[发明专利]一种用于消除管道焊接过程中局部过热效应的装置及工艺

说明书

技术领域

本发明涉及管道焊接领域，特别是涉及一种用于消除管道焊接过程中局部过热效应的装置及工艺。

背景技术

管道运输作为铁路、公路、海运、民用航空和长输管道五大运输行业之一，在国民经济建设中发挥着重要作用。其输送介质以常见的石油、天然气为主，另外还有工业用气体和化学液体。管道网的构建需要有效的管道焊接工艺来实施；此外，高效节能理念的提倡，对管道的高效连接提出了要求。

常见的焊接方法有电弧焊、激光焊、闪光对焊、高频旋弧焊、轴向摩擦焊、径向摩擦焊等。电弧焊是应用最为广泛的熔焊方法，也是管道焊接中常用的焊接工艺之一。在管道焊接过程中，常常由于焊接引起的局部过热现象，出现穿透、合金元素烧损以及焊后应力集中等现象。不仅仅影响焊缝的良好成形，同时也严重影响了管道的生产质量。另一方面，TP304和TP347两种奥氏体耐热不锈钢是受压管道常用材料。但是，经过测量发现，在焊接过程中，焊接接头非常容易停留在400～500℃这个温度区间。根据“碳化物析出造成晶间贫铬”理论，在450～850℃温度范围内，碳和铬非常容易在奥氏体晶粒边界处聚集形成碳化铬，使得在奥氏体晶粒边界处出现贫铬现象，极易引起晶间腐蚀。同时，Fe-Gr合金在400～550℃温度区间长期停留，极易出现一种特殊脆性，称为437℃脆性。因此，为了实现在焊接过程中获得成形良好的焊缝，消除局部过热是管道制造过程中不可缺少的一个环节。

对管道焊接过程中，消除过热的常用方法是采用冷水强制降温的方法，即焊工在施焊时，旁边放上一桶冷水，每焊完一层焊道就采用浸透冷水的棉纱头擦拭冷却焊缝，使得焊缝金属的温度骤降到150℃左右，在进行下一道的焊接。除此之外，在焊接过程中，采用手工氩弧焊的方法进行打底，利用氩气的保护效果，防止合金元素氧化和烧损。但是，利用手动的方式进行消除局部过热的方式，管道生产效率低，产品优化率不高。而且传统冷却方法应用比较局限，对于大口径管道焊接并不适用。

综上所述，现有技术中对于消除管道焊接过程中局部过热效应的问题，尚缺乏有效的解决方案。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种用于消除管道焊接过程中局部过热效应的装置及工艺，采用机械自动化的方式，实现高效消除焊缝局部过热现象。

一种用于消除管道焊接过程中局部过热效应的装置，包括机械骨架、冷却套I、冷却套II、冷却套III、冷却套IV、悬挂杆I、悬挂杆II、注水管和注氩气管；所述的冷却套III和冷却套IV的内侧与焊接管道接触，所述的冷却套III和冷却套IV的外侧设有机械骨架，所述的机械骨架的外侧设有冷却套I和冷却套II，所述的冷却套I、机械骨架与冷却套III之间形成的空腔为蓄水腔，所述的冷却套II、机械骨架与冷却套IV之间形成的空腔为氩气腔；所述的冷却套I的外侧设有悬挂杆I和注水管，所述的冷却套II的外侧设有悬挂杆II和注氩气管。

进一步的，所述的冷却套I、冷却套II、冷却套III和冷却套IV为半圆柱形。

进一步的，所述的冷却套III和冷却套IV上设有均匀分布的通气孔。

进一步的，所述的机械骨架由三个半圆弧形支撑件连接而成；所述的机械骨架和冷却套I、冷却套II通过紧固件连接；通过机械骨架的将两个腔室分开，从而避免氩气与水蒸气混合。

进一步的，所述的悬挂杆I和悬挂杆II分别设于冷却套I和冷却套II的外侧边缘位置。

进一步的，所述的注水管与蓄水腔连通，所述的注氩气管与氩气腔连通。

一种用于消除管道焊接过程中局部过热效应的工艺，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1对管道焊接处进行清洗，除去氧化物、油渍、其他杂质等，以免影响焊接质量；

步骤2将蓄水腔和氩气腔分别充入冷水和氩气，利用悬挂杆I和悬挂杆II将装置悬挂在空中，避免装置与焊接管道紧密接触；

步骤3采用TIG/MAG复合焊接方式，先利用TIG焊枪焊接打底，再利用MAG焊枪对焊缝进行覆盖，通过氩气保护的方式，保证焊缝的良好成形以及防止合金元素烧损；

步骤4焊接结束后，利用悬吊车使装置脱离焊接管道。

进一步的，所述的步骤2中在氩气腔充入氩气，在蓄水腔充入冷水，在气压和水压的作用下，通过通气孔形成水蒸气以及保护气，起到保护焊缝以及消除局部过热现象的作用。

进一步的，所述的步骤3中利用氩气和水蒸气对焊缝降温，将焊缝温度快速冷却至150℃以下，避免焊缝在400～500℃这个温度区间停留，进而消除焊缝局部过热现象。