一种焊缝保护装置及管件焊接方法与流程

1.本发明涉及管件焊接技术领域，尤其涉及一种焊缝保护装置及管件焊接方法。


背景技术：

2.管件的焊接常采用氩弧焊工艺。管件有沿着轴向的纵缝和沿着圆周方向(周向)的环缝。在对大管径的管件(压力容器)进行氩弧焊焊接时，需要在焊缝背面进行氩气保护，以免焊缝被氧化，影响焊缝质量。
3.现有技术中，通常采用人工在管件中托着保护罩的方式进行氩气保护，因此需要两个操作人员相互配合作业，即一人在管件内部托着保护罩，一人在管件外部进行焊接，为保证焊接质量还需要内部保护人员与外部施焊操作人员同步移动，这就对内部保护人员的体力及精力是很大的考验，效率低，也容易影响焊接质量。
4.有鉴于此，提供一种能够节省操作人员、效率高、焊接质量好的焊缝保护装置及管件焊接方法成为必要。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种能够节省操作人员、效率高、焊接质量好的焊缝保护装置及管件焊接方法。
6.本发明技术方案提供一种焊缝保护装置，所述焊缝保护装置包括有用于对管件的沿着轴向的纵缝提供保护的纵缝保护机构；和/或，所述焊缝保护装置包括有用于对所述管件沿着周向的环缝提供保护的环缝保护机构；
7.所述纵缝保护机构包括用于固定安装在所述管件中的固定支架和可滑动地配置在所述固定支架上并能够沿着所述管件的轴向滑动的纵缝保护罩；
8.所述环缝保护机构包括用于配置在所述管件中且能够相对于所述管件沿着周向滑动的滑动支架和安装在所述滑动支架上的环缝保护罩。
9.在其中一项可选技术方案中，所述固定支架包括用于与所述管件的端部卡接的两个固定卡、连接在两个所述固定卡之间的托盘和安装在所述托盘上的导轨；
10.所述纵缝保护罩可滑动地配置在所述导轨上。
11.在其中一项可选技术方案中，所述固定卡包括与所述托盘连接的连接板、连接在所述连接板的一侧的延伸板和设置在所述延伸板上的紧固螺丝。
12.在其中一项可选技术方案中，所述固定卡还包括用于夹在所述管件的端部的u形扣，所述u形扣与所述紧固螺丝可拆卸连接。
13.在其中一项可选技术方案中，所述滑动支架包括底座、伸缩调节件和枢转调节件；
14.所述伸缩调节件与所述枢转调节件间隔布置，所述伸缩调节件和所述枢转调节件分别可枢转地连接在所述底座和所述环缝保护罩之间；
15.其中，所述底座的底部具有多个能够相对于所述管件的内表面滑动的支耳。
16.在其中一项可选技术方案中，所述支耳的末端为曲面。
17.在其中一项可选技术方案中，所述底座的顶部具有底座连接件，所述环缝保护罩的底板上连接有护罩连接件；
18.所述伸缩调节件和所述枢转调节件分别可枢转地连接在所述底座连接件和所述护罩连接件之间；
19.其中，所述护罩连接件能够与所述底座连接件保持垂直。
20.在其中一项可选技术方案中，所述伸缩调节件包括至少两条滑动连接的滑动件，任意相邻的两条所述滑动件之间可拆卸地配置有能够锁定两条所述滑动件的夹紧环扣。
21.在其中一项可选技术方案中，所述枢转调节件包括多块依次连接的枢转板，任意相邻的两块所述枢转板可枢转连接。
22.本发明技术方案还提供一种采用前述任一技术方案所述的焊缝保护装置对管件进行焊接的管件焊接方法，包括管件纵缝焊接方法和管件环缝焊接方法；
23.所述管件纵缝焊接方法包括如下步骤：
24.s101：在所述管件中安装好所述纵缝保护机构；
25.s102：通过牵引绳将所述纵缝保护罩与焊枪连接，所述牵引绳穿过所述管件的所述纵缝；
26.s103：在使用所述焊枪对所述纵缝沿着轴向向前焊接时，同时拖动所述纵缝保护罩同步移动；
27.所述管件环缝焊接方法包括如下步骤：
28.s201：在管件中安装好所述环缝保护机构；
29.s202：转动所述管件，所述滑动支架在管件中保持相对固定，所述环缝保护罩保持在预设高度；
