海洋結(jié)構(gòu)物水下焊接修復(fù)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

1、KJ此京/&蝕化工骨欲jerijgyBEUIMGINSTTLJTEQF PETROCHEM1QA. TECINOLQGY海洋結(jié)構(gòu)物水下焊接維修技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀學(xué)生姓名：王紀(jì)兵課程名稱(chēng)：機(jī)械工程學(xué)科前沿講座學(xué)院：機(jī)械工程學(xué)院班級(jí)： 機(jī)研14導(dǎo) 師：焦向東2015年7月海洋結(jié)構(gòu)物水下焊接維修技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀摘要：本文針對(duì)水下焊接面臨的主要問(wèn)題，并結(jié)合不同焊接工藝方法所適應(yīng)的水深環(huán)境，介紹了水下濕法 焊接、局部干法水下焊接、干法水下焊接等水下焊接修復(fù)技術(shù)在國(guó)內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀。簡(jiǎn)單介紹了具有應(yīng)用 前景的水下摩擦焊接方法和水下激光焊接等水下焊接修復(fù)新技術(shù)。關(guān)鍵詞：水下焊接水下濕法焊接水下局部干法焊接水下干法焊接摩

2、擦焊接激光焊接Current situation of the development of underwater weldingrepair technology of Marine structuresAbstract： This article in view of the underwater welding major problems and according to different welding methods for the depth of the water environment, introduces the development present situati

3、on of underwater welding repair technology such as underwater wet welding, local dry underwater welding, dry underwater welding at home and abroad. Underwater friction welding method with the prospect of application and underwater laser welding, etc.new technology of underwater welding repair are in

4、troduced.Key words： Underwater welding Underwater wet welding Local dry underwater welding Hyperbaric underwater welding Friction welding Laser welding0前言21世紀(jì)是海洋的世紀(jì)，加快發(fā)展海洋工程技 術(shù)對(duì)我國(guó)發(fā)展有重大的戰(zhàn)略意義。隨著人們對(duì)海 洋認(rèn)識(shí)的深入以及國(guó)民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展、戰(zhàn)略能 源的迫切需求，海洋資源的開(kāi)發(fā)利用得到了長(zhǎng)足 的發(fā)展，尤其是隨著海上石油天然氣的開(kāi)采技術(shù) 及裝備的發(fā)展，海洋工程也由淺海向深海不斷地 推進(jìn)，人類(lèi)在海洋里的活動(dòng)日益頻

5、繁，建造的海 洋結(jié)構(gòu)物逐年增加，然而在安裝和長(zhǎng)期運(yùn)行過(guò)程 中也難免會(huì)出現(xiàn)損壞，這種損壞不但會(huì)造成經(jīng)濟(jì) 損失，同時(shí)可能會(huì)造成嚴(yán)重的環(huán)境災(zāi)難，一般都 要求盡快實(shí)施修復(fù)。因此水下焊接技術(shù)作為組裝、 維修諸如采油平臺(tái)、輸油管線(xiàn)以及海底倉(cāng)等大型 海洋結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵技術(shù)之一，也取得到了飛速發(fā)展。隨著水下焊接工作量日益增加，其需求也日 趨迫切。由于海洋結(jié)構(gòu)物的形狀、尺寸、所處水 深及結(jié)構(gòu)所受載荷性質(zhì)的差異，對(duì)焊接質(zhì)量的要 求也有所不同，因此在考慮經(jīng)濟(jì)與安全因素時(shí)所 采用的焊接方法也有所不同。因此，必須及早關(guān) 注和研究能夠用于海洋石油工程的水下焊接方 法、裝備及系統(tǒng)配套技術(shù)，了解國(guó)內(nèi)外水下焊接 的技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨

