[word格式] 焊接发展史（三）——水下焊接技术发展史
焊接发展史(三)——水下焊接技术发展史
焊接发展史(三)——
水下焊接技术发展史
水下焊接技术是开发海洋,开采海底石油以及组
装,维修诸如采油平台,输油管线和海底仓等大型海
洋结构的关键技术之一.也是舰船应急修理,海上救
助,桥梁架设等工作的必要技术手段.
水下焊接的分类
一
般将水下熔焊分为3大类:湿法,干法和局部
干法.其中干法又可以分为高压干法水下焊接和常压
干法水下焊接.局部干法则包括排水罩式,高压水帘
式,钢刷式,移动气箱式和等离子弧MIG局部干法
等.采用的焊接方法一般有药皮焊条焊接,GTAW,
GMW_A以及FCAW.水下焊接除熔焊之外还有爆炸
焊和FSW(frictionstitchwelding摩擦叠焊).这2种
方法都属于固相连接技术.
水下焊接的发展历程
,水下湿法焊接技术
1802年,一位名叫Humphrey的学者指出电弧能
够在水下连续燃烧.即指出了水下焊接的可能性.然
而其实际应用却是在100多年以后.在不可能把结构
物移到陆地上进行焊接的情况下才做到的.1917年.
英国海军船坞的焊工采用水下焊接的方法来封堵位于
轮船水下部分漏水的铆钉缝隙,这是水下焊接的首次
应用.第1篇正式发表的关于水下焊接研究工作的论
文,是在1933年由Hibshrman和Jensen共同完成的.
1932年.Khrenov发明了厚药皮水下专用焊条,
在焊条外表面涂有防水层,使水下焊接电弧的稳定性
得到了一定程度的改善.到第二次世界大战结束时.
水下焊接技术在打捞沉船等方面已经占有重要地位.
1971年.Humble石油公司对墨西哥湾钻采平台的水
下焊接修理工作是水下焊接技术第一次应用于海洋石
油工程.1985年产生了第一批经过认可的潜水焊工.
并制定了水深小于100m的水下湿法焊接工艺.
1987年.水下湿法焊接技术在核电厂不锈钢管道的
修理工作中得到应用.上世纪90年代,随着要求修
理的水下工程结构的增多以及船坞修理成本的增加.
湿法焊接技术得到了进一步的发展.
水下焊条的发展对水下湿法焊接的应用起着重要
的作用.英国Hydroweld公司发展了多种水下焊条,
取得了很好的实用效果.美国专利焊条一7018,S焊条
药皮上有一层铝粉,水下焊接时能产生大量的气体,
避免焊缝金属受到侵蚀.德国Hanover大学基于渣一
气联合保护对熔滴过渡过程的影响和保护机理研制开
发了双层自保护药芯焊条.通常水下湿法焊接的水深
不超过100m.目前努力的方向是实现200m水深湿
法焊接技术的突破.早在上世纪50年代.水下湿法
焊条电弧焊就已经在我国得到应用.上世纪60年代
我国开始自行开发水下专用焊条.华南理工大学研制
的水下焊条在30m水深以内可以获得良好的焊接性
能.
,水下干法焊接技术
?水下高压干法焊接技术
高压干法水下焊接的设想是1954美国首先提出
的,1966年正式用于生产.主要用于海底管道的修
复.目前最大使用水深在300m左右.该焊接方法
中.气室底部是开口的.通人气压稍大于工作水深压
力的气体.把气室内的水从底部开口处排出,焊接是
在干的气室中进行的.一般采用MIG焊或TIG焊,
是当前水下焊接中质量最好的方法之一,基本上可达
到陆上焊缝的水平.上世纪70年中期,无人高压焊
接研究装置开发成功.德国,挪威,美国,英国都在
上世纪90年代开始此类研究并建立了无人高压焊接
研究中心.从上世纪80年代中期开始,一些研究中
心就开始研究300—500m水深的GTAW自动焊接系
统和工艺.或者是检验500~1000m水深替换性焊接
技术的适应性了.现在法国,德国,挪威,美国的高
压焊接研究中心的实验舱作业压力都可以达到相当于
1000m水深.从上世纪90年代开始石油公司的作
业已经开始进入更深的水域.第一个在这种水深下进
行作业的公司应该是巴西石油公司(即巴西国家石油
公司).其在亚马孙盆地的作业水深达到1000m.
在我国.随着海洋石油工业的发展.追切需要开发具
有自主知识产权的高压干法焊接技术.在2002年的
国家”863”
计划
项目进度计划表范例计划下载计划下载计划下载课程教学计划下载
中就有关于水下高压干法焊接技术
的研究项目.由中国海洋石油工程公司,北京石油化
工学院,石油大学,上海交通大学,哈尔滨工程大学
联合研发设计的最大焊接水深为60m.目前,项目
基本完成.即将进行海试.
?水下常压于法焊接技术
水下高压干法焊接的焊接质量虽然较好.但其局
限性较大.尤其是随着水深的增加,电弧周围的气压
不断增加.容易破坏电弧的稳定性而产生焊接缺陷.
而且在没有达到焊接全自动化的情况下.需要潜水焊
工的辅助操作.如果水深超过潜水极限或者潜水成本
过高则无法实施.在技术水平还无法解决这些问题的
时候,为了克服水下高压干法焊接的不足,1977年
制造出水下常压干法焊接设备.1977年,法国LPS
公司首先采用这种方法在北海水深150m处成功地
焊接了直径426mm的海底管道.我国目前还没有水
下常压干法焊接设备.
,
4-水下局部干法焊接技术
水下局部干法焊接技术有很多方法.上世纪70
年代后期.哈尔滨焊接研究所在上海海难救助打捞局
和天津石油勘探局的协助下.开发了水下局部排水
CO气体保护焊接技术,简称LD—CO焊接法,属于
排水罩式局部干法.采用此方法可以完成多项水下施
工任务.高压水帘式是由13本应用的一种方法,为了
克服水帘式的一些缺点.13本又将其发展为钢刷式.
移动气箱式于1968年由美国首先提出,后由美英跨
国公司应用于生产.法国最近还研究了一种旋罩式的
水下局部干法焊接技术.另外,等离子弧MIG局部
干法水下焊接也是一种很有前途的局部干法焊接技
术.
4-冰下固相连接技术
?爆炸焊
在上世纪70年代后期.位于福内斯巴罗的英国
水下管道工程公司研制成功了1套完整的管道修补系
统.首次采用了爆炸焊技术.
?摩擦叠焊
英国焊接研究所(阿I)在上世纪80年代中期
开发了1套用于水下环境的螺柱摩擦焊系统.该系统
已经在相当于600m水深的压力下进行试验.结果
表明焊接效果不受水深影响.而且业已
证明
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.该系统
可以有效地使用ROV(水下作业机器人).最近的发
展是试图把水下摩擦焊由螺柱摩擦焊扩展到具有缝合
焊缝的摩擦叠焊.目前北京石油化工学院已经开始了
此方面的研究工作并获得了国家自然科学基金的支
持
水下焊接技术在21世纪的发展趋势
随着世界海洋技术的发展以及对海洋资源的开
发.水下焊接技术的重要性日益提高.随着人类涉足
水深的不段增加.水下焊接技术必将向更大水深,更
高压力的方向发展.人类由于身体因素的影响,存在
潜水极限.因此,未来水下焊接技术的发展方向就是
高自动化,高压力和高质量.主要采用干法和局部干
法焊接.由高性能的遥控水下焊接机器人系统进行焊
接,焊接过程自动监控,以保证能够得到高质量的焊
缝.
(高辉供稿栏目编辑:姜凯)
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