核电厂检修局部干法自动水下焊接实验

根据核电厂内部结构维修的特殊性,研制了一套局部干法自动水下焊接实验系统,进行了15 m水深局部干法自动水下坡口对接焊实验,并采用集成汉诺威弧焊质量分析仪对自动水下焊接的工艺过程进行分析.结果表明,焊缝成型良好,能够满足相关执行标准的要求,为核电站堆内构件在役维修技术的发展奠定了基础.     

水下焊接机器人系统轻量化全密封送丝装置的研制

针对核乏燃料池水下机器人熔化极气体保护焊接修复需求,研制了一种轻量化全密封送丝装置.采用铝合金外壳、玻璃钢面板等实现装置整体轻量化;采用双驱滚轮送丝机构,并通过焊丝盘等部件的优化布局实现装置的小型化;通过气管外接压缩气体实现装置内部压力随水深变化的调节;设计了基于ARM的数字化驱动控制系统,采用电枢电压负反馈控制和高频斩波技术补偿送丝速度的变化;利用基于CAN的数字化通信接口电路实现与水下机器人的数字化集成. 20 m深水下焊接试验结果表明:该送丝装置的壳体强度高,送丝稳定均匀,响应快速灵敏,工艺适应性好,可满足水下焊接修复要求.     

不锈钢水下激光焊接焊缝成形与力学性能

摘要： 采用水下局部干法激光焊接技术对1 mm厚SUS304不锈钢进行了焊接试验,重点分析了水深及保护气体流量对焊缝成形与力学性能的影响.实验结果表明：通过适当的水深与保护气体流量匹配,可以获得成形良好、剪切拉伸强度与母材相当的焊缝.在水深一定时,随着气体流量的增加,焊缝熔宽变宽,熔深变浅,深宽比减小.在气体流量一定时,随着水深的增加,焊缝熔深和熔宽也表现出类似的变化规律.与普通激光焊接相比,水下激光焊接改变了焊缝的散热方向以及散热速度,因此同一焊接工艺参数下,水下激光焊接的熔深变浅,熔宽变宽.
关键词： 水下焊接; 激光焊; 奥氏体不锈钢; 焊缝成形; 力学性能
中图分类号： TG 456.7文献标志码： A     

深水湿法焊接气孔问题研究

根据水下湿法焊条在压力舱内焊接的试验结果，讨论了焊接水深(10～80m)对焊缝金属气孔生成的影响。指出：水下湿法焊接由于焊接冶金及熔池结晶的特殊性，容易生产内气孔．而外气孔则当水深增加至较深的深度时(一般为60m)才开始出现，且内外气孔数量均随水深的增加而增加；通过研究气孔数量随焊缝金属残余氢含量及氧含量变化的趋势，推断出水下湿法焊接气孔主要属于氢气孔。     

水下干式采油装置应急逃生舱设计研究

为经济有效地开发海湾附近的边际小型油田,有机构提出了区别于常规湿式水下生产系统技术的水下干式采油装置。考虑到应急工况下,维修人员需多途径从采油装置中撤离,故应设置应急逃生系统。结合潜艇水下应急逃生技术,选择应急逃生舱作为采油装置的应急逃生手段,并从应急逃生舱的工程方案、技术特点等方面进行系统阐述,对应急逃生舱的可行性进行了讨论。在此基础上针对30 m水深干式采油装置需求,以其配套的应急逃生舱作为应用案例,进行了应急逃生舱的方案设计。     

水下局部干法焊接中排水罩内的流体状态分析

利用FLUENT计算流体力学软件对水下局部干法焊接中排水罩内的排水气体与焊接保护气体的流动状态进行仿真,以分析2种流体的压力和速度分布,以及排水气体对保护气体的影响.结果表明:随着排水气体与保护气体的不断导入,排水罩内2种流体的扩散逐渐均匀;焊枪喷嘴下方保护气体外围的相对压力最大,其值约为3kPa,而且保护气层外侧的气流流速最大,从而起到了防止排水气体侵入,使焊接电弧基本不受排水气流影响的作用.同时,将基于排水罩模型研制的排水罩集成到水下焊接机器人上,利用水下局部干法焊接实验平台模拟水深分别为20、40及60m条件下的水下焊接环境,进行了水下局部干法堆焊实验,所获得的焊缝表面成形良好,能够满足水下焊接质量的要求.     

水下焊接参数相关性分析及其电弧稳定性研究

摘要： 在高压舱内进行了不同水深的水下湿法药芯焊丝焊接（FCAW）试验,以电弧电压差异系数的倒数作为衡量电弧稳定性的指标,分析了不同水深条件下电弧电压与焊接电流之间的相关性对电弧稳定性的影响,并从送丝 熔化系统的角度探讨了电压与电流的相关性对电弧稳定性的影响规律;利用二次函数拟合电弧稳定性指标与电弧电压之间的关系,得到最佳的电压与电流关系.结果表明：最佳的水下湿法FCAW的电压与电流关系曲线呈上升的变化特性,随着水深增加,FCAW需要更高的电弧电压;水下湿法FCAW的电弧稳定性取决于电压与电流的相关性,而并非简单地随着水深的增加而下降;水深对电弧稳定性的影响主要表现在电压与电流相关性的不同;随着水深增加,相同焊接电流所需的电弧电压相应地增大.     

