局部干法水下焊接技术优化方案

2023-06-26 理论教育版权反馈

【摘要】：2.钢丝刷式局部干法水下焊接日本1979年开发了一种钢丝刷式局部干法水下焊接装置，其工作示意图如图1-8-18所示。

局部干法水下焊接是一种介于湿法和高压干法水下焊接之间的方法，它采用一种小型排水装置，通入高压气体或采用其他机械方式将焊接区周围的水排开，电弧在排水罩内“干”的环境下燃烧，焊接过程类似于干法水下焊接，而焊工和其他设备仍然处在海水中，施工环境接近湿法水下焊接。局部干法水下焊接质量较高，而且设备简单，操作方便灵活，焊接前所需的准备工作较少，施工成本约为干法焊接的一半，可焊接的结构类型没有限制，因此是一种很有前途的水下焊接方法。

1.水下局部排水半自动CO₂焊

哈尔滨焊接研究所1977年研究成功了水下局部排水半自动CO₂焊（简称LD-CO₂）。

（1）基本原理该法的原理如图1-8-17所示，利用一个特制的小型排水罩，其上端与潜水面罩（或头盔）相连接并密封防水，下端带有弹性泡沫塑料垫。半自动焊枪从侧面插入罩内，焊枪的手柄与罩体密封防水、铰接。焊接时将排水罩压在坡口上，向罩内通入CO₂气体。由于排水罩上端被潜水面罩密封住，CO₂气体迫使罩内的水向下移动，从泡沫塑料垫与焊件的接触面处排出罩外，直至罩内全部充满CO₂气体，形成一个CO₂气室。这时引弧焊接，电弧便在CO₂气体介质中燃烧，从而实现了局部干法水下焊接。焊接时，半自动焊枪和送丝箱都随潜水焊工带入水中，其余设备放在作业船（或工作平台）上，由水面辅助人员操作。

图1-8-15 环境压力对焊缝化学成分（质量分数）的影响

图1-8-16 环境压力对焊缝金属扩散氢含量的影响

图1-8-17 LD-CO₂焊接原理示意图

（2）焊接设备及材料LD-CO₂焊使用NBS-500型水下局部排水自动焊机，该焊机由ZDS-500型晶闸管式弧焊整流器、SX-III型电源型水下送丝箱、SQ-III型水下半自动焊枪以及供气系统等部分组成。

LD-CO₂焊接法适用于焊接低碳钢以及抗拉强度为500MPa的低合金钢。一般采用直径为0.8～1.2mm的H08Mn2SiA镀铜焊丝。

（3）焊接参数水下焊接都要求全位置焊接，一般选用1mm直径的焊丝，以短路过渡的参数进行焊接。焊接电流应根据钢板厚度、空间位置、坡口形式、所焊部位及需要的熔滴过渡形式来选择。常用的焊接电流及电弧电压范围见表1-8-1。

表1-8-1 不同直径焊丝LD-CO₂焊接电流及电弧电压范围

焊接速度范围为100～300mm/min，焊丝伸出长度一般为焊丝直径的10倍，CO₂气体流量需由潜水焊工根据实际观察到的排水效果确定。

2.钢丝刷式局部干法水下焊接

日本1979年开发了一种钢丝刷式局部干法水下焊接装置，其工作示意图如图1-8-18所示。在普通CO₂焊接喷嘴端部镶上不锈钢丝刷，焊接时钢丝刷能围住喷嘴端部至工件间的电弧空间，钢丝刷有弹性，能保持与工件的良好接触。焊接时保护气体从钢丝间隙以小气泡的形式逸出，并排出里面的水，形成一个局部干的空间。由于电弧的强光被细密的钢丝挡住，只能从间隙透出很弱的弧光，因此可以直接观察焊缝。这种方法可用于对接焊和角接焊。

3.微型排水罩药芯焊丝局部干法水下焊接

华南理工大学1999年研制成功微型排水罩药芯焊丝局部干法水下焊接方法，获得国家发明专利授权。

（1）基本原理微型排水罩药芯焊丝水下焊接时不需要外加压缩气体排水，它利用药芯焊丝焊接时药芯分解产生的气体以及残留在焊件表面的水汽化产生的水蒸气排水，在微型罩内形成一个动态无水区，电弧在其中稳定地燃烧。微型排水罩的结构和尺寸决定了水下焊接过程中无水区的大小和稳定程度，是影响焊接质量的关键因素。经过反复试验确定的微型排水罩直径仅为25mm，其结构如图1-8-19所示。

图1-8-18 钢丝刷式局部干法水下焊接示意图

1—焊件 2—焊丝 3—喷嘴 4—保护气体 5—钢丝刷 6—焊缝

图1-8-19 微型排水罩局部干法水下焊接示意图

1—焊枪 2—绝缘套 3—连接套 4—微型罩 5—密封垫 6—焊件

（2）焊接设备及材料微型排水罩药芯焊丝局部干法水下焊接可直接采用陆上气体保护电弧焊机。采用陆上CO₂气体保护药芯焊丝，还可以采用自保护药芯焊丝。

（3）焊接参数根据焊件板厚可选用直径1.2～2.4mm的焊丝，相应电流为200～300A，电弧电压为32～36V，焊接速度为5.3～6.8mm/s。

局部干法水下焊接技术优化方案

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