专利名称：紧凑密排金属管道的两管夹缝处管道tig焊接工法及专用焊接工具的制作方法
技术领域：
本发明涉及钨极惰性气体保护焊TIG焊接方法，特别涉及紧凑密排金属管道焊接工艺。
背景技术：
在金属结构安装过程中，管道紧凑密排的结构屡见不鲜，给管道的焊接施工带来很大困难，对焊接质量也造成严重影响。隨着国民经济的高速发展，余热发电项目也迅速掘起，如水泥窑余热发电锅炉、玻璃厂生产线尾气余热发电锅炉、冶炼厂尾气余热发电锅炉、或锅炉、热交换器等排管结构的安装、检修工程中常遇到紧凑密排的管道。这些结构的排管排列的间隙往往在IOmm左右(设计值)而实际值在f5mm之间，两管之间的间隙很小，焊炬枪头无法伸进，给焊接施工带来很大困难。熔化焊接过程中，熔池金属从固态到液态再回到固态的整个冶金反应过程必须得到良好的保护，气焊熔池靠气体火焰保护、焊条电弧焊熔池靠电弧气体保护，埋弧焊熔池靠焊剂熔渣保护，而钨极氩弧焊熔池靠氩气(Ar)保护，这些保护层起着隔离空气和保护冶金反应的作用，所以这些保护层的方向应尽量垂直于熔池表面。常规的钨极氩弧焊(TIG)焊接方法焊接时，焊炬喷嘴与焊接方向的角度在75°左右，才能保证整个冶金反应过程的稳定，而达到良好的焊接质量，TIG焊接方法是完全依靠氩气(Ar)来保护熔池区域的，而紧凑密排管道两管之间的间隙很小，焊炬喷嘴几乎与管子的切线平行，氩气(Ar)沿切线直接流走，完全不能起到保护作用，导致窄间隙区域中的焊缝内产生大量气孔缺陷，焊缝质量无法保证。
发明内容
本发明首先所要解决的技术问题是提供一种紧凑密排金属管道的两管夹缝处管道TIG焊接工法，以提高紧凑密排金属管道焊接质量。为此，本发明采用以下技术方案该焊接方法采用了主气和辅助气结合作为保护气体，主气和辅助气均为氩气；引弧时，用主气作为保护气体，焊接时，再加入所述辅助气对熔池区域和焊炬的钨极进行保护；焊炬和辅助气喷嘴分别处于密排金属管道的正面和背面；焊炬从密排金属管道的正面侧引燃焊接电弧和喷射主气，辅助气喷嘴在密排金属管道的背面侧喷射辅助气；焊丝的填充从焊炬钨极的侧方进行；辅助气的流量大于主气的流量。在采用上述技术方案的基础上，本发明还可采用以下进一步的技术方案
辅助气的喷射方向尽量垂直于焊接熔池表面。辅助气的流量为主气的流量的4-7倍。主气的流量为Γ5 L/min，辅助气的流量为2Γ26 L/min。所述焊炬的钨极伸出焊炬喷嘴的长度大于或等于10mm，其上限对应金属管道的直径。本发明另一个所要解决的技术问题是提供一种上述焊接工法的专用焊接工具。为此，本发明采用以下技术方案它包括用于TIG焊接的第一焊炬、辅助气喷嘴；所述第一焊炬的钨极伸出焊炬喷嘴的长度大于或等于10mm，其上限对应金属管道的直径；所述辅助气喷嘴为用于TIG焊接的焊炬中拆下的分流器和喷嘴后构成，其尾部再连接塑料软管和氩气气源。本工法和专用焊接工具可适用于密排管子、密排焊接接头等窄间隙的TIG方法焊接施工。本发明的密排金属管道可以理解为仅为管子，或者也可理解为用于连接管子的焊接接头，或者理解为由管子和焊接接头构成的金属管道；因此，对于上述方法和专用工具来说，其工作对象可以是被理解为管子，或者是被理解为焊接接头，或者是被理解为既有管子又有焊接接头的金属管道；所述第一焊炬的钨极伸出焊炬喷嘴的长度上限对应金属管道焊接部位的直径，即管子或焊接接头的直径。由于采用了本发明的方法和专用焊接工具，本工法是在TIG焊接方法中通过“主气+辅助气”双重保护的焊接方法，克服了常规TIG焊接方法的局限性，有效的提高了 TIG焊接方法的“可焊到性”，可保证焊接接头间隙狭窄区域的焊接质量及焊接过程的稳定，而且本焊接方法操作简单，实用性较强，焊工只需通过简单的培训就可上岗施焊。
图I为图4的A-A剖视图，表示了几种焊接的示意图，其中I和III为常规焊接方法示意图，II为本发明所提供的焊接工法示意图，其中附图标记300表示的是熔池在管道表面的切线方向，其中S表示的是焊接方向。图2为本发明所提供的专用焊炬的示意图。图3为本发明所提供的辅助气喷嘴的示意图。图4为紧凑型密排金属管道示意图，其中附图标号200表示的是焊缝。