30.s203：在使用所述焊枪对所述环缝沿着周向焊接时，所述焊枪保持处于所述环缝保护罩的上下边界之间。
31.采用上述技术方案，具有如下有益效果：
32.本发明提供的焊缝保护装置及管件焊接方法，在进行纵缝焊接时，一位焊接操作人员在管件外侧焊接纵缝，同时采用牵引绳托着纵缝保护罩同步移动，即可确保纵缝保护罩在纵缝的背侧进行氩气保护；在进行环缝焊接时，管件被驱动转动，而滑动支架在管件中保持相对固定，使得环缝保护罩保持在预设高度，一位焊接操作人员在管件外侧，将焊枪维持在环缝保护罩的上下边界之间，即可确保环缝保护罩在环缝的背侧进行氩气保护。
33.由此，本发明提供的焊缝保护装置及管件焊接方法，仅需一名焊接操作人员，节省了劳动力，并提高了焊接效率，也利于提升焊接质量。
附图说明
34.参见附图，本发明的公开内容将变得更易理解。应当理解：这些附图仅仅用于说明的目的，而并非意在对本发明的保护范围构成限制。图中：
35.图1为管件的纵缝的示意图；
36.图2为管件的环缝的示意图；
37.图3为本发明一实施例提供的纵缝保护机构安装在管件中的示意图；
38.图4为u形扣与管件的端部连接的示意图；
39.图5为本发明一实施例提供的纵缝保护机构的俯视图；
40.图6为装配在一起的纵缝保护罩与固定支架沿着管件的轴向的示意图；
41.图7为本发明一实施例提供的环缝保护机构安装在管件中的示意图；
42.图8为支耳的放大图；
43.图9为夹紧环扣的结构示意图；
44.图10为枢转板从端部的连接孔处的剖视图。
具体实施方式
45.下面结合附图来进一步说明本发明的具体实施方式。其中相同的零部件用相同的附图标记表示。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向，词语“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。
46.如图1-3、图5和图7所示，本发明一实施例提供的一种焊缝保护装置，其中，焊缝保护装置包括有用于对管件1的沿着轴向的纵缝11提供保护的纵缝保护机构2；和/或焊缝保护装置包括有用于对管件1沿着周向的环缝12提供保护的环缝保护机构3。
47.纵缝保护机构2包括用于固定安装在管件1中的固定支架21和可滑动地配置在固定支架21上并能够沿着管件1的轴向滑动的纵缝保护罩22。
48.环缝保护机构3包括用于配置在管件1中且能够相对于管件1沿着周向滑动的滑动支架31和安装在滑动支架31上的环缝保护罩32。
49.本发明提供的焊缝保护装置包括纵缝保护机构2和/或环缝保护机构3。环缝保护机构3与纵缝保护机构2为两套相互独立的工具。纵缝保护机构2用于在焊接时对管件1的纵缝11提供保护。环缝保护机构3用于在焊接时对管件1的环缝12提供保护。
50.纵缝保护机构2包括固定支架21和纵缝保护罩22。固定支架21用于固定安装在管件1的中心孔中，固定支架21的两端固定连接在管件1的两端，纵缝保护罩22配置在固定支架21，纵缝保护罩22能够在固定支架21上滑动，从而实现纵缝保护罩22沿着管件1的轴向滑动。纵缝保护罩22处于纵缝11的下方或背侧。
51.在对管件1的纵缝11进行焊接时，管件1横置在支撑装置上，纵缝11朝上。将固定支架21安装到管件1的中心孔中，将纵缝保护罩22放置到固定支架21上。纵缝保护罩22处于纵缝11的下方或背侧，同时纵缝保护罩22的开口周围的槽壁贴紧管件1的内表面。预先在纵缝保护罩22上连接好牵引绳(钢丝绳)，牵引绳向外穿出管件1的纵缝11，将牵引绳与焊枪连接。在焊接操作人员使用焊枪对纵缝11焊接时，仅需握持焊枪沿着轴向向前移动焊接，同时会拖动纵缝保护罩22在纵缝11的下方同步移动，确保了纵缝保护罩22在纵缝11的背侧进行氩气保护。
