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.     

水下局部干法药皮焊条焊接的研究

本文介绍要用压缩空气排水，水下局部干法药皮焊条手弧焊的方法。应用流体力学理论对排水罩进行计算和试验，确定了合理的排水罩结构和尺寸，且进行了局部干法焊接试验。结果表明：该法的焊接冷却速度、焊接接头中的扩散氢含量和焊接ＨＡＺ最高硬度值均比湿法的要低，得到的焊缝无气孔、裂纹和夹渣等缺陷；Ｖ型坡口焊接接头的机械性能能满足ＡＰＩ１１０４和ＡＳＭＥＩＸ等标准规定的要求。本研究为水下焊接施工提供了一种操作容易、     

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     

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.     

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.     

水下焊接计算机辅助质量保证系统

在核电厂维修水下焊接实验装置的研发基础上,集成弧焊质量分析仪,建立了水下局部干式熔化极气体保护焊接计算机辅助焊接质量保证系统.对该系统5 m水深304不锈钢脉冲MIG焊接进行了电流、电弧电压波形采集和统计分析,获得了外观良好的焊缝.实验结果表明,该水下焊接实验装置,可以用来模拟30 m以内水深核电厂的远程控制维修,质量保证系统可以成功地用于水下焊接过程监控之中.     

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.     

水下TIG焊接的研究

本文提出了一种采用小型气罩屏蔽的局部干法水下TIG焊接方法,并对该法的焊接工艺过程、焊缝冷却特性及焊缝的性能进行了研究。结果表明,该法具有电弧过程稳定,焊接参数易于控制并能在较宽的范围内调节等特点,因此容易获得高质量的焊缝。这对水下高合金钢的焊接及结构钢底层焊有着特殊的意义。     

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。     

水下局部干法TIC焊接的研究

本文着重阐述局部干法TIG焊接的电弧屏蔽(保护)原理,以及水下焊接奥氏体不锈钢的试验结果.     

煤层注N_2促排瓦斯时效性实验研究

为了研究煤层注弱吸附性气体强化瓦斯排放的过程和效果,利用自行搭建的煤层注气驱替实验装置,进行了注N_2驱替CH_4实验.实验结果表明:注N_2驱替煤层CH_4具有时效特性,排出CH_4体积分数逐渐衰减,流量先升后降.注气压力对驱替CH_4效果显著,注气压力越高,驱出CH_4体积分数衰减越快,驱出气体流量越大,增流效应越明显;相同时间内,注气压力越高,累计驱出CH_4体积越大,促排效果越明显.结合实验过程中二元气体物理状态变化规律,认为注N_2促排煤层CH_4机理有:气体的置换作用、气流的携载作用和气流的稀释扩散作用等.     

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.     

机器人CO_2气体保护焊工艺参数的实验研究

本研究针对ＹＭ－３００ＳＶ焊机，利用ＦＡＮＵＣＳ－５机器人作为运动控制载体，进行ＣＯ２气体保护焊实验．针对焊接电流、电弧电压、焊接速度和保护气流量及成分这四种工艺参数对焊缝质量的影响展开研究，获得一套当焊丝直径为Φ１．２ｍｍ时，适用于２～３ｍｍ的Ａ３钢材的焊接工艺参数．     

保护气流量对纯镍等离子弧焊接头力学性能的影响

对N6纯镍采用不填丝穿孔等离子弧焊方法研究氧对焊接接头力学性能的影响.结果表明:当其他焊接参数一定时,焊缝的抗拉强度和冲击功随着保护气流量的降低而提高.当保护气气体流量达到15L/min时,焊接接头的抗拉强度达到最大值324.6MPa,是母材强度的85.4%;焊缝的冲击功达到最大值141.4J,是母材冲击功的65.3%;焊缝显微硬度曲线呈近似"U"形,并随着保护气流量增加而降低;对不同保护气流量下焊缝的室温拉伸断口形貌分析发现,随着保护气流量的增加,气孔缺陷逐渐减少并消失,焊缝断口由脆性断裂逐渐变为韧性断裂.     

