管道焊接背面保护气体充气装置及设备的制作方法

本实用新型的实施例涉及管道焊接领域，尤其涉及管道焊接背面保护气体充气装置及设备。

背景技术：

ap1000核电站中工艺管道系统大量采用镍基合金及不锈钢管道，如厂用水管道、压缩空气管道、凝结水及除盐水管道等，采用钨极氩弧焊(gtaw)焊接时，为防止焊缝根部氧化，需在焊缝背面进行充氩保护。

目前，常规的充氩保护方法按照隔离方式划分为两种，一种是局部隔离，做密闭气室充氩；另一种是靠终端边界隔离，对整管充氩。局部隔离充氩可采用水溶纸制作密闭气室，其优点是制作简单方便，且不用取出管道，缺点是只能一次性使用，且受热碳化后不能完全溶解，产生材料残留；也可采用非水溶性材料制作可拆卸充氩装置，其优点是结构稳固、充氩效果好、可重复使用，缺点是材料不能置留于管道被水溶解，必须取出，因此其应用范围受限于管道结构，管道至少一端必须有开放性的端口，且不阻碍充氩装置的取出。

同时，局部隔离充氩的方法按照充氩方式又可分为管内充氩和管外充氩。管内充氩是将氩气管通过开放的管道一端引入管道内部，穿过隔离屏障对预先做好的局部密闭气室充氩。管外充氩是将氩气管插入焊接坡口或坡口附近的支管口，直接对预先做好的局部密闭气室或整管充氩。整管充氩的方法是对整段管道进行充氩，其充氩方式一般为管外充氩，为氩气用量大、费用高，而且需要较长的充氩时间，降低工作效率。

ap1000核电站现场施工焊缝质量要求等级高，需进行射线检测(rt)，而且工艺标准严格，镍基合金管道氩弧打底焊接前的背面气体含氧量不得大于0.5％，但部分管道具有大管径、管段长、无支管且两端封闭等特点，焊接后管道内部不可达，可拆卸内部封堵充氩装置和管内充氩的方式无法实施，常规的管外充氩方法可操作性差，难以实现符合要求的充氩效果。

技术实现要素：

为解决或缓解现有技术中常规的管外充氩方法可操作性差、难以实现符合要求的充氩效果的技术问题，提出本实用新型。

根据本实用新型的实施例的一个方面，提出一种管道焊接背面保护气体充气装置，包括：

进气管；和

气体分配管，气体分配管的一端与进气管的一端连通，

其中：

所述气体分配管具有包括第一直段与第二直段的l形，所述第二直段适于进入到管道内且设置有出气通道，所述出气通道沿所述第二直段的长度方向设置。

可选的，所述出气通道的出气方向直接与其邻近的管壁相对。

可选的，所述第二直段具有扁平的横截面，且其直接与其邻近的管壁相对的扁平面设置有所述出气通道。

可选的，所述出气通道包括条形出气口。

可选的，所述出气通道包括彼此平行间隔开的多个条形出气口。

可选的，所述气体分配管的另一端为封闭端。

可选的，所述气体分配管的第一直段与第二直段之间为弧形段。

可选的，所述充气装置还包括连接软管，其连接在进气管与气体分配管之间。

根据本实用新型的实施例的另一个方面，提出一种管道焊接背面保护气体充气设备，包括两个上述的管道焊接背面保护气体充气装置，其中：两个所述充气装置的第二直段适于在管道内平行于管道轴线彼此反向延伸布置。

根据本实用新型的实施例的一个方面，提出两个所述充气装置的第二直段的结构适于在管道内彼此对称布置。

根据本实用新型的实施例的一个方面，提出两个所述充气装置共用一个进气管，所述进气管连接两个分流管，所述两个分流管分别与两个充气装置的第一直段相通；或者每一个所述充气装置包括一个连接软管，两个所述充气装置共用一个进气管，所述进气管连接两个分流管，所述两个分流管分别通过所述连接软管与两个充气装置的第一直段相通。