52.环缝保护机构3包括滑动支架31和环缝保护罩32。滑动支架31用于配置在管件1中，并且滑动支架31能够相对于管件1沿着圆周方向滑动。在管件1被驱动转动时，滑动支架31在管件1中类似不倒翁，其与地面的位置保持相对固定。环缝保护罩32连接在滑动支架31上，因此，在管件1转动时，环缝保护罩32与地面的位置也保持相对固定。
53.在对管件1的环缝12进行焊接时，管件1横置在支撑装置上，并且管件1可被支撑装置上的驱动机构驱动旋转。将环缝保护机构3放置到管件1的中心孔中，环缝保护罩32处于环缝12的内侧或背侧，同时环缝保护罩32的开口周围的槽壁贴紧管件1的内表面。在管件1
转动时，环缝保护罩32保持在预设高度。在焊接操作人员使用焊枪对环缝12焊接时，仅需握持焊枪使其保持处于环缝保护罩32的上下边界之间，确保了环缝保护罩32在环缝12的背侧进行氩气保护。
54.由此，本发明提供的焊缝保护装置，仅需一名焊接操作人员，无需再在管件1安排人员移动或举着保护罩，节省了劳动力，降低了劳动强度，提高了焊接效率。纵缝焊接时，纵缝保护罩22能够与焊枪同步移动，环缝焊接时，环缝保护罩32能够与焊枪保持相对固定，提升了焊接质量。
55.在其中一个实施例中，纵缝保护罩22及环缝保护罩32的开口周围的槽壁的端部为曲面端部，利于与管件1的内表面贴合。
56.在其中一个实施例中，如图3和图5-6所示，固定支架21包括用于与管件1的端部卡接的两个固定卡211、连接在两个固定卡211之间的托盘212和安装在托盘212上的导轨213。纵缝保护罩22可滑动地配置在导轨213上。
57.本实施例中，固定支架21包括两个固定卡211、托盘212和导轨213。
58.两个固定卡211用于连接在管件1的两端，托盘212连接在两个固定卡211之间。托盘212与固定卡211可通过螺栓连接，在固定卡211上可间隔地开设多个螺栓连接孔，螺栓连接在其中一个螺栓连接孔中，可调节托盘212与固定卡211的相对位置。导轨213设置在托盘212的顶面上，导轨213从一端的固定卡211延伸至另一端的固定卡211。纵缝保护罩22处于导轨213上，其可在导轨213上滑动。通过牵引绳可拉动纵缝保护罩22在导轨213上滑动。
59.根据需要，可在托盘212上沿着宽度方向间隔布置两条以上的导轨213。
60.在其中一个实施例中，如图3和图6所示，固定卡211包括与托盘212连接的连接板2111、连接在连接板2111的一侧的延伸板2112和设置在延伸板2112上的紧固螺丝2113。
61.本实施例中，固定卡211包括连接板2111、延伸板2112和紧固螺丝2113。连接板2111的一端与托盘212连接，其另一端伸出于管件1的外侧或上方。延伸板2112处于管件1的外侧，延伸板2112朝向连接板2111的一侧延伸。紧固螺丝2113穿过延伸板2112的内螺纹孔，可旋转紧固螺丝2113使其顶紧管件1的管壁，从而将固定卡211固定在管件1的端部上。
62.在其中一个实施例中，如图4所示，固定卡211还包括用于夹在管件1的端部的u形扣2114，u形扣2114与紧固螺丝2113可拆卸连接。
63.本实施例中，固定卡211还包括u形扣2114，u形扣2114包括两块扣板，两块扣板之间的距离略大于管件1的管壁的厚度。u形扣2114的一块扣板上具有用于紧固螺丝2113穿过的连接孔，u形扣2114与紧固螺丝2113可拆卸连接。安装时，u形扣2114的一块口板处于管件1的管壁的内侧，与紧固螺丝2113连接在一块扣板处于管件1的管壁的外侧，u形扣2114扣在管件1的管壁的端部上，可限制固定卡211的轴向移动，利于提升安装稳定性。
64.在其中一个实施例中，如图7所示，滑动支架31包括底座311、伸缩调节件312和枢转调节件313。
