高合金管道焊接根部充保护气支撑装置.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202011126770.2 (22)申请日 2020.10.20 (71)申请人 中国电建集团山东电力建设第一工 程有限公司 地址 250000 山东省济南市高新区汉峪金 融商务中心二区6号楼 (72)发明人 井立太王能淼庞继勇禹长春 王登第项振宁刘子豪 (74)专利代理机构 济南鼎信专利商标代理事务 所(普通合伙) 37245 代理人 曹玉琳 (51)Int.Cl. B23K 9/16(2006.01) B23K 9/32(2006.01) (54)发明名称 一种高合金管道焊。

2、接根部充保护气支撑装 置 (57)摘要 本发明涉及高合金大径管道焊接技术领域， 尤其涉及一种高合金管道焊接根部充保护气支 撑装置， 包括： 定位销固定在中心支撑杆上； 撑结 构设置在中心支撑杆上， 支撑结构均包括定型圆 环、 定向活动支撑杆和液压支撑杆， 定型圆环套 在中心支撑杆上， 沿着定型圆环的周向分布有若 干个定向活动支撑杆， 每根定向活动支撑杆的两 端分别与定型圆环、 弧形支撑带活动连接； 液压 支撑杆的一端与弧形支撑带活动连接， 液压支撑 杆的另一端与相邻的定向活动支撑杆的液压支 撑杆的另一端活动连接； V型气室的两侧分别设 置在第一支撑结构、 第二支撑结构上的弧形支撑 带上。 该装。

3、置能够有效解决大径管道GTAW背面充 保护气焊接需要制作专用气室， 并在机组运行期 间容易堵塞阀门的问题。 权利要求书2页 说明书4页 附图3页 CN 112139634 A 2020.12.29 CN 112139634 A 1.一种高合金管道焊接根部充保护气支撑装置， 其特征在于， 包括： 中心支撑杆、 定位 销、 第一支撑结构、 第二支撑结构、 弧形支撑带和V型气室； 其中： 所述定位销固定在中心支 撑杆上； 所述第一支撑结构和第二支撑结构分别设置在中心支撑杆的两端， 第一支撑结构、 第二支撑结构均包括定型圆环、 定向活动支撑杆和液压支撑杆， 所述定型圆环套在中心支 撑杆上， 沿着定型圆。

4、环的周向分布有若干个定向活动支撑杆， 每根定向活动支撑杆的两端 分别与定型圆环、 弧形支撑带活动连接， 若干个弧形支撑带形成圆环结构； 所述液压支撑杆 的一端与弧形支撑带活动连接， 液压支撑杆的另一端与相邻的定向活动支撑杆的液压支撑 杆的另一端活动连接； 柔性的V型气室的两侧分别设置在第一支撑结构、 第二支撑结构上的 弧形支撑带上。 2.根据权利要求1所述的高合金管道焊接根部充保护气支撑装置， 其特征在于， 所述定 位销为直角三角形， 其锐角的一端固定在中心支撑杆上， 且定位销的两条直角边分别平行 和垂直中心支撑杆的中心轴线。 3.根据权利要求1所述的高合金管道焊接根部充保护气支撑装置， 其特。

5、征在于， 所述V 型气室整体为与待焊接管道匹配的圆弧形结构。 4.根据权利要求3所述的高合金管道焊接根部充保护气支撑装置， 其特征在于， 所述V 型气室的截面结构包括V型部、 第一侧缘、 第二侧缘， 其中， 所述第一侧缘和第二侧缘分别连 接在V型部的上边缘的左右两侧， 且第一侧缘和第二侧缘均与V型部的竖向中轴线垂直。 5.根据权利要求3所述的高合金管道焊接根部充保护气支撑装置， 其特征在于， 所述V 型气室由耐火石墨毡制成。 6.根据权利要求1所述的高合金管道焊接根部充保护气支撑装置， 其特征在于， 还包括 第一牵拉绳和第二牵拉绳， 其中， 所述第一支撑结构、 第二支撑结构上均连接有第一牵拉 。

6、绳， 所述第二牵拉绳连接在中心支撑杆上。 7.根据权利要求6所述的高合金管道焊接根部充保护气支撑装置， 其特征在于， 所述第 一牵拉绳为钢丝绳。 8.根据权利要求6所述的高合金管道焊接根部充保护气支撑装置， 其特征在于， 所述第 二牵拉绳为钢丝绳。 9.根据权利要求1所述的高合金管道焊接根部充保护气支撑装置， 其特征在于， 所述定 位销为两个， 分别对应第一支撑结构、 第二支撑结构。 10.根据权利要求1所述的高合金管道焊接根部充保护气支撑装置， 其特征在于， 所述 弧形支撑带为钢带， 相邻弧形支撑带之间具有间隙。 11.根据权利要求1所述的高合金管道焊接根部充保护气支撑装置， 其特征在于， 。

