一种环形波金属波纹管的焊接结构及其制作方法与流程

本发明涉及一种环形波金属波纹管的焊接结构及其制作方法，属于金属波纹补偿领域，特别适用于多个管坯的大口径薄壁波纹管的制造。

背景技术：

金属波纹管在管道柔性连接、位移补偿和容积补偿领域应用广泛，较大口径的薄壁波纹管多为波纹相互平行的环形波纹（相对螺旋波纹），连接难度较大。大口径的金属波纹管通常采用不锈钢板料焊制管坯后成形出环形波纹，由于不锈钢板料宽幅通常在1.2米以下，一个管坯能成出的波纹有限，当波纹数要求较多时，通常采用将多节金属波纹管连接在一起。连接的方法通常为先将两个待连接的波纹管的边波（第一个波或最后一个波）压扁，然后再将压扁后的边波对齐熔焊在一起。这个制作方法有以下不足：一是焊接效率低，二是焊缝质量不可靠，三是焊缝受波纹伸展的弯折应力易产生开裂，四是压扁波造成波纹材料浪费。波纹管应用近20年发展迅速，但波纹连接方式始终局限在受力不好的波峰压扁焊接结构。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种环形波金属波纹管的焊接结构及其制作方法，该环形波金属波纹管的焊接结构，保证了金属波纹管的连接可靠、美观，使用寿命长；该制作方法不用压扁波纹管的边波即可实现波纹管焊接，且焊接效率高、焊缝质量好、焊缝承受弯折应力小，同时可以节省不锈钢材料。

本发明的具体技术方案如下：1、一种环形波金属波纹管的焊接结构，包括相邻的波纹管a和波纹管b，以及连接波纹管a和波纹管b的焊缝，波纹管a和波纹管b在波纹上有重叠，在重叠处有焊缝，焊缝为环周的搭接缝焊焊缝，且焊缝设置在波纹侧壁处。

焊缝设置在波纹管a和波纹管b相互重叠的波纹侧壁处，同时波纹管a和波纹管b在波峰或波谷处也有重叠。

所述的缝焊焊缝为电流脉冲形成的叠搭焊点，焊点将接触部位熔合，焊缝外表呈鱼鳞纹状，焊缝不高于母材。

一种环形波纹金属波纹管的制作方法，包括以下步骤：

1）、先将相邻管坯的端部相套，保持部分重叠；

2）、在重叠处采用缝焊机环周缝焊焊接，将多个管坯连接好；

3）然后采用胀形方法在成型机上将连接好的管坯胀出环形波纹，并将重叠处的焊缝设置在环形波纹的波纹侧壁处。

重叠处的焊缝设置在环形波纹的波峰或波谷区域。

所述的缝焊焊接的焊缝为电流脉冲形成的搭接焊点，外表为鱼鳞纹状，焊缝不高于母材。

本发明的有益效果：该环形波金属波纹管的焊接结构采用了局部重叠的搭接缝焊结构，并且将焊缝设置在波纹侧壁处，可以大大降低焊缝所受应力水平，提高寿命，同时提高焊接密封可靠性，提高焊接效率，还能实现焊缝隐藏，实现波纹管外观更美。

焊缝设置在波纹侧壁的同时，增加相邻波峰或波谷的波纹重叠量，可使焊缝受力更小，疲劳寿命更长。

采用本发明所述环形波金属波纹管的制作方法，不用压扁波纹管的边波即可实现波纹管焊接，焊接效率高、焊缝质量好、外形美观、焊缝承受弯折应力小，焊缝疲劳寿命得到提高，同时还可以节省不锈钢材料。将管坯重叠处缝焊焊接，操作简单、质量可靠，效率高，该方法改变了先成形后焊接的传统工艺。对于大口径波纹管，成形前连接管坯在工艺控制和质量控制方面明显优于成形后连接波纹管。

