[发明专利]用于水下局部干法焊接的可调气隙的微型开式装置及焊接方法

说明书

本发明公开了一种用于水下局部干法的可调气隙的微型开式装置及焊接方法，开式装置的结构设计基于流体力学理论；包括同轴送气、送丝装置，导电杆，外凸曲线形外壁轮廓、底部收缩的焊枪喷嘴，还包括具有连接中间层、外侧排水罩气路的焊枪枪体、具有角度的倒立圆锥台外壁轮廓的中间层排水罩、具有一定角度的倒立圆锥台腔体轮廓的外侧排水罩；本发明中的开式装置，中间层排水罩与焊枪外壁的配合可形成0‑2mm范围的超窄间隙气隙，本发明中的开式装置外侧排水罩与中间层排水罩外壁的配合可形成为0‑2mm范围的超窄间隙气隙；本发明的开式装置可实现中间层排水罩和外侧排水罩气隙的高精度可调节性，范围为0~5mm；本申请中的用于水下局部干法焊接开式的装置及焊接方法,与待焊工件的工作距离30mm以上且非封闭式,在满足不平整工件水下全位置焊接的基本要求下还能保持更好局部干燥的环境，形成40mm以上的干区半径，且体积小、重量轻、制造成本低,工程应用范围广泛。

技术领域

本发明涉及焊接领域,具体涉及一种用于水下局部干法焊接的可调气隙的微型开式装置及焊接方法。

背景技术

水下焊接已经被广泛用于制造和维护海上工程结构，如管道和核电站。近年来，海洋工业的快速发展进一步推动了水下焊接技术的应用。水下焊接一般分为干法焊接、湿法焊接和局部干法焊接。湿法焊接中遇到的常见问题是在周围水的作用下，焊缝成形能力差，冷却速度快，焊缝内部会形成气孔和裂纹，限制了焊接接头的质量。局部干法焊接和干法焊接都排除了水环境的不利影响，在干式焊接中，工件和焊接设备放置在创造一个大的无水空间环境中，焊接系统复杂，造价昂贵。水下局部干法焊接是将电弧周围的水人为地排开,形成一个气相区,降低水对焊接过程的干扰,使电弧在气相区中稳定的燃烧。局部干法焊接综合了湿法焊接和干法焊接的优点,具有广阔的应用前景。

水下局部干法焊接依赖于排水装置的设计，其难点在于将焊接区域内的水排开并形成稳定的干燥环境，同时排水罩固定的内部结构设计在不同排水能力要求下也难以达到完全的适应性，限制了其应用范围；目前，学者多从将排水罩与待焊工件形成良好的机械的封闭空间的思路出发设计了以气体为排水介质的气室式、干点式等排水罩，由于工作距离较小，空间的密封性，局部干法焊接过程中仍然存在一些不足：（1）排水气体进入局部密封的焊接区域内容易形成高压的风场影响电弧稳定性和焊缝成形；（2）排水罩与待焊工件的直接接触并机械式密封造成装置的可移动性差，焊接的灵活性和适用性不足；（3）对于不平整的待焊工件表面，较小的工作距离增加了焊接的难度，影响焊接过程的稳定性；（4）水下焊接实际工况中工作水深各不相同，这些不同的焊接环境对干燥程度要求不同，单个型号的排水罩难以满足所有工况，所以排水气体的可调节性也显得尤为重要。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种可调气隙的用于水下局部干法焊接的微型开式装置及焊接方法。为达到上述目的,一方面,本发明采用以下技术方案：

本发明包括外凸曲线形外壁轮廓、底部收缩的焊枪喷焊枪，还包括具有连接中间层、外侧排水罩气路的焊枪枪体、具有角度的倒立圆锥台外壁轮廓的中间层排水罩、具有一定角度的倒立圆锥台腔体轮廓的外侧排水罩；具体地，焊枪枪体1为主体，焊枪喷嘴与导电杆以及导电嘴通过中间的绝缘层螺纹固定连接在一起，从而与焊枪枪体具有一个相对位置关系，中间层排水罩通过内壁螺纹与焊枪枪体外壁螺纹连接在一起，但是该连接由于图2中外层排水气腔3的存在无法随意拧动，最外层排水罩上部内壁螺纹与中间层排水罩外壁螺纹配合。

所述开式排水罩距待焊工件的工作距离大于30mm，所述排水罩通过通入气体产生的气帘将熔池周边区域一定深度的水排开。

所述焊枪与喷嘴和两层排水罩之间均通过螺纹连接，各部分均可独立拆装。独立式结构使得内部曲面加工更加方便。