一种液压摩擦焊机电液系统研究与试验

针对海上石油平台、海底输送管线维修的需要,提供了一种液压摩擦焊机液压和电器系统设计思路,通过参数计算、电液控制系统设计,研发了一种液压摩擦焊机,通过对DH38钢摩擦叠焊单元成型工艺试验,发现焊接接头拉伸强度达到了母材强度的76%以上,验证了液压摩擦焊机的可靠性能,通过该研究的应用,可对海上石油平台、海底输送管线的维修起到积极作用。     

海底管道J形铺设焊接技术

J形铺设是最适合深水的海底管道铺设和海洋立管安装方法,只使用一个焊接工作站进行管道横向位置焊接,为了提高作业效率,铺管焊接之前通常把4～6根长度为12 m的管子进行焊接形成较长的管段。J形铺管焊接时背面难以添加衬垫,目前工程上普遍采用熔化极气体保护自动焊进行单面焊接。对于深水SCR立管等苛刻应用而言,需要严格控制管道端部装配最大高低偏差即Hi-Lo值,为此,管道几何尺寸、测量、机加工、分类和匹配非常重要。因为焊接技术的进步,焊缝疲劳标准BS 7608处理单面焊缝时显得相当保守和过于具有惩罚性。事实上,大量的海底管道环缝试验表明,对于深水SCR立管等苛刻应用而言,无衬垫单面焊接管道环缝疲劳设计采用BS7608标准S-N曲线规定的E类曲线是合适的。     

高气压环境等离子弧行为与工艺研究

等离子弧切割技术因其高效稳定的工艺优势被广泛应用于工业领域.文中以空气等离子弧为研究对象,通过COMSOL Multiphysics软件建立了喷嘴结构的二维轴对称有限元数学模型,并对电弧磁流体模型进行了优化.基于磁流体动力学和电弧等离子体理论,选用等离子平衡放电多物理场接口,并确立了空气等离子电弧模型的控制方程和边界条件,实现对电弧模型的编译求解.仿真结果表明,在引弧电流一致的条件下,随着环境压力的增加,电弧在温度分布和速度分布上均呈现收缩的态势.基于3 MPa高压焊接试验舱,搭建了高压环境等离子弧切割实验系统,通过对气路和非高频引弧电路的优化设计,实现了环境压力为0.1～0.7 MPa的稳定起弧.并基于此开展了高压梯度下的等离子弧切割实验,并结合切割质量指标研究了环境压力对等离子弧电离行为的影响.     

旋转速度对摩擦螺柱焊接头力学性能的影响

摩擦螺柱焊是一种固相连接技术,因不受压力环境影响且接头性能优异而在水下连接领域得到了迅速发展。基于摩擦焊技术特点,研究摩擦螺柱焊工艺,分析了旋转速度对摩擦螺柱焊接头力学性能的影响。分别采用不同的旋转速度进行焊接试验并对接头进行拉伸试验,研究表明,在高转速、高进给速度条件下能够获得优质的摩擦螺柱焊接头。     

海底管道铺设自动焊接设备人机系统设计与实现

随着海洋油气的开发,为了满足海洋管道铺设中自动焊接设备日益复杂的功能需求,设计了基于ADS通讯为数据交换模式的人机交互系统。系统以Twin CAT为控制核心,采用C#语言实现人机界面的设计及编程,通过ADS通讯方法与Twin CAT控制系统实现数据交换。人机交互系统可实现焊接任务的设置与实时数据显示,焊接控制参数和分区参数的分别设置与实时存储,并且可以绘制成直观表示参数变化的动态曲线。试验表明,该人机系统操作简单易懂,实时性高,数据处理能力强。     

二足机器人的姿态稳定性研究

姿态的稳定性是二足机器人在行走过程中要解决的重要问题。对在不同形态下机器人单足着地的稳定及失衡问题进行了研究。对于脚部旋转指示点F（FRI）,地面反作用力点P（COP）和质量中心投影点C（GCOM）进行了分析,可以得到二足机器人单足着地的稳定性条件。     

