一种用于焊前预热的丙烷气体加热装置的制作方法

1.本实用新型涉及焊前热处理领域，具体涉及一种用于焊前预热的丙烷气体加热装置。


背景技术：

2.对于体型较大且外形复杂的工件(例如钢管)的焊接工艺，在焊前往往需要进行预热，焊前预热的目的在于：(1)延长焊接时熔金属的凝固时间，避免氢致裂纹，从焊接凝固时的最高温度到冷至100℃的时间越长，越利于焊缝金属中扩散氢的逸出，避免致裂纹。(2)减缓冷却速度，提高抗裂性，预热可延长冷却时间，尤其是温度从800～500℃区间的冷却时间越长，冷却速度越慢，效果越好。(3)提高焊接接头的抗裂性能，从而避免了焊接裂纹的产生。(4)减少温度梯度，降低焊接应力，因为预热可减小焊接区与焊件整体的温差值，尤其是均匀预热和整体预热效果更好，温差值越小，焊接区与焊件整体温度不均匀也越小，这样一方面降低了焊接应力，另一方面也降低了焊接应变速度，有利于避免焊接裂纹。(4)降低焊件结构的拘束度，预热后，在热作用下减少热传导的阻力，使结构刚度拘束度降低，焊接应力得以缓冲，预热温度越高，效果越为明显。
3.焊前预热是预防冷纹的重要手段，在焊接结构中，由于焊缝根部构束度大，冷却速度快，含氢最高，冷裂纹较多地出现在缝根部，所以在焊前应进行预热，而常见的焊接冷裂纹，大都是由氢引起的，如：u型坡口根部裂纹试板，当初始20℃时，焊缝含氢量为43％，预热至100℃时焊缝含氢量为5％；预热至200℃时焊缝内含氢量几乎为0，通过试验表明温度升高，氢的扩散系增大，易于逸散而降低氢的浓度，使冷裂纹难以萌生和扩展。
4.焊前预热的种类和适用范围为：1、局部预热。局部预热适用于管道对接焊缝或其它短小焊缝、返修焊缝等，可采用氧—乙炔火焰或远外电加热方法进行。2整体预热。整体预热适用焊缝较长，刚性较大的工件。可采用感应加热、远红外加热、电阻炉加热等方法进行。3、由于工件大而且外形复杂，不适采用应感应电加热、远红外加热、电阻炉加热等方法。
5.体型较大且外形复杂的工件在现有技术中是通过乙炔燃烧来进行预热，乙炔燃烧时的火焰温度高于丙烷，因此加热时的温度较集中，会有明显的温度梯度，不容易降低焊接应力，现有的加热装置往往需要通过氧气瓶输送氧气实现对乙炔的燃烧，并不能充分利用空气中的氧气来助燃，因此在对薄壁的工件进行焊前预热的成本会高，实用性较差。


