[发明专利]一种柔性可调式筒形结构环缝焊接保护气密封装置及方法

说明书

本发明提出的是一种柔性可调式筒形结构环缝焊接保护气密封装置及方法。主要由底座板、凸轮盘、导向圈、滚轮式硅胶圈托座、主芯轴、主芯轴压盖、凸轮扳手、凸轮销、凸轮扳手芯轴、螺帽、硅胶圈、球阀、球阀扳手、通气管、主芯轴螺栓、导向圈螺栓和滚轮组成；在底座板的圆板边缘栓接有导向圈，二者将环托于滚轮式硅胶圈托座上的硅胶圈夹于其中；导向圈的背面开有导向槽，导向槽内插装有滚轮式硅胶圈托座；底座板的主芯轴通过主芯轴压盖装配有凸轮盘，凸轮盘上开有腰型孔并设置有凸轮扳手、凸轮销、凸轮扳手芯轴形成的凸轮机构，控制硅胶圈直径变化，使其与筒节内壁无缝柔性贴合。适宜作为筒形结构环缝焊接保护气密封装置及方法应用。

技术领域

本发明属于船体结构建造技术领域，具体涉及一种柔性可调式筒形结构环缝焊接保护气密封装置及方法。

背景技术

船舶筒形结构通常由多个筒节组合焊接而成，而每节筒节均为卷制焊接成型，其内表面圆度及光滑度远远不如机加工零件；其次，筒节的壁厚有所不同，存在普通壁厚筒节和加强壁厚筒节结构，因此筒内对接环缝的直径尺寸不一致；再次，焊接过程中由于预热温度和道间温度的保持，筒节本身会有一定的热膨胀效应，直径会发生变化。基于筒节的这三个特点，也是技术难点，需要提出一种密封装置及方法，可以通过改变密封面的大小适应不同内径的筒节和热膨胀带来的筒节直径的变化，还要能够对圆度及光滑度不好的内壁具有很好的贴合效果，并在筒节内壁上给与足够、均匀的刚性支撑，防止密封贴合不严漏气。现有在下水管道维修方面，常采用充气膨胀式气囊对管道内的水进行密封，密封效果很好，但此种密封装置一般采用橡胶类弹性材料制成，而船舶筒形结构制作焊接时，为了防止焊接裂纹的形成，需要在焊前对结构进行100℃以上的预热处理，且焊接过程中也需要维持道间温度与预热温度一致，而橡胶气囊在高温下会爆破，无法实现气体密封保护作用。

船舶筒形结构通常采用直径在1米以内的高强钢。在该结构环缝组合焊接时，由于其钢材合金元素含量较高，焊缝极易氧化，影响焊缝成形及其性能，进而影响整个系统的安全性，因此需要在整个打底焊接过程中对焊缝实施气体保护。由于筒内空间狭窄，加之预热及道间温度的限制，人员无法在筒内开展焊接操作，尤其是TIG焊容易导致人员窒息，所以需要采用筒外单面焊双面成型的方式进行TIG打底焊接，因此就必须要在反面对焊缝进行气体保护，以防止焊背氧化而影响焊缝的最终性能。

授权公告号CN203956307U发明了一种管道焊接用气体保护装置，采用刚性密封边缘与管子内壁接触，并未实现封堵盘的自适应涨紧，气密性保证需要依靠其他外部手段。申请公布号CN105522266A发明了一种筒体熔焊对接环缝背面保护装置，该发明采用八段槽状结构拼合为一个圆环，形成密封，安装时需要分别调节每段的位置，无法实现各段密封槽的同步调整。申请公布号CN111331232A发明了一种船用不锈钢管段对接焊的背部惰性气体保护装置，采用气胎充气膨胀涨紧管内壁密封的方式，涨紧效率对于本发明旋转凸轮即完成涨紧低。申请公布号CN111390360A发明了一种不锈钢焊接用焊缝背面气体保护装置，采用带孔管子吹起的方式进行背面保护，不能完全形成密闭空间，氩气保护效果相对较差。授权公告号CN210081002U发明了一种轨道式全位置管道焊接气体保护装置，只能实现焊接区域局部的密封保护，无法实现全位置全焊接周期的密闭保护。申请公布号CN109396642A发明了一种用于舱体环缝焊接的气体保护装置，该装置直接套装在舱体端部，不能实现直接与内壁的密封，充气量相对较大，充气时间相对较长。

基于上述打底焊缝的背保需求，继续提出一种能够将保护气高纯氩密封于待焊焊缝所处的密闭空腔里，进而对焊接过程中的焊缝进行保护的装置及方法。

发明内容