[发明专利]一种快速冷却焊接接头的风冷装置及其使用方法

说明书

技术领域

本发明属于风冷装置技术领域。具体涉及一种快速冷却焊接接头的风冷装置及其使用方法。

背景技术

随着国民经济的快速发展，尤其随着大型装备、重型机械、重型轨道等制造的日益增长，高强度级别钢、超高强度以及高强耐磨的高碳高合金钢的研制和发展也突飞猛进，如石油储罐用、海洋平台用、石油天然气输送管道用的高强度钢，细晶粒高强钢和超高强度钢以及高碳高锰钢等。这些新型钢将在大型装备的建设以及降低建设成本等方面起到极大的作用。然而，通过先进的冶炼工艺、完善的轧制工艺及热处理工艺生产出来的高强高韧钢等经焊接工艺后，焊接热影响区的性能发生变化，尤其是中厚规格的板材和管材，远远不能与母材性能匹配，严重地制约了新钢种的推广使用，使其在国民经济发展中的作用受到限制。

焊接热影响区是指在焊接热循环作用下，焊缝两侧处于固态的母材发生明显的组织和性能变化的区域。

新型高强度高韧性钢焊接热影响区力学性能降低，主要源于：(1)由于受到近熔点温度的热循环，奥氏体晶粒长大严重；(2)对于低合金高强钢，在一定冷却范围内，生成M-A组元，恶化了热影响区韧性；(3)高碳高合金钢在焊接过程中经受300～900℃的加热范围时，钢中过饱和的碳以碳化物的形式析出，这些碳化物在晶界连续、不连续或呈网状分布时，将诱导形成热裂纹。

通过加速冷却焊接接头，缩短高温停留时间，可有效阻止奥氏体晶粒的粗化、减少恶化韧性的组织形成、减少碳化物沿晶界的析出，从而提高焊接热影响区性能。专用焊接设备，如“垂直气电焊用水冷滑块”(CN200520092572.3)专利技术所述，采用水冷滑块来进行垂直气电焊，焊接过程中进行强制冷却，提高焊接冷却速度，可提高焊接热影响区性能；采用“窄间隙焊接设备”，通过减小坡口角度，采用小线能量焊接，减少焊缝金属填充量，从而减少焊接热影响区的宽度，也能提高焊接热影响区性能。

但采用水冷强制冷却的气电立焊设备和窄间隙焊接设备，装置复杂，设备昂贵，其价格是普通焊机的6-10倍；对工件准备及加工要求精度高；只能用于一种特定的焊接方法和特定的焊接位置，且操作复杂，因而限制性较强，不能大范围推广到生产实践中。

发明内容

本发明旨在解决上述技术问题，目的是提供一种结构简单、操作方便、成本低和效果好的加速冷却焊接接头的装置；使用该装置能使焊接热影响区性能显著提高。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：该装置包括出风套筒、气体流量控制箱、套筒连接板和过渡连接板。

气体流量控制箱内设置有一个主风管和2～6个支风管，主风管的一端与每个支风管的一端连接，主风管和每个支风管分别装有控制阀；气体流量控制箱的主风管的另一端通过输气管外接高压气源，2～6个支风管的另一端分别通过各自的气体软管与出风套筒内的2～6个喷气管对应连接。

出风套筒的结构是：2～6个喷气管的上端和下端分别穿过出风套筒的顶板和底板，每个喷气管的上端均装有风管接头，每个喷气管的下端为喷嘴。

第三螺栓穿过出风套筒的两侧壳体与套筒连接板连接，套筒连接板通过第二螺栓与过渡连接板连接，过渡连接板通过第一螺栓与焊接设备连接。

在上述技术方案中：控制阀均为手动阀、或均为电磁阀；套筒连接板为相互垂直的两个钢板组成，套筒连接板的两端分别开有长条形螺孔，两个长条形螺孔的长边均平行于套筒连接板的侧边；过渡连接板为相互垂直的两个钢板组成，过渡连接板一端开有圆形螺孔，另一端开有长条形螺孔，长条形螺孔的长边垂直于过渡连接板的侧边；喷气管为金属管、或为橡胶管，规格为Φ6～8mm。

本装置的使用方法是：

第一步、风冷装置的安装。按现场工艺要求，先通过第一螺栓将过渡连接板的一端活动连接在焊接设备上，在过渡连接板的长条形螺孔范围内调整过渡连接板的水平位置，紧固第一螺栓；

再通过第二螺栓将过渡连接板的另一端和套筒连接板的上端活动连接，在套筒连接板上端的长条形螺孔范围内水平移动套筒连接板，以第二螺栓为轴转动套筒连接板，调整套筒连接板的水平位置，紧固第二螺栓；

然后通过第三螺栓将套筒连接板的下端和出风套筒活动连接，将出风套筒在套筒连接板下端的长条形螺孔范围内垂直移动，以第三螺栓为轴转动出风套筒，调整出风套筒的空间位置，紧固第三螺栓；

最后通过气体软管和输气管将出风套筒、气体流量控制箱和高压气源相互连接。

第二步、调节气体流量。先打开主风管的控制阀，再打开各支风管的控制阀。