6、勢(shì)，著手規(guī)劃當(dāng)前及今后一 段時(shí)間內(nèi)針對(duì)工程應(yīng)用需開(kāi)展的技術(shù)開(kāi)發(fā)工作內(nèi) 容，這對(duì)于推進(jìn)我國(guó)海洋工程的發(fā)展，具有十分 重要的意義。水下焊接面臨的基本問(wèn)題1.1水下焊接的可見(jiàn)性差在水下，由于水對(duì)光線(xiàn)的吸收、反射、折射 等作用，致使水中的能見(jiàn)度比空氣中差很多；在焊 接過(guò)程中，焊材燃燒產(chǎn)生的大量保護(hù)氣體和煙霧 也使操作者對(duì)焊接過(guò)程難以做到精確的把握；此 外，在海底有大量海藻和淤泥的情況時(shí)，更使焊 接過(guò)程的可見(jiàn)性降低。因此，在水下焊接過(guò)程中， 由于水下可見(jiàn)性差，操作者對(duì)焊接熔池、焊縫的 成型及焊接的弧光很難做到精確把握，致使整個(gè) 焊接過(guò)程基本屬于“盲焊”，造成焊縫缺陷較多、 焊接接頭質(zhì)量差。1.2水環(huán)境對(duì)

7、焊縫的影響在水下焊接，電弧的高溫燃燒極易使焊材周 圍的水分解，產(chǎn)生大量的氫氣和氧氣，致使焊縫 中的氫含量過(guò)高，產(chǎn)生大量裂紋。一般水下接焊 縫中的氫含量可達(dá)3040 mL/100 g，最高可達(dá) 6070 mL/100 g,比陸上焊接高幾倍1。1.3水對(duì)焊件冷卻速度的影響在水下焊接，由于水具有高傳導(dǎo)熱系數(shù)，致 使焊件的熱影響區(qū)和焊縫急速冷卻，產(chǎn)生大量的 淬硬組織，使工件的韌性變差，壽命降低。1.4水壓的影響在水下，隨著深度的增加，水壓會(huì)隨之增大， 致使焊接電弧弧柱變細(xì)，焊道變窄，焊縫高度增 加，同時(shí)導(dǎo)電介質(zhì)密度增加，從而增加了電離難 度，電弧電壓隨之升高，電弧穩(wěn)定性降低，飛濺 和煙塵也增多。因此，

8、壓力增加時(shí)對(duì)焊接過(guò)程的 工藝特性、焊縫性能以及焊縫的化學(xué)成分等都會(huì) 產(chǎn)生不利的影響。1.5焊接的連續(xù)性差由于水下的特殊環(huán)境，焊接操作的不便性， 焊接過(guò)程很難連續(xù)操作。水下焊接技術(shù)分類(lèi)由于海洋結(jié)構(gòu)物工作性質(zhì)的差異，所處海洋 環(huán)境不同以及結(jié)構(gòu)形式多樣，因此水下焊接形式 也多種多樣，如圖1所示2】。到目前為止，已研究 和應(yīng)用的水下焊接方法達(dá)20多種?；镜募夹g(shù)發(fā) 展方向均是:適應(yīng)更大的水深,提供更高的連接質(zhì) 量，更大程度地提高自動(dòng)化作業(yè)水平甚至發(fā)展到無(wú) 潛水員支持的全自動(dòng)化作業(yè)。水下焊接技術(shù)的最新進(jìn)展3.1濕法水下焊接這種方法不采取特殊的排水措施，焊接直接在 水中進(jìn)行。最常用的方法為焊條電弧焊和藥芯

9、焊 絲電弧焊。此類(lèi)方法操作方便、靈活，設(shè)備簡(jiǎn)單，施工造價(jià) 較低，故應(yīng)用較廣，但焊接缺陷多，焊接質(zhì)量較差， 因而這種方法不能用于焊接重要的海工程結(jié)構(gòu)。 一般只用于水深W 100m的海岸工程非重要結(jié)構(gòu) 物的維修。在焊條方面，比較先進(jìn)的有英國(guó)Hydroweld 公司開(kāi)發(fā)的Hydroweld FS水下焊條、美國(guó)專(zhuān)利的 水下焊條7018S焊條及德國(guó)Hanover大學(xué)基于渣 氣聯(lián)合保護(hù)對(duì)熔滴過(guò)渡的影響和保護(hù)機(jī)理所開(kāi)發(fā) 的雙層自保護(hù)藥芯焊條。美國(guó)的Stephen Liu等人 在焊條藥皮中加入Mn、Ti、B和稀土元素，改善 了焊接過(guò)程中的焊接性能，細(xì)化了焊縫微觀(guān)組織， 一定程度上提高了水下焊接的質(zhì)量3,18】