具体实施例方式参照附图。本发明的焊接方法采用了主气A和辅助气B结合作为保护气体，主气A和辅助气B均为氩气；引弧时，用主气作为保护气体，焊接时，再加入所述辅助气对熔池区域进行保护，确保了焊缝金属从固体熔化到凝固结晶的整个冶金过程得到了氩气的充分保护。焊接操作过程中一般为两人共同进行，一人持焊炬主焊1，一人持辅助气喷嘴2在背面协助焊接，焊炬和辅助气喷嘴分别处于密排金属管道100的正面和背面，焊炬从密排金属管道的正面侧引燃焊接电弧和喷射主气，辅助气喷嘴在密排金属管道的背面侧喷射辅助气。通常TIG焊接方法中焊丝的填充是在焊炬钨极的前方进行。如图I所示，本发明中，焊丝3的填充从焊炬钨极4的侧方进行；
本发明中，对熔池的保护主要由辅助气担任，主气主要起引弧时的钨极保护作用，为了不让辅助气被主气冲散，影响焊接质量，因此，辅助气的流量要大于主气的流量。辅助气的流量一般控制为主气的流量的4-7倍；辅助气的流量一般在2Γ26 L/min范围内，主气为了引弧顺利，流量一般在Γ5 L/min范围内(通常TIG焊接方法的焊炬中流出的保护气体的流量为 8 12 L/min)ο辅助气的喷射方向尽量垂直于焊接熔池5。通常TIG方法施焊时钨极伸出长度为3 5 _，而在紧凑密排管道中两管之间的间隙很小，焊炬枪头无法伸进，为了使电弧能在两管夹缝中引燃，本发明所提供的专用焊接工具中，焊炬的钨极4伸出焊炬喷嘴6的长度D > IOmm(其上限根据金属管道直径来确定，直径大些则伸出长度相对长些)，附图中用D表示钨极4伸出焊炬喷嘴6的长度，而在焊接工作时，钨极4的保护也是主要靠辅助气完成的。本发明所提供的专用焊接工具中，所述辅助气喷嘴2为用于TIG焊接的焊炬中(比如QS70/400焊炬)拆下的分流器8和喷嘴6后构成，其尾部再连接塑料软管7和氩气气源。
权利要求
1.紧凑密排金属管道的两管夹缝处管道TIG焊接工法，其特征在于该焊接方法采用了主气和辅助气结合作为保护气体，主气和辅助气均为氩气；引弧时，用主气作为保护气体，焊接时，再加入所述辅助气对熔池区域和焊炬的钨极进行保护；焊炬和辅助气喷嘴分别处于密排金属管道的正面和背面；焊炬从密排金属管道的正面侧引燃焊接电弧和喷射主气，辅助气喷嘴在密排金属管道的背面侧喷射辅助气；焊丝的填充从焊炬钨极的侧方进行；辅助气的流量大于主气的流量。
2.如权利要求I所述的紧凑密排金属管道的两管夹缝处管道TIG焊接工法，其特征在于辅助气的喷射方向尽量垂直于焊接熔池表面。
3.如权利要求I所述的紧凑密排金属管道的两管夹缝处管道TIG焊接工法，其特征在于辅助气的流量为主气流量的4-7倍。
4.如权利要求I所述的紧凑密排金属管道的两管夹缝处管道TIG焊接工法，其特征在于主气的流量为4 5 L/min，辅助气的流量为2Γ26 L/min。
5.如权利要求1、2、3或4所述的紧凑密排金属管道的两管夹缝处管道TIG焊接工法，其特征在于所述焊炬的钨极伸出焊炬喷嘴的长度大于或等于10mm，其上限对应金属管道的直径。
6.权利要求I所述TIG焊接工法的专用焊接工具，包括用于TIG焊接的第一焊炬，其特征在于所述专用焊接工具还包括有辅助气喷嘴；所述第一焊炬的钨极伸出焊炬喷嘴的长度大于或等于10mm，其上限对应金属管道的直径；所述辅助气喷嘴为用于TIG焊接的焊炬中拆下的分流器和喷嘴后构成，其尾部再连接塑料软管和氩气气源。
全文摘要
本发明提供了一种紧凑密排金属管道的两管夹缝处管道TIG焊接工法，采用了均为氩气的主气和辅助气结合作为保护气体；引弧时，用主气作为保护气体，焊接时，再利用辅助气对熔池区域和焊炬的钨极进行保护；焊炬和辅助气喷嘴分别处于密排金属管道的正面和背面；辅助气的流量大于主气的流量。本发明还提供了一种上述焊接工法的专用焊接工具，它包括第一焊炬、辅助气喷嘴；第一焊炬的钨极伸出焊炬喷嘴的长度大于或等于10mm；本工法通过“主气+辅助气”进行双重保护，克服了常规TIG焊接方法的局限性，提高了TIG焊接方法的“可焊到性”,可保证焊接接头间隙狭窄区域的焊接质量及焊接过程的稳定，本焊接方法操作简单，实用性较强，焊工只需通过简单的培训就可上岗施焊。
文档编号B23K9/167GK102922101SQ20121047263
公开日2013年2月13日 申请日期2012年11月19日 优先权日2012年11月19日
发明者叶青, 明瑞云, 李立人 申请人:杭州市设备安装有限公司