专利名称：一种金属管件的焊接方法和金属管件焊接组件的制作方法
技术领域：
本发明属于金属管道焊接连接技术领域，具体涉及一种金属管件的焊接方法以及采用该方法制成的金属管件焊接组件。
背景技术：
金属管道连接方式中最安全、最可靠的连接方法无疑是焊接连接。但现有的几种连接方式例如承插式焊接连接或对接焊接连接方式都有一定的缺陷，尤其是对于薄壁不锈钢管的焊接。承插式焊接连接方式是将一个待焊管件的焊接端插入另一个待焊管件焊接端的管腔后进行焊接，见图1所示，具有以下不足之处(1)连接强度较低；承插式焊接连接为搭接连接，其焊缝为填角焊缝，所受的工作应力为切剪应力，按许用强度计算方法，且角焊缝的有效承载面积为角焊缝有效面积的0. 707倍，因此搭接焊缝设计时，需双侧焊接才能使焊缝强度与构件(一般是管子A与接头管件B)等强度。而管子与管件的承插连接，在实际施工中，只能在管件一侧端实施单侧焊接，插入管件的管子所在端无法焊接，故承插式连接接头的焊缝强度只能达到管道强度的50%。( 焊接难度较大，易焊穿管壁，管内必须充气保护，承插式焊接，由于插入管件的管子，管壁较薄，当焊接时，必须使管件端口熔化，方能形成有效的角焊缝，而管件端受插入管子散热的影响，需有较大的热输入才能形成熔池，管子的管壁较薄，极易过热被烧穿，如果热输入较小，管件端部会融合不良，所以操作难度较大。如果对每个焊接口施加充气保护，施工现场条件有限，十分困难，工作强度较大，工作效率十分低下。对接焊接连接方式将两个待焊管件直接对接后进行焊接，见图2所示，具有以下不足之处对接焊接的管子A端口外径与管件B外径相同，焊接另用填料焊接，焊接时，连接口的内侧如果不加气体保护，焊缝外极易由于焊接温度过热而出现管内焊缝处“挂瘤”(熔瘤)，影响使用寿命。如果温度过低没有焊透，焊缝连接处的两侧管壁未完全连接，影响使用质量。
发明内容
本发明的目的是提供一种有效提高焊接效果的金属管件的焊接方法。本发明另一个目的是提供一种焊缝强度较高的金属管件焊接组件。实现本发明第一个目的的技术方案是一种金属管件的焊接方法，包括以下步骤①把一个衬管的一端插入到一个待焊管件焊接端的管腔中，并使得该衬管的另一端伸出该待焊管件焊接端；②把衬管伸出该待焊管件焊接端的部分管体插入到另一个待焊管件焊接端的管腔中，并使该两个待焊管件的焊接端对接以形成待焊接缝；③在待焊接缝处进行焊接使其形成熔融区从而使两待焊管件的焊接端相连。
上述技术方案中，上述步骤①中，所述衬管通过紧配方式或者压接方式或者胶粘方式固定在待焊管件的管腔中。上述技术方案中，所述衬管的外壁与其所在待焊管件管腔的内壁之间的间隙小于 1毫米；所述衬管插入各待焊管件焊接端管腔的长度大于等于熔融区的轴向长度；所述衬管区的壁厚大于等于0.3毫米。上述技术方案中，所述衬管的外壁与其所在待焊管件管腔的内壁之间的间隙小于 0. 5毫米；所述衬管区的壁厚大于等于0. 5毫米。上述技术方案中，所述两待焊管件焊接端的径向截面相同时，所述衬管是等外径圆管；所述两待焊管件焊接端处管腔的内径不同时，所述衬管是两端管体与各自所在待焊管件管腔相配合的异径管。上述技术方案中，所述待焊接缝的轴向截面形状是与待焊管件中心轴线相垂直的直线状、或是与待焊管件中心轴线成一夹角的斜线状、或是弧线状、或是V字形状、或是半圆形状、或是半椭圆形状；所述待焊管件是薄壁不锈钢管。上述技术方案中，至少一个待焊管件焊接端的内壁上设有凸起的限位凸台，所述衬管插入该待焊管件焊接端管腔的一端抵接在该限位凸台上。上述技术方案中，所述两待焊管件焊接端的内壁上均设有凸起的限位凸台，两待焊管件对接形成待焊接缝后，所述衬管位于两限位凸台之间。实现本发明第二个目的的技术方案是一种金属管件焊接组件，包括两被焊管件， 其特征在于还包括衬管，所述衬管的两端各自插入一个被焊管件焊接端的管腔中，所述两被焊管件焊接端对接处具有通过焊接处理形成的熔融区。上述技术方案中，所述衬管通过紧配方式或者压接方式或者胶粘方式或者熔焊方式固定在被焊管件的管腔中。上述技术方案中，至少一个被焊管件焊接端的内壁上设有凸起的限位凸台，所述衬管插入该被焊管件焊接端管腔的一端抵接在该限位凸台上。上述技术方案中，所述两被焊管件焊接端的内壁上均设有凸起的限位凸台，所述衬管位于两限位凸台之间。