10、。我國(guó)在焊 條研制方面也有一定的進(jìn)展，現(xiàn)在的主要產(chǎn)品有 TSH-1、TS202、TS203、TS208。其中 TS208 焊條 具有優(yōu)良的防水性能和絕緣性能，焊縫成形優(yōu)良， 電弧穩(wěn)定，并具有良好的力學(xué)性能，抗拉強(qiáng)度大 于530MPa，已用于重要橋梁等海洋設(shè)施的水下焊 接。表1、表2列出了 TS208焊條的熔敷金屬力 學(xué)性能和對(duì)接接頭性能（實(shí)驗(yàn)用母材為Q345鋼）， 并與英國(guó)某知名品牌水下焊條進(jìn)行比較。表1 TS208焊條和國(guó)外焊接熔覆金屬力學(xué)性能4焊條O 02/MPaO b/MPa6 /%叩/%TS20847057017.030.0國(guó)外焊條46554017.532.0表2 TS208焊條對(duì)接接

11、頭性能4板拉伸冷彎O 02/MPa斷裂位置d=6a，彎曲角度20評(píng)定540母材無(wú)裂紋合格545焊縫無(wú)裂紋合格藥芯焊絲方法是近年來(lái)開(kāi)發(fā)的一種新的水下 焊接方法。由英國(guó)TWI與烏克蘭巴頓研究所合作 完成了一套水下濕法藥芯焊絲焊接的送絲機(jī)構(gòu)、 控制系統(tǒng)及其焊接工藝。藥芯焊絲其金屬與焊藥 的配合在熱量上更為有效，并且加進(jìn)的焊藥能有 效地改善電弧電離條件和促進(jìn)金屬過(guò)渡的穩(wěn)定， 用于深水中焊接，其優(yōu)點(diǎn)更突出。我國(guó)華南理工 大學(xué)劉桑、鐘繼光等人開(kāi)發(fā)了一種藥芯焊絲微型 排水罩水下焊接方法，使用該方法得到的焊縫成 形美觀(guān)，性能良好5】。我國(guó)葉建雄等人也相繼研究 了旋轉(zhuǎn)電弧水下藥芯焊絲電弧焊的智能化焊接系 統(tǒng)，并

12、取得了良好的效果。該方法促使水下焊接 向自動(dòng)化方向發(fā)展，大大提高了焊接效率，降低 焊接成本I67】。3.2局部干法水下焊接局部干法焊接是用氣體把要進(jìn)行焊接的局部 區(qū)域的水人為地排開(kāi)，形成一個(gè)較小的氣相區(qū)，使 電弧在其中穩(wěn)定燃燒的焊接法。局部干法水下焊 接的種類(lèi)很多，包括干箱式焊接、干點(diǎn)式焊接、 水簾式干法焊接、鋼刷式水下焊接以及局部干法 大型氣罩法水下MIG/TIG焊接等。其中已經(jīng)在生 產(chǎn)中應(yīng)用的焊接方法有氣罩式水下焊接法、水簾 式水下焊接法和可移動(dòng)氣室式水下焊接法。國(guó)外發(fā)展?fàn)顩r：美國(guó)1968年首先提出可移 動(dòng)氣室式水下焊接概念的，可移動(dòng)氣室式水下焊 接有1個(gè)可以移動(dòng)的一段開(kāi)口的氣室，通入的氣

13、 體既是排水氣體又是保護(hù)氣體，用氣體將氣室內(nèi) 的水排出，氣室內(nèi)呈氣相，電弧在其中燃燒。1973 年開(kāi)始在生產(chǎn)中應(yīng)用，該方法的氣室直徑較小， 只有100130 mm；日本首先提出水簾式水下焊 接法由，焊槍結(jié)構(gòu)為兩層。高壓水射流從焊槍外 層呈圓錐形噴出，形成一個(gè)挺度高的水簾，阻擋 外面的水入侵。焊槍內(nèi)層通入保護(hù)氣體，把焊槍 正下方的水排開(kāi)，使保護(hù)氣體能在水簾內(nèi)形成一 個(gè)穩(wěn)定的局部氣相空腔，焊接電弧在其中不受水 的干擾，穩(wěn)定燃燒屬于較小范圍的局部干法，為 解決可見(jiàn)度問(wèn)題，又相繼提出了鋼刷式局部干法 水下焊接，施焊時(shí)可采用自動(dòng)焊，也可采用半自 動(dòng)焊。國(guó)內(nèi)進(jìn)展：我國(guó)哈爾濱焊接研究所研制成功 了 LD-C

