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.     

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。     

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.     

海洋平台用钢焊接接头断裂韧性概率特性的试验研究

对海洋平台用钢焊接接头断裂韧性概率特性进行了试验研究，测定了５种温度下Ａ１３１钢焊接接头临界ＣＴＯＤ值的统计特征参数，应用最小二乘法和Ｋ－Ｓ检验法证实不同温度下临界ＣＴＯＤ值均服从Ｗｅｉｂｕｌｌ分布，并估计了相应的分布参数。在此基础上，首次获得了Ａ１３１钢焊接接头Ｐ－Ｔ－δｃ曲线，这为海洋结构缺陷评定和断裂安全可靠性分析提供了基础数据。     

0Cr13Al/20R复合板焊接接头的组织与性能

对 0Cr13Al 2 0R复合板实际生产中的对接接头性能进行了系统的试验 ,采用电镜等手段就其焊接接头的界面微观组织进行了分析研究 ,探讨了焊接工艺规范与组织、性能之间的关系。试验结果表明 ,本试验所采用的焊接材料和工艺规范可获得性能良好的对接接头 ,焊接接头各个界面上微观组织结构正常     

海洋平台用钢焊接接头断裂韧性概率特性的试验研究

对海洋平台用钢焊接接头断裂韧性概率特性进行了试验研究，测定了５种温度下Ａ１３１钢焊接接头临界ＣＴＯＤ值的统计特征多数，应用最小二乘法和Ｋ－Ｓ检验法证实不同温度下临界ＣＴＯＤ值均服从Ｗｅｉｂｕｌｌ分布，并估计了相应的分布参数．在此基础上，首次获得Ａ１３１钢焊接接头Ｐ－Ｔ－δｃ曲线，这为海洋结构缺陷评定和断裂安全可靠性分析提供了基础数据．     

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.     

水下湿法手弧焊焊接过程稳定性的评价方法研究

为了解决水下湿法手弧焊焊接过程中电弧燃烧和熔滴过渡的稳定性容易受到干扰等问题,本文针对其焊接过程的特点,分析了影响湿法手工电弧焊焊接过程的因素,对焊接过程稳定性评价的研究现状进行了总结,并得出一种较为全面的评价焊接过程稳定性的方法,即利用统计图形的方式对焊接过程中的电参数及相关的时间参数进行统计分析,得出反映焊接过程的信息。该方法对焊接过程的描述直观、准确,对于研究新型水下湿法焊接材料,提高焊接过程稳定性和焊缝质量,以及水下湿法焊接技术的推广应用具有重要的意义。     

一种新的水下焊缝图像信号提取方法

简述了水下焊接图像不同于陆上焊接图像的一些特点,并比较了传统的利用阈值分割和图像边缘检测方法对水下焊接图像和陆上焊接图像的信号提取效果.在此基础上,对水下焊缝图像从频域上进行分析,提出了一种新的水下焊接图像信号提取方法,即采用小波分解去除弧光干扰和采用聚类分割方法去除气泡水泡干扰的信号提取方法,能够取得很好的效果.     

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.     

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.     

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.     

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     

规则自调整模糊控制器在焊缝跟踪中的应用

根据水下焊接的特殊情况，设计了一种带修正函数的规则自调整模糊控制器，对不同形状的焊缝进行药芯焊丝湿法水下焊接的焊缝跟踪试验，并将采用规则自调整的模糊控制器与简单模糊控制器得到的跟踪结果进行比较，试验结果表明，采用所设计的规则自调整模糊控制器进行焊缝跟踪，能够获得更高的跟踪精度和自适应性。