第五章水下焊接.ppt

第五章 水下焊接 第一节 水下焊接的概述 随着海洋工程的迅速发展，特别是海上油田的开发，水下焊接技术越来越受到重视，并取得了突飞猛进的发展，现在水下焊接在海上采油平台，海底油气管道，海底油库，海底隧道以及海上飞机场等各种海洋工程结构的施工中，实际上已经成为一项关键性的技术。 一、水下焊接的基本问题 1. 能见度差 水下电弧的能见度非常低，再加上电弧周围产生的气泡的影响，严重妨碍了潜水焊工技术正常发挥。 2. 急冷效应海水的热传导系数较高，约为空气的20倍左右。 湿法焊接时,水对焊缝的急冷效应明显，容易出现高硬度的淬硬组织 3. 焊缝含氢量高 水下焊缝含氢量一般都较高，很容易引起氢脆或其他如白点、脆断、斑点及冷裂纹等缺陷。 4. 深水压力的影响 随着压力（水深）的增加，电弧电压随之升高，飞溅与烟尘增多，焊缝金属中气体（如N、 O、H等）的含量一般都呈增加的趋势，焊缝中合金元素的含量则呈减少趋势,另外,焊缝的成型也会随着压力的增加而变坏 第二节 水下焊接的方法 已研究和应用的水下焊接方法巳达20多种。 一般将水下焊接方法分为三大类，即湿法、干法及局部干法水下焊接。 一、湿法水下焊 涂料焊条手弧焊、 涂料焊条重力焊、 涂料焊条低角度焊、 涂料焊条躺焊、埋弧焊、 熔化极半自动焊 及等离子弧焊等。 二、干法水下焊 用气体将焊接部位周围的水排除，而潜水焊工处于完全干燥或半干燥的条件下进行焊接的方法称为干法水下焊。 需要压力仓或工作室。根据其压力可分为:高压干法及常压干法。 1.高压干法焊 室内的压力要随着工作 水深而变化，即始终要大 于水深压力。才能使焊接 部位的水排出。 多采用涂料焊条手弧焊及 气体保护电弧焊。 缺点： 设备复杂、施工成本高昂、对焊接结构形式的适应性窄及不能消除水深压力的影响等问题。特别是随着水深压力的增加，焊接电弧特性、冶金特性及工艺特性都会受到不同程度的影响。 2.常压干法焊 克服了高压干法中水深压力对焊接过程的不利影响。 其焊接空间内的压力可保持与陆上大气压力相等。 设备较高压干法更复杂，施工成本也更高昂。因此，其应用范围亦受到很大的限制。 三、局部干法水下焊 潜水焊工及工件直接处于水中，但采用特殊构造的挡水罩，罩内通入空气或保护气体将电弧周围与水隔开，从而在待焊部位形成一个局部的无水空间而进行焊接的方法称为局部干法水下焊。 根据挡水罩的构造及大小，已发展了多种局部干法水下焊方法。 1.大型挡水罩局部干法水下焊 2.中型挡水罩（亦称干点式）局部干法水下焊采用一个具有半透密封垫的圆筒形气室或挡水罩，通入空气或保护气体进行排水，从而在焊接部位形成一个局部干燥干点。 （1）水下空气排水涂料焊条手工电弧焊 （2）移动气室式局部干法水下焊 （1）水下空气排水涂料焊条手工电弧焊 （2）移动气室式局部干法水下焊 3.小型排水罩局部干法水下焊 第三节 水下焊接电弧特点及焊接冶金特点 一、水下焊接电弧的特点 1. 湿法水下焊接电弧的特点 1) 湿法涂料焊条手弧焊时，在电弧周围会形成一个称为电弧气泡的气相区。 2) 由于电弧气泡周期破裂，会产生大量小气泡上浮，干扰了电弧气泡的稳定性，从而增加了操作的困难。 3) 电弧被压缩，横断面积减少。而且，水深压力增大时，电弧电压也增大，电弧静特性呈上升趋向。 4) 水深压力增加时，电弧长度缩短。为保持正常的电弧长度，压力每增加一个大气压时，电弧电压一般应提高1V左右。 2. 干法及局部干法水下焊接电弧特点 干法及局部干法焊接时，电弧没有受到水的直接影响，但环境压力的作用，使其仍表现出和湿法焊接电弧基本相同的特点。 二、水下焊接的冶金特点 水下焊接的冶金过程，由于受到水和压力的影响，表现出与陆上焊时不同的特点． 水的影响主要表现在二个方面： 一是由于电弧气氛成分的变化，其中氢和氧对焊接冶金过程的影响特别显著。再加上其它因素（如压力）的影响，使焊缝中的氢含量增加并使金属元素和合金元素的烧损加剧，焊缝金属氢含量现在已成为评价水下焊接方法的一个重要指标。 另一个重要影响是使焊缝的冷却过程会因不同的焊接方法而出现很大的差异，从而使焊缝的金相组织和力学性能也会有很大的不同。 第四节 水下焊接材料、设备及工艺 一、水下焊接材料 二、水下焊接设备 1. 湿法焊接设备 1）焊接电源从安全角度来考虑，水下湿法焊时一般要采用直流电源， 2) 焊接电缆水下焊接用申缆应具有足够的导电面积，绝缘性能良好，并能在高压环境下使用。 4) 切断开关 3) 水下焊钳 水下焊钳对绝缘电阻的要求较严格，一般不应小于2.5MΩ。 2. 干法及局部干法焊接设备 局部干法焊接中，可选用哈尔滨焊接研究所生产的NBS-500型水下局部排水半自动C02焊接设备 三、水下焊