14、Q焊接方法，并開(kāi)發(fā)了配套的NBS-500型 水下半自動(dòng)焊機(jī)，在國(guó)內(nèi)進(jìn)行了多成功施焊，焊 接接頭的質(zhì)量可以滿(mǎn)足國(guó)際上常用的 API 1104 規(guī)程的要求；張旭東等人對(duì)水下局部干法激光焊 接進(jìn)行了研究，使激光焊接成功應(yīng)用于水下焊接; 北京石油化工學(xué)院能源工程連接技術(shù)研究中心與 上海核工程研究設(shè)計(jì)院合作，共同研制了一套局 部干法自動(dòng)水下焊接試驗(yàn)系統(tǒng)，并利用該試驗(yàn)裝 置進(jìn)行了模擬5m和15m水深條件下的局部干法 自動(dòng)焊接；海洋石油工程股份有限公司與天津大 學(xué)合作，共同研制了一套基于固定式排水罩的水 下局部干法半自動(dòng)GMAW焊接系統(tǒng)，采用壓力 艙試驗(yàn)?zāi)M開(kāi)發(fā)了水深60m的海洋工程用結(jié)構(gòu)鋼 的焊接工藝，并

15、成功在渤海海域進(jìn)行水深10 m和 22 m條件下的海試。局部干法水下焊接由于焊接局部區(qū)域排除了 水的干擾，改善了焊接接頭質(zhì)量且不需要大型焊接 艙，設(shè)備簡(jiǎn)單，成本較低，又具有濕法焊接的靈 活性，適應(yīng)性明顯增大，因此是很有應(yīng)用前景的 水下焊接方法。3.3干法水下焊接干法水下焊接是用氣體將焊接部位周?chē)乃?排除，使焊接過(guò)程在干燥或半干燥的條件下進(jìn)行。 進(jìn)行干法水下焊接時(shí)，需要設(shè)計(jì)和制造復(fù)雜的壓力 艙或工作室。根據(jù)壓力艙或工作室內(nèi)的壓力不同， 干法水下焊接又可分為高壓干法水下焊接和常壓 干法水下焊接。3.3.1高壓干法水下焊接該焊接方法采用高壓干式氣室，氣室底部是開(kāi) 口的，通入氣壓稍大于工作水深壓力的

16、氣體，把 氣室內(nèi)的水從底部開(kāi)口處排出，焊接是在干的氣 室中進(jìn)行的。該方法完全排除了水對(duì)焊接的影響， 是當(dāng)前水下焊接方法中焊接質(zhì)量最好的方法之 一，基本上可達(dá)到陸上焊縫的水平，目前最大實(shí) 用水深為360 m。高壓干法水下焊接由于氣室往往受到工程結(jié) 構(gòu)形狀、尺寸和位置的限制，有一定的局限性，適 應(yīng)范圍有限，目前僅用于海底管線(xiàn)等規(guī)則焊縫的 焊接。氣室必須配有一套生命維持、濕度調(diào)節(jié)、 監(jiān)控、照明、安全保障、通信聯(lián)絡(luò)等系統(tǒng)，故其 輔助工作時(shí)間長(zhǎng)，水面支持隊(duì)伍龐大，施工成本 較高。同時(shí)還存在“壓力影響”這個(gè)問(wèn)題，在深 水下進(jìn)行焊接（如幾十米到幾百米）時(shí)，隨著電 弧周?chē)鷼怏w壓力的增加，焊接電弧特性、冶金特

17、性及焊接工藝特性都要受到不同程度的影響。而 且焊接質(zhì)量及工藝方法還受艙內(nèi)氣體成分的限 制。國(guó)內(nèi)外大部分高壓焊接試驗(yàn)艙大多采用Ar氣、 He氣或者混合氣體，北京石油化工學(xué)院開(kāi)展了高 壓空氣環(huán)境下的TIG、MIG焊以及激光復(fù)合焊接工 藝的研究，取得了良好成果。理論上陸上使用的各種焊接方法均可以應(yīng)用 于高壓焊接，但是不同的焊接方法適應(yīng)的壓力范 圍不同。根據(jù)目前的研究表明TIG焊適于用在水 深500m以下，500m甚至1000m以上的焊接可以 選擇MIG焊接和等離子焊接。Cranfield University 的研究人員利用高壓焊接試驗(yàn)裝置HyperWeld250, 采用連續(xù)送絲、脈沖電流工藝，實(shí)現(xiàn)

