一種管材焊接過程散熱的工裝的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于焊接技術領域，尤其涉及一種管材焊接過程散熱的工裝。
【背景技術】
[0002]由于合金鋼材結晶溫度區間范圍較大，焊接過程中易產生結晶熱裂紋。其中，焊條電弧焊收弧時產生的弧坑裂紋，埋弧焊時產生的焊縫縱向裂紋均屬熱裂紋。因此，焊接過程中必須嚴格控制控制層間溫度，減少熔敷金屬結晶時間，有效控制熱裂紋出現的幾率。以P91、P92等對溫度敏感的鋼材為例，為了避免熱裂紋的產生，焊接過程中必須保證層間溫度不高于300°C ; —旦超溫極易出現裂紋。然而，實際埋弧自動焊焊接過程中，一些小口徑管材極易出現超溫現象。例如，ID432 X 72mm/P91管材，采用Φ 3.2mm焊絲，連續焊接30-40分鐘即出現超溫現象，需停弧10-15分鐘，待自然冷卻到300°C以下再進行焊接;ID349 X 100mm/P92管材，采用Φ 2.4mm焊絲，焊接50-60分，需停弧10-15分鐘，待自然冷卻至300°C以下再進行焊接。這種現象嚴重的影響了焊接效率，增加了焊接接頭數量，也增加了產生焊接缺陷的幾率。
[0003]另一方面，P91等鋼屬于空冷馬氏體鋼，具有組織敏感性，在焊后馬氏體轉變中氫以過飽和狀態殘留于馬氏體中，促使該區域脆化;而且這種馬氏體相變，使接頭處的組織應力增大，在焊接結構剛性較大管材(電力管道均屬于此類)時，極易形成冷裂紋。因此，采用傳統的水冷、風冷等方式對管材焊接過程降溫時，易發生溫度過低、驟冷、局部驟冷等現象，均會促使焊接缺陷的產生。
[0004]文獻“奧氏體不銹鋼小管焊道降溫裝置的研制與應用”(《焊接技術》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程中的基體溫度。但該方法也存在明顯的缺陷:(I)該方法采用的水套為專用工裝，通用性差，針對不同規格的管材需要加工不同尺寸的水套；(2)工裝需采用導熱性好的銅材，成本較高；(3)裝配復雜，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，很難達到對焊接溫度的控制，即對P91、P92等需要預熱的管材難以適用；(5)僅適用于手工焊、全位置焊或其他焊接對象固定的情況，不適用于焊接過程中管材轉動的情況。
【發明內容】
[0005]本實用新型就是針對上述問題，提供一種焊接效率高、散熱效果好的管材焊接過程散熱的工裝。
[0006]為實現上述目的，本實用新型采用如下技術方案，本實用新型管材焊接過程散熱的工裝包括導氣壁弧和導熱膜，其結構要點導熱膜包裹在管材焊縫兩側;所述導氣壁弧上設置有多個導氣嘴;各導氣嘴出口方向傾斜朝向遠離所述焊縫的導熱膜上，呈中心聚攏形式;導氣壁弧一端設置有進氣口。
[0007]作為一種優選方案，本實用新型所述各導氣嘴出口方向所在直線均相交于所述導熱膜軸向中心線上的同一點。
[0008]作為另一種優選方案，本實用新型所述導氣壁弧為半圓形導氣壁弧。
[0009]作為另一種優選方案，本實用新型所述進氣口處設置有調壓閥。
[0010]作為另一種優選方案，本實用新型所述導氣壁弧為兩個，分別對應管材焊縫兩側的導熱膜設置。
[0011]作為另一種優選方案，本實用新型所述導熱膜為外表面覆膠的石墨膜、鋁箔或銅箔。