基于本实用新型的技术方案，可以容易的将保护气体输送到管道内部隔离边界。这有利于排出边角夹缝处的残留空气，提高管道焊接背面保护气体纯度，也可以解决或缓解一些特殊管道结构封闭型焊口的背面例如充氩保护问题。

附图说明

以下描述与附图可以更好地帮助理解本实用新型所公布的各种实施例中的这些和其他特点、优点，图中相同的附图标记始终表示相同的部件，其中：

图1为示出根据本实用新型的一个示例性实施例的管道焊接背面保护气体充气装置的操作的示意图；

图2为根据本实用新型的一个示例性实施例的管道焊接背面保护气体充气装置的气体分配管的位于管道内的直段的俯视示意图；

图3为根据本实用新型的一个示例性实施例的管道焊接背面保护气体充气装置的气体分配管的位于管道内的直段的另一视角的示意图，其中虚线示出了气流通道。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图1-3，以充氩装置为示例，对本实用新型的技术方案作进一步具体的说明。图1为示出根据本实用新型的一个示例性实施例的管道焊接背面保护气体充气装置的操作的示意图；图2为根据本实用新型的一个示例性实施例的管道焊接背面保护气体充气装置的气体分配管的位于管道内的直段的俯视示意图；图3为根据本实用新型的一个示例性实施例的管道焊接背面保护气体充气装置的气体分配管的位于管道内的直段的另一视角的示意图，其中虚线示出了气流通道。在说明书中，相同或相似的附图标号指示相同或相似的部件。下述参照附图对本实用新型实施方式的说明旨在对本实用新型的总体实用新型构思进行解释，而不应当理解为对本实用新型的一种限制。

本实用新型是针对封闭型管道焊口采用管外充氩方式但保护效果差的难点，提出一种可达管道内部隔离边界的充氩装置，以便于有效排出边角夹缝残留空气，提高管道焊接背面保护气体纯度，从而解决或缓解一些特殊管道结构封闭型焊口的背面充氩保护问题。

如图1至图3所示，本实用新型提出一种可达管道内部隔离边界的充氩装置，用于提高管道焊接背面保护气体纯度。该充氩装置包括进气管1、分流管2，连接管3、充氩触角4。

进气管1和分流管2固定连接后成为分流器，两支连接管3将两支充氩触角4和分流器连接成整体，构成完整的充氩装置。

进气管1、分流管2和充氩触角4均可为金属管，连接管3可为柔性软胶管。分流管2弯曲成u型，开孔后与进气管1焊接而成。充氩触角4采用直段加弧形设计，且如图2所示，在充氩触角弧形内侧直段上加工有线形充气缝41。需要指出的是，在图2中，充气缝为2条，但是，也可以其他数量。另外，图2中的充气缝也可以替换为多个充气孔。以上方案，均在本实用新型的保护范围之内。

如图1所示，充氩触角4包括第一直段4a和第二直段4b，两者之间设置有弧形段4c。在图1中，第二直段4b设置有充气缝。如图3可知，至少第二直段4b具有扁平形状。

如图1所示，自第二直段4b出来的气体可直接冲击管道底部内壁。

下面参照图1说明充氩装置的充氩操作。

第一，管道坡口加工合格后，把管道内部清理干净，将水溶纸裁剪至合适的尺寸，分别放进两个组对管道内部距离坡口合适距离的位置，并用水溶性胶带密封固定。两个管道组对后，内部形成局部隔离空间。

