湿法水下焊接材料研究进展

阐述了湿法水下焊接的技术特点,着重对湿法水下焊接技术的焊接材料研究进展进行了综述,最后探讨了湿法水下焊接的发展趋势.     

湿法水下焊接及水下焊接机器人技术进展

海洋作为能源、食品和原材料的重要来源地,越来越受到世界各国研究人员的重视.大量海洋工程的出现,对水下焊接技术提出了更高的要求.着眼于水下焊接中的湿法焊接技术,介绍了国内外的最新发展,概括了当前研究的两个重要领域,即水下焊接专用焊务的研制和湿法焊接用传感器;指出水下焊接机器人是实现人类从浅水走向深水的必然选择,从水下焊接机器人的机构设计和密封设计、远距离通信及遥控焊接等方面介绍了当前水下焊接机器人的技术进展.     

水下湿法焊接药芯焊丝成分设计及焊接工艺研究进展

对水下湿法药芯焊丝焊接的研究成果与发展现状进行了详尽的综述,介绍了水下湿法药芯焊丝焊接的优点、药芯成分的设计、工艺特点和接头性能,并提出了目前水下湿法药芯焊丝焊接存在的问题及今后的发展方向。水下湿法药芯焊丝焊接时,高氢含量、高压力和较快的冷却速度影响焊接接头的质量,而通过调整药芯焊丝的材料成分配比和在药芯中添加合金元素,可以实现渣气联合保护,达到优化焊缝组织性能的目的,也可以通过调整焊接工艺参数来优化焊缝。水下湿法药芯焊丝焊接技术的出现,使得水下焊接向高效、自动化的方向发展。     

水下湿法焊接接头质量控制技术研究现状

为探究水下湿法焊接在现代工业方面的应用前景,简介了水下湿法焊接的常见问题,氢致裂纹、焊接接头质量差及焊接过程不稳定;介绍了提升水下湿法焊接接头质量的方法及原理;重点介绍了控制水下湿法焊接接头扩散氢含量、提高接头强度和提升焊接过程稳定性的研究进展,并对未来水下湿法焊接过程在工程实践中的发展进行了展望。     

基于X射线高速摄像水下焊接熔滴过渡分析

水下湿法焊接技术是一种重要的水下施工工艺,研究水下湿法熔滴过渡过程,有助于深入分析焊接过程本质,制定焊接工艺,进而提高焊接质量. 但由于焊接过程中存在气泡,难以借助传统研究手段研究水下焊接熔滴过渡过程. 为克服这一不利影响,利用X射线不易发生反射、折射的特点,搭建试验系统,同步采集水下湿法焊接过程熔滴过渡图像与电信号并进行分析. 结果表明,水下湿法药芯焊丝常见过渡形式有排斥过渡、固体短路过渡和表面张力过渡,其中排斥过渡和固体短路过渡对焊接过程稳定性影响较大,应加以抑制.     

超声辅助水下湿法焊接工艺

水下湿法焊接过程电弧不稳定,常存在熄弧、焊缝成形不均匀等问题.针对这一问题,提出了超声辅助水下湿法焊接方法,其原理是将功率超声振动与常规水下湿法焊接相结合,通过超声振动作用改善焊接电弧稳定性、焊缝成形,进而提高水下焊接接头质量.超声辅助水下湿法焊接堆焊对比试验结果表明,超声辅助水下湿法焊接显著改善了焊缝成形,能够获得尺寸均一连续的焊缝;焊接过程稳定性提高,熄弧率明显减小,熔深增大,余高减小,焊缝中心区域的显微硬度减小.     

药芯焊丝水下湿法焊接过程实时检测与控制技术

实现焊接过程的自动化、智能化是水下焊接技术的发展趋势,而首要的问题就是焊接过程的传感检测和控制技术.水下湿法焊接环境复杂,水介质与空气介质物理特征的差异决定了焊接过程完全不同的特点.介绍了基于药芯焊丝的水下湿法焊接过程检测与控制技术发展现状.根据传感检测信号的类型,主要检测方式可以分为视觉信号、电信号、热信号和声信号等...     

