一种管道内壁焊接保护装置的制作方法

本发明涉及焊接技术领域，尤其涉及一种管道内壁焊接保护装置。

背景技术：

钛合金管焊接时，由于焊接受热，焊接部位及其周围极易被氧化，导致管子力学性能下降，影响管子质量，因此焊接时需要在钛合金管的内壁和外壁采用惰性气体进行保护。目前内壁保护通常采用通入保护气的方式，通入的保护气会将管子内部空气排出并充满管子内部，这样在焊接时即可避免焊接部位被氧化的情况。但是当管子较长时，采用此种方式一方面会存在通入保护气体时间较长，从而影响焊接效率的问题；另一方面还会造成大量保护气体的浪费。

技术实现要素：

本发明提供了一种管道内壁焊接保护装置，用于解决现有技术中焊接管道内壁时浪费保护气体的技术问题。

本发明的管道内壁焊接保护装置采用如下的技术方案：

一种管道内壁焊接保护装置包括用于输送保护气体的充气管以及设置在充气管上的散气结构，所述散气结构包括与充气管连通的第一散气管以及设置在第一散气管外周侧的第二散气管，所述第一散气管上设置有第一散气孔，所述第二散气管上设置有第二散气孔，第一散气管和第二散气管之间还设置有散流层，所述散流层内设置有散流通道、以使保护气体均匀的从散气结构处散出。

有益效果：通过采用本发明的管道内壁焊接保护装置，焊接时，将该保护装置插入待焊接的管道内，并使得散气结构处于焊缝位置，然后向管道内充入保护气体即可进行焊接。由于充气管的孔径较小，使得保护气体能够快速的溢散在焊缝位置，节省了保护气体充入时间，提高了前期工作的准备效率。此外，由于充气的位置有针对性，充入的保护气体仅需要布满焊缝位置即可，避免了需要将整个管道充满保护气体的情况，避免了保护气体的浪费。另外，本发明中由于在第一散气管和第二散气管之间设置有散流层，散流层能够将从第一散气孔流入的气流均匀分散，从而使得气流的分布更加均匀、合理，避免了局部焊缝不能被包裹在保护气体内的情况，保证了焊接的品质。

进一步地，所述第一散气管背离充气管的前端为封口。其有益效果是：使得保护气体仅能够从第一散气孔处流出，这样保护气体的流出方向正对焊缝，使得保护气体有的放矢的直接作用在焊缝位置，提高了保护气体的利用率，进一步避免了保护气体的浪费。

进一步地，所述散气结构还包括前封板和后封板，所述前封板用于封堵第一散气管和第二散气管之间环空的前端，所述后封板用于封堵第一散气管和第二散气管之间环空的后端。其有益效果是：这样使得保护气体仅能够从第二散气孔出流出，流出的保护气体会快速的弥散在第二散气管和待焊接的管道所围成的环形空间，使得保护气体的流出方向有的放矢，进一步避免了保护气体的浪费。

进一步地，所述散流层包括至少一层金属网。其有益效果是：金属网一方面能够形成各种不规则的网孔结构，从而使得经第一散气孔流出的气流分布更加均匀，另一方面金属网能够承受较高的温度，使得散流层能够适应焊接环境。

进一步地，所述第一散气管和散流层之间和/或散流层和第二散气管之间设置有支撑结构。其有益效果是：支撑结构一方面方便了第一散气管、散流层、第二散气管之间的支撑固定，另一方面还能够在散气结构内部形成一定的储气空间，储气空间能够增大保护气体的分布面积，这样一方面能够使得保护气体分布的更加均匀，另一方面还具有一定的缓冲效应，避免了保护气体突然断流而导致焊缝处突然失去保护气体的保护的情况。

进一步地，所述支撑结构上转动装配有旋转扇叶，所述旋转扇叶在第一散气孔流出气流的作用下转动、以使保护气体均布在散气结构内部。其有益效果是：旋转扇叶在气流的作用下能够自动旋转，从而改变气流的方向，这样能够让保护气体更加均匀的分布在散气结构内，避免了局部散气孔不通而导致局部焊缝不能被保护气体笼罩的情况，保证了焊接品质。

进一步地，所述支撑结构为轮毂式，支撑结构包括多个沿着周向方向间隔分布的支撑件，各支撑件上均转动装配有所述的旋转扇叶。其有益效果是：进一步增强了对气流的扰动效果，使得保护气体分布的更加均匀。

