一种管材焊接过程散热的方法及工装的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于焊接技术领域，尤其涉及一种管材焊接过程散热的方法及工装。
【背景技术】
[0002]由于合金钢材结晶温度区间范围较大，焊接过程中易产生结晶热裂纹。其中，焊条电弧焊收弧时产生的弧坑裂纹，埋弧焊时产生的焊缝纵向裂纹均属热裂纹。因此，焊接过程中必须严格控制控制层间温度，减少熔敷金属结晶时间，有效控制热裂纹出现的几率。以P9UP92等对温度敏感的钢材为例，为了避免热裂纹的产生，焊接过程中必须保证层间温度不高于300°C;—旦超温极易出现裂纹。然而，实际埋弧自动焊焊接过程中，一些小口径管材极易出现超温现象。例如，ID432X72mm/P91管材，采用Φ3.2mm焊丝，连续焊接30-40分钟即出现超温现象，需停弧10-15分钟，待自然冷却到300°C以下再进行焊接；ID349X 100mm/P92管材，采用Φ2.4mm焊丝，焊接50-60分，需停弧10-15分钟，待自然冷却至300°C以下再进行焊接。这种现象严重的影响了焊接效率，增加了焊接接头数量，也增加了产生焊接缺陷的几率。
[0003]另一方面，P91等钢属于空冷马氏体钢，具有组织敏感性，在焊后马氏体转变中氢以过饱和状态残留于马氏体中，促使该区域脆化；而且这种马氏体相变，使接头处的组织应力增大，在焊接结构刚性较大管材(电力管道均属于此类)时，极易形成冷裂纹。因此，采用传统的水冷、风冷等方式对管材焊接过程降温时，易发生温度过低、骤冷、局部骤冷等现象，均会促使焊接缺陷的产生。
[0004]文献“奥氏体不锈钢小管焊道降温装置的研制与应用”(《焊接技术》2012年第10期第41卷)介绍了一种水冷降温的方式及工装，有效的减低了焊接过程中的基体温度。但该方法也存在明显的缺陷:(1)该方法采用的水套为专用工装，通用性差，针对不同规格的管材需要加工不同尺寸的水套；(2)工装需采用导热性好的铜材，成本较高；(3)装配复杂，需弹簧等辅助装置且需要保证与管壁紧贴；(4)只能获得降效果，很难达到对焊接温度的控制，即对P91、P92等需要预热的管材难以适用；(5)仅适用于手工焊、全位置焊或其他焊接对象固定的情况，不适用于焊接过程中管材转动的情况。
【发明内容】
[0005]本发明就是针对上述问题，提供一种焊接效率高、散热效果好的管材焊接过程散热的方法及工装。
[0006]为实现上述目的，本发明采用如下技术方案，本发明管材焊接过程散热的工装包括导气壁弧和导热膜，其结构要点导热膜包裹在管材焊缝两侧；所述导气壁弧上设置有多个导气嘴；各导气嘴出口方向倾斜朝向远离所述焊缝的导热膜上，呈中心聚拢形式；导气壁弧一端设置有进气口。
[0007]作为一种优选方案，本发明所述各导气嘴出口方向所在直线均相交于所述导热膜轴向中心线上的同一点。
[0008]作为另一种优选方案，本发明所述导气壁弧为半圆形导气壁弧。
[0009]作为另一种优选方案，本发明所述进气口处设置有调压阀。
[0010]作为另一种优选方案，本发明所述导气壁弧为两个，分别对应管材焊缝两侧的导热膜设置。
[0011]作为另一种优选方案，本发明所述导热膜为外表面覆胶的石墨膜、铝箔或铜箔。
[0012]其次，本发明所述导热膜靠近焊缝一端与焊缝边缘的距离为60?500mm，导热膜的长度大于等于100_;所述导气壁弧所在平面与导热膜的轴向垂直，各导气嘴出口方向与导热膜的轴向呈20?70°夹角；所述进气口与8mm软管相连。