7、所述 中心支撑杆为空心金属管。 12.根据权利要求1所述的高合金管道焊接根部充保护气支撑装置， 其特征在于， 所述 活动连接采用销轴连接的方式。 13.根据权利要求1所述的高合金管道焊接根部充保护气支撑装置， 其特征在于， 相邻 的所述定向活动支撑杆之间形成 “V” 形构造。 14.根据权利要求1所述的高合金管道焊接根部充保护气支撑装置， 其特征在于， 相邻 的所述液压支撑杆之间形成 “V” 形构造。 15.根据权利要求1-14任一项所述的高合金管道焊接根部充保护气支撑装置， 其特征 权利要求书 1/2 页 2 CN 112139634 A 2 在于， 所述中心支撑杆为圆形直杆。 16.根据权。

8、利要求15所述的高合金管道焊接根部充保护气支撑装置， 其特征在于， 所述 中心支撑杆为钢管或铝合金管。 权利要求书 2/2 页 3 CN 112139634 A 3 一种高合金管道焊接根部充保护气支撑装置 技术领域 0001 本发明涉及高合金大径管道焊接技术领域， 尤其涉及一种高合金管道焊接根部充 保护气支撑装置。 背景技术 0002 本发明背景技术中公开的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解， 而不必 然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有 技术。 0003 在一些合金含量高的管道焊接过程中， 需要采取背面充保护气的方法才能保证根 部焊缝背面不被氧化。

9、从而保证焊接质量。 通常在焊接部位两侧200mm左右位置， 用水溶纸或 硬纸壳粘贴形成密闭气室， 由于制作的密闭气室没有支撑力和足够的刚性， 且受管道焊接 预热影响， 充保护气气室容易被破坏， 从而影响整体的焊接质量。 因此， 现有的这种高合金 大径管道焊接技术仍然存在以下方面的不足： a)该操作复杂， 费时费力。 b)不能保证气室的 严密性， 有漏气的风险。 c)对氩气的浪费非常严重。 d)制作的气室不能回收， 在机组试运期 间容易造成阀门堵塞， 需要机组停炉检修耗费人力物力极大。 发明内容 0004 针对上述存在的不足， 本发明提供一种高合金管道焊接根部充保护气支撑装置， 该装置能够有效解。

10、决大径管道GTAW背面充保护气焊接需要制作专用气室， 并需要持续提供 氩气， 在机组运行期间容易堵塞阀门的问题， 以及不利于节约施工成本、 节能环保以及施工 效率低的问题。 为实现上述发明目的， 本发明采用的技术手段如下所述。 0005 一种高合金管道焊接根部充保护气支撑装置， 包括： 中心支撑杆、 定位销、 第一支 撑结构、 第二支撑结构、 弧形支撑带、 V型气室、 第一牵拉绳和第二牵拉绳。 其中： 所述中心支 撑杆为圆形直杆， 所述定位销为直角三角形， 其锐角的一端固定在中心支撑杆上， 且定位销 的两条直角边分别平行和垂直中心支撑杆的中心轴线。 所述第一支撑结构和第二支撑结构 相同， 两者。

11、分别设置在中心支撑杆的两端， 第一支撑结构、 第二支撑结构均包括定型圆环、 定向活动支撑杆和液压支撑杆， 所述定型圆环套在中心支撑杆上， 沿着定型圆环的周向分 布有若干个定向活动支撑杆， 每根定向活动支撑杆的两端分别与定型圆环、 弧形支撑带活 动连接， 若干个弧形支撑带形成圆环结构。 所述液压支撑杆的一端与弧形支撑带活动连接， 液压支撑杆的另一端与相邻的定向活动支撑杆的液压支撑杆的另一端活动连接。 柔性的V 型气室的两侧分别设置在第一支撑结构、 第二支撑结构上的弧形支撑带上， 且V型气室整体 为与待焊接管道匹配的圆弧形结构。 所述第一支撑结构、 第二支撑结构上均连接有第一牵 拉绳， 所述第二牵。