进一步地，所述旋转扇叶的转动轴线沿着从内至外的方向延伸布置。其有益效果是：使得旋转扇叶的迎风面与从第一散气孔流出的气流垂直，有利于对旋转扇叶的转动驱动。

进一步地，所述充气管上设置有控制阀门。其有益效果是：能够对充气的速度进行调节。

进一步地，所述第一散气管上均布有多个第一散气孔，所述第一散气孔的孔径介于4mm～10mm，所述第二散气管上均布有多个第二散气孔，所述第二散气孔的孔径介于5mm～15mm。

附图说明

图1是本发明的管道内壁焊接保护装置的实施例1的整体结构立体图；

图2是本发明的管道内壁焊接保护装置的实施例1的整体结构侧视示意图；

图3是图2中a-a处的剖视图；

图4是本发明的管道内壁焊接保护装置的实施例1的第一散气管的结构示意图；

图5是本发明的管道内壁焊接保护装置的实施例1的使用状态示意图；

图6是本发明的管道内壁焊接保护装置的实施例2的旋转扇叶布置示意图；

图7是本发明的管道内壁焊接保护装置的实施例3的散流层布置示意图。

附图标记说明如下：

1-充气管，2-第二散气管，3-前封板，4-第二散气孔，5-控制阀门，6-后封板，7-散流层，8-第一散气管，9-第一散气孔，10-待焊接管道，11-焊缝，12-支撑件，13-旋转扇叶。

具体实施方式

为更好的说明本发明的目的、技术方案和优点，下面结合附图和实施例对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

本发明的管道内壁焊接保护装置(以下简称保护装置)的实施例1：

如图1至图5所示，保护装置包括用于输送保护气体的充气管1以及设置在充气管1上的散气结构，所述散气结构包括与充气管1连通的第一散气管8以及设置在第一散气管8外周侧的第二散气管2，所述第一散气管8上设置有第一散气孔9，所述第二散气管2上设置有第二散气孔4，第一散气管8和第二散气管2之间还设置有散流层7，所述散流层7内设置有散流通道、以使保护气体均匀的从散气结构处散出。

具体而言，本实施例中充气管1为软管，具体可以为橡胶软管、塑料软管、纤维软管等，软管的设计使得保护装置能够适应弯曲管道。在其他实施例中充气管1的材质也可以为弯曲变形量较小的材质，例如金属管。充气管1具有用于插入待焊接管道10内部的插入端，充气管1的插入端设置有散气结构。需要说明的是，本实施例中保护气体为惰性气体。

散气结构包括位于内侧的第一散气管8以及套在第一散气管8外周侧的第二散气管2，第一散气管8和第二散气管2均为圆管。本实施例中第一散气管8与充气管1一体设置，如图4所示，第一散气管8连接在充气管1的一端，第一散气管8的内孔和充气管1的内孔连通，第一散气管8的管壁上均布有许多第一散气孔9，本实施例中第一散气孔9的孔径为7mm，在其他实施例中第一散气孔9的孔径可以为4mm～10mm之间的任意数值，例如为4mm、5mm、6mm、8mm、9mm、10mm等。本实施例中第一散气管8背离充气管1的一端为封口，这样从充气管1流入第一散气管8内的保护气体仅能从各第一散气孔9处流出。

本实施例中第二散气管2罩在第一散气管8的外周侧，如图2所示，第二散气管2的管壁上均布有许多第二散气孔4，第二散气孔4的孔径为8mm，在其他实施例中第二散气孔4的孔径可以为5mm～15mm之间的任意数值，例如为5mm、6mm、7mm、9mm、10mm、11mm、12mm、13mm、14mm、15mm等。

散气结构还包括前封板3和后封板6，本实施例中第一散气管8和第二散气管2之间的间隔形成环形空间，前封板3用于封堵该环形空间的前端口，后封板6用于封堵该环形空间的后端口。由于本实施例中第一散气管8和第二散气管2均为圆管，所以第一散气管8和第二散气管2形成的环形空间的截面为圆环状，相对应的，本实施例中前封板3和后封板6的形状也为圆环状。需要说明的是，本实施例中第一散气管8的封口可以与前封板3一体设置。

