北京石油化工学院能源工程先进连接技术研究中心成果简介（1）--先进水下连接技术 -学兔兔 www.xuetutu.com.docx

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北京石油化工学院能源工程先进连接技术

研究中心成果简介(1)

——先进水下连接技术

焦向东，周灿丰，陈家庆，纪文刚，高辉，朱加雷，姬宜朋，罗雨

(北京石油化工学院能源工程先进连接技术研究中心，北京102617)

0前言

从2000年以来，北京石油化工学院能源工程先进连接技术研究中心(以下简称研究中心)在国家高技术研究发展计划(863计划)等的支持下，开发了一系列高新焊接技术，尤其是在水下焊接和焊接自动化领域取得了重要突破。研究中心建立了水下干式高压焊接装置，研制成功了遥操作海底管道维修焊接机器人，开发了海底管道高压焊接工艺，并进行了海上试验。除了水下干式高压焊接，研究中心还建立了用于核电厂检修的水下焊接实验系统，能够模拟30m水深工程环境，开发了不锈钢水下自动焊接工艺。此外，研究中心还开展了摩擦叠焊技术研究，该技术具有广阔的深水应用前景。

1研究中心简介

北京石油化工学院原隶属于中国石油化工集团公司，2000年2月以后归属北京市教委管理，主要科研方向是石油天然气勘探、开发、炼制工艺与设备。能源工程先进连接技术研究中心以北京石油化工学院为依托，联合海洋石油工程股份有限公司、国核电站运行服务技术有限公司、唐山开元企业集团进行共建，并于2010年1月获得北京高等学校工程研究中心建设批准立项。

研究中心下设水下焊接工艺与设备、焊接自动化与智能化机器人应用、连接新技术与新型材料连接成型、能源工程检测与监测技术4个主要研究方向。研究中心现有固定研究人员48人，客座人员6人，其中高级职称28人、中级职称16人、实验人员10人。研究中心设有技术委员会，由学校、企业、学会、协会的12

202011年第3期

名技术专家组成，其中教授5人、高级工程师7人。

研究中心实验室由学校实验室和共建企业实验室、试验场地组成。学校已经建成高压焊接实验室、核电焊接实验室、深水连接实验室，正在筹建疲劳实验室、焊接试验水池、焊接自动化实验室、机器人焊接技术实验室、焊缝检测技术实验室。海洋石油工程股份有限公司拥有工程技术研究中心、焊接实验室。国核电站运行服务技术有限公司拥有核工业无损检测中心、核电站模拟体厂房。唐山开元企业集团拥有焊接实验车间。

近10年来，研究中心在国家863计划重大项目等的支持下取得了一系列突出的科技成果，尤其是在水下焊接和焊接自动化方面取得了重大突破。截至目前，完成863计划项目3项、国家自然科学基金项目2项、国防科工委项目1项、北京市自然基金2项，在核心刊物发表论文100余篇，出版专著2本，获得专利授权20项。

2水下干式高压焊接

2002~2006年，研究中心与海洋石油工程股份有限公司合作，完成了国家“十五”863重大项目“水下干式管道维修系统”之“水下干式高压焊接”子课题。高压环境电弧行为与常压环境存在重大差异，电弧稳定性差。本课题建造了国内最大的水下干式高压焊接试验装置，研制了国内第一台遥控操作的海底管道维修焊接机器人，开发了国内第一套海底管道高压焊接工艺。

水下干式高压焊接试验装置如图1所示，该装置主要由高压焊接实验舱、配气储罐、管道、仪表和中央控制台等组成。高压焊接实验舱设计压力1.5MPa,采用液压驱动快开舱门结构，使用安全、方便、高效，筒体

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内径达到1.6m,可以实现直径600mm管道的全位置焊接，能够满足100m以内海底管道维修焊接设备和工艺试验研究的需要，也可以进行平板任意空间位置的焊接试验研究，满足不同空间位置水下结构维修的需要。高压焊接实验舱内安装了CCD图像传感器，用于舱外遥操作焊接，安装了电流传感器和电压传感器，用于焊接过程电参数采集，并且配备了高速摄像机用于熔滴过渡过程研究。

图1水下干式高压焊接试验装置

设备主要由位于水下干式舱内的焊接机头、可编程控制器、冷却水箱、摄像机，以及位于水面的焊接电源、视频监控系统、控制盒等组成。采用位于船上的焊工与水下干式舱内的潜水员协同配合的遥操作工作模式，提高了焊接质量和工作效率，显著降低了对于舱内潜水员的焊接资质要求，节约了工程成本，符合我国潜水焊工严重短缺的实际情况。采用高压环境弧压反馈技术，由控制程序自动调节钨极与工件的相对距离，解决了管道维修现场组对困难导致的错边较大进而影响焊接质量的难题，结合高压环境视频监控技术，实现了海底管道遥操作全位置焊接，遥操作距离达到100m。