18、了 250bar壓力 即相當(dāng)于2500m水深條件之下的MIG焊接,并且對(duì) 焊接電弧、熔滴過(guò)渡、焊接熔池等進(jìn)行了深入研 究8。目前高壓干法水下焊接模擬研究進(jìn)展比較 大。國(guó)外進(jìn)展：挪威SINTE-Simweld試驗(yàn)裝置其壓 力艙的設(shè)計(jì)壓力為10 MPa，相當(dāng)于海深1 000 m 處的壓力；英國(guó)Cranfield大學(xué)Hyperweld250 Simulator試驗(yàn)裝置能模擬2500m水深的艙內(nèi)無(wú) 人高壓干法水下焊接，提供了一種在的水深 2500m范圍內(nèi)可行的連接方式，能在無(wú)人情況下 對(duì)深水管道和支架進(jìn)行條狀焊縫的修補(bǔ)，并能保 證深水管道熱渣連接的密封性能回；蘇格蘭NHC 的艙內(nèi)載人高壓焊接研究模擬試

19、驗(yàn)裝置；德國(guó) GKSS中心的試驗(yàn)裝置對(duì)6001100 m水深處藥 芯焊絲弧焊的短路過(guò)渡行為、電源輸出功率大小 和梯度對(duì)熔滴過(guò)渡的影響、熔池反應(yīng)機(jī)理、氧吸 附的影響因素和保護(hù)氣體的選擇等進(jìn)行了研究， 該研究成果已應(yīng)用于設(shè)計(jì)高壓焊接艙，取得了令 人滿(mǎn)意的結(jié)果。在國(guó)內(nèi)，哈爾濱焊接研究所研制 了 HSC-1和HSC-2試驗(yàn)裝置；北京石油化工學(xué)院 建立了目前國(guó)內(nèi)最大的高壓焊接試驗(yàn)裝置試驗(yàn)艙 設(shè)計(jì)壓力1.5 MPa，并且對(duì)高壓空氣下脈沖TIG、 MIG焊工藝參數(shù)進(jìn)行了研究，獲得良好的成果10】。陳錦鴻等人采用高壓干法焊接修復(fù)了廣州市 一過(guò)河水管，維修水深15m，水管直徑為630 mm， 壁厚8 mm，使我

20、國(guó)的水下焊接技術(shù)獲得了新的發(fā) 展口】。3.3.2常壓干法水下焊接常壓干法水下焊接技術(shù)是指在深水區(qū)域內(nèi)焊 工仍能與陸地上一樣，在特制的一個(gè)大氣壓的干 式氣室里進(jìn)行焊接如圖2所示。焊接的最大優(yōu)點(diǎn) 是可以有效地消除水對(duì)焊接質(zhì)量的影響，焊接條 件幾乎和陸地一樣，焊接質(zhì)量達(dá)到最好，但焊接 設(shè)備復(fù)雜，提供保障的人員更多、施工的費(fèi)用更 高，比高壓干焊法更復(fù)雜，且焊接接頭的形式也 有局限性，一般只能用于管線(xiàn)接頭的焊接，所以 還不能廣泛應(yīng)用。1-浮箱；2-常壓艙；3-液壓測(cè)力計(jì)；4-裝配塞；5-新管；6調(diào)整短管；7-密封卡環(huán)圖2常壓焊接原理示意圖6國(guó)外進(jìn)展：1977年，法國(guó)LPS公司首先采用 這種方法在北海水深

21、150m處成功地焊接了直徑 426mm的海底管線(xiàn)。2005美國(guó)TDS公司研制了能 在600 m深水下進(jìn)行常壓干法水下焊接裝置，用 于焊接管徑900 mm、壁厚32 mm的管道3】。目前 國(guó)內(nèi)還沒(méi)有常壓干法水下焊接的設(shè)備12】。此外還有兩種特殊情況的常壓干法水下修復(fù) 技術(shù)：一種是將結(jié)構(gòu)物主要是管道提升出水面，在 水上焊接，焊接完畢再下放到海底；另一種是修筑 圍繞結(jié)構(gòu)物待修部位，連接到水面的圍堰，在干式 圍堰內(nèi)焊接10】。提升修復(fù)和圍堰焊接只能應(yīng)用于 某些特殊場(chǎng)合，而且通常只能應(yīng)用于淺水區(qū)域。 2011年5月，中國(guó)石油天然氣管道局維搶修分公司 在大亞灣利用圍堰方式，完成了淺海海底管道維搶 修封堵改

