304不锈钢局部干法自动水下焊接

局部干法水下焊接以其相对经济、灵活的优势,逐渐成为水下焊接中的主要方法之一.研制了局部干法自动水下焊接试验系统,在此基础上利用汉诺威弧焊质量分析仪对包括空气中、5 m水深和15 m水深三种焊接环境下的焊接电参数进行了采集和分析.结果表明,水下焊接试验系统能够实现局部干法自动水下焊接,焊接过程中的熔滴过渡形态与焊接环境有关,为科学评价局部干法自动水下焊接时的焊接工艺以及焊接质量控制提供了试验依据.     

水下高压干法GMAW焊接方法

高压干法焊接是海洋工程水下维修的有效方法,多年来国内外进行过多种焊接方法的尝试,应用中都有各自的问题和局限。对GMAW方法在高压干法环境中的特性进行了系统的研究,通过试验条件的建立及高速摄像技术的应用,开展了高压空气条件下GMAW方法的电弧特性的试验研究以及焊接过程稳定性的建立,结合对焊接接头微观组织及力学性能的测试分析,形成了一套完整的工艺技术,为水下维修工程焊接技术的发展,开辟了一条新路。     

局部干法水下焊接电弧预热技术

针对局部干法水下焊接接头硬度过高等问题,根据固定式排水罩的特点,提出利用电弧进行预热的方法来改善局部干法水下焊接质量,阐明了预热垫板的设计安装和水下电弧预热的操作方式,并对水下电弧预热的可行性进行了试验验证. 通过焊接接头的工艺试验,对比焊前预热和未预热条件下所得焊接接头的综合力学性能. 结果表明,增加水下焊接预热功能后,焊接接头热影响区的最大硬度明显降低,冲击吸收功明显增加,有效改善了水下焊接接头的综合力学性能.     

新型焊条电弧焊水下局部干法焊接装置研制及焊接工艺研究

以拓展水下局部干法焊条电弧焊焊接方法为目的,研制出一种新型的水下局部干法焊条电弧焊焊接装置,并进行了系统的焊接工艺试验。通过焊接装置的试验,该系统装置结构简单、操作方便、焊缝成形美观。与焊条电弧焊正常干法环境焊接相比,由于水下焊接时气体对电弧的压缩效应,使得焊缝熔深明显增加,熔宽略微下降;随着水深的增加,排水气体的压力相应增大,焊缝熔深进一步增加,熔宽进一步下降,同时母材与焊缝的过渡更为圆滑,降低了应力集中的程度。     

焊条的电弧物理特性

焊条的电弧物理特性是指焊条在焊接条件下发生的多种物理过程的特性。如:焊条的加热及熔化的某些特性;焊条熔滴过渡形态特征;焊条电弧焊电弧行为特征及飞溅现象等。焊条的电弧物理特性     

局部干法环境下GMAW横向焊接熔滴过渡特性

提出了一种水下结构件局部干法横向焊接方法,该方法通过对排水罩结构进行设计,使高压气体在排水的同时在排水罩内部形成向上流动的风场,利用风场对熔池的吹袭作用来抑制熔池下淌. 采用高速摄像技术研究了在侧向风场作用下GMAW焊的熔滴过渡特性. 结果表明,在短路过渡状态下,由于受到侧向风场的影响,更容易发生B型短路过渡. 在滴状过渡时,由于熔滴体积较大,侧向风场的支托作用不明显,熔滴沿焊丝倾斜向下过渡到熔池中. 在射流过渡时,侧向风场对电弧的影响较小,使熔滴略微向上偏斜,有助于减小熔池下淌程度,获得较好的焊缝成形质量. 研究结果对于水下结构件横向焊接质量控制有一定的参考价值.     

局部干法自动水下焊接系统的研究

为进行远程控制水下焊接,研制了一套局部干法自动水下焊接系统,进行了15 m水深局部干法自动水下焊接工艺试验.结果表明,该水下焊接系统稳定可靠,焊缝成形良好,能够用于特殊环境的远程控制自动水下焊接作业.     

纤维素焊条工艺性频谱分析

采用高速摄影方法及汉诺威弧焊质量分析仪对三种长输管道用纤维素焊条的熔滴过渡、电弧参数进行了试验研究.高速摄影图片表明,纤维素焊条熔滴过渡为短路过渡、喷射过读、爆炸过渡的混合模式;三种焊条的电流电压波形图具有明显短路特征.为了评价纤维索焊条的工艺性,对焊接过程电压信号进行了频谱分析.功率谱主分布峰描述了金属熔滴的短路过渡频次,频谱信息反映了焊接过程中电弧的稳定程度.实验结果表明,纤维素焊条电压信号的频谱分析结果能够反映焊接过程熔滴过渡形态及其稳定性,评价纤维素焊条的工艺性.     

