[发明专利]气帘式水下局部干法焊接开式的装置及焊接方法

说明书

本发明提供了一种用于水下局部干法焊接开式的装置及焊接方法，包括底端具有外壁为外扩形喷嘴的焊枪，还包括具有外置平行挡板、内置梯形截面隔板的气帘式开式排水罩。本发明中的开式排水罩内双层上宽下窄变截面的气流通道所形成的高速气帘可在大于200mm以上的水深下排开工件表面的水，形成34mm‑86mm的干区半径。具有外扩形喷嘴的焊枪可阻碍焊接区域内高压风场的形成。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20mm以上且非封闭式，能够有效避免排水气体风压对焊枪内部电弧燃烧及熔滴过渡产生的影响进而提高焊接接头的质量。另外,本申请中的用于水下局部干法焊接开式的焊接装置不仅适用于平整的工件表面还适用于不平整工件表面的全位置焊接，且结构简单、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开式的气帘式焊接装置及焊接方法。

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，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。

本发明的目的之一在于提供一种能够有效提高焊接过程稳定性和焊接接头质量的用于水下局部干法焊接的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：

一种用于水下局部干法焊接开式的装置，包括底端具有外壁为外扩形喷嘴的焊枪，还包括具有外置平行挡板、内置梯形截面隔板的气帘式开式排水罩。

所述开式排水罩距待焊工件的工作距离大于20mm，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。

所述焊枪与所述开式排水罩之间通过螺纹连接紧固，通过螺纹的调节实现该开式排水罩的工作距离的调节。

优选地，所述焊枪包括焊枪本体、焊枪喷嘴和导电嘴。所述焊枪插入到所述排水罩中以对所述工件进行焊接,所述焊枪本体与所述焊枪喷嘴可拆卸连接，所述导电嘴置于焊枪喷嘴内部。

所述焊枪内可通入一定流速的保护气将待焊熔池区域水排开。

优选地，所述流速为0.5m/s-1.5m/s。

所述的用于水下局部干法焊接开式的装置，其特征在于，还包括所述的开式排水罩由外壳体、与外壁螺纹连接的挡板，腔内的具有梯形截面套筒形隔板组成。所述开式排水罩上端盖设置两路进气阀，以不同的流速充满装置腔内。

优选地，所述不同的流速分别为靠近焊枪侧的入口2.5m/s-3m/s和靠近排水罩外侧的入口和2m/s-2.5m/s。

所述的梯形截面的上端长度为4mm-6mm，下端长度9mm-11mm，高为44mm-46mm。所述梯形截面隔板与排水罩内壁形成1mm-3mm间隙的高速气帘出气口。