65.伸缩调节件312与枢转调节件313间隔布置，伸缩调节件312和枢转调节件313分别可枢转地连接在底座311和环缝保护罩32之间。
66.其中，底座311的底部具有多个能够相对于管件1的内表面滑动的支耳3111。
67.本实施例中，滑动支架31包括有底座311、伸缩调节件312和枢转调节件313。底座311的底部具有多个支耳3111，支耳3111能够相对于管件1的内表面滑动。
68.一般地，在底座311的四个角上分别安装一个支耳3111，起到稳定支撑底座311的作用。支耳3111在底座311的下方倾斜延伸，任意相邻的两个支耳3111的上端之间的距离小，下端之间的距离大，可提升对底座311支撑的稳定性。
69.伸缩调节件312处于枢转调节件313的一侧，伸缩调节件312的一端与底座311通过销轴枢转连接，伸缩调节件312的另一端与环缝保护罩32通过销轴枢转连接，底座311及环缝保护罩32都能够相对于伸缩调节件312转动调节。枢转调节件313的一端与底座311通过销轴枢转连接，枢转调节件313的另一端与环缝保护罩32通过销轴枢转连接，底座311及环缝保护罩32都能够相对于枢转调节件313转动调节。
70.由此，环缝保护罩32、底座311、伸缩调节件312和枢转调节件313组成四连杆机构。
71.伸缩调节件312为能够伸缩调节的元器件。伸缩调节件312起到支撑环缝保护罩32的作用，又可伸缩调节，以调节底座311与环缝保护罩32之间的位置关系。
72.枢转调节件313为能够转动调节的元器件，枢转调节件313起到稳定辅助作用，其与伸缩调节件312一起保持环缝保护罩32的角度。
73.在对管件1的环缝12进行焊接时，底座311处于管件1的中心孔的底部，起到支撑作用。支耳3111处于管件1的内表面上，在管件1转动时，支耳3111与管件1发生相对滑动，支耳3111使得底座311停留在管件1的中心孔的底部。伸缩调节件312和枢转调节件313将环缝保护罩32调节到位，使环缝保护罩32处于环缝12的背侧并贴着管件1的内表面。
74.在其中一个实施例中，如图8所示，支耳3111的末端为曲面31111，利于实现支耳3111与管件1发生相对滑动。曲面31111可为圆柱面或球面的一部分。
75.在其中一个实施例中，如图7所示，底座311的顶部具有底座连接件3112，环缝保护罩32的底板上连接有护罩连接件321。
76.伸缩调节件312和枢转调节件313分别可枢转地连接在底座连接件3112和护罩连接件321之间。
77.其中，护罩连接件321能够与底座连接件3112保持垂直。
78.护罩连接件321和底座连接件3112可分别为连接管、连接杆等。护罩连接件321连接在底座311上，其沿着竖直方向延伸。底座连接件3112连接在环缝保护罩32的底板上。
79.通过伸缩调节件312和枢转调节件313的调节，可实现使得护罩连接件321与底座连接件3112保持垂直，因此使得环缝保护罩32水平朝向环缝12。
80.优选地，可通过伸缩调节件312和枢转调节件313的调节，使得罩连接件321的高度与管件1的半径相等，从而使得环缝保护罩32处于管件1的中部位置，并水平向外贴紧管件1的内表面，便于焊接操作人员在管件1外侧进行焊接操作。
81.在其中一个实施例中，如图7和图9所示，伸缩调节件312包括至少两条滑动连接的滑动件3121，任意相邻的两条滑动件3121之间可拆卸地配置有能够锁定两条滑动件3121的夹紧环扣3122。
82.本实施例中，伸缩调节件312包括至少两条滑动件3121和夹紧环扣3122，滑动件3121可为滑动杆或滑动管。任意相邻的两条滑动件3121滑动连接。在伸缩调节件312伸缩调节到位后，夹紧环扣3122扣在两条滑动件3121的连接处，以将相邻的两条滑动件3121固定住。