技术实现要素：

6.为了克服体型较大且外形复杂的工件在焊前预热中采用乙炔存在的安全性较差、成本较高、实用性较差的不足，本实用新型提供一种用于焊前预热的丙烷气体加热装置，利用空气中的氧气进行助燃，燃烧充分，成本低，实用性高。
7.本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：
8.一种用于焊前预热的丙烷气体加热装置，所述加热装置包括喷嘴、短管、送气组件和用于调节进气大小的送气阀门，所述喷嘴的入口与所述短管的出口连通，所述短管的入
口与所述送气组件连通，所述送气阀门安装在短管上，所述喷嘴靠近入口处设置与外界连通的通气孔，所述送气组件包括氧气送气支路和丙烷送气支路，所述氧气送气支路包括用于控制氧气通断的氧气阀门。
9.进一步，所述喷嘴靠近入口处周向布置至少两个通气孔。例如通气孔设置3～6个，沿着周向通气孔可以对称布置，也可以非对称布置；本方案中，所述通气孔用于引入空气中的氧气进行助燃。
10.优选的，所述喷嘴靠近入口处至少设置两个通气环，每一个通气环上设置至少两个通气孔。
11.更进一步，所述氧气送气支路还包括氧气管和氧气瓶，所述氧气阀门安装在所述氧气管上，所述氧气管的入口与所述氧气瓶出口连通，所述氧气管的出口与所述短管的入口连通。优选的，氧气管上还可以安装氧气压力表，可以检测氧气的压力。
12.再进一步，所述丙烷送气支路包括丙烷管、丙烷瓶和用于控制丙烷气体通断的丙烷阀门，所述丙烷阀门安装在所述丙烷管上，所述丙烷管的入口与所述丙烷瓶的出口连通，所述丙烷管的出口与所述短管的出口连通。优选的，丙烷管上还可以安装丙烷压力表，可以检测丙烷气体的压力。
13.优选的，所述加热装置还包括环形底盘，所述环形底盘的内部为中空腔体，所述中空腔体的出口与所述喷嘴的入口连通，所述中空腔体的入口与所述短管的出口连通。当然，底盘也可以是方形或其他形状。
14.更优选的，所述喷嘴设置至少两个，至少两个喷嘴周向布置在所述环形底盘上。例如环形的底盘上设置2～9个喷嘴，也可以是其他数量；当然，喷嘴也可以以阵列形式布置在环形底盘上。所述喷嘴与所述底盘通过螺纹固定连接。也可以是其他固定连接方式。
15.进一步，所述加热装置还包括用于调节所述底盘高度的支架，所述支架上安装所述环形底盘。调节支架高度，可以控制喷嘴与所需预热工件的距离。
16.优选的，所述支架包括上部支撑平台、下部支撑平台和伸缩调节杆，所述上部支撑平台的上部与所述底盘固定连接，所述伸缩调节杆的上端与上部支撑平台的下部固定连接，所述伸缩调节杆的下端与所述下部支撑平台固定连接。伸缩调节杆可以长度伸缩，从而调节支架的高低。
17.更优选的，所述伸缩调节杆包括上调节杆、下调节杆和用于固定所述上调节杆和所述下调节杆相对位置的定位插销，所述上调节杆可伸缩滑动地套装在所述下调节杆的内腔，所述上调节杆竖向布置至少三个调节孔，所述下调节杆设有定位孔，所述定位插销插接在所述调节孔和所述定位孔内，能够对伸缩调节杆的长度的进行调节，从而实现支架高度的调节。
18.本实用新型的技术构思为：在喷嘴上开设通气孔，可以让空气进入到喷嘴上，当工件的厚度小于150mm时，选择关闭氧气阀门，利用空气中的氧气对丙烷助燃，无需氧气瓶中的氧气就可以让丙烷充分燃烧，当工件厚度大于150mm时，可选择打开氧气阀门，通过增加氧气来助燃；在环形的底盘上设置多个喷嘴，提高了预热范围；在底盘下端增加了可调节的支架，精准控制喷嘴与工件的加热距离。
19.本实用新型的有益效果主要表现在：
20.1、在工件厚度不大时，利用空气中的氧气进行充分助燃，无需氧气瓶中的氧气就
可以让丙烷充分燃烧，降低成本节约资源。
21.2、设置多个喷嘴，避免温度集中，增加加热区域的范围，减缓温度梯度，降低焊接应力。
22.3、设置可调节的支架，可控制喷嘴与所需预热工件的距离，保证了预热效果。
附图说明
23.图1是用于焊前预热的丙烷气体加热装置的示意图；
24.图2是用于焊前预热的丙烷气体加热装置的部分俯视图；
25.附图标记：喷嘴1、短管2、通气孔3、送气阀门4、氧气管5、氧气阀门6、氧气瓶7、丙烷管8、丙烷阀门9、丙烷瓶10、底盘11、支架12。
具体实施方式
26.下面结合附图对本实用新型作进一步描述。
27.参照图1和图2，一种用于焊前预热的丙烷气体加热装置，所述加热装置包括喷嘴1、短管2、送气组件和用于调节进气大小的送气阀门4，所述喷嘴1的入口与所述短管2的出口连通，所述短管2的入口与所述送气组件连通，所述送气阀门4安装在短管2上，所述喷嘴1靠近入口处设置与外界连通的通气孔3，所述送气组件包括氧气送气支路和丙烷送气支路，所述氧气送气支路包括用于控制氧气通断的氧气阀门6。
28.进一步，所述喷嘴1靠近入口处周向布置至少两个通气孔3。例如通气孔设置3～6个，沿着周向通气孔可以对称布置，也可以非对称布置；本方案中，所述通气孔用于引入空气中的氧气进行助燃。
29.优选的，所述喷嘴1靠近入口处至少设置两个通气环，每一个通气环的一圈设置至少两个通气孔。
