一种工艺孔焊缝保护气的压力置换装置及其使用方法
【技术领域】
[0001 ]本发明涉及推进系统内气瓶出口的工艺孔焊接的方法，特别是一种工艺孔焊缝保 护气的压力置换装置及其使用方法。
【背景技术】
[0002] 现有的推进系统进行气瓶工艺孔焊接的方法为:从系统内的加排阀通入一定流量 (约2L/min，压力不作规定)的氩气，对系统内部空气进行置换，腔内空气与氩气混合后从工 艺孔排出，通气时间不小于24小时。其不足之处是：
[0003] 1)置换效率不高：因置换气体流向先经过工艺孔，再进入气瓶，理论上工艺孔处的 压力高于气瓶处的压力，因此气瓶内的空气无法因压力顺差的原因由工艺孔排除，只能由 氩气和空气进行长时间混合后，随机从工艺孔溢出。
[0004] 2)置换效果难以测试:混合气体从工艺孔排出，因工艺孔孔径极小（Φ 0.7~Φ 2)， 因此难以使用常规氧分压仪对置换效果进行测试。
[0005] 3)焊接质量不可控：因气瓶内部空气置换效果难以控制，因此焊接时易发生因内 腔焊缝处氧化导致焊接不合格。将导管割除重配的补救措施无法解决空气置换完全的问 题，同时也会将割除残余的金属颗粒带入系统，造成严重的质量隐患。
【发明内容】
[0006] 针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种克服现行技术的置换效率不 高，置换效果难测试，焊接质量不可控缺点的一种工艺孔焊缝保护气的压力置换装置及其 使用方法。
[0007] 为解决上述技术问题，本发明提供的一种工艺孔焊缝保护气的压力置换装置，包 括依次连接的推进系统内气瓶、充放气设备及氩气气源;其中在所述推进系统内气瓶上分 别设有工艺孔及加排阀;所述充放气设备包括依次连接的过滤器、压力表、第一手动截止阀 及减压器;所述加排阀与所述过滤器连接，所述减压阀与所述氩气气源连接;在所述加排阀 与所述过滤器的连接处连接一条检测管路，在所述检测管路的末端连接有氧分压检测仪， 在所述检测管路上还设有第二手动截止阀。
[0008] -种工艺孔焊缝保护气的压力置换装置的使用方法，包括如下步骤：
[0009] 第一步，对推进系统内气瓶上的工艺孔进行堵孔；
[0010] 第二步，向所述推进系统内气瓶内充入氩气；
[0011] 第三步，氩气存留在所述推进系统内气瓶内；
[0012] 第四步，排出所述推进系统内气瓶内的氩气；
[0013] 第五步，循环执行第二步和第四步N次;其中N为2 2的正整数；
[0014] 第六步，检测氩气的浓度。
[0015]优选地，所述第二步中，充入氩气的速率< 0.05MPa/min，所述推进系统内气瓶外 表面温度低于50°C;所述第四步中，排出氩气的速率< 0.05MPa/min，所述推进系统内气瓶 外表面温度高于环境的露点。
[0016] 优选地，所述第二步中，充入氩气后的所述推进系统内气瓶内的压力为0.5MPa~ 1.OMPa 〇
[0017] 优选地，所述第三步中，氩气在所述推进系统内气瓶内存留的时间为2 lmin。
[0018] 优选地，所述第五步中，N满足：
[0019]
[0020] 其中，P1为充入氩气后的所述推进系统内气瓶内的压力;符号"()"为取整运算。
[0021] 优选地，所述第五步中，氩气浓度小于lOOppm。
[0022] 优选地，所述第一步中，使用工装对所述工艺孔进行封堵。
[0023] 优选地，所述工装的规格为直径=导管直径+2毫米。
[0024] 优选地，在所述工艺孔与所述工装之间设有橡胶垫圈，所述橡胶垫圈的厚度为1毫 米、宽度为10毫米。
[0025] 与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