不锈钢焊条熔滴过渡及其影响因素研究

采用水中收集熔滴、平板堆焊、高速摄影等试验方法,研究了典型不锈钢要熔滴过渡特性及其影响因素。结果表明,熔滴过渡指数为优化值时,焊条熔滴呈渣壁过渡形态,焊条的综合工艺性最佳;药皮中的ＳｉＯ２细化熔滴作用最强,增大药皮厚度和焊接电流均使熔滴细化,但受焊条工艺性制约;熔滴反应区的渗Ｓｉ反应亦有利于细化熔滴,但受焊缝最高含Ｓｉ量的限制;焊接熔渣的碱度、组成物及含量对熔滴过渡特性亦有一定的影响,提出了“焊条     

焊接电流对E308不锈钢焊条熔滴过渡特性的影响

采用水中收集熔滴试验方法,研究了焊接电流对典型Ｅ３０８不锈钢焊条熔滴过渡特性的影响。结果表明,焊接电流增大时焊条熔滴质量比减小,熔滴过渡频率增高,熔滴平均质量减小;药皮组成物不同的Ｅ３０８－１６型焊条,焊接电流变化时,熔滴过渡指数的变化有一定的差异;在所试的３种焊条中,Ａ焊条熔滴过渡指数的综合评价最佳;提出了“焊条熔滴质量比转变电流”和“焊条熔滴本质质量比”概念。     

Study of gas shielding stability for underwater local dry welding based on FLUENT

The research of gas shielding stability technology, playing a key role in underwater local dry welding, was introduced in this paper. The study includes shielding cup design, gas flow simulation, draining and welding experiments. The commercial computational fluid dynamics(CFD) software FLUENT was applied to get and compare the speed and pressure contour images of gas in the three kinds of cup with different intake mode. The computed results show that the cup with stilling chamber on the top has the best shielding performance. The underwater welding experiment of 15 meters proves that the shielding cup with stilling chamber can offer a good dry space, the welding arc can burn stably in it and the weld quality is perfect. The research will facilitate the application of underwater local dry welding technology in the maintenance of nuclear power station widely.     

水下高压局部干式自动焊接试验装置控制系统

研制了一套用于水下高压局部干式自动焊接试验控制系统。此试验系统采用液压作为动力源,可在由排水罩形成的局部干式空间内进行MIG焊接。此系统采用西门子PLC、压力传感器、行程开关、水下摆心传感器等作为其主要的控制部件。由焊接环境控制、液压驱动自动焊机控制和水下摄像三套子系统构成。此系统可以实现在高压有水环境下远程遥控的局部干式自动焊接。结果表明,此焊接试验装置工作稳定,水下焊接焊缝质量良好。这些研究工作为核电厂水下焊接维修奠定基础。     

固定式排水罩水下局部干法CO2气体保护焊焊接工艺优化及接头性能分析

文中在常压下利用高速摄像分析了药芯焊丝焊接的熔滴过渡特点,在压力舱内进行了DH36钢的局部干法焊接工艺参数的优化研究.在此基础上,补偿了次级电缆的压降,最终确定的海下焊接试验的参数为焊接电流175~180 A,焊机的输出电压32~34 V.利用该焊接工艺参数和自行开发研制的固定式小型排水罩,在渤海海域23 m水深进行了焊接试验,并根据AWS D3.6M:2010标准对接头进行测试分析.结果表明,焊缝内无气孔、夹渣和裂纹等缺陷,焊缝组织主要是由针状铁素体、侧板条铁素体和多边形铁素体组成,各项指标均达到AWS D3.6M:2010标准规定的A级接头要求,证明了开发的基于固定式排水罩的水下局部干法CO₂焊接技术可以应用在DH36钢海洋导管架结构的修复.     

水下局部干法焊接圆形排水罩的流体仿真分析

对于水下局部干法焊接,其局部排水装置的排水效果及装置内流体湍流状态决定了焊接过程的稳定性,是影响焊接质量的关键因素之一. 以圆形排水罩结构作为局部排水装置进行研究,基于流体力学,利用FLUENT软件进行模拟仿真,探索圆形排水罩的排水过程,分析不同的进气方式和排水方式对罩内相分布的影响,以及对工件表面流体湍流状态的影响. 并将模拟仿真的排水过程与试验进行对比,验证仿真的准确性. 结果表明,模拟仿真与实际排水过程演变趋势基本一致,模拟仿真结果具有一定的可信度. 通过对比分析,确定合理的排水罩进气和排水方式,为局部水下焊接的稳定性提供基础数据.     

水下机器人局部干法焊接系统的分析

针对核电站优质水下焊接修复需求,研制了一套局部干法水下机器人焊接系统.以DSC微处理器为核心,结合二次逆变主电路,设计了全数字多波形柔性输出的大功率水下焊接电源;采用电枢电压反馈控制、高频斩波脉宽调制及动静密封技术,开发了紧凑型潜水送丝装置;针对焊接局部保护和排渣难题,开发了基于收缩喷管原理的双气帘结构微型排水罩.集成专用水下焊枪、机器人、视觉系统等,搭建水下机器人局部干法焊接试验平台,开展水下焊接试验.结果表明,研制的局部干法焊接系统样机性能可靠,引弧成功率高,焊接过程稳定,焊缝成形美观.     

Underwater robot local dry welding system

To satisfy the demand for good quality underwater welding and maintenance of nuclear power stations, a set of local dry automatic welding systems has been developed. These systems were based on an underwater robot that consisted of a special high-power underwater welding power supply, diving wire feeder, mini drain cap, welding robot, and special underwater welding torch. With a digital signal controller microprocessor as its core and combined with a dual inverter topology, the welding power supply was characterized by full-digital construction and multi-waveform flexible output. A compact diving wire feeding device was designed, based on the armature voltage negative feedback and high-frequency chopping pulse width modulation.This device yielded a high-efficiency seal of the driving motor with the help of dynamic and static sealing technology. To overcome the difficulty of local protection and deslagging in the welding area, a mini drain cap (with a duplexgas structure) based on the principle of the convergent nozzle was designed. The practical tests and the underwater welding experiments revealed that the underwater robotic local dry welding system is quite feasible. That is, the system could strike the arc stably and reliably in the shallow water environment, and formed beautiful welding seams.