上述技术方案中，所述衬管的外壁与其所在被焊管件管腔的内壁之间的间隙小于 1毫米；所述衬管插入各被焊管件焊接端管腔的长度大于等于熔融区的轴向长度；所述衬管区的壁厚大于等于0.3毫米。上述技术方案中，所述衬管的外壁与其所在被焊管件管腔的内壁之间的间隙小于 0. 5毫米；所述衬管区的壁厚大于等于0. 5毫米。上述技术方案中，所述两被焊管件焊接端的径向截面相同时，所述衬管是等外径圆管；所述两被焊管件焊接端处管腔的内径不同时，所述衬管是两端管体与各自所在被焊管件管腔相配合的异径管。上述技术方案中，所述待焊接缝的轴向截面形状是与被焊管件中心轴线相垂直的直线状、或是与被焊管件中心轴线成一夹角的斜线状、或是弧线状、或是V字形状、或是半圆形状、或是半椭圆形状；所述被焊管件是薄壁不锈钢管。上述技术方案中，所述待焊管件和被焊管件均可以是普通管子，也可以是管道接头，例如二通，三通等等。
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本发明具有积极的效果(1)本发明方法改进了接头焊接方式，所述衬管既能起到定位两待焊管件的作用，又因遮盖住待焊接缝的内侧部位，使两待焊管件焊缝处的内壁与管内空气得到隔绝，从而在进行气体保护焊时，无需向焊缝内侧部位充保护气体；另外， 通过这种焊接方式可使最终焊缝强度达到与两端管件相同强度；所以本发明相对于传统的承插式焊接可明显提高焊缝强度；而与传统的对接式焊接相比，因为有衬管的隔绝作用， 无需向管内充入保护气，同时由于具有衬管，其管壁不易被烧穿，还可有效防止发生挂瘤现象。
图1为传统承插式焊接的一种结构示意图；图2为传统对接式焊接的一种结构示意图；图3为本发明中金属管件焊接组件第一种结构的一种结构示意图；图4为本发明中金属管件焊接组件第二种结构的一种结构示意图；图5为本发明中金属管件焊接组件第三种结构的一种结构示意图；图6为本发明中金属管件焊接组件第四种结构的一种结构示意图；图7为本发明中金属管件焊接组件第五种结构的一种结构示意图；图8为本发明中金属管件焊接组件第六种结构的一种结构示意图；图9为本发明中金属管件焊接组件第七种结构的一种结构示意图。附图所示标记为衬管1，待焊管件2，限位凸台21，待焊接缝3，熔融区4。
具体实施例方式(实施例1、金属管件焊接组件及其焊接方法)图3为本发明中金属管件焊接组件第一种结构的一种结构示意图，显示了本发明的第一种具体实施方式
。本实施例是一种不锈钢薄壁管件焊接组件，见图1所示，包括两被焊管件2和衬管 1，所述衬管1的两端各自插入一个被焊管件焊接端的管腔中，所述两被焊管件焊接端对接处具有通过焊接处理形成的熔融区4。本实施例中，在进行焊接之前，所述衬管1通过紧配方式固定在被焊管件的管腔中，在焊接之后，衬管1邻接两被焊管件对接处的部分管体也被熔融，并与两被焊管件焊接端的对接焊缝一起形成熔融区4，也即焊接后，衬管1既通过紧配方式又通过熔融焊接方式与两被焊管件固定连接。在具体实践中，也可在焊接之前通过胶粘方式把衬管1固定在两待焊管件2中。本实施例中，所述待焊管件是指焊接之前的管道，被焊管件是指焊接之后的管道， 但实际上两者是同一管件在不同工段时的称呼，所以两者都用附图标记2标示。但是在具体实践中，在焊接强度要求不高时，也可使得焊接后，衬管1外壁一点也没被熔融，仅是通过紧配方式与两被焊管件固定连接。由于所述衬管1的主要作用是隔断作用，也即防止两被焊管件对接焊缝处的内壁与大气过多接触，以免在进行气体保护焊时造成不良影响，所以在焊接后衬管的部分管体无论有没有与两被焊管件对接处一起熔融相连，都不会影响本发明目的的实现。
另外，在具体实践中，也可通过压接方式将衬管1固定在待焊管件2焊接端的管腔中，因为紧配的方式在实际操作上较为费力，而如果通过把衬管1的外径做成稍小与待焊管件焊接端的管腔孔径，则便于将衬管1插入，然后只需钳压一下使得衬管被压紧固定即可。本实施例中，所述衬管1插入各被焊管件焊接端管腔的长度a大于熔融区4的轴向长度，具体实践中，也可等于熔融区4的轴向长度。本实施例中，所述两被焊管件焊接端的径向截面相同时，所述衬管1是等外径圆管。本实施例中，所述待焊接缝3的轴向截面形状是与被焊管件中心轴线相垂直的直线状。