一種管材焊接過(guò)程散熱的方法及工裝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于焊接技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種管材焊接過(guò)程散熱的方法及工裝。
【背景技術(shù)】
[0002]由于合金鋼材結(jié)晶溫度區(qū)間范圍較大，焊接過(guò)程中易產(chǎn)生結(jié)晶熱裂紋。其中，焊條電弧焊收弧時(shí)產(chǎn)生的弧坑裂紋，埋弧焊時(shí)產(chǎn)生的焊縫縱向裂紋均屬熱裂紋。因此，焊接過(guò)程中必須嚴(yán)格控制控制層間溫度，減少熔敷金屬結(jié)晶時(shí)間，有效控制熱裂紋出現(xiàn)的幾率。以P9UP92等對(duì)溫度敏感的鋼材為例，為了避免熱裂紋的產(chǎn)生，焊接過(guò)程中必須保證層間溫度不高于300°C;—旦超溫極易出現(xiàn)裂紋。然而，實(shí)際埋弧自動(dòng)焊焊接過(guò)程中，一些小口徑管材極易出現(xiàn)超溫現(xiàn)象。例如，ID432X72mm/P91管材，采用Φ3.2mm焊絲，連續(xù)焊接30-40分鐘即出現(xiàn)超溫現(xiàn)象，需?；?0-15分鐘，待自然冷卻到300°C以下再進(jìn)行焊接；ID349X 100mm/P92管材，采用Φ2.4mm焊絲，焊接50-60分，需?；?0-15分鐘，待自然冷卻至300°C以下再進(jìn)行焊接。這種現(xiàn)象嚴(yán)重的影響了焊接效率，增加了焊接接頭數(shù)量，也增加了產(chǎn)生焊接缺陷的幾率。
[0003]另一方面，P91等鋼屬于空冷馬氏體鋼，具有組織敏感性，在焊后馬氏體轉(zhuǎn)變中氫以過(guò)飽和狀態(tài)殘留于馬氏體中，促使該區(qū)域脆化；而且這種馬氏體相變，使接頭處的組織應(yīng)力增大，在焊接結(jié)構(gòu)剛性較大管材(電力管道均屬于此類)時(shí)，極易形成冷裂紋。因此，采用傳統(tǒng)的水冷、風(fēng)冷等方式對(duì)管材焊接過(guò)程降溫時(shí)，易發(fā)生溫度過(guò)低、驟冷、局部驟冷等現(xiàn)象，均會(huì)促使焊接缺陷的產(chǎn)生。
[0004]文獻(xiàn)“奧氏體不銹鋼小管焊道降溫裝置的研制與應(yīng)用”(《焊接技術(shù)》2012年第10期第41卷)介紹了一種水冷降溫的方式及工裝，有效的減低了焊接過(guò)程中的基體溫度。但該方法也存在明顯的缺陷:(1)該方法采用的水套為專用工裝，通用性差，針對(duì)不同規(guī)格的管材需要加工不同尺寸的水套；(2)工裝需采用導(dǎo)熱性好的銅材，成本較高；(3)裝配復(fù)雜，需彈簧等輔助裝置且需要保證與管壁緊貼；(4)只能獲得降效果，很難達(dá)到對(duì)焊接溫度的控制，即對(duì)P91、P92等需要預(yù)熱的管材難以適用；(5)僅適用于手工焊、全位置焊或其他焊接對(duì)象固定的情況，不適用于焊接過(guò)程中管材轉(zhuǎn)動(dòng)的情況。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明就是針對(duì)上述問(wèn)題，提供一種焊接效率高、散熱效果好的管材焊接過(guò)程散熱的方法及工裝。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案，本發(fā)明管材焊接過(guò)程散熱的工裝包括導(dǎo)氣壁弧和導(dǎo)熱膜，其結(jié)構(gòu)要點(diǎn)導(dǎo)熱膜包裹在管材焊縫兩側(cè)；所述導(dǎo)氣壁弧上設(shè)置有多個(gè)導(dǎo)氣嘴；各導(dǎo)氣嘴出口方向傾斜朝向遠(yuǎn)離所述焊縫的導(dǎo)熱膜上，呈中心聚攏形式；導(dǎo)氣壁弧一端設(shè)置有進(jìn)氣口。
[0007]作為一種優(yōu)選方案，本發(fā)明所述各導(dǎo)氣嘴出口方向所在直線均相交于所述導(dǎo)熱膜軸向中心線上的同一點(diǎn)。
[0008]作為另一種優(yōu)選方案，本發(fā)明所述導(dǎo)氣壁弧為半圓形導(dǎo)氣壁弧。
[0009]作為另一種優(yōu)選方案，本發(fā)明所述進(jìn)氣口處設(shè)置有調(diào)壓閥。
[0010]作為另一種優(yōu)選方案，本發(fā)明所述導(dǎo)氣壁弧為兩個(gè)，分別對(duì)應(yīng)管材焊縫兩側(cè)的導(dǎo)熱膜設(shè)置。
[0011]作為另一種優(yōu)選方案，本發(fā)明所述導(dǎo)熱膜為外表面覆膠的石墨膜、鋁箔或銅箔。
[0012]其次，本發(fā)明所述導(dǎo)熱膜靠近焊縫一端與焊縫邊緣的距離為60?500mm，導(dǎo)熱膜的長(zhǎng)度大于等于100_;所述導(dǎo)氣壁弧所在平面與導(dǎo)熱膜的軸向垂直，各導(dǎo)氣嘴出口方向與導(dǎo)熱膜的軸向呈20?70°夾角；所述進(jìn)氣口與8mm軟管相連。