[0013]另外，本发明所述导气壁弧的下部设置在上下伸缩支架的上端。
[0014]本发明管材焊接过程散热的方法包括以下步骤。
[0015]1)采用导热膜分别包裹焊缝两侧。
[0016]2)使所述导风嘴形成的空气流集中于导热膜轴向中心线上，形成半圆形气道，且空气流分别背向焊缝，从焊缝两侧流向管子两端。
[0017]3 )焊接开始后，待层间温度或基体温度达到合适值时，打开所述调压阀，采用压缩空气进行风冷。
[0018]4)调节压缩空气流量，使热量输入和扩散达到平衡，稳定层间温度或基体温度。
[0019]作为一种优选方案，本发明所述步骤3)中的合适值是指工艺要求最高温度以下10?20°C ;所述步骤4)所述压缩空气流量的压强为0.15?0.6MPa。
[0020]本发明有益效果。
[0021](1)操作和工装简单、易行、适用性好，一套工装可以满足多种不同规格管材的焊接需求。
[0022](2)降温均匀:采用导热膜包裹管材，利用其高导热系数的特性保证了热量在径向均匀扩散，避免了直接冷风造成的局部骤冷现象，也提高了整个径向的热交换效率。
[0023](3)焊接热量经管子基体扩散至导热膜，在经过导热膜与压缩空气的换热实现消散。
[0024](4)整个焊接过程中不会出现因超温现象造成的停弧，极大地提高了焊接效率，降低了焊接成本。
【附图说明】
[0025]下面结合附图和【具体实施方式】对本发明做进一步说明。本发明保护范围不仅局限于以下内容的表述。
[0026]图1是本发明结构示意图。
[0027]图2是本发明实施例一焊道层间温度随时间的变化曲线图。
[0028]图3是本发明实施例二焊道层间温度随时间的变化曲线图。
[0029]图1中:1为可伸缩支架、2为进气口、3为调压阀(或流量计)、4为导气壁弧、5为导气嘴、6为导热膜、7为焊道、8为管材。
【具体实施方式】
[0030]如图所示，本发明管材焊接过程散热的工装包括导气壁弧和导热膜，导热膜包裹在管材焊缝两侧；所述导气壁弧上设置有多个导气嘴；各导气嘴出口方向倾斜朝向远离所述焊缝的导热膜上，呈中心聚拢形式；导气壁弧一端设置有进气口。
[0031]所述各导气嘴出口方向所在直线均相交于所述导热膜轴向中心线上的同一点。
[0032]所述导气壁弧为半圆形导气壁弧。
[0033]所述进气口处设置有调压阀。通过调节压缩空气流量能够有效地控制热交换系数，便于对焊接温度的控制。
[0034]所述导气壁弧为两个，分别对应管材焊缝两侧的导热膜设置。
[0035]所述导热膜为外表面覆胶的石墨膜、铝箔或铜箔。
[0036]所述导热膜靠近焊缝一端与焊缝边缘的距离为60?500mm，导热膜的长度大于等于100mm。留出60?500mm距离，方便对基体及层间温度的测控。
[0037]所述导气壁弧的下部设置在上下伸缩支架的上端。
[0038]所述导气壁弧所在平面与导热膜的轴向垂直，各导气嘴出口方向与导热膜的轴向呈20?70°夹角。
[0039]所述进气口与8mm软管相连。
[0040]本发明管材焊接过程散热的方法包括以下步骤。
[0041]1)采用导热膜分别包裹焊缝两侧。
[0042]2)使所述导风嘴形成的空气流集中于导热膜轴向中心线上，形成半圆形气道，且空气流分别背向焊缝，从焊缝两侧流向管子两端。
[0043]3)焊接开始后，待层间温度或基体温度达到合适值时，打开所述调压阀，采用压缩空气进行风冷。
[0044]4)调节压缩空气流量，使热量输入和扩散达到平衡，稳定层间温度或基体温度。
[0045]所述步骤3)中的合适值是指工艺要求最高温度以下10?20°