水下湿法焊接裂纹敏感性试验

潜水焊工在水深2m的水池里,使用水下专用焊条进行EH36和16Mn试板湿法焊接试验。依据GB4675.1-1984斜Y型坡口焊接裂纹实验方法,评价水下湿法焊接接头的冷裂纹敏感性。小铁研实验表明,水下湿法焊接接头的抗裂性很差,裂纹率基本为100%。裂纹是从根部产生,沿着熔合线向焊缝表面或者焊缝表面熔合线区域扩展。同时提出了水下湿法焊接冷裂纹防止的一些建议。     

X80管线钢水下湿法多道焊残余应力分析

采用不同焊接电流对X80管线钢板进行水下湿法焊接,同时利用175 A电流下陆地焊接试验进行对比,获得了焊接电流对水下湿法焊接接头的显微组织、硬度分布、温度场和残余应力分布的影响规律.结果表明,相同的电流条件下,水下焊接接头的显微组织类型和构成与陆上焊接接头不同,焊缝的显微组织主要为先共析铁素体、粒状贝氏体、条状贝氏体和针状铁素体,粗晶热影响区的显微组织主要为条状贝氏体和少量粒状贝氏体;水下湿法焊接接头比陆地焊接接头具有更高的硬度、冷却速度和残余应力水平.水下湿法焊接接头具有较高的残余应力水平,175～205 A范围内,随着焊接电流增加,焊缝中侧板条铁素体和针状铁素体数量有所增加,焊接接头最高硬度、等效残余应力峰值和纵向残余应力峰值略有下降.     

水下湿法焊接等离子成分计算

水下湿法焊接所产生的电弧是在带电离子气体的气泡中形成的,结合前人对水下湿法焊接气泡成分的测定,分析了水下湿法焊接气泡中气体的主要解离和电离过程,对局部热力学平衡态下的不同水压、不同温度的水下电弧成分采用potapov模型进行了计算,其主要理论依据为Dalton分压定律、质量作用定律、电荷准中性条件和化学计量平衡条件.结果表明,随着水压由0.101 3 MPa变化到1.013 MPa再到10.13 MPa,离子体内H+,O,C,O+,C+的数密度呈现逐渐增加的趋势,同时电子数密度和离子体密度也跟随增加.而离子体总体平均电离度不受水压的影响.为进一步计算水下湿法焊接电弧的输运系数和水下电弧的仿真打下了基础.     

水下湿法焊接材料的研究进展

对水下湿法焊接用焊条、药芯焊丝的研究与发展现状进行了详尽的综述,并指出目前水下焊接材料的主要研制思路、存在的问题及今后的发展方向.在水环境中直接进行焊接时,富氢环境、冷却速度快、电弧稳定性较差等是影响湿法焊接接头质量的主要原因.通过调整焊接材料配比,添加合金元素等措施,可以实现渣气联合保护及焊缝组织性能的优化.金红石型焊条仍是当今实际工程中应用最广泛的水下焊条,水下药芯焊丝的制备、研发满足了水下焊接向高效化、自动化焊接发展的需求.     

超声振动辅助E40钢水下湿法焊接组织与性能

文中针对常规水下湿法焊接过程中焊缝力学性能低的问题,设计了超声振动辅助水下湿法焊接的方法. 通过超声辐射端将超声振动能量施加在电弧前方的待焊区域,进而通过工件将超声能量传递到熔池中,对比研究了超声振动对焊缝成形、微观组织及力学性能的影响. 结果表明,超声振动能够减小焊缝截面不对称,增加焊缝深宽比,使熔池发生强烈的搅拌作用,具有细化晶粒的作用,并降低熔合区处柱状结晶的倾向. 与常规水下湿法焊接相比,超声振动辅助水下湿法焊接抗拉强度明显提高,达到母材的92.4%;焊缝区显微硬度升高,热影响区硬度值变化较小.     

水下湿法焊条电弧焊接过程稳定性评价

焊接电参数(电弧电压、焊接电流)包含着丰富的焊接过程信息.针对水下湿法焊条电弧焊工艺,在不同焊接工艺条件(不同水深、不同焊条)时在线采集焊接电弧电压瞬时值,然后对其进行统计处理.利用电弧电压标准差σU以及电弧电压瞬时值与电弧电压平均值差值H的频率对比和焊接过程稳定性指数W相结合的方式,对水下湿法焊条电弧焊接过程的稳定性进行直观分析和定量评价.结果表明,利用W可以很好地识别不同焊接过程的稳定性,为水下焊接工艺稳定控制提供了新的方法,具有重要的理论意义.     