摩擦液柱成形过程的二维CFD数值模拟

采用Gambit软件建立了摩擦液柱成形（FHPP）过程流场的二维轴对称模型,运用商业计算流体动力学软件Fluent对FHPP稳态阶段塑性金属的流动情况进行了数值模拟。通过改变模拟过程中的单一关键参数而保持其他参数不变,分别讨论了金属棒和孔洞之间径向间隙、材料粘度、金属棒转速、金属棒进给速度以及基材孔底形状等对理想金属塑性流体流动成形过程中速度场和压力场分布变化的影响。结果发现,塑性金属材料的压力分布主要受进给速度（即轴向力）和材料粘度的影响,与金属棒的旋转速度和径向间隙关系不大;而速度分布受进给速度以及径向间隙的影响不明显,但与金属棒的旋转速度关系密切,尤其是靠近速度入口面以及金属棒附近的材料受旋转作用影响显著;通过改变基材孔洞底部的形状,可以改善塑性金属材料的流动情况,同时也揭示了实验过程中孔洞底部存在缺陷的原因。     

石油石化装备焊接自动化应用现状与发展趋势

焊接自动化在石油石化装备厂内制造焊接、现场安装焊接,以及维、抢修焊接中发挥着重要作用,本文对钻杆摩擦焊机、螺旋管预精焊生产线、管道预制焊接线、压力容器自动焊接专机、管道铺设自动焊接工作站、大型储罐自动焊接设备及管道维修焊接设备等石油石化行业重要的焊接自动化技术应用现状进行了介绍,指出了石油石化焊接自动化的发展趋势。     

2024铝合金圆柱形组合的FHPP试验分析

在国内首台摩擦叠焊设备上实现了2024铝合金/2024铝合金摩擦液柱成形(FHPP)连接,金属棒消耗段的直径为14mm,预钻孔深为25mm,孔径为16mm,主要研究了转速和保护气体对FHPP成形质量的影响,通过金相显微镜、显微硬度仪等测试手段分析了试样的微观组织性能.结果表明,转速过低导致母材和金属棒无法接合甚至出现马达不能正常工作现象,采用转速为5 000 r/min,进给速度为O.5 mm/s的组合,可得到较好的焊缝;施加保护气体能更进一步改善FHPP的成形质量,接合线较未加保护气体时明显细化,金属棒上端材料和母材达到了良好接合.

Abstract：

The cylindrical coupling of 2024 Aluminum alloy was welded by friction hydro pillar processing (FHPP) in the first domestic friction stitch welding machine. The diameter of the consumed metal stud is 14 mm, the depth and diameter of the predrilled hole are 25 mm and 16 mm respectively. The effects of rotational speed and shielding gas on the FHPP quality were mainly studied, and the microstructure and its properties of the sample were analyzed by means of some measuring apparatus such as optical microscope and microhardness tester etc. The results indicate that the low rotation can form the insufficient bonding, even result in the cease of the weld head motor during the welding. The quality of welded joint is better when the rotational speed is 5 000 r/min and the feeding rate is 0.5 nan/s. The shielding gas can improve the quality of FHPP with thinner fusion line, and the upper part of the metal stud is bonded to the base metal very well.     

摩擦叠焊工艺中声发射技术的应用前景

分析了利用声发射技术,实现对摩擦叠焊工艺动态监测的可行性,在对金属材料的金相组织特性以及动态摩擦研究的基础上,将声发射技术用于摩擦叠焊焊接工艺监测。在摩擦叠焊焊接过程中,进行声发射特征信号的特征参数提取,以表述焊接工艺的相应摩擦状态,从而实现对摩擦叠焊成形机理的研究。利用声发射技术监测焊接过程的平稳性,以保证焊接质量;另外,介绍了声发射技术应用于摩擦叠焊工艺优化中体现出的优势,现阶段存在的难点及未来的主要发展方向。