，调整焊机的焊接工艺参数；

S70：开启焊机，转动焊具杆，电极随焊具杆沿接口同步转动完成管内不填加焊丝的焊接；

S80：卸下管外固定卡具，转动对接管，通过焊机完成管外填加焊丝的焊接；

S90：关闭焊机和外部气源，将对接管的管内焊接装置从对接管内拔出。

其中，管内不填加焊丝的焊接时，焊机的工艺参数为：电压9V～11V，电流45A～60A，电极为钨极，保护气为纯度99.99％、流量为10L/min～12L/min的氩气，电极的转速为50mm/min～70mm/min；管外填加焊丝的焊接时，焊机的工艺参数为：电压9V～11V，电流50A～70A，电极为钨极，保护气为纯度99.99％、流量为10L/min～12L/min的氩气。

本实用新型提供的对接管的焊接方法，既有效解决了管内径15毫米及以上，长度3000毫米以内管子对接无法实现双面焊、采用现有焊接工艺焊道内表面出现的凹陷、凸起、滴瘤、未焊透、咬边等影响管内液体流动或液膜形成的缺陷，又保证了焊后管内焊道成型表面平整、光滑、无缺陷，并且可使管对接焊缝射线无损检测的一次合格率在99％以上，从而为换热设备制造中换热管的对接焊，特别是对在役立式(降膜式)换热设备换热管的对接焊提供了可靠的保证。

进一步，焊接前处理具体包括以下步骤：

S101：在机械切削设备上加工待焊对接管的端面和坡口；

S102：清除待焊对接管的管端的毛刺、油渍，并用丙酮清洗。

焊接前处理有效保证了焊后管内焊道成型表面平整、光滑、无缺陷。

下面以焊接长度为3m，内径为15mm的对接管为例，具体说明本实用新型提供的对接管的焊接方法的具体操作步骤：

在机械切削设备上加工待焊对接管的端面和坡口备用；

清除待焊对接管的管端加工后产生的毛刺、油渍，并用丙酮清洗；

将对接管的管内焊接装置插入待焊对接管内，并使钨极正对待焊对接管的接口；

将待焊对接管采用管外卡具固定；

将外部气源与焊具杆相连通，并将焊具杆与氩弧焊机电连接；

开启外部气源，向焊具杆内通入保护气为纯度99.99％、流量为10L/min～12L/min的氩气，直至钨极的周边充满氩气；

根据对接管的材质、壁厚，调整氩弧焊机的工艺参数，使氩弧焊机的工艺参数为：电压9V～11V，电流45A～60A；

开启氩弧焊机，转动对接管的管内焊接装置，使钨极以50mm/min～70mm/min的转速沿接口同步转动完成管内不填加焊丝的焊接；

卸下管外固定卡具，转动对接管，调整焊机的工艺参数为：电压9V～11V，电流50A～70A，通过氩弧焊机完成管外填加焊丝的焊接；

关闭氩弧焊机和外部气源，将对接管的管内焊接装置从对接管内拔出。

综上所述，本实用新型提供的对接管的管内焊接装置，能够插入待焊对接管内，并通过驱动焊具杆转动带动电极沿待焊对接管的接口同步移动进行管内焊接，既有效解决了管内径15毫米及以上，长度3000毫米以内管子对接无法实现双面焊、采用现有焊接工艺焊道内表面出现的凹陷、凸起、滴瘤、未焊透、咬边等影响管内液体流动或液膜形成的缺陷，又保证了焊后管内焊道成型表面平整、光滑、无缺陷，并且可使管对接焊缝射线无损检测的一次合格率在99％以上，从而为换热设备制造中换热管的对接焊，特别是对在役立式(降膜式)换热设备换热管的对接焊提供了可靠的保证。

以上所述仅为本实用新型示意性的具体实施方式，并非用以限定本实用新型的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本实用新型的构思和原则的前提下所作的等同变化与修改，均应属于本实用新型保护的范围。而且需要说明的是，本实用新型的各组成部分并不仅限于上述整体应用，本实用新型的说明书中描述的各技术特征可以根据实际需要选择一项单独采用或选择多项组合起来使用，因此，本实用新型理所当然地涵盖了与本案发明点有关的其它组合及具体应用。