[0026] 1、置换效率高:若以每次增压到0.5MPa计算，单次充放气可以使空气浓度降低至 20%，6次充放即可以使空气浓度降至64??111(理论值）。以实际9(^气瓶为例，单次充放气耗 时耗时约15分钟，6次充放气仅需要90分钟，而常规气体置换实际经验需24小时。置换效率 大大提尚。
[0027] 2、置换结果可测:通过将排气口与氧分压测试仪连接，可以测试末次排气（即气瓶 内气体)的氧气浓度是否满足焊接要求。而常规置换方法控制参数为时间，排气口为Φ 0.7 ~Φ 2大小，压力达不到氧分压测试仪最低测试压力，置换效果不可测。因此，压力置换方法 氧浓度测试结果直接有效。
[0028] 3、气瓶工艺孔焊接质量合格率显著提高：气瓶工艺孔主要焊接不合格现象为，气 孔超标、未焊透。未焊透的主要原因为焊缝反面(即管路内腔氧浓度超标而导致)氧化。压力 置换法会彻底消除因焊缝反面氧浓度超标导致的焊缝未焊透现象，使焊接质量合格率显著 提尚。
【附图说明】
[0029]通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征目 的和优点将会变得更明显：
[0030] 图1为本发明一种工艺孔焊缝保护气的压力置换装置结构示意图；
[0031] 图2为工艺孔焊接定位工装示意图。
[0032] 图中：
[0033] 1-推进系统内气瓶 2-工艺孔 3-加排阀
[0034] 4-过滤器 5-压力表 6-第一手动截止阀
[0035] 7-第二手动截止阀 8-减压阀 9-氩气气源
[0036] 10-垫圈 11-工装 12-导管
[0037] 13-氧分压检测仪
【具体实施方式】
[0038]下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术 人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术 人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明 的保护范围。
[0039]如图1、图2所示，本发明一种工艺孔焊缝保护气的压力置换装置，将60L的推进系 统内气瓶1出口工艺孔2使用厚度为1毫米的橡胶垫圈10缠绕一圈，再用合适直径的导管12 焊接定位工装11(直径=导管12直径+2毫米)夹紧橡胶垫圈10。使用洁净的低压软管进行连 接，管路从推进系统到氩气气源9方向依次连接推进系统内加排阀3,过滤器4,压力表5,第 一手动截止阀6和氩气气源9;另一路检测管路由推进系统内加排阀3连接至第二手动截止 阀7，第二手动截止阀7出口为开口。
[0040]暂时断开导管12系统内加排阀3的连接，打开第一手动截止阀6,缓慢增压至 0.2MPa，对导管12进行多余物吹除1分钟，吹除完毕后关闭第一手动截止阀6。
[0041 ]导管12系统重新同系统内加排阀3进行连接，先确认系统加排阀3为打开状态，第 二手动截止阀7为关闭状态，各管路连接处均以连接好。缓慢打开第一手动截止阀6,并观察 压力表5读数和推进系统内气瓶1的温度，增压速率不大于0.05MPa/分钟，待压力表5读数为 0.5MPa时关闭第一手动截止阀6并保持1分钟，再缓慢打开第一手动截止阀6,以不大于 0.05MPa/分钟的泄压速率放气至大气压。
[0042] 预定压力为0.5MPa，根据计算公式，充放次数]
取整 为6再加1，为6+1 = 7次;按照要求充放氩气达到7次。在最后一次放气过程中按照下一步骤 执行氩气浓度测试。
[0043] 将第二手动截止阀7出口连接氧分压检测仪13,对出口氩气浓度测试。氩气浓度不 大于lOOppm后，继续按前述要去速率放气至大气压，再对工艺孔2进行焊接。若氩气浓度不 满足要求，则继续进行充气，并在放气阶段重新测量氩气浓度，直至合格后再按前述要求速 率放气至大气压，取下工艺孔2表面导管12焊接定位工装11，再对工艺孔2进行焊接。
