[发明专利]一种适用于长直锅炉管的摩擦焊装置

说明书

本发明公开了一种适用于长直锅炉管的摩擦焊装置，包括固定钢管的液压卡钳、卡钳水平压紧装置、焊接短管旋转装置和转速控制系统；所述的固定钢管的液压卡钳设于装置两端，用于固定待摩擦焊连接的待焊接锅炉管；卡钳水平压紧装置连接两端的液压卡钳，用于对待焊接锅炉管施加焊接应力；焊接短管旋转装置设于两端的液压卡钳之间，用于高速旋转短接管；焊接过程中，通过调整液压卡钳和焊接短管旋转装置，使焊接短管与待摩擦焊连接的待焊接锅炉管保持轴心一致。本发明能够实现长直锅炉管的摩擦焊对焊连接，得到的焊缝性能优异，生产效率高。

技术领域

本发明属于机械工具领域，具体涉及一种适用于长直锅炉管的摩擦焊装置。

背景技术

摩擦焊是利用材料接触面之间相对运动所产生的摩擦热，使待焊件接触面及其附近区域材料达到软化状态并迅速顶锻，在热力的持续作用下产生连续的塑性变形、原子扩散和动态再结晶，获得致密锻造组织的焊接技术。由于摩擦焊会在狭小的焊接区造成很大的温度梯度，使焊接区组织变化明显，但由于热影响区小，不会产生热应力和变形，在航空航天、电力、核能、机械制造、交通运输等领域应用广泛。摩擦焊相较传统熔焊最大的不同点在于整个焊接过程中，待焊金属获得能量升高达到的温度并没有达到其熔点，即金属是在热塑性状态下实现的类锻态固相连接。相对传统熔焊，摩擦焊具有焊接接头质量高，能达到焊缝强度与基体材料等强度，焊接效率高、质量稳定、一致性好，可实现异种材料焊接等。

在火电机组中，焊接是机组部件制造及安装过程中最重要的工艺，而焊接接头一直是整个电站高温部件的薄弱环节，直接关系到高温部件的制造安装质量和安全运行。现役火电机组铁素体和奥氏体耐热钢使用的熔焊技术容易导致焊丝中的有害元素进入焊缝组织，使焊缝组织的细晶热影响区(FGHAZ)出现蠕变裂纹，从而降低了焊接接头的蠕变寿命。焊丝中异种元素的引入对也对焊缝氧化行为造成影响，焊材的成分中的Al元素在焊缝凝固过程中向固相扩散偏析，在(枝)晶界处形成了γ相贫化区，严重降低了焊接接头的腐蚀行为。摩擦焊作为一种固相焊接技术，可以减少甚至消除这些问题，由于惯性摩擦焊技术的焊接速度快、焊缝窄、塑性变形小、且不需要焊丝，将其应用于锅炉管焊接具有显著的优势。但是，对于火电机组用长直锅炉管而言，因锅炉管具有长度可达8-12m、且管外径范围40-80mm的尺寸特点，现有的摩擦焊装置难以实现锅炉管对焊连接。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种适用于长直锅炉管的摩擦焊装置，能够实现长直锅炉管的摩擦焊对焊连接，得到的焊缝性能优异，生产效率高。

本发明采用如下技术方案来实现的：

一种适用于长直锅炉管的摩擦焊装置，该装置通过增设焊接短管实现两根长直待焊接锅炉管的摩擦焊连接，包括分别固定两个待焊接锅炉管的第一液压卡钳和第二液压卡钳，与两个液压卡钳连接的卡钳水平压紧装置，固定焊接短管的焊接短管旋转装置，以及与焊接短管旋转装置连接的转速控制系统；所述的固定钢管的液压卡钳设于装置两端，用于固定待摩擦焊连接的待焊接锅炉管；卡钳水平压紧装置连接两端的液压卡钳，用于对待焊接锅炉管施加焊接应力；焊接短管旋转装置设于两端的液压卡钳之间，用于高速旋转焊接短管。

本发明进一步的改进在于，焊接短管与待摩擦焊连接的待焊接锅炉管尺寸规格一致。

本发明进一步的改进在于，焊接短管的材质强度不低于待焊接锅炉管。

本发明进一步的改进在于，通过调整液压卡钳和焊接短管旋转装置，使焊接短管与待摩擦焊连接的待焊接锅炉管保持轴心一致。

本发明进一步的改进在于，卡钳水平压紧装置能够提供的焊接压强不低于100MPa。

本发明进一步的改进在于，通过卡钳水平压紧装置对第一液压卡钳和第二液压卡钳施加沿管轴方向的压紧力。

本发明进一步的改进在于，焊接短管旋转装置能够提供的转速不低于3000转/分钟。

本发明进一步的改进在于，通过转速控制系统启动焊接短管旋转装置。