第二，将两个充氩触角4从管道底部分别伸入坡口两侧的管道内部隔离边界处，用胶带将两个充氩触角露在管外的部分缠绕固定。

第三，用水溶性胶带对管道坡口进行周向缠绕密封(在上部留出排气孔)，与待焊接管道内部的水溶纸共同形成一个密封良好的气室。

第四，将氩气导管与进气管1连接，氩气经分流管2分别进入充氩触角4，并从充气缝41溢出，快速充满气室。

第五，焊接充氩触角4位置以外的焊缝，根据焊接位置的变化适时调整充氩触角4的插入位置，并调整氩气流量。

最后，快速取出充氩触角4，完成剩余焊缝的焊接，充氩完成。

上述方案中，分流器仿照三通设计，将一根金属短管弯曲成u型，然后在其底部外侧中心处开孔，另取一根金属短管插入小孔后进行密封焊接。连接管采用普通的充氩软管即可。充氩触角采用直段加弧形设计，便于通过较小的坡口间隙进入管道内部深处。

下面说明一下充氩触角4的制作。取一根金属管，将3/4长度部分加工成扁状，厚度小于管道坡口间隙，扁管端部密封焊接，然后将近直管部分的扁管弯曲成弧形，基于金属的延展性和塑性，弧形半径大小可根据管道坡口尺寸调整，最后在充氩触角弧形内侧的直段上加工出充气缝。需要指出的是，充氩触角的末端可以闭合也可以不闭合。

上述方案中，将充氩触角伸到管道内部的隔离边界，以便于有效排出边角夹缝中的残留空气；使用分流器和对称式双充氩触角，充氩速度更快，而且让坡口两侧的内部气流更均衡平稳；在充氩触角弧形内侧直段上加工有线型充气缝，充氩覆盖面更大，当从管道底部充氩时，氩气快速撞击管道内壁向上挤压排除空气，节省氩气靠自身比重自由沉降时间，整体充氩时间变短，效率更高。

同时，本充氩装置采取管外充氩方式，操作简便，拆卸方便，相对于传统的外部充氩方法，大幅提高了充氩速度和充氩效果。

与现有技术相比，本实用新型提出的技术方案至少可以获得如下技术效果之一：

1、解决或缓解一些特殊管道结构的封闭型焊口充氩保护效果差的问题，同时也适用于常规的端口开放的管道焊接充氩保护，操作更加简单，充氩效果更好，工作效率更高。

2、结构简单，可手工制作，易操作，易拆卸，可以重复使用。

3、充氩保护效果提高，使用本充氩装置可将管道背面保护气体的含氧量由常规充氩方法能达到的0.8％降低到0.3％，满足了镍基合金管道焊接的要求。

图1是以设置两个充氩触角4为例说明了充氩装置。需要指出的是，也可以仅仅设置一个充氩触角4。

如能够理解的，虽然以充氩进行说明，本实用新型也是用于填充其他的管道焊接背面保护气体。

基于以上，本实用新型提出了如下技术方案：

1、一种管道焊接背面保护气体充气装置，包括：

进气管；和

气体分配管，气体分配管的一端与进气管的一端连通，

其中：

所述气体分配管具有包括第一直段与第二直段的l形，所述第二直段适于进入到管道内且设置有出气通道，所述出气通道沿所述第二直段的长度方向设置。

2、一种管道焊接背面保护气体充气设备，其特征在于，所述充气设备包括：

两个上述的管道焊接背面保护气体充气装置，

其中：

两个所述充气装置的第二直段适于在管道内平行于管道轴线彼此反向延伸布置。

这里的气体分配管，示例性的，对应于上面提及的充氩触角4。这里的l形，只是大体的形状，并不要求第一直段与第二直段必须垂直，而且如附图所示，两个直段之间也可以设置有弧形段，但不影响整个气体分配管呈现大体l形形状。

这里的出气通道，示例性的，对应于充气缝41。

在本实用新型中，虽然以第一直段与第二直段来表述，但是，第一直段与第二直段也可以具有弯曲形状，换言之，“第二直段”包括了沿待充气管道的轴向具有一个延伸长度的所有情形，“第一直段”也包括了在大体垂直于第二直段的方向上具有一个延伸长度的所有情形。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行变化，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。