22、線(xiàn)施工。3.4其他水下焊接技術(shù)3.4.1水下固相連接技術(shù)摩擦焊接與電弧焊接比較，因?yàn)榻宇^性能優(yōu)異 且高效、低耗、清潔、高精度而具有突出的優(yōu)勢(shì), 已經(jīng)成為當(dāng)前發(fā)展最為迅速的焊接技術(shù)。對(duì)于水 下應(yīng)用而言摩擦焊接容易實(shí)現(xiàn)水下機(jī)器人的自動(dòng) 焊接，保證安全和減少費(fèi)用，盡可能地淘汰人工 潛水操作。摩擦焊接質(zhì)量對(duì)于水深不敏感,不同水 深焊接參數(shù)幾乎沒(méi)有變化，這是電弧焊接難以比擬 的巨大技術(shù)優(yōu)勢(shì)，所以摩擦焊接成為當(dāng)前海洋結(jié)構(gòu) 物水下修復(fù)的熱門(mén)研究領(lǐng)域。摩擦焊接方法種類(lèi) 很多，其中應(yīng)用較多的有摩擦螺柱焊(Friction Stud welding)、攪拌摩擦焊接(Friction Stir welding)、摩

23、 擦疊焊(Friction Stitch welding)、徑向摩擦焊接 (Radial Friction Welding)。摩擦螺柱焊(Friction Stud welding)在 ROV(Remotely Operated Vehicle)支持下已經(jīng)成功 地應(yīng)用于深水陽(yáng)極修復(fù)等眾多場(chǎng)合。英國(guó)Circle Technical Services Ltd.公司采用該技術(shù)實(shí)施的成功 案例最多。北京石油化工學(xué)院能源工程先進(jìn)連接 技術(shù)研究中心自主提出結(jié)構(gòu)方案，設(shè)計(jì)制造了摩 擦螺柱焊機(jī)，使得進(jìn)行連接機(jī)理的相關(guān)研究具備 了一定的硬件基礎(chǔ)，并進(jìn)行了初步的水下摩擦螺 柱焊接研究13。摩擦疊焊是TWI于199

24、2年發(fā)明的以海洋平 臺(tái)、海底管道修復(fù)為主要目的的固相焊接技術(shù)，將 一系列錐形螺柱塞入一系列相應(yīng)的錐形預(yù)鉆焊孔 之中,從而疊合搭接“縫合”(Stitch)出來(lái)完整焊縫 進(jìn)行裂紋修復(fù)，其基本單元過(guò)程稱(chēng)為FHPP(Friction Hydro Pillar Processing)，其基本原理見(jiàn)圖 3。圖3摩擦疊焊單元過(guò)程與完整焊縫形成1997年6月-2000年5月,由德國(guó)GKSS研究 中心、英國(guó)國(guó)家高壓焊研究中心 (NHC)、英國(guó) CireleTechniealService公司、英國(guó) StoltOffshoreLtd.、 瑞典N(xiāo)EOSRoboties等7家單位組成的項(xiàng)目組，研制 開(kāi)發(fā)了一套基于電動(dòng)

25、機(jī)器人和摩擦疊焊摩擦頭的 無(wú)人操作鋼結(jié)構(gòu)水下裂紋修復(fù)系統(tǒng)。1998年12 月-2001 年 8 月，由 Stolt Offshore Ltd.、NHC、GKSS 聯(lián)合開(kāi)發(fā)了歐盟THERMIE Stitchpipe深水油氣管道 修復(fù)用的摩擦疊焊系統(tǒng)樣機(jī)。2006年北京石油化工學(xué)院與中國(guó)攪拌摩擦焊 中心合作，結(jié)合水下修復(fù)環(huán)境要求，成功開(kāi)發(fā)出了 中國(guó)首臺(tái)水下摩擦疊焊設(shè)備，主要用于鋼板、鋼管 等材料的焊接;可實(shí)現(xiàn)厚度10-25mm鋼板對(duì)接及 管徑W200mm管道焊接網(wǎng)。機(jī)器人技術(shù)是摩擦焊接新技術(shù)應(yīng)用的重要條 件，對(duì)于深水修復(fù)，因?yàn)闈撍畣T飽和潛水深度的 限制，所以必須采用的水下遙控機(jī)器人ROV進(jìn)行 作業(yè)

