(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利申请
(10)申请公布号 CN 110977114 A(43)申请公布日 2020.04.10
(21)申请号 201911380708.3(22)申请日 2019.12.27
(71)申请人 上海绿地建设(集团)有限公司
地址 200086 上海市虹口区西江湾路500号 申请人 上海绿地建筑钢结构有限公司(72)发明人 谈翔 袁飞 刘瑾 俞卫松
林正伯 周炎 (51)Int.Cl.
B23K 9/173(2006.01)B23K 9/133(2006.01)B23K 9/235(2006.01)B23K 9/26(2006.01)B23K 9/32(2006.01)
权利要求书1页 说明书4页 附图3页
(54)发明名称
一种钢桥焊接工艺及其装置(57)摘要
本发明公开了一种钢桥焊接工艺，涉及惰性气体保护焊技术领域，包括如下步骤，S1，对焊缝两侧进行清洁，达金属本身光质；S2，在水平平台上拼接待焊接钢板，控制焊缝间隙；S3，焊丝烘干清洁；S4，采用气体保护焊的方式焊接钢板；气体选用高压状态下氮气和氢气的混合气体。针对现有技术存在高温焊接破坏钢材表面防锈层的问题，本发明在确保正常焊接质量的前提下，增强焊接连接处的防锈性能。
CN 110977114 ACN 110977114 A
权 利 要 求 书
1/1页
1.一种钢桥焊接工艺，其特征在于，包括如下步骤，S1，对焊缝两侧进行清洁，达金属本身光质；S2，在水平平台上拼接待焊接钢板，控制焊缝间隙；S3，焊丝烘干清洁；S4，采用气体保护焊的方式焊接钢板；气体选用高压状态下氮气和氢气的混合气体。2.根据权利要求1所述的一种钢桥焊接工艺，其特征在于，氢气体积和氮气体积的比值为0.03至0.1。
3.根据权利要求1所述的一种钢桥焊接工艺，其特征在于，步骤S3的具体操作为：将焊丝至于250℃～300℃的环境中烘干2小时，再至于100℃～150℃的环境中保温。
4.一种钢桥焊接装置，包括喷嘴(1)，所述喷嘴(1)内同轴固定有导电嘴(2)，所述导电嘴(2)内贯穿开设有焊丝孔(3)，其特征在于，所述导电嘴(2)与所述喷嘴(1)之间周向设置有气流通道(4)，所述喷嘴(1)上还连接有与所述气流通道(4)连通的供气管(5)，所述供气管(5)远离所述喷嘴(1)的一端连接有氮气瓶(6)和氢气瓶(7)。
5.根据权利要求4所述的一种钢桥焊接装置，其特征在于，所述供气管(5)内沿其延伸方向设置有细管(8)，所述细管(8)的一端位于所述供气管(5)内，另一端延伸出所述供气管(5)连接有所述氢气瓶(7)。
6.根据权利要求5所述的一种钢桥焊接装置，其特征在于，所述细管(8)位于所述供气管(5)内的一端端部封闭设置，所述细管(8)位于所述供气管(5)内的一端侧壁沿其长度方向开设有多个细通孔(9)。
7.根据权利要求6所述的一种钢桥焊接装置，其特征在于，所述供气管(5)内同轴固定有支撑片(10)，所述支撑片(10)上同轴贯穿开设有穿孔(11)，所述细管(8)位于所述供气管(5)内的一端依次穿过多个所述穿孔(11)。
8.根据权利要求4所述的一种钢桥焊接装置，其特征在于，所述导电嘴(2)靠近所述喷嘴(1)开口的一端设置为圆台状，所述喷嘴(1)的内径沿靠近其开口的方向逐渐减小，所述喷嘴(1)的开口与所述导电嘴(2)的端部齐平。
9.根据权利要求7所述的一种钢桥焊接装置，其特征在于，所述气流通道(4)的横截面沿靠近其开口的方向逐渐减小。
10.根据权利要求4所述的一种钢桥焊接装置，其特征在于，所述喷嘴(1)的开口处套设有喇叭状透明保护罩(12)。
2
CN 110977114 A
说 明 书
一种钢桥焊接工艺及其装置
1/4页
技术领域
[0001]本发明涉及惰性气体保护焊技术领域，更具体地说，它涉及一种钢桥焊接工艺及其装置。