水下湿法自保护药芯焊丝

开发了一种新型水下湿法自保护药芯焊丝,采用模拟压力舱以及自动焊接系统,在30米模拟水深的条件下进行了焊接试验,焊接结果表明焊接过程稳定,成形良好.按照美国焊接协会水下焊接标准（ANSI/AWS D3.6 1999）对获得的焊接接头的抗拉性能、弯曲性能、硬度以及冲击韧性等进行了研究.拉伸试验试件断裂位置位于母材区,弯曲试验试件弯曲180°没有发生断裂,并无明显裂纹产生,0℃冲击韧性达到30.25J/cm2.研究结果表明,自主研发的水下湿法自保护药芯焊丝可满足CCSE36等级钢的水下30米水深的焊接性能要求.     

水下湿法焊条电弧焊接过程的稳定性及计算机分析

焊接过程中的焊接电流、电弧电压等电参数对焊接结果有重要的影响。主要针对水下湿法电弧焊的相关工艺,对不同焊接工艺(焊条不同、水深不同等)下的电弧电压值进行采集,分析并统计所采集的数据。通过电弧电压的瞬时值与其平均值的差值H的频率与其标准差σH进行比较,并结合稳定指数W,分析采用水下湿法焊条进行电弧焊时的稳定性,并对其稳定性进行定量的评价及直观的分析。结果表明,通过W可以很好的对焊接的稳定性进行识别,为水下相关的焊接工艺提供了一种新的方法,具有一定的理论意义。     

水下湿法药芯焊丝焊接气泡动态演变与其声脉冲分析

水下湿法药芯焊丝焊接(FCAW)以操作适用性好等优点在海洋设施维修中占有重要地位,焊接区域周围动态变化的气泡生长会影响焊接电弧的稳定性. 文中通过搭建水下湿法焊接试验平台,进行了湿法药芯焊丝焊接试验,利用传感器对焊接过程中的电弧电流电压信号,气泡声信号以及气泡高速图像进行了同步采集;研究了气泡声信号与气泡高速图像的对照关系,并对气泡声信号与电弧电流电压信号进行同步分析,获得了不同电弧燃烧状态下的气泡演变行为,以气泡声信号的变化来反映气泡演变对水下湿法焊接电弧燃烧的稳定状态的影响. 结果表明,气泡声信号可以清晰地反映焊接电弧燃烧的各种状态,能对不同气泡演变模式进行分类,并可从中分析其与电弧燃烧特性的对应关系.     

水下焊接技术研究和应用的进展

水下焊接由于受水的影响,其焊接方法与焊接设备都比陆上的复杂得多,综述了各种水下焊接技术研究与应用的最新进展,介绍了现在的一些新技术在焊接领域的应用现状,并对水下焊接技术的发展趋势提出了一些看法。     

SMAW水下湿法焊接工艺试验及接头性能

为了解决海洋采油平台在使用过程中出现的材料老化及结构受损等问题,开发了适用于海洋工程结构物维修的水下湿法焊接工艺,本研究采用Broco水下焊条在试验水槽内进行了初步的水下焊接工艺研究,并在焊后对接头进行无损检测、力学性能测试和金相分析等试验。试验结果表明,焊接接头的各项性能指标均满足美国水下焊接AWS D3.6:2010标准B级焊缝的要求,为后续开发更大水深的湿法焊接工艺积累了经验。     

水下湿法手工自蔓延焊接技术

基于自蔓延高温合成技术（SHS技术）和湿法电弧焊原理,研究了一种用于水下金属结构应急维修的新型焊接方法—水下湿法手工自蔓延焊接技术.通过焊条结构设计、焊药设计等,研制了水下燃烧型焊条,进行了焊接试验,对接头组织和性能进行了分析.结果表明,该技术可在无电、无气、无其它设备的条件下实现水下金属构件的湿法焊接,单面焊双面成形,接头抗拉强度达267 MPa,冲击吸收能量13.8 J;SEM和EDS分析表明,焊缝金属为以α-Cu固溶体为基体、有大量块状富铁第二相析出的高铁铜合金,熔合区的成分和组织与焊缝第二相基本相同,焊缝合金与熔融母材交互结晶,形成了梯度熔焊连接;拉伸断裂发生在焊缝或熔合区,断口有大量韧窝,属韧性断裂.     

水下焊接技术现状及发展

对近年来的水下焊接技术进行了综述,指出了现行水下焊接技术的特点和不足,认为水下焊接接头质量以及可靠性还有待于进一步发展和提高,焊接方法的灵活性、可操作性方面需要加强.详细介绍了水下焊接所用设备,预测了水下焊接技术研究趋势.