气室式局部干法水下焊接

摘要： 利用研制的气室式局部干法水下焊接试验系统,在300 mm水深环境的试验水槽中,进行了水下平板堆焊和坡口对接焊验证性工艺试验,并对水下坡口对接焊焊缝进行了显微组织和硬度的测试分析,结果表明：在气室排水密封良好的前提下,送丝速度、焊接速度、摆动速度和摆动周期等参数对焊缝成形和焊接质量的影响较大,通过不同焊接参数的优化组合,可以获得优良的气室式局部干法水下焊接焊缝成形;水下焊接环境对焊缝的显微组织和硬度产生一定影响,由于焊缝周围及背面水的快速冷却作用,焊缝中心区域出现了部分魏氏体组织,同时焊缝中心区域的硬度较热影响区高,出现了一定淬火硬化现象.     

水下缝合摩擦焊接试验装置的研制

为了深入研究水下及深水厚壁钢结构裂纹修复新技术——缝合摩擦焊的连接机理及特性,研制了一种可进行水下焊接的缝合摩擦焊实验装置。实验装置由机械系统、液压系统和电控系统三部分构成。机械系统包括基座、移动工作台、摩擦主轴头以及主轴头的高速旋转装置和轴向移动装置。液压系统为主轴头的高速液压马达提供动力。电控系统采用PLC为主控制器,通过控制伺服电机和液压伺服阀来分别控制主轴头的轴向进给运动和高速旋转运动,并提供操作方便的人机界面,对焊接过程和焊接参数进行实时跟踪和控制。本实验装置为缝合摩擦焊的工艺特性和连接机理研究提供了设备基础。     

水下局部干法焊接技术的发展

水下焊接技术是海洋管线、海洋平台、船舶、核电设备维护及抢修等领域的关键技术.水下局部干法焊接具有焊接效果好、成本低的优点,在水下焊接技术中具备非常广阔的发展前景.目前主要有水帘式及钢丝刷式水下局部干法焊接、排水罩式水下局部干法焊接和气室式局部干法焊接,作者提出了一种旋转叶片式水下局部干法焊接方法,该方法同主流的排水罩式或者气室式水下局部干法焊接技术相比最大的优点是省去了排水罩或气室等附加装置,简化了焊炬结构,同时省去了对排水罩或气室密封的要求.     

同轴式水下局部干法TIG电弧焊接

本文主要介绍同轴式水下局部干法TIG电弧焊工艺及装置。其装置特点是能够轴向直接观察电弧和熔池状态,从而便于控制焊接过程,保证焊缝的对中性。试验结果表明:采用此装置能较好地解决湿法焊接时可见度差。焊缝含氢量高,冷却速度快等问题。焊缝的机械性能指标达到有关海上结构规程所提出的要求。     

水下焊接电弧温度的光谱诊断

本文利用等离子体光谱诊断法对水下焊接电弧温度进行了比较系统的研究。文中对水下湿法焊接与干法焊接的电弧温度进行了对比分析，讨论了水的冷却作用及水压力对水下电弧温度的影响，此外还对焊接规范、焊条药皮中铁粉的含量等因素对水下焊接电弧温度的影响作了较详细的探讨。本研究工作对水下焊接电弧物理及焊接冶金的研究有参考价值。     

嵌入式数字化控制的核电建设用多功能逆变焊机

“焊接工程是核电的生命工程”。为解决国产多功能焊机在严酷的核电施工环境下的可靠性和综合使用性能问题,采用基于ARM的占先式嵌入式控制系统,结合软开关高频逆变技术,实现逆变焊机的数字化控制和功率器件的绿色化开关,进一步提高系统的可靠性和动态响应能力;通过对电源输出特性的优化设计,实现直流/脉冲输出,提高一次引弧成功率,改善引弧及焊接性能,提高焊接质量,满足核电建设的需要。     

基于旋转电弧传感器的水下焊缝偏差识别算法

提出了基于旋转电弧传感器的Nu-SVR水下焊缝偏差识别算法.Nu-SVR通过对基于旋转电弧传感器采集到的不同偏差的水下焊接信号进行学习,然后对水下电流信号进行焊缝偏差识别得出偏差.相对于传统的回归算法--区间积分法和神经网络法,算法具有更好的识别能力.最后通过水下焊接实验,其最大的识别误差仅为0.554 mm,证明了该方法十分有效.     

基于旋转电弧传感器的NU-SVR水下焊缝偏差识别算法

文章提出了基于旋转电弧传感器的NU-SVR水下焊缝偏差识别算法。Nu-SVR通过对基于旋转电弧传感器采集到的不同偏差的水下焊接信号进行学习,然后对水下电流信号进行焊缝偏差识别得出偏差。相对于传统的回归算法-区间积分法和神经网络法,本算法具有具有更好的识别能力。最后通过水下焊接实验,其最大的识别误差仅为0.48mm,证明了该方法十分有效。     

高压干法水下熔化极惰性气体保护焊电弧声数据采集与分析

摘要： 设计了高压干法水下熔化极惰性气体保护焊（MIG）电弧声采集硬件系统,研究分析了不同环境压力对声音信号的影响规律,并进行了不同压力环境下的传声器校准;采用LabVIEW软件编程,同步采集焊接过程中的电弧声和电流、电压信号,在时域和频域两方面分析高压干法水下MIG焊接过程中不同环境压力下的电弧声信号特征,为电弧声在高压干法水下MIG焊接质量监控中的应用奠定基础.