12、拉绳连接在中心支撑杆上。 0006 进一步地， 所述V型气室的截面结构包括V型部、 第一侧缘、 第二侧缘， 其中， 所述第 一侧缘和第二侧缘分别连接在V型部的上边缘的左右两侧， 且第一侧缘和第二侧缘均与V型 部的竖向中轴线垂直。 说明书 1/4 页 4 CN 112139634 A 4 0007 进一步地， 所述V型气室由耐火石墨毡制成， 其具有良好的耐高温性能， 便于适应 焊接带来的高温环境。 0008 进一步地， 所述定位销为两个， 分别对应第一支撑结构、 第二支撑结构。 0009 进一步地， 所述弧形支撑带为钢带， 相邻弧形支撑带之间具有间隙。 0010 进一步地， 所述第一牵拉绳、 第。

13、二牵拉绳均为钢丝绳。 0011 进一步地， 所述中心支撑杆为空心金属管， 如钢管、 铝合金管等。 0012 进一步地， 所述活动连接采用销轴连接的方式。 0013 进一步地， 相邻的所述定向活动支撑杆之间形成 “V” 形构造。 0014 进一步地， 相邻的所述液压支撑杆之间形成 “V” 形构造。 0015 与现有技术相比， 本发明取得的有益技术效果主要包括以下几部分： 0016 (1)对高合金大径管道的连接处采用氩弧焊打底时， 由于V型气室较小且密闭， 不 仅有助于防止氩气的流失， 还可以利用焊枪中氩气流的反吹作用保护焊缝背面的熔池， 因 此， 即使直接焊接也不会造成打底层焊缝背面氧化发渣的发。

14、生， 保证了焊接质量节约了氩 气用量提高了施工效率。 0017 (2)采用本发明的保护装置时， 由于液压支撑杆的两端均为活动连接， 从而保证了 支撑结构不会发生较大的偏移， 定向活动支撑杆两端均为活动连接， 当气室使用完毕后只 需要第一拉动钢丝绳使第一支撑结构和第二支撑结构失去支点， 使V型气室回缩变小， 即可 用第二钢丝绳带动中心支撑杆拉出管道回收即可， 保证了支撑结构及V型气室撤出管道时 的顺畅， 有效解决了传统的大径管道GTAW背面充保护气焊接需要制作专用气室， 并需要持 续提供氩气， 在机组运行期间容易堵塞阀门的问题。 附图说明 0018 构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明。

15、的进一步理解， 本发明的示 意性实施例及其说明用于解释本发明， 并不构成对本发明的不当限定。 0019 图1为本发明实施例中高合金管道焊接根部充保护气支撑装置在管道内的截面 图。 0020 图2为本发明实施例中V型气室的截面图。 0021 图3为本发明实施例中高合金管道焊接根部充保护气支撑装置的截面图。 0022 图4为图3中A部的放大图。 0023 图5为图3中B部的放大图。 0024 上述附图中标记分别代表： 1-中心支撑杆、 2-定位销、 3-第一支撑结构、 4-第二支 撑结构、 5-弧形支撑带、 6-V型气室、 7-第一牵拉绳、 8-第二牵拉绳、 9-定型圆环、 10-定向活 动支撑杆。

16、、 11-液压支撑杆、 12-V型部、 13-第一侧缘、 14-第二侧缘、 15-管道。 具体实施方式 0025 应该指出， 以下详细说明都是例示性的， 旨在对本发明提供进一步的说明。 除非另 有指明， 本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常 理解的相同含义。 0026 为了方便叙述， 本发明中如果出现 “上” 、“下” 、“左”“右” 字样， 仅表示与附图本身 说明书 2/4 页 5 CN 112139634 A 5 的上、 下、 左、 右方向一致， 并不对结构起限定作用,仅仅是为了便于描述本发明和简化描 述， 而不是指示或暗示所指的设备或元件需要具有特定的方。

17、位， 以特定的方位构造和操作， 因此不能理解为对本发明的限制。 0027 参考图1-5， 示例一种高合金管道焊接根部充保护气支撑装置， 其主要包括： 中心 支撑杆1、 定位销2、 第一支撑结构3、 第二支撑结构4、 弧形支撑带5、 柔性的V型气室6、 第一牵 拉绳7和第二牵拉绳8。 其中： 0028 所述中心支撑杆1为空心铝合金管， 所述定位销2为直角三角形， 其锐角的一端固 定在中心支撑杆1上， 且定位销2的两条直角边分别平行和垂直中心支撑杆1的中心轴线。 所 述定位销2为两组， 分别对应第一支撑结构3和第二支撑结构4。 0029 所述第一支撑结构3和第二支撑结构4结构相同， 两者分别设置在。