背景技术
[0002]惰性气体保护焊是利用惰性气体作为保护介质，采用连续送进可熔化的焊丝与燃烧于焊丝焊丝工件间的电弧作为热源的电弧焊。惰性气体保护焊的焊接质量稳定可靠，最适于焊接铝、铜、钛及其合金等有色金属中厚板，也适用于焊接不锈钢、耐热钢和低合金钢等。
[0003]对于现有的气体保护焊工艺，如专利公开号为CN1021260B的中国专利，其公开了一种将埋弧焊和CO2气体保护焊相结合的新型焊接工艺，采用埋弧焊的焊接电源，控制箱和焊接小车，在焊接小车上安装有CO2气体保护焊的焊，但不使用CO2气体；利用气体保护焊的焊丝，通过CO2气体保护焊的送丝机构和焊，并且使用埋弧焊的焊剂，对工件焊缝进行打底焊层和盖面焊层二层的焊接。[0004]采用上述专利焊接钢材时，成品的钢材表面都会做防锈处理，在其表面形成防锈层，而经过高温焊接处理后，尤其是在钢结构桥梁焊接领域，焊接连接处的钢材经高温处理后，连接处表面防锈层极易受到破坏，继而在后续使用过程中，钢材焊接连接处暴露在外极易生锈，继而影响美观和安全性。发明内容
[0005]针对现有技术存在高温焊接破坏钢材表面防锈层的问题，本发明的目的是提供一种钢桥焊接工艺及其装置，在确保正常焊接质量的前提下，增强焊接连接处的防锈性能。[0006]本发明的上述发明目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种钢桥焊接工艺，包括如下步骤，S1，对焊缝两侧进行清洁，达金属本身光质；S2，在水平平台上拼接待焊接钢板，控制焊缝间隙；S3，焊丝烘干清洁；S4，采用气体保护焊的方式焊接钢板；气体选用高压状态下氮气和氢气的混合气体。[0007]通过采用上述技术方案，焊接熔池处的温度最高，其中，不锈钢焊接熔池温度在1520℃～1570℃,碳钢是1450℃～1480℃，熔池周侧的温度略低于熔池处的温度；采用高压状态下氮气和氢气的混合气体作为保护气体实施气体保护焊，配合焊接处高温的环境，对焊接处实施还原热处理，在确保正常焊接质量的前提下，在焊接处表面形成防锈保护层，避免焊接连接处易氧化，从而实现防锈的目的。
[0008]本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：氢气体积和氮气体积的比值为0.03至0.1。
[0009]通过采用上述技术方案，合理控制氢气体积和氮气体积的比例，确保施工安全的
3
CN 110977114 A
说 明 书
2/4页
同时，对对焊接处实施无氧热处理。
[0010]本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：步骤S3的具体操作为：将焊丝至于250℃～300℃的环境中烘干2小时，再至于100℃～150℃的环境中保温。[0011]通过采用上述技术方案，对焊丝做清洁和干燥，确保焊丝的正常使用。[0012]一种钢桥焊接装置，包括喷嘴，所述喷嘴内同轴固定有导电嘴，所述导电嘴内贯穿开设有焊丝孔，所述导电嘴与所述喷嘴之间周向设置有气流通道，所述喷嘴上还连接有与所述气流通道连通的供气管，所述供气管远离所述喷嘴的一端连接有氮气瓶和氢气瓶。[0013]通过采用上述技术方案，采用高压状态下氮气和氢气的混合气体作为保护气体实施气体保护焊，配合焊接处高温的环境，达到对焊接处实施无氧热处理的目的，在焊接处表面形成防锈保护层，避免焊接连接处易氧化，从而实现防锈的目的。[0014]本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述供气管内沿其延伸方向设置有细管，所述细管的一端位于所述供气管内，另一端延伸出所述供气管连接有所述氢气瓶。[0015]通过采用上述技术方案，利用细管向供气管内的氮气中供入氢气，有效控制氮气和氢气之间的比例。