缝焊焊接的焊缝为电流脉冲形成的搭接焊点，外表为鱼鳞纹状，焊缝不高于母材，能确保焊缝熔合连续，密封可靠，且外观平整美观。

附图说明

图1为环形波纹金属波纹管管坯连接示意图。

图2为环形波纹金属波纹管成形后示意图。

图3为实施例一焊缝在波纹侧壁处的i处局部放大。

图4为实施例二焊缝在波峰区域的i处局部放大。

图5为实施例三焊缝在波谷区域的i处局部放大。

图6为实施例四焊缝在波纹侧壁区域且波峰有重叠的i处局部放大。

图7为实施例四焊缝在波纹侧壁区域且波谷有重叠的i处局部放大。

其中，1为管坯a；2为管坯b；3为焊缝；4为波纹管a；5为波纹管b。

具体实施方式

实施例一

一种环形波金属波纹管的制作方法，根据实际需要的总的波纹数确定需要连接的管坯数，先将不锈钢卷板展开并按管坯周长下料，并焊制成用于成形波纹管的管坯a1和管坯b2或更多管坯。在确定管坯周长下料尺寸时让相邻管坯满足紧密套接的要求。然后将两个或两个以上管坯在相邻的端部首尾相套，并部分重叠（即搭接），如图1，搭接重叠量满足成形和焊接要求即可。然后在重叠处采用具有圆盘电极的滚焊机（也称缝焊机）环周进行缝焊焊接，形成焊缝3，焊接电流和焊接速度调整到焊件充分熔合且电流脉冲形成的焊点重合30%以上，以保证焊缝密封，焊缝可以环周多道。按上述方法将多个管坯连接在一起，然后采用胀形方法将连接好的管坯在成型机上胀出所需数量的环形波纹，如图2所示（仅表示了两个管坯成出的波纹管，还可以多个）。胀形方法是指用压力驱动的机械扩张磨具胀出波纹的方法，采用胀形方法可以实现单波连续成形，并可以预先安排波峰位置。如图3，成形时将管坯重叠处的缝焊焊缝3设置在波纹的侧壁处（即波峰和波谷之间的区域），焊缝3为环周的搭接缝焊焊缝，焊缝外表面平整呈鱼鳞纹状，焊件在焊道处的接触部位充分融合，焊缝表面无填料，不高于母材。

实施例二

如图4所示，成形时将重叠处的缝焊焊缝3设置在波纹的波峰区域，其余与实施例一相同。

实施例三

如图5所示，成形时将重叠处的缝焊焊缝3设置在波纹的波谷区域，其余与实施例一相同。

实施例四

参照实施例一方法，焊缝3设置在波纹侧壁处时，也可以通过增加相邻管坯套接时的重叠量，在波纹成形时让重叠部分形成波峰如图6所示；或重叠部分形成波谷如图7所示，这样在波纹伸缩时能减少焊缝受力，其余结构与实施例一相同。

采用实施例一方法能得出一种连接环形波金属波纹管的焊接结构，如图3所示，包括相邻的波纹管a4和波纹管b5，以及连接波纹管a4和波纹管b5的焊缝3。其中，波纹管a4和波纹管b5在波纹上有重叠，在重叠处有焊缝，焊缝为环周的搭接缝焊焊缝，且焊缝设置在波纹管的波纹侧壁处。焊缝外表面平整呈鱼鳞纹状，焊件的接触部位融合在一起，焊缝表面无填料，不高于母材。

焊缝设置在波纹侧壁处，在波纹伸缩时焊缝的受力状态优于焊缝设置在波峰处或波谷处，同时也能实现波纹刚度一致，变形更均匀。由于波纹管在外观上看不到焊缝，因此波纹管外观更美观。

上述实施例中金属波纹管垂直于轴线的横截面可以是圆形也可以是其它形状，如跑道形、带圆角的长方形及三角形等。增加波纹重叠量，焊缝可以重复设置在多个部位，大大提高连接和密封的可靠性。

技术特征：

技术总结
本发明涉及一种连接环形波金属波纹管的焊接结构和制作方法，其焊接结构的特征是将环周焊缝设置在波纹的侧壁处，并采用了简单可靠的搭接缝焊结构。其制作方法是先将用于制作波纹管的多个管坯在端部部分重叠并沿环周进行缝焊，形成搭接缝焊焊缝，然后通过胀形方法成出所需的波纹，并在成形时将焊缝设置在波纹的侧壁处。上述方案改变了传统工艺，焊缝承受弯折应力小，焊接简单，效率高、焊缝质量好，外形美观，同时可以节省不锈钢材料。

技术研发人员：吴祥勤;王金帅;郭思聪;孙铭阳
受保护的技术使用者：孙铭阳
技术研发日：2017.10.12
技术公布日：2019.04.19