[发明专利]一种可视可测可调的背面焊缝成形充气保护装置及方法

说明书

本发明提出的是一种可视可测可调的背面焊缝成形充气保护装置及方法。在半圆形耐高温石英玻璃管两端固定橡胶上、下封头，并分别安装气体流量计和气体浓度检测仪及探针，用气管与气瓶连接好，构成气体保护装置。将该装置扣在焊缝背面磁铁吸附后，用铝箔胶带粘贴密封，打开气瓶后充气检测达标后开始焊接，透过石英玻璃管观察背面焊缝成形。本发明的有益效果是，可以在窄间隙坡口单面焊双面成形焊前检测保护区气体浓度，焊接时背面成形实时可视，并依据观察结果控制焊缝成形和保护效果，避免焊接缺陷，从而获得成形美观的高质量焊缝。适宜作为一种可视可测可调的背面焊缝成形充气保护装置及方法应用。

技术领域

本发明涉及单面焊双面成形气体保护焊接技术领域，特别是涉及一种可视可测可调的背面焊缝成形充气保护装置及方法。

背景技术

采用气体保护焊单面焊双面成形方法焊接对接焊缝时，背面焊缝需要惰性气以保护防止高温氧化。现有的保护方式通常采用橡胶/铝箔胶带密封隔热管吹气或者拖罩吹气保护方式；第一种使用橡胶/铝箔胶带密封隔热管充气保护方式焊接时，需在整道焊缝焊接完成后，拆除密封隔热管观察焊缝成形和保护效果；另一种使用拖罩吹气保护方式焊接时，拖罩与熔池同步移动，背面焊缝被拖罩遮挡，只能观察到拖罩移动后位置的焊缝成形和保护效果；这两种方式充气时，仅能充气一定时间后，凭经验认为达到充气浓度开始焊接施工，不能确认背面焊缝施焊前，保护气体己达到需要浓度。

上述两种方式对气体保护焊单面焊双面成形背面焊缝能够起保护作用，但都不能在施焊前判定背面保护气体是否达到所需浓度、不能与正面焊缝熔池同步观察背面焊缝成形和保护效果、更不能及时依据焊缝成形和保护状态调节焊接工艺参数和背面保护气体流量控制焊缝双面成形，故难以准确获得高质量的单面焊双面成形焊缝及最佳背面焊缝保护效果，不能及时发现背面焊缝的未熔透、凹陷、焊瘤及过热氧化等缺陷。

发明内容

为了能够在单面焊双面成形焊前检测保护区域氧气含量，焊接时可视观察背面焊缝成形状态，同步调节气体流量，实时控制背面焊缝保护效果，本发明提供了一种可视可测可调的背面焊缝成形充气保护装置及方法。该方法通过充气保护装置，一侧敞开的半圆形石英玻璃管的两端封闭、轴向直径平面敞开，橡胶上封头和橡胶下封头上镶嵌有磁铁与船体外板的对接背面焊缝吸附定位，构成充气的密封舱；判定背面保护气体是否达到所需浓度，与正面焊接熔池同步观察背面焊缝成形及保护效果，及时调节焊接工艺参数控制焊缝双面成形，实时调节背面保护气体流量控制背面焊缝保护效果，解决单面焊双面成形焊缝及最佳背面焊缝惰性气保护的技术问题。

本发明解决技术问题所采用的技术方案是：

一种可视可测可调的背面焊缝成形充气保护装置包括两端封闭的保护腔体、气体流量计、气体浓度检测仪和盛有氩气的气瓶，两端封闭的保护腔体为壁厚2mm、直径大于窄间隙坡口宽度、长度按焊缝长度所需的半片耐高温石英玻璃管，在两端头分别对称加工2个小孔，用于橡胶上封头、橡胶下封头固定；使用耐高温橡胶切割成与玻璃管内径相同的圆形块，对称割开，并在割开面中心位置分别镶嵌一块长方形磁铁，取其中一块在半圆平面对称线的中点位置加工直径比气体流量计出气管外径略小的孔为橡胶上封头，另一块在同样位置加工比气体浓度检测仪的探针外径略小的孔为橡胶下封头，分别将两块橡胶封头弧面安装在半个石英玻璃管两端凹面端头，并与端面平齐，用螺钉拧入预留钻孔固定，形成两端封闭、轴向直径平面敞开的保护腔体；气体流量计的气体出气管插入橡胶上封头孔内，用气管连接好气体流量计与气瓶，再将气体浓度检测仪的探针插入橡胶下封头孔内，即完成一个可视可测可调背面焊缝成形充气保护装置。

一种可视可测可调的背面焊缝成形充气保护方法，步骤如下：

第一步；焊接前，将充气保护装置扣在对接背面焊缝上，摆正位置，在磁铁吸附固定后，用铝箔胶带将其四周粘贴密封；

第二步：将气体流量计用气管连接到氩气的气瓶上，打开气瓶阀门，流量调节到预制流量值，排空石英玻璃管管道、充气保护装置和与背面窄间隙坡口内空气；

第三步：打开气体浓度检测仪，检测背面保护终端位置氧气浓度是否排除到保护需求值以下，达标后方可正面施焊。