气体再燃燃烧器喷口流动特性冷态实验研究

以某350 MW锅炉为原型建立冷态模拟试验台,研究气体再燃技术中再燃气体和炉内旋转气流的混合程度及气体再燃条件下实验炉内的空气动力场,并采用标准k-ε湍流模型对其进行了数值模拟.结果表明,不同的再燃风速度对炉内的空气动力场有影响.再燃风速度过小时,再燃风偏离射流轴线较早,不能射入炉膛旋转气流的中心部位;而当再燃风速度过大时,导致再燃风射穿炉内旋转气流.以上两种情况均不能对炉内气流起到很好的覆盖效果,进而影响着再燃气体和炉内气体的混合程度.     

焊剂带约束电弧超窄间隙焊接的气保护方法

利用焊剂带约束的电弧进行超窄间隙焊接时,采用合适的气体保护工艺十分重要.为了获得成形良好的超窄间隙焊缝,通过分析和试验确定粗扁管单侧倾斜送气的气保护方法,设计用于研究气保护效果的试验装置,并利用该装置研究气流量、喷嘴截面尺寸以及喷嘴与保护区距离对气保护效果的影响.结果表明,在气体喷嘴截面尺寸为2.5 mm×12 mm,气体喷嘴与电弧距离为20～25 mm的情况下,保证焊缝成形良好的最佳气流量为10 L/min.     

低速风洞和桨叶气流的理论计算和实验研究

从建立低速轴流风洞气流的贝努里能量方程出发，根据轴流风机的叶栅理论和相对运动的流体方程，求出经过桨叶的气流的全压力，应用翼型特性曲线，得到气体动力学参数和通过一系列的风洞试验测定气流的阻力系数。应用上述的方程和实验数据，可以计算风洞的压力、流量和功率，理论计算与实验结果基本相符。文中还指出风洞桨叶的安装角严重地影响气体动力学参数和风机的功率。最后给出算例。     

杆式射流装药水下作用行为研究

采用数值模拟与实验相结合的方法研究杆式射流装药水下作用行为. AUTODYN-2D程序数值模拟结果表明,采用偏心亚半球形罩装药可形成杆式射流,并能在水下产生空腔随进效应.装药长径比对杆式射流速度有一定影响,但对水下侵彻能力影响不大.炸高对杆式射流入水形状、速度梯度及水下侵彻能力有显著影响.对于口径54mm偏心亚半球形铜罩装药,数值模拟与实验结果均表明,水下作用有利炸高约为4倍装药口径.     

叶丝低温气流干燥关键影响因素研究

目前龙岩烟草工业有限责任公司使用的是意大利COMAS公司生产的新型气流烘丝机CTD.该文通过对CTD气流烘丝机设备参数进行单因素试验,研究设备控制参数对叶丝加工的物理质量和感官质量的影响.研究表明:在试验范围内,工艺气体温度、工艺气体含氧量、干燥塔内工艺气体压力、膨胀单元蒸汽施加量对叶丝加工物理质量和感官质量有较大影响；尾气风门开度与回风管路蒸汽施加量共同作用决定了干燥塔内工艺气体含氧量.     

高压圆盘气体轴承可压缩边界层形态分析

高压圆盘气体轴承中气流速度高、雷诺数大,气膜内边界层的发展形态对主流和轴承承载力的影响不可忽视。在数值计算方法可行性验证的基础上,采用γ-Reθ转捩模型对具有双对称收缩段结构的高压圆盘气体轴承气膜内的流场进行数值求解,分析气膜间隙、供气压力及轴承半径对气膜边界层的影响。结果表明,减小气膜间隙、降低供气压力、增大轴承半径,均可促进气膜边界层的发展;边界层完全发展后,主流被边界层淹没,边界层内的黏性力作用于气流,气流速度下降,使气膜内的压力维持在较高水平,从而提高了气体轴承的承载能力。根据数值计算结果确定了高压圆盘气体轴承实验模型的工作参数。