专利名称：一种管件焊接充气保护装置及方法
技术领域：
本发明涉及金属管件焊接时，管内侧使用的充气保护装置。
背景技术：
金属管件对接烧焊时，由于溶焊处温度极高，容易被空气中的氧气氧化。在使用 氩弧焊时，焊缝的外表面，受到焊枪喷出的氮气保护，被氧化程度较低，形成比较好的焊接 质量；但管件内表面的焊缝以及焊缝两边的管子受到氧化，容易形成夹渣、裂纹等缺陷，而 且焊缝表面会形成不稳定的氧化层，使管路在使用当中容易被腐蚀。为了避免管件内表面的氧化，现有的金属管件焊接过程中，通常会将对焊管件的 两端封住，充入惰性气体进行保护(如氩气、氮气等)，使管子当中的氧含量降低，从而降 低氧化程度。然而，此种方式，氮气消耗量大，尤其在管子很长的情况下，氮气的消耗量十分 大。而且，即使充入大量的氮气，其管内仍会存在一定的氧气，对焊接仍会产生影响，烧焊质 量仍嫌不够。特别对于有对焊接质量要求很高的管路系统，如化学品船的管路系统，采用上 述保护方式，即使充入大量的氮气，其焊接质量也仍难以满足要求；通常还需要对烧焊后的 管路系统进行酸洗钝化，要花费大量的人力和巨大的物质成本。此外，在目前不锈钢管烧焊使用的管内充气的方法，需要提前将管路两端以及焊 缝封好，充入氮气，需要长时间的充氮，才能将管内含氧量降低，耗时耗气。如一段10米左 右、管径200mm的管路，充氮要约1小时的时间，需要消耗3_4瓶的氮气。
发明内容
本发明的目的在于提供一种直接对管件内壁焊接处进行吹气保护的管件焊接充 气保护装置，以在提供焊接质量的同时，降低氮气的消耗量。本发明所述的管件焊接充气保护装置，其特征在于包括中轴管，中轴管外安装 有可向轴向两侧膨胀的膨胀气囊，膨胀气囊的两侧的中轴管上分别套装有可轴向滑动的滑 板，两滑板的之间设置有用于支撑管壁的支撑杆组件，支撑杆组件包括多个由两相对称设 置的支撑杆组成的支撑杆对，支撑杆对的两个支撑杆对称设置，其一端同时与两滑板中间 位置的连板相铰接，另一端自由；两滑板在与各支撑杆相对应的位置均设置有推杆，推杆 的一端与滑板铰接，另一端与支撑杆的中部铰接；膨胀气囊充气膨胀使滑板沿中轴管向外 滑动时，推杆能推动支撑杆向上撑开，抓紧管壁；中轴管的一端安装有喷头支架，喷头支架 一端插入中轴管，另一端安装径向的喷气头，中轴管的另一端连接充气软管；喷头支架还安 装有驱动机构，通过驱动机构可驱动其绕中轴管的轴线转动。—种管件焊接充气保护方法，包括下述步骤
a、先将上述管件焊接充气保护装置置于管内，通过拉索拉入到焊接处，使喷头对准焊
缝；
b、而后，向膨胀气囊内充入高压气体，使膨胀气囊向两侧膨胀，推动两侧滑板外移，滑 板上的推杆拉动支撑杆，使支撑杆向上张开，抓紧管壁，从而使整个保护装置固定于管内；C、开始焊接时，驱动机构驱动喷头支架转动，使喷气头对准焊缝的焊接部位，随焊接部 位的移动，驱动喷头支架跟随转动，从而使喷气头始终对准焊缝焊接处，喷气头喷出的氮气 对焊接缝进行局部保护及冷却。本发明所述的管件焊接充气保护装置，对焊管件时，在焊接前，先将装置置于管内 或通过拉索拉入到焊接处，使喷头对准焊缝；而后，向膨胀气囊内充入高压气体，使膨胀气 囊向两侧膨胀，推动两侧滑板外移，滑板上的推杆拉动支撑杆，使支撑杆向上张开，抓紧管 壁，从而使整个保护装置固定于管内。开始焊接后，驱动机构驱动喷头支架转动，使喷气头 对准焊缝的焊接部位，随焊接部位的移动，驱动喷头支架跟随转动，从而使喷气头始终对准 焊缝焊接处，喷气头喷出的焊接保护气体(氮气、氩气等)对焊接缝进行局部保护及冷却。其 能够根据焊接部位，针对性的提供气体保护，既能够可靠对焊接处提供防氧化保护，又能极 大地降低气体的用量，同时还能够缩短焊接的前期准备的时间，不需要在焊接前对管路预 先充气。在改善焊接质量的情况下，还能降低成本、提高效率。如以氩弧焊一般5-15L/Min 的流量计算，对管径200mm的不锈钢管焊缝需要约5_10Min的时间，需要150L的氮气。而且，所述保护装置，在管路中有多处焊缝的情况下，通过放出膨胀气囊的气体， 支撑杆松开对管壁的抓紧力，可快速将保护装置拖拽到下一焊缝处，再次对膨胀气囊充气 即可再次烧焊，其能够快速方便的实现连续烧焊，能够极大提高此情况下的焊接效率。另外，通过控制冲入膨胀气囊的气体压力，可控制膨胀气囊的膨胀程度，可控制滑 板的移动距离，从而可控制支撑杆的张开程度，可使支撑杆的张开程度存在一定的调节范 围，使管件焊接充气保护装置可适应不同管径的焊接需要。
图1为一种本发明的金属管件焊接气体保护装置的结构示意图； 图2为支撑杆组件的装配示意图。