18、中心支撑杆1的 两端， 第一支撑结构3、 第二支撑结构4均包括定型圆环9、 定向活动支撑杆10和液压支撑杆 11， 所述定型圆环9套在中心支撑杆1上， 沿着定型圆环9的周向分布有若干个定向活动支撑 杆10， 每根定向活动支撑杆10的两端分别与定型圆环9、 弧形支撑带5活动连接， 若干个弧形 支撑带5形成圆环结构。 所述弧形支撑带5为钢带， 相邻的所述弧形支撑带5之间具有间隙。 所述液压支撑杆11的一端与弧形支撑带5活动连接， 液压支撑杆11的另一端与相邻的定向 活动支撑杆10的液压支撑杆11的另一端活动连接。 相邻的所述定向活动支撑杆10之间形成 “V” 形构造， 相邻的所述液压支撑杆11之间。

19、形成 “V” 形构造， 所述活动连接采用销轴连接的 方式。 0030 所述V型气室6的截面结构包括V型部12、 第一侧缘13、 第二侧缘14， 其中， 所述第一 侧缘13和第二侧缘14分别连接在V型部12的上边缘的左右两侧， 且第一侧缘13和第二侧缘 14均与V型部12的竖向中轴线垂直。 V型气室6的两侧分别设置在第一支撑结构3、 第二支撑 结构4上的弧形支撑带5上， 且V型气室6整体为与待焊接管道匹配的圆弧形结构。 0031 所述第一支撑结构3、 第二支撑结构4上均连接有第一牵拉绳7， 所述第二牵拉绳8 连接在中心支撑杆1上， 第一牵拉绳7、 第二牵拉绳8均为钢丝绳。 0032 进一步地， 。

20、在另一实施例中， 所述V型气室6由耐火石墨毡制成， 其具有良好的耐高 温性能， 便于适应焊接带来的高温环境。 0033 使用时， 将制备好的柔性V型气室6的两侧边缘(即第一侧缘13、 第二侧缘14)分别 固定在第一支撑结构3、 第二支撑结构4的弧形支撑带5上， 在管道组对前， 首先将第一支撑 结构3拉过第一个定位销， 在定位销3的支撑下第一支撑结构3上的液压支撑杆11充分舒展 (此时液压支撑杆11被压缩， 便于后续恢复)， 进而将V型气室6挤压并紧密固定在管道15焊 接口一侧内壁上。 0034 然后， 将第二支撑结构4放置在焊接口的另一侧， 第一支撑结构3与V型气室6在未 舒展支撑开的情况下直。

21、径小于管道内径的， 因此能够轻松地将第一支撑结构3放置进管道 内， 然后将两根待焊接的管道15调整好间隙使其不出现错口等。 0035 检查在管道15的另一侧预留出的第一牵拉绳7和第二牵拉绳8是否完好， 然后用第 一牵拉绳7将第二支撑结构3拉过第二个定位销， 在定位销3的支撑下第二支撑结构3上的液 压支撑杆11充分舒展， 进而将V型气室6挤压并紧密固定在管道13焊接口另一侧的内壁上， 此时， 焊接口位于V型气室6的V型部12上方， 由于V型气室较小且密闭， 不仅有助于防止氩气 的流失， 还可以利用焊枪中氩气流的反吹作用保护焊缝背面的熔池， 因此， 即使直接焊接也 说明书 3/4 页 6 CN 1。

22、12139634 A 6 不会造成打底层焊缝背面氧化发渣的发生， 保证了焊接质量节约了氩气用量提高了施工效 率。 0036 当气室使用完毕后只需要第一拉动钢丝绳使第一支撑结构3和第二支撑结构4失 去支点， 此时， 被压缩的液压支撑杆11恢复， 使第一支撑结构3和第二支撑结构4回缩， 直径 变小， 即可用第二钢丝绳带动中心支撑杆拉出管道回收即可， 保证了支撑结构及V型气室撤 出管道时的顺畅， 有效解决了传统的大径管道GTAW背面充保护气焊接需要制作专用气室， 并需要持续提供氩气， 在机组运行期间容易堵塞阀门的问题。 0037 以上所述仅为本发明的优选实施例， 并不用于限制本发明， 对于本领域的技术人 员来说， 本发明可以有各种更改和变化。 凡在本发明的精神和原则之内， 所作的任何修改、 等同替换、 改进等， 均应包含在本发明的保护范围之内。 说明书 4/4 页 7 CN 112139634 A 7 图1 图2 说明书附图 1/3 页 8 CN 112139634 A 8 图3 图4 说明书附图 2/3 页 9 CN 112139634 A 9 图5 说明书附图 3/3 页 10 CN 112139634 A 10 。