[0013]另外，本發(fā)明所述導(dǎo)氣壁弧的下部設(shè)置在上下伸縮支架的上端。
[0014]本發(fā)明管材焊接過(guò)程散熱的方法包括以下步驟。
[0015]1)采用導(dǎo)熱膜分別包裹焊縫兩側(cè)。
[0016]2)使所述導(dǎo)風(fēng)嘴形成的空氣流集中于導(dǎo)熱膜軸向中心線上，形成半圓形氣道，且空氣流分別背向焊縫，從焊縫兩側(cè)流向管子兩端。
[0017]3 )焊接開(kāi)始后，待層間溫度或基體溫度達(dá)到合適值時(shí)，打開(kāi)所述調(diào)壓閥，采用壓縮空氣進(jìn)行風(fēng)冷。
[0018]4)調(diào)節(jié)壓縮空氣流量，使熱量輸入和擴(kuò)散達(dá)到平衡，穩(wěn)定層間溫度或基體溫度。
[0019]作為一種優(yōu)選方案，本發(fā)明所述步驟3)中的合適值是指工藝要求最高溫度以下10?20°C ;所述步驟4)所述壓縮空氣流量的壓強(qiáng)為0.15?0.6MPa。
[0020]本發(fā)明有益效果。
[0021](1)操作和工裝簡(jiǎn)單、易行、適用性好，一套工裝可以滿足多種不同規(guī)格管材的焊接需求。
[0022](2)降溫均勻:采用導(dǎo)熱膜包裹管材，利用其高導(dǎo)熱系數(shù)的特性保證了熱量在徑向均勻擴(kuò)散，避免了直接冷風(fēng)造成的局部驟冷現(xiàn)象，也提高了整個(gè)徑向的熱交換效率。
[0023](3)焊接熱量經(jīng)管子基體擴(kuò)散至導(dǎo)熱膜，在經(jīng)過(guò)導(dǎo)熱膜與壓縮空氣的換熱實(shí)現(xiàn)消散。
[0024](4)整個(gè)焊接過(guò)程中不會(huì)出現(xiàn)因超溫現(xiàn)象造成的?；?，極大地提高了焊接效率，降低了焊接成本。
【附圖說(shuō)明】
[0025]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明。本發(fā)明保護(hù)范圍不僅局限于以下內(nèi)容的表述。
[0026]圖1是本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。
[0027]圖2是本發(fā)明實(shí)施例一焊道層間溫度隨時(shí)間的變化曲線圖。
[0028]圖3是本發(fā)明實(shí)施例二焊道層間溫度隨時(shí)間的變化曲線圖。
[0029]圖1中:1為可伸縮支架、2為進(jìn)氣口、3為調(diào)壓閥(或流量計(jì))、4為導(dǎo)氣壁弧、5為導(dǎo)氣嘴、6為導(dǎo)熱膜、7為焊道、8為管材。
【具體實(shí)施方式】
[0030]如圖所示，本發(fā)明管材焊接過(guò)程散熱的工裝包括導(dǎo)氣壁弧和導(dǎo)熱膜，導(dǎo)熱膜包裹在管材焊縫兩側(cè)；所述導(dǎo)氣壁弧上設(shè)置有多個(gè)導(dǎo)氣嘴；各導(dǎo)氣嘴出口方向傾斜朝向遠(yuǎn)離所述焊縫的導(dǎo)熱膜上，呈中心聚攏形式；導(dǎo)氣壁弧一端設(shè)置有進(jìn)氣口。
[0031]所述各導(dǎo)氣嘴出口方向所在直線均相交于所述導(dǎo)熱膜軸向中心線上的同一點(diǎn)。
[0032]所述導(dǎo)氣壁弧為半圓形導(dǎo)氣壁弧。
[0033]所述進(jìn)氣口處設(shè)置有調(diào)壓閥。通過(guò)調(diào)節(jié)壓縮空氣流量能夠有效地控制熱交換系數(shù)，便于對(duì)焊接溫度的控制。
[0034]所述導(dǎo)氣壁弧為兩個(gè)，分別對(duì)應(yīng)管材焊縫兩側(cè)的導(dǎo)熱膜設(shè)置。
[0035]所述導(dǎo)熱膜為外表面覆膠的石墨膜、鋁箔或銅箔。
[0036]所述導(dǎo)熱膜靠近焊縫一端與焊縫邊緣的距離為60?500mm，導(dǎo)熱膜的長(zhǎng)度大于等于100mm。留出60?500mm距離，方便對(duì)基體及層間溫度的測(cè)控。
[0037]所述導(dǎo)氣壁弧的下部設(shè)置在上下伸縮支架的上端。
[0038]所述導(dǎo)氣壁弧所在平面與導(dǎo)熱膜的軸向垂直，各導(dǎo)氣嘴出口方向與導(dǎo)熱膜的軸向呈20?70°夾角。
[0039]所述進(jìn)氣口與8mm軟管相連。
[0040]本發(fā)明管材焊接過(guò)程散熱的方法包括以下步驟。
[0041]1)采用導(dǎo)熱膜分別包裹焊縫兩側(cè)。
[0042]2)使所述導(dǎo)風(fēng)嘴形成的空氣流集中于導(dǎo)熱膜軸向中心線上，形成半圓形氣道，且空氣流分別背向焊縫，從焊縫兩側(cè)流向管子兩端。
[0043]3)焊接開(kāi)始后，待層間溫度或基體溫度達(dá)到合適值時(shí)，打開(kāi)所述調(diào)壓閥，采用壓縮空氣進(jìn)行風(fēng)冷。
[0044]4)調(diào)節(jié)壓縮空氣流量，使熱量輸入和擴(kuò)散達(dá)到平衡，穩(wěn)定層間溫度或基體溫度。
[0045]所述步驟3)中的合適值是指工藝要求最高溫度以下10?20°