[0012]其次，本實用新型所述導熱膜靠近焊縫一端與焊縫邊緣的距離為60?500mm，導熱膜的長度大于等于100mm;所述導氣壁弧所在平面與導熱膜的軸向垂直，各導氣嘴出口方向與導熱膜的軸向呈20?70°夾角;所述進氣口與8mm軟管相連。
[0013]另外，本實用新型所述導氣壁弧的下部設置在上下伸縮支架的上端。
[0014]本實用新型管材焊接過程散熱的方法包括以下步驟。
[0015]I)采用導熱膜分別包裹焊縫兩側。
[0016]2)使所述導風嘴形成的空氣流集中于導熱膜軸向中心線上，形成半圓形氣道，且空氣流分別背向焊縫，從焊縫兩側流向管子兩端。
[0017]3)焊接開始后，待層間溫度或基體溫度達到合適值時，打開所述調壓閥，采用壓縮空氣進行風冷。
[0018]4)調節壓縮空氣流量，使熱量輸入和擴散達到平衡，穩定層間溫度或基體溫度。
[0019]作為一種優選方案，本實用新型所述步驟3)中的合適值是指工藝要求最高溫度以下10?20°(:;所述步驟4)所述壓縮空氣流量的壓強為0.15?0.6MPa。
[0020]本實用新型有益效果。
[0021](I)操作和工裝簡單、易行、適用性好，一套工裝可以滿足多種不同規格管材的焊接需求。
[0022](2)降溫均勻:采用導熱膜包裹管材，利用其高導熱系數的特性保證了熱量在徑向均勻擴散，避免了直接冷風造成的局部驟冷現象，也提高了整個徑向的熱交換效率。
[0023](3)焊接熱量經管子基體擴散至導熱膜，在經過導熱膜與壓縮空氣的換熱實現消散。
[0024](4)整個焊接過程中不會出現因超溫現象造成的停弧，極大地提高了焊接效率，降低了焊接成本。
【附圖說明】
[0025]下面結合附圖和【具體實施方式】對本實用新型做進一步說明。本實用新型保護范圍不僅局限于以下內容的表述。
[0026]圖1是本實用新型結構不意圖。
[0027]圖2是本實用新型實施例一焊道層間溫度隨時間的變化曲線圖。
[0028]圖3是本實用新型實施例二焊道層間溫度隨時間的變化曲線圖。
[0029]圖1中:I為可伸縮支架、2為進氣口、3為調壓閥(或流量計)、4為導氣壁弧、5為導氣嘴、6為導熱膜、7為焊道、8為管材。
【具體實施方式】
[0030]如圖所示，本實用新型管材焊接過程散熱的工裝包括導氣壁弧和導熱膜，導熱膜包裹在管材焊縫兩側;所述導氣壁弧上設置有多個導氣嘴;各導氣嘴出口方向傾斜朝向遠離所述焊縫的導熱膜上，呈中心聚攏形式;導氣壁弧一端設置有進氣口。
[0031]所述各導氣嘴出口方向所在直線均相交于所述導熱膜軸向中心線上的同一點。
[0032]所述導氣壁弧為半圓形導氣壁弧。
[0033]所述進氣口處設置有調壓閥。通過調節壓縮空氣流量能夠有效地控制熱交換系數，便于對焊接溫度的控制。
[0034]所述導氣壁弧為兩個，分別對應管材焊縫兩側的導熱膜設置。
[0035]所述導熱膜為外表面覆膠的石墨膜、鋁箔或銅箔。
[0036]所述導熱膜靠近焊縫一端與焊縫邊緣的距離為60?500mm，導熱膜的長度大于等于I OOmm。留出60?500mm距離，方便對基體及層間溫度的測控。
[0037]所述導氣壁弧的下部設置在上下伸縮支架的上端。
[0038]所述導氣壁弧所在平面與導熱膜的軸向垂直，各導氣嘴出口方向與導熱膜的軸向呈20?70°夾角。
[0039]所述進氣口與8mm軟管相連。
[0040]本實用新型管材焊接過程散熱的方法包括以下步驟。
[0041]I)采用導熱膜分別包裹焊縫兩側。
[0042]2)使所述導風嘴形成的空氣流集中于導熱膜軸向中心線上，形成半圓形氣道，且空氣流分別背向焊縫