本实施例的焊接方法具有以下步骤①把一个衬管1的一端，通过紧配方式插入并固定到一个待焊管件2焊接端的管腔中，并使得该衬管1的另一端伸出该待焊管件2焊接端；②把衬管1伸出该待焊管件2焊接端的部分管体，通过紧配方式插入并固定到另一个待焊管件2焊接端的管腔中，并使该两个待焊管件2的焊接端对接以形成待焊接缝3 ； 所述待焊接缝3的轴向截面形状是与待焊管件2中心轴线相垂直的直线状；③在待焊接缝3处进行焊接使其形成熔融区4从而使两待焊管件2的焊接端相连。所述方法中，也可通过压接方式将衬管1固定在两待焊管件2的管腔中。所述方法中，两待焊管件2焊接端的径向截面相同时，所述衬管1是等外径圆管。所述方法中，所述衬管1插入各待焊管件2焊接端管腔的长度大于等于熔融区4 的轴向长度；(实施例2、金属管件焊接组件及其焊接方法)图4为本发明中金属管件焊接组件第二种结构的一种结构示意图，显示了本发明的第二种具体实施方式
。本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于本实施例中的两被焊管件，其中一个是不锈钢管，另一个是管接头，该管接头可以是二通、三通、弯型等管接头；所述待焊接缝 3的轴向截面形状是与待焊管件2中心轴线成一夹角的斜线状，由此导致最终的熔融区4的形状有所不同。(实施例3、金属管件焊接组件及其焊接方法)图5为本发明中金属管件焊接组件第三种结构的一种结构示意图，显示了本发明的第三种具体实施方式
。本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于本实施例中两被焊管件不是薄壁型不锈钢管，是厚度正常的普通不锈钢钢管。所述待焊接缝3的轴向截面形状是与待焊管件2中心轴线相垂直的半椭圆形状，由此导致最终的熔融区4的形状有所不同。(实施例4、金属管件焊接组件及其焊接方法)图6为本发明中金属管件焊接组件第四种结构的一种结构示意图，显示了本发明的第四种具体实施方式
。本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于所述衬管1的外壁与其所在待焊管件2管腔的内壁之间的间隙优选小于1毫米，本实施例是0. 5毫米；所述衬管区的壁厚优选大于等于0. 3毫米，本实施例是0. 5毫米。本实施例将衬管1固定到两待焊管件2中的操作是通过压接方式。(实施例5、金属管件焊接组件及其焊接方法)图7为本发明中金属管件焊接组件第五种结构的一种结构示意图，显示了本发明的第五种具体实施方式
。本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于所述两待焊管件2焊接端的内壁上均设有凸起的限位凸台21，两待焊管件2对接形成待焊接缝3后，所述衬管1位于两限位凸台21之间。本实施例中限位凸台21是通过切削待焊管件2焊接端管腔的内壁所形成。(实施例6、金属管件焊接组件及其焊接方法)图8为本发明中金属管件焊接组件第六种结构的一种结构示意图，显示了本发明的第六种具体实施方式
。本实施例与实施例7基本相同，不同之处在于本实施例中限位凸台21是通过对待焊管件2焊接端的管腔进行扩孔处理所形成，对于薄壁不锈钢管而言，本实施例的具体实施操作较实施例5简便易行。(实施例7、金属管件焊接组件及其焊接方法)图9为本发明中金属管件焊接组件第七种结构的一种结构示意图，显示了本发明的第七种具体实施方式
。本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于所述两待焊管件2焊接端处管腔的孔径互不相同，所述衬管1是两端管体与各自所在待焊管件2管腔相配合的异径管。(实施例8、金属管件焊接组件及其焊接方法)本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于所述待焊接缝3的轴向截面形状是弧线状。(实施例9、金属管件焊接组件及其焊接方法)本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于所述待焊接缝3的轴向截面形状是 V字形状。(实施例10、金属管件焊接组件及其焊接方法)本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于所述待焊接缝3的轴向截面形状是半圆形状。