[0016]本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述细管位于所述供气管内的一端端部封闭设置，所述细管位于所述供气管内的一端侧壁沿其长度方向开设有多个细通孔。[0017]通过采用上述技术方案，有效增强氢气和氮气和混合均匀程度。[0018]本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述供气管内同轴固定有支撑片，所述支撑片上同轴贯穿开设有穿孔，所述细管位于所述供气管内的一端依次穿过多个所述穿孔。
[0019]通过采用上述技术方案，利用支撑片将细管同轴支撑于供气管内，确保穿孔顺畅供氢气。
[0020]本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述导电嘴靠近所述喷嘴开口的一端设置为圆台状，所述喷嘴的内径沿靠近其开口的方向逐渐减小，所述喷嘴的开口与所述导电嘴的端部齐平。
[0021]通过采用上述技术方案，用于将混合气体集中供向焊接发生点，有利于将混合气体冲击至焊接发生处，将混合气体高温加热以及混合气体与焊接处充分接触；其次，利用混合气体冲击还有利于焊丝供给，抽拉焊丝。
[0022]本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述气流通道的横截面沿靠近其开口的方向逐渐减小。
[0023]通过采用上述技术方案，减小混合气体气压的流失，确保混合气体在高温高压状态下与焊接处充分，进行还原热处理。
[0024]本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述喷嘴的开口处套设有喇叭状透明保护罩。
[0025]通过采用上述技术方案，以避免外界空气进入，同时有利于混合气体与焊接处的充分反应。
[0026]综上所述，本发明包括以下至少一种有益技术效果：
(1)采用高压状态下氮气和氢气的混合气体作为保护气体实施气体保护焊，配合焊接处高温的环境，对焊接处实施还原热处理，在焊接处表面形成防锈保护层，避免焊接连接处
4
CN 110977114 A
说 明 书
3/4页
易氧化，增强焊接连接处的防锈性能；
(2)进一步地，通过将混合气体集中供向焊接发生点，有利于将混合气体冲击至焊接发生处，将混合气体高温加热以及混合气体与焊接处充分接触；其次，利用混合气体冲击还有利于焊丝供给，抽拉焊丝；
(3)进一步地，通过细管向供气管内的氮气中供入氢气，有效控制氮气和氢气之间的比例，此外，将细管同轴架设于供气管内，有效增强氢气和氮气和混合均匀程度。附图说明
[0027]图1是一种钢桥焊接工艺的流程框图；
图2是一种钢桥焊接装置的结构示意图；图3是图2中A部局部放大图。[0028]图中：1、喷嘴；2、导电嘴；3、焊丝孔；4、气流通道；5、供气管；6、氮气瓶；7、氢气瓶；8、细管；9、细通孔；10、支撑片；11、穿孔；12、喇叭状透明保护罩；13、送丝机构；14、焊丝盘供料机构；15、软管。具体实施方式
[0029]以下结合附图对本发明作进一步详细说明。[0030]参照图1，一种钢桥焊接工艺，包括如下步骤，
S1，采用风动钢丝刷清除焊缝两边各25mm范围的油污、铁锈、水气、毛刺等杂质，达金属本身光质；
S2，在水平平台上拼接待焊接钢板，控制焊缝间隙，并以300mm间距电焊拼接，在焊缝两端焊上引弧板及熄弧板，厚度与钢板相同；