[0044] 以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述 特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影 响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相 互组合。
【主权项】
1. 一种工艺孔焊缝保护气的压力置换装置，包括依次连接的推进系统内气瓶、充放气 设备及氩气气源;其中 在所述推进系统内气瓶上分别设有工艺孔及加排阀； 所述充放气设备包括依次连接的过滤器、压力表、第一手动截止阀及减压器； 所述加排阀与所述过滤器连接，所述减压阀与所述氩气气源连接； 其特征在于，在所述加排阀与所述过滤器的连接处连接一条检测管路，在所述检测管 路的末端连接有氧分压检测仪，在所述检测管路上还设有第二手动截止阀。2. -种工艺孔焊缝保护气的压力置换装置的使用方法，其特征在于，包括如下步骤： 第一步，对推进系统内气瓶上的工艺孔进行堵孔； 第二步，向所述推进系统内气瓶内充入氩气； 第三步，氩气存留在所述推进系统内气瓶内； 第四步，排出所述推进系统内气瓶内的氩气； 第五步，循环执行第二步和第四步N次;其中N为2 2的正整数； 第六步，检测氩气的浓度。3. 根据权利要求2所述的工艺孔焊缝保护气的压力置换装置的使用方法，其特征在于， 所述第二步中，充入氩气的速率< 〇.〇5MPa/min，所述推进系统内气瓶外表面温度低于50 °C ;所述第四步中，排出氩气的速率< 0.05MPa/min，所述推进系统内气瓶外表面温度高于 环境的露点。4. 根据权利要求2所述的工艺孔焊缝保护气的压力置换装置的使用方法，其特征在于， 所述第二步中，充入氩气后的所述推进系统内气瓶内的压力为〇. 5MPa~1. OMPa。5. 根据权利要求2所述的工艺孔焊缝保护气的压力置换装置的使用方法，其特征在于， 所述第三步中，氩气在所述推进系统内气瓶内存留的时间为2 lmin。6. 根据权利要求2所述的工艺孔焊缝保护气的压力置换装置的使用方法，其特征在于， 所述第五步中，N满足：其中，pi为充入氩气后的所述推进系统内气瓶内的压力;符号I t为取整运算。 U \ , .· ?7. 根据权利要求2所述的工艺孔焊缝保护气的压力置换装置的使用方法，其特征在于， 所述第五步中，氩气浓度小于lOOppm。8. 根据权利要求2所述的工艺孔焊缝保护气的压力置换装置的使用方法，其特征在于， 所述第一步中，使用工装对所述工艺孔进行封堵。9. 根据权利要求8所述的工艺孔焊缝保护气的压力置换装置的使用方法，其特征在于， 所述工装的规格为直径=导管直径+2毫米。10. 根据权利要求8所述的工艺孔焊缝保护气的压力置换装置的使用方法，其特征在 于，在所述工艺孔与所述工装之间设有橡胶垫圈，所述橡胶垫圈的厚度为1毫米、宽度为10 毫米。
【专利摘要】本发明提供的一种工艺孔焊缝保护气的压力置换装置及其使用方法，包括如下步骤：第一步，对推进系统内气瓶上的工艺孔进行堵孔；第二步，向所述推进系统内气瓶内充入氩气；第三步，氩气存留在所述推进系统内气瓶内；第四步，排出所述推进系统内气瓶内的氩气；第五步，循环第二步和第三步N次；第六步，检测氩气的浓度。与现有技术相比，本发明的有益效果如下：可以100％消除推进系统内气瓶工艺孔因焊缝背面氧化产生的未焊透现象。避免因工艺孔焊缝氧化而导致系统导管割除重配甚至气瓶报废等一系列问题。
【IPC分类】B23K37/00
【公开号】CN105458568
【申请号】CN201511019450
【发明人】杨瑜宝, 潘攀, 饶庆庆, 刘俊杰, 沈伟, 林忠, 陈鼎葵
【申请人】上海空间推进研究所
【公开日】2016年4月6日
【申请日】2015年12月30日