上述实施例1至实施例10改进了接头焊接方式，所述衬管既能起到定位两待焊管件的作用，又因遮盖住待焊接缝的内侧部位，使两待焊管件焊缝处的内壁与管内空气得到隔绝，从而在进行气体保护焊时，无需向焊缝内侧部位充保护气体；另外，通过这种结构可使最终焊缝强度达到与两端管件相同强度；所以上述实施例1至实施例10相对于传统的承插式焊接可明显提高焊缝强度；而与传统的对接式焊接相比，因为有衬管的隔绝作用，无需向管内充入保护气，同时由于具有衬管，其管壁不易被烧穿，还可有效防止发生挂瘤现象。显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而这些属于本发明的实质精神所引伸出的显而易见的变化或变动仍属于本发明的保护范围。
权利要求
1.一种金属管件的焊接方法，包括以下步骤①把一个衬管(1)的一端插入到一个待焊管件( 焊接端的管腔中，并使得该衬管(1) 的另一端伸出该待焊管件( 焊接端；②把衬管(1)伸出该待焊管件( 焊接端的部分管体插入到另一个待焊管件( 焊接端的管腔中，并使该两个待焊管件O)的焊接端对接以形成待焊接缝(3)；③在待焊接缝( 处进行焊接使其形成熔融区(4)从而使两待焊管件( 的焊接端相连。
2.根据权利要求1所述金属管件的焊接方法，其特征在于上述步骤①中，所述衬管 (1)通过紧配方式或者压接方式或者胶粘方式固定在待焊管件O)的管腔中。
3.根据权利要求1所述金属管件的焊接方法，其特征在于所述衬管(1)的外壁与其所在待焊管件( 管腔的内壁之间的间隙小于1毫米；所述衬管(1)插入各待焊管件(2) 焊接端管腔的长度大于等于熔融区(4)的轴向长度；所述衬管区的壁厚大于等于0. 3毫米。
4.根据权利要求3所述金属管件的焊接方法，其特征在于所述衬管(1)的外壁与其所在待焊管件(2)管腔的内壁之间的间隙小于0. 5毫米；所述衬管区的壁厚大于等于0. 5 毫米。
5.根据权利要求4所述金属管件的焊接方法，其特征在于所述两待焊管件( 焊接端的径向截面相同时，所述衬管(1)是等外径圆管；所述两待焊管件( 焊接端处管腔的内径不同时，所述衬管(1)是两端管体与各自所在待焊管件( 管腔相配合的异径管。
6.根据权利要求1所述的金属管件的焊接方法，其特征在于所述待焊接缝(3)的轴向截面形状是与待焊管件O)中心轴线相垂直的直线状、或是与待焊管件O)中心轴线成一夹角的斜线状、或是弧线状、或是V字形状、或是半圆形状、或是半椭圆形状；所述待焊管件(2)是薄壁不锈钢管。
7.根据权利要求1所述的金属管件的焊接方法，其特征在于至少一个待焊管件(2) 焊接端的内壁上设有凸起的限位凸台(21)，所述衬管(1)插入该待焊管件( 焊接端管腔的一端抵接在该限位凸台上。
8.根据权利要求1所述的金属管件的焊接方法，其特征在于所述两待焊管件(2)焊接端的内壁上均设有凸起的限位凸台(21)，两待焊管件( 对接形成待焊接缝C3)后，所述衬管(1)位于两限位凸台之间。
9.一种金属管件焊接组件，包括两被焊管件，其特征在于还包括衬管(1)，所述衬管 (1)的两端各自插入一个被焊管件焊接端的管腔中，所述两被焊管件焊接端对接处具有通过焊接处理形成的熔融区G)。
10.根据权利要求9所述的金属管件焊接组件，其特征在于所述衬管(1)通过紧配方式或者压接方式或者胶粘方式或者熔焊方式固定在被焊管件的管腔中。
全文摘要
本发明公开了一种金属管件的焊接方法和金属管件焊接组件，该方法包括一种金属管件的焊接方法，包括以下步骤①把一个衬管的一端插入到一个待焊管件焊接端的管腔中，并使得该衬管的另一端伸出该待焊管件焊接端；②把衬管伸出该待焊管件焊接端的部分管体插入到另一个待焊管件焊接端的管腔中，并使该两个待焊管件的焊接端对接以形成待焊接缝；③在待焊接缝处进行焊接使其形成熔融区从而使两待焊管件的焊接端相连。该金属管件焊接组件包括两被焊管件包括衬管，所述衬管的两端各自插入一个被焊管件焊接端的管腔中，所述两被焊管件焊接端对接处具有通过焊接处理形成的熔融区。本发明在进行气体保护焊时，无需向焊缝内侧部位充保护气体，可使最终焊缝强度达到与两端管件相同强度，且有效防止发生挂瘤现象。
文档编号B23K101/06GK102554484SQ201210006899
公开日2012年7月11日 申请日期2012年1月11日 优先权日2012年1月11日
发明者阮懋, 阮继成 申请人:阮继成