S3，焊丝烘干清洁：将焊丝至于250℃～300℃的环境中烘干2小时，再至于100℃～150℃的保温箱内保温保存，从保温箱内取出4小时以上的焊丝需要重新烘干处理。[0031]S4，采用高压状态下氮气和氢气的混合气体作为保护气体实施气体保护焊，氢气体积和氮气体积的比值为0.03至0.1。[0032]S5，采用超声波和射线探伤。[0033]常见的焊接工艺中，焊接熔池处的温度最高，其中，不锈钢焊接熔池温度在1520℃～1570℃,碳钢是1450℃～1480℃，熔池周侧的温度略低于熔池处的温度；采用高压状态下氮气和氢气的混合气体作为保护气体实施气体保护焊，配合焊接处高温的环境，达到对焊接处实施无氧热处理的目的，避免焊接连接处易氧化，从而实现防锈的目的。[0034]参照图2和图3，为本发明公开的一种钢桥焊接装置，包括喷嘴1，喷嘴1内同轴固定有导电嘴2，导电嘴2内贯穿开设有焊丝孔3，焊丝孔3远离喷嘴1开口的一端连接有软管15，软管15远离导电嘴2的一端依次设置有送丝机构13和焊丝盘供料机构14，导电嘴2与焊接物之间电连接有电源，导电嘴2与喷嘴1之间周向设置有气流通道4，喷嘴1上还连接有与气流通道4连通的供气管5，供气管5远离喷嘴1的一端连接有氮气瓶6和氢气瓶7。[0035]使用时，焊丝原料呈盘状放置于焊丝盘供料机构14上，焊丝穿过软管15延伸至导电嘴2内，启动电源，电源一端的电流通过导电嘴2传递给焊丝，焊丝与焊接物接触后就会进行焊接作业；焊接过程中，氮气瓶6和氢气瓶7内分别储存着高压氮气和高压氢气，氮气和氢
5
CN 110977114 A
说 明 书
4/4页
气在供气管5内混合后，由气流通道4喷出至焊接发生处，继而高压的氮气和氢气的混合气体满足高温的条件后对金属进行还原处理，提高金属表面的抗氧化性能，有效增强焊接处的防锈性能。
[0036]氮气瓶6直接与供气管5连通，氮气瓶6的出气管处设置有流量计和开关阀；供气管5内沿其延伸方向设置有细管8，细管8的一端封闭且设置于供气管5内，细管8位于供气管5内的一端侧壁沿其长度方向开设有多个细通孔9，细管8的另一端延伸出供气管5连接有氢气瓶7。由于混合气体中，氮气的占比远大于氢气，将供气管5直接与氮气瓶6连通，便于提供较多的氮气；氢气的占比较小，采用细管8供应，便于控制氢气的占比，此外，采用多个细通孔9向供气管5内供应氢气，还能有利于氢气与氮气之间的混合均匀度。[0037]供气管5内同轴固定有支撑片10，支撑片10上同轴贯穿开设有穿孔11，细管8位于供气管5内的一端依次穿过多个穿孔11，即细管8由支撑片10同轴支撑与供气管5内，其一能够避免细管8落在供气管5内壁，堵住部分细通孔9，造成氢气供应不畅，其二，进一步促进氢气与氮气之间的混合。
[0038]导电嘴2靠近喷嘴1开口的一端设置为圆台状，喷嘴1的内径沿靠近其开口的方向逐渐减小，喷嘴1的开口与导电嘴2的端部齐平，继而氢气和氮气的混合气体经气流通道4的引导汇集至导电嘴2下方的焊接处，增强气流的冲击，吹走焊接过程中产生的焊屑，另一方面也有利于混合气体充分与焊接处接触；气流通道4的横截面沿靠近其开口的方向逐渐减小，以减小混合气体气压的流失。喷嘴1的开口处套设有喇叭状透明保护罩12，以避免外界空气进入，同时有利于混合气体与焊接处的充分反应。[0039]综上：
本实施例使用时，采用高压状态下氮气和氢气的混合气体作为保护气体实施气体保护焊，配合焊接处高温的环境，对焊接处实施还原热处理，在焊接处表面形成防锈保护层，避免焊接连接处易氧化，从而实现防锈的目的；通过将混合气体集中供向焊接发生点，有利于将混合气体冲击至焊接发生处，将混合气体高温加热以及混合气体与焊接处充分接触；其次，利用混合气体冲击还有利于焊丝供给，抽拉焊丝；通过细管8向供气管5内的氮气中供入氢气，有效控制氮气和氢气之间的比例，此外，将细管8同轴架设于供气管5内，有效增强氢气和氮气和混合均匀程度。
[0040]本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例，并非依此本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。
6
CN 110977114 A
说 明 书 附 图
1/3页
图1
7
CN 110977114 A
说 明 书 附 图
2/3页
图2
8
CN 110977114 A
说 明 书 附 图
3/3页
图3
9