30.所述氧气送气支路还包括氧气管5和氧气瓶7，所述氧气阀门6安装在所述氧气管5上，所述氧气管5的入口与所述氧气瓶7出口连通，所述氧气管5的出口与所述短管2的入口连通。所述氧气管5上还可以安装氧气压力表，可以检测氧气的压力。所述丙烷送气支路包括丙烷管8、丙烷瓶10和用于控制丙烷气体通断的丙烷阀门9，所述丙烷阀门9安装在所述丙烷管8上，所述丙烷管8的入口与所述丙烷瓶10的出口连通，所述丙烷管8的出口与所述短管2的出口连通。所述丙烷管8还可以安装丙烷压力表，可以检测丙烷气体的压力。
31.所述加热装置还包括环形底盘11，所述环形底盘11的内部为中空腔体，所述中空腔体的出口与所述喷嘴1的入口连通，所述中空腔体的入口与所述短管2的出口连通。当然，底盘也可以是方形或其他形状。所述喷嘴1设置至少两个，至少两个喷嘴1周向布置在所述环形底盘11上。例如在环形底盘11上设置2～9个喷嘴1，也可以是其他数量；当然，喷嘴1也可以以阵列形式布置在环形底盘11上。所述喷嘴1与所述底盘11通过螺纹固定连接，也可以是其他固定连接方式。
32.所述加热装置还包括用于调节所述底盘11高度的支架12，所述支架12上安装所述环形底盘11。通过调节支架12高度，可以控制喷嘴1与所需预热工件的距离。所述支架12包括上部支撑平台、下部支撑平台和伸缩调节杆，所述上部支撑平台的上部与所述底盘11固定连接，所述伸缩调节杆的上端与上部支撑平台的下部固定连接，所述伸缩调节杆的下与
所述下部支撑平台固定连接，伸缩调节杆可以伸缩，从而调节支架12的高低。
33.所述伸缩调节杆包括上调节杆、下调节杆和用于固定所述上调节杆和所述下调节杆相对位置的定位插销，所述上调节杆可伸缩滑动地套装在所述下调节杆的内腔，所述上调节杆竖向布置至少三个调节孔，所述下调节杆设有定位孔，所述定位插销插接在所述调节孔和所述定位孔内，能够对伸缩调节杆的长度的进行调节，从而实现支架12高度的调节。
34.本实施例的用于焊前预热的丙烷气体加热装置，首先在预热前需要对预热的温度进行确定，在确定温度时需要考虑以下因素：1、工件的焊接性，具体来讲就是工艺焊接性和使用焊接性，主要取决于工件中的碳当量(ceg)，碳当量在国际焊接学会推荐的公式为：ceg＝c mn/6 cr mo v/5 ni cu/15(100％)，该公式适用于钢材强度级别δs≤490mpa，当ceg≥0.4～0.6％时，淬硬倾向大，应适当预热；2、焊件厚度、焊接接头形式和结构拘束度；3、焊接材料内在含氢量；4、工作场所的环境温度。对于q355，q420的焊前预热温度一般为80-120℃，预热温度不可过高，一般不超过150℃，以免降低接头强度，恶化焊工的作业条件，不利于焊接质量的提高。需要注意的是当采用钨极氢弧焊打底时，可按下限温度降低50℃；当环境温度在0℃以下时，在规定预热基础上再提高30～50℃。
35.其次，预热时所需要注意：1、焊前预热只是焊接过程中为提高抗裂性而采取的一个工艺要求，并不是满足预热要求就可以任意中断焊接过程，焊接过程的层间温度保持与预热一样，也是焊接质量保证的一个重要环节；2、焊接过程中如果中断焊接，应保持层间温度；3、选择预热的方法，其原则是只要该方法对母材和焊缝金属不损害，且不会把有害杂质带入焊接区域，任何方法均可采用，但必须对加热的均匀性和渗透性有保证；预热宽度，对管子外径大于219mm或壁厚≥20mm时，其预热宽度一般规定从对口中心算起，每侧各三倍焊件厚度，且不得小于150～200mm，具体数据就应根据焊件拘束程度而定，对焊接预热和层间温度的控制。按要求速度升温达到规定的预热温度，保温一定时间(视壁厚保温20～30min)然后再用辐射温度计检测坡口处温度超过预热温度下限(沿管道周向检测)后，立即通知焊工进行打底焊接。打底焊接完成后，调整热处理设备预热温度到规定温度，保温20～30min，然后再用辐射温度计检测坡口处温度超过层间温度下限值后，通知焊工进行电弧手工焊接。
36.最后，在本方案中的加热装置中，安装有9个喷嘴1，每个喷嘴1的直径20mm，喷嘴1高度38mm，下部带有与底盘11连接的螺纹。喷嘴1下部对称有4个直径4mm的通气孔3，其作用是：当丙烷燃烧时，空气中的氧气随通气孔3混入丙烷中助燃，使火焰颜色为蓝色，这时丙烷燃烧完善。底盘11是个定制的铸造件，成环形，铸造件中间可流通丙烷，需要时可接入氧气，铸造件上有9个带有内螺纹的出口，与喷嘴1连接。8
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2mm镀锌短管2的入口同时与氧气管5和丙烷管8连接，短管2上有送气阀门4，短管2的连接长度大于800mm，当工件的厚度小于150mm时，关闭氧气阀门，利用空气中的氧气对丙烷助燃，当工件厚度大于150mm时，可选择打开氧气阀门，通过增加氧气来助燃。
37.本说明书的实施例所述的内容仅仅是对实用新型构思的实现形式的列举，仅作说明用途。本实用新型的保护范围不应当被视为仅限于本实施例所陈述的具体形式，本实用新型的保护范围也及于本领域的普通技术人员根据本发明构思所能想到的等同技术手段。