83.夹紧环扣3122为弹性扣，其包括圆环31221和手柄31222。圆环31221的内环面上具
有齿31223，利于增大与滑动件3121的摩擦。手柄31222上具有与圆环31221连通的豁口31224。圆环31221的中心孔的半径少小于滑动件3121的半径。预先将夹紧环扣3122装配到滑动件3121上，当需要夹紧两条滑动件3121时，通过绑绳将手柄31222绑住，减小豁口31224的开度，从而将两条滑动件3121夹住。
84.在其中一个实施例中，如图7和图10所示，枢转调节件313包括多块依次连接的枢转板3131，任意相邻的两块枢转板3131可枢转连接。
85.本实施例中，枢转调节件313包括多块枢转板3131，前后相邻的枢转板3131通过销轴枢转连接，可调节相对角度，也可调节枢转调节件313的长度。根据需要，可调节相邻的枢转板3131之间的预紧力，在调节到位后，使得相邻的枢转板3131保持在相应位置。
86.优选地，枢转板3131为u形板，其侧板的前后两端分别具有连接孔31311。销轴穿过连接孔31311将前后相邻的枢转板3131连接在一起。
87.本发明实施例提供的一种采用前述任一实施例所述的焊缝保护装置对管件1进行焊接的管件焊接方法，包括管件纵缝焊接方法和管件环缝焊接方法。
88.管件纵缝焊接方法包括如下步骤：
89.s101：在管件1中安装好纵缝保护机构2；
90.s102：通过牵引绳将纵缝保护罩22与焊枪连接，牵引绳穿过管件1的纵缝11；
91.s103：在使用焊枪对纵缝11沿着轴向向前焊接时，同时拖动纵缝保护罩22同步移动。
92.管件环缝焊接方法包括如下步骤：
93.s201：在管件1中安装好环缝保护机构3；
94.s202：转动管件1，滑动支架31在管件1中保持相对固定，环缝保护罩32保持在预设高度；
95.s203：在使用焊枪对环缝12沿着周向焊接时，焊枪保持处于环缝保护罩32的上下边界之间。
96.在对管件1的纵缝11进行焊接时，管件1横置在支撑装置上，纵缝11朝上。将固定支架21安装到管件1的中心孔中，将纵缝保护罩22放置到固定支架21上。纵缝保护罩22处于纵缝11的下方或背侧，同时纵缝保护罩22的开口周围的槽壁贴紧管件1的内表面。预先在纵缝保护罩22上连接好牵引绳(钢丝绳)，牵引绳向外穿出管件1的纵缝11，将牵引绳与焊枪连接。在焊接操作人员使用焊枪对纵缝11焊接时，仅需握持焊枪沿着轴向向前移动焊接，同时会拖动纵缝保护罩22在纵缝11的下方同步移动，确保了纵缝保护罩22在纵缝11的背侧进行氩气保护。
97.在对管件1的环缝12进行焊接时，管件1横置在支撑装置上，并且管件1可被支撑装置上的驱动机构驱动旋转。将环缝保护机构3放置到管件1的中心孔中，环缝保护罩32处于环缝12的内侧或背侧，同时环缝保护罩32的开口周围的槽壁贴紧管件1的内表面。在管件1转动时，环缝保护罩32保持在预设高度。在焊接操作人员使用焊枪对环缝12焊接时，仅需握持焊枪使其保持处于环缝保护罩32的上下边界之间，确保了环缝保护罩32在环缝12的背侧进行氩气保护。
98.由此，本发明提供的管件焊接方法，仅需一名焊接操作人员，无需再在管件1安排人员移动或举着保护罩，节省了劳动力，降低了劳动强度，提高了焊接效率。纵缝焊接时，纵
缝保护罩22能够与焊枪同步移动，环缝焊接时，环缝保护罩32能够与焊枪保持相对固定，提升了焊接质量。
99.根据需要，可以将上述各技术方案进行结合，以达到最佳技术效果。
100.以上所述的仅是本发明的原理和较佳的实施例。应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在本发明原理的基础上，还可以做出若干其它变型，也应视为本发明的保护范围。