具体实施例方式一种管件焊接充气保护装置，如图1、图2，包括中轴管1，中轴管外安装有可向轴 向两侧膨胀的膨胀气囊2，膨胀气囊的两侧的中轴管上分别套装有可轴向滑动的滑板3，两 滑板的之间设置有用于支撑管壁的支撑杆组件4，支撑杆组件包括多个由两相对称设置的 支撑杆40组成的支撑杆对，支撑杆对的两个支撑杆40对称设置，其一端同时与两滑板中 间位置的连板41相铰接，另一端自由；两滑板3在与支撑杆40相对应的位置均铰接有与 推杆5，推杆5的一端与滑板3铰接，另一端与支撑杆40的中部铰接；膨胀气囊充气向两侧 膨胀时，能够推动滑板沿中轴管向外滑动，此时，滑板带动推杆摆动，推杆再推动支撑杆向 上撑开，抓紧管壁；当膨胀气囊放气，体积缩小时，两滑板失去膨胀气囊提供的支撑力，支撑 杆松开管壁；中轴管的一端安装有喷头支架6，喷头支架一端插入中轴管，另一端安装径向 的喷气头7，中轴管的另一端连接充气软管8 ；喷头支架还安装有驱动机构，通过驱动机构 可驱动其绕中轴管的轴线转动。所述驱动机构包括安装在喷头支架外的齿轮、电机、由电机 驱动转动的与前述齿轮相啮合的齿轮和可控制电机转动的控制器。控制器控制电机转动， 经相啮合的齿轮传递给喷头支架，从而实现喷头支架转动的控制。通过控制电机的转动可 控制喷头支架转动的角度，从而使喷气头对准焊接处，实现焊接保护。
膨胀气囊可单独连接高压充气装置，也可直接与充气软管通过旁通支路连通。喷头支架与中轴管间可安装密封圈，其能够避免漏气，进一步节省保护气体的用量。喷气头的上下两侧可安装光感器9，光感器连接控制器。光感器感应焊接光线后， 将信号传递给控制器，由控制器驱动电机转动，带动喷头支架正转或反转，从而使喷气头始 终保持对准焊接处。其能够更可靠的自动控制喷气头与焊接处的随动，焊接保护更可靠，操 作也更方便。为了便于管件焊接充气保护装置更好的适应不同管径的使用需要，喷气头通过可 径向伸缩的结构安装在喷头支架端部。如喷气头套在喷头支架端部，其侧壁设置螺纹孔，通 过锁紧螺栓插入螺纹孔中，并旋紧，将喷气头固定在喷头支架上。又或者为类似于天线的伸 缩管结构。通过调整喷气头的径向位置，可更好的适应不同管径的管件焊接充气保护要求。
权利要求
1.一种管件焊接充气保护装置，其特征在于包括中轴管，中轴管外安装有可向轴向 两侧膨胀的膨胀气囊，膨胀气囊的两侧的中轴管上分别套装有可轴向滑动的滑板，两滑板 的之间设置有用于支撑管壁的支撑杆组件，支撑杆组件包括多个由两相对称设置的支撑杆 组成的支撑杆对，支撑杆对的两个支撑杆对称设置，其一端同时与两滑板中间位置的连板 相铰接，另一端自由；两滑板在与各支撑杆相对应的位置均设置有推杆，推杆的一端与滑 板铰接，另一端与支撑杆的中部铰接；膨胀气囊充气膨胀使滑板沿中轴管向外滑动时，推杆 能推动支撑杆向上撑开，抓紧管壁；中轴管的一端伸出有喷头支架，喷头支架端部安装有喷 气头，中轴管的另一端连接充气软管；喷头支架还安装有驱动机构，通过驱动机构可驱动其 绕中轴管的轴线转动。
2.根据权利要求1所述的管件焊接充气保护装置，其特征在于喷气头的上下两侧安 装光感器，光感器连接驱动机构，控制驱动机构转动。
3.根据权利要求1所述的管件焊接充气保护装置，其特征在于喷气头通过可径向伸 缩的结构安装在喷头支架端部。
4.根据权利要求1所述的管件焊接充气保护装置，其特征在于喷头支架与中轴管间 安装有密封圈。
5.一种管件焊接充气保护方法，包括下述步骤a、先将上述管件焊接充气保护装置置于管内，通过拉索拉入到焊接处，使喷头对准焊缝；b、而后，向膨胀气囊内充入高压气体，使膨胀气囊向两侧膨胀，推动两侧滑板外移，滑 板上的推杆拉动支撑杆，使支撑杆向上张开，抓紧管壁，从而使整个保护装置固定于管内；C、开始焊接时，驱动机构驱动喷头支架转动，使喷气头对准焊缝的焊接部位，随焊接部 位的移动，驱动喷头支架跟随转动，从而使喷气头始终对准焊缝焊接处，喷气头喷出的氮气 对焊接缝进行局部保护及冷却。
全文摘要
本发明公开了一种管件焊接充气保护装置及方法，该装置应用与管件对接烧焊时对焊缝内壁的气体保护,包括中轴管、膨胀气囊、滑板、可抓紧和松开管壁的支撑杆组件、中轴管的一端伸出的喷头支架，喷头支架端部的喷气头。其通过膨胀气囊膨胀与收缩，可使支撑杆可抓紧或松开管壁，喷头直接可转动，焊接时，可控制喷气头对准焊缝的焊接部位，随焊接部位的移动。其能够根据焊接部位，针对性的提供气体保护，既能够可靠对焊接处提供防氧化保护，又能极大地降低氮气的用量，同时还能够缩短焊接的前期准备的时间，在改善焊接质量的情况下，还能降低成本、提高效率。
文档编号B23K9/32GK102126070SQ20111008006
公开日2011年7月20日 申请日期2011年3月31日 优先权日2011年3月31日
发明者何家骥 申请人:广州广船国际股份有限公司