26、。攪拌摩擦焊是一種機(jī)械摩擦生熱連接方法， 攪拌頭承受巨大的載荷，鋼材的連接尤其如此，要 求機(jī)器人有很大的剛度，而傳統(tǒng)的機(jī)器人是不能 滿(mǎn)足要求的，并聯(lián)機(jī)器人發(fā)揮了重要作用15。3.4.2激光焊接與爆炸焊接激光焊接能量便于長(zhǎng)距離傳輸至待焊部位且 易于控制，焊接系統(tǒng)可以簡(jiǎn)化和集中，因此激光 水下焊接技術(shù)已成為核電廠(chǎng)遠(yuǎn)程處理的最佳工具 之一，激光焊接已經(jīng)成功地應(yīng)用于30m水深核反 應(yīng)堆裂紋的濕式修復(fù)陽(yáng)20，因此在海洋工程水下 焊接中也有著重要的應(yīng)有前景。爆炸焊接是一種 鍛壓焊接技術(shù)，雖然在20世紀(jì)70年代曾經(jīng)用于水 下連接，但是后來(lái)沒(méi)有繼續(xù)發(fā)展，其主要原因是 對(duì)于安全性的擔(dān)心【17】?？偨Y(jié)由于水下濕法

27、焊接的質(zhì)量難以保證，因此 新型焊接材料的研究受到人們的重視。隨著高質(zhì) 量的水下焊條和藥芯焊絲不斷研發(fā)，水下濕法焊 接質(zhì)量逐步提高且應(yīng)用的水深增加，水下濕法焊 接的優(yōu)勢(shì)可以得到進(jìn)一步的發(fā)揮。局部干法水下焊接是一個(gè)比較有發(fā)展前 途的焊接方法，這種方法簡(jiǎn)單易行，用較少的投 資就能較快地獲得經(jīng)濟(jì)上的收益，但多數(shù)方法仍 難以保證焊縫的質(zhì)量，且水深不超過(guò)3040m,將其 用于海洋工程的焊接，還需在許多方面開(kāi)展攻關(guān)， 甚至還需在方法上有所創(chuàng)新。目前的高壓干法水下焊接仍然需要潛水 焊工的輔助，因而實(shí)際應(yīng)用的焊接系統(tǒng)的水深還 不能超過(guò)650m。要實(shí)現(xiàn)水下焊接技術(shù)在更深的海 域應(yīng)用，必須發(fā)展智能化的無(wú)人焊接機(jī)器人

28、。激光焊、電阻焊、摩擦焊和爆炸焊等先進(jìn) 的水下焊接方法獲得了廣泛的研究，尤其是水下 摩擦焊接與機(jī)器人技術(shù)的結(jié)合，使得水下焊接修 復(fù)技術(shù)得到了極大的發(fā)展。參考文獻(xiàn)吳 磊,宋紅偉.水下焊接技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)J. 管道技術(shù)與設(shè)備，2012,2:37-39.周燦豐，焦向東，陳家慶，等.海洋工程水下連接新 技術(shù)J.北石油化工學(xué)院學(xué)報(bào),2006,14(3):22-25.朱加雷，俞建榮，焦向東，等.水下焊接技術(shù)研究和 應(yīng)用的進(jìn)展J.2005,34 (4)： 1-3.吳倫發(fā)，王君民，鄭曉光，等.低合金鋼用濕法水下 焊條的研制及應(yīng)用J.熱加工工藝，2006, 35(11)： 65-67.劉桑鐘，繼光王，國(guó)榮.水下焊接技術(shù)研究與應(yīng)用的 新進(jìn)展J.中國(guó)修船，2000( 3) : 12 -14.周利,劉一搏，郭寧，等.水下焊接技術(shù)的研究發(fā)展現(xiàn) 狀J.電焊機(jī)，2012,42 (11)： 6-10.葉建雄，張華.旋轉(zhuǎn)電弧水下藥芯焊絲電弧焊的智能 化焊接系統(tǒng)J.焊接學(xué)報(bào)，2008,29 (3)： 141-145.Amin S. Azara, Neil Woodwardb, Hans FostervolIc.Sta