为了使得保护气体能够均匀的散布在散气结构内，本实施例中的散气结构内部还设置有散流层7，散流层7为固定在第一散气管8和第二散气管2之间的金属网，金属网中的孔隙构成本实施例的散流通道，具体的，金属网为钢丝网。如图3所示，本实施例中金属网设置有一层，金属网焊接固定在第二散气管2的内管壁上，金属网与第一散气管8之间间隔有环形空空隙(即储气空间)。储气空间能够缓存一定量的保护气体，如果焊接过程中保护气体的供给突然切断，储气空间内缓存的保护气体依然能够将焊缝11位置包裹，从而避免了突发情况导致的焊接处出现氧化的情况，进一步保证了焊接的品质。

本实施例中为了控制保护气体气流的大小，充气管1上还安装有控制阀门5，控制阀门5一方面能够起到关停和开启充气管1的作用，从而实现对保护气体供给的控制，另一方面通过将控制阀门5开启至不同的程度，可以实现对保护气体供给大小的控制。

本实施例的保护装置在使用时，如图5所示，首先将保护装置插入待焊接管道10的内部，然后将散气结构调整至与焊缝11相对的位置处。待调整到位后，打开控制阀门5并向充气管1内充入保护气体，保护气体会依次经过第一散气管8、储气空间、散流层7、第二散气管2，并最终经由各第二散气孔4流入待焊接管道10和第二散气管2之间的环空位置，从而实现对待焊接管道10内侧焊缝11的气体保护，避免了在焊接过程中焊接部位容易出现氧化的情况。

本发明的管道内壁焊接保护装置的实施例2，与实施例1的区别技术特征在于：第一散气管8和散流层7之间和/或散流层7和第二散气管2之间设置有支撑结构，支撑结构上转动装配有旋转扇叶13，所述旋转扇叶13在第一散气孔9流出气流的作用下转动、以使保护气体均布在散气结构内部，支撑结构为轮毂式，支撑结构包括多个沿着周向方向间隔分布的支撑件12，各支撑件12上均转动装配有所述的旋转扇叶13。

具体而言，如图6所示，本实施例中的散气结构还包括设置在第一散气管8和散流层7之间的支撑结构。支撑结构为轮毂式，支撑结构包括多个支撑件12，本实施例中支撑件12为支撑杆，支撑结构中共布置有六个支撑杆，这6个支撑杆沿着第一散气管8的周向方向等间隔设置，任意相邻两个支撑杆所夹的角度均为60°。各支撑杆的一端焊接均焊接在第一散气管8上，另一端均焊接在散流层7，本实施例中各支撑杆均沿着散气结构的径向方向延伸布置。各支撑杆上均转动装配有一个旋转扇叶13，旋转扇叶13包括多个沿着周向方向等间隔布置的叶片，其整体结构类似风扇叶片，本实施例中旋转扇叶13通过轴承转动装配在对应的支撑杆上。本实施例中旋转扇叶13的转动轴线与支撑杆的延伸方向一致，即旋转扇叶13的转动轴线沿着从内至外的方向延伸布置，通过采用这种布置方式，使得旋转扇叶13的迎风面与从第一散气孔9中流出的气流相垂直，这样气流能够垂直作用在各旋转扇叶13上，从而保证了气流对各旋转扇叶13的转动驱动。本实施例中支撑结构沿着第一散流管的延伸方向间隔设置有多个。

通过设计旋转扇叶13，旋转扇叶13能够改变气流的流向，从而使得保护气体能够均匀的分布在散气结构内部，避免了局部焊缝11无保护气体包裹的情况，保证了焊接的品质。

本发明的管道内壁焊接保护装置的实施例3，与实施例1的区别技术特征在于：如图7所示，本实施例中第一散气管8和第二散气管2之间设置有三层散流层7，三层散流层7均为金属网，受限于编织角度、编织密度等因素的不同，不同金属网的散流通孔均存在差异，当保护气体通过多层金属网后，保护气体能够分布的更加均匀，并能够实现较好的缓冲效果。

在其他实施例中：散流层7和第二散气管2之间也布置有支撑结构，支撑结构上也安装有旋转扇叶13。支撑件12可以为支撑板，支撑板上设置有安装孔，各个旋转扇叶13横向插入安装孔中并通过转轴转动装配在安装孔内。

以上实施例主要描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。