第五章水下焊接.课件.ppt
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1、1第五章第五章 水下焊接水下焊接2第一节第一节 水下焊接的概述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。3一、水下焊接的基本问题一、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。42. 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
2、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。 54. 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 6第二节第二节 水下焊接的方法水下焊接的方法已研究和应用的水下焊接方法巳达已研究和应用的水下焊接方法巳达20多多种。种。一般将水下焊接方法分为三大类,即湿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。法、干法及局部干法水下焊接。7一、湿法水下焊一、湿法水下焊涂料焊条手弧焊、涂料焊条手弧焊
3、、涂料焊条重力焊、涂料焊条重力焊、涂料焊条低角度焊、涂料焊条低角度焊、涂料焊条躺焊、埋弧焊、涂料焊条躺焊、埋弧焊、熔化极半自动焊熔化极半自动焊及等离子弧焊等。及等离子弧焊等。图图5-1 湿法手工电弧焊示意图湿法手工电弧焊示意图1-工件 2-电弧气泡 3-上浮气泡 4-焊条 5-焊钳8二、干法水下焊二、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。91.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
4、。图5-2 高压干法水下焊接压力仓示意图1-工件 2-电缆 3-干室 4-焊接设备 5-焊枪10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。112.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。12三、局部干法水下焊三、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
5、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。131.大型挡水罩局部干法水下焊图5-3 大型挡水罩局部干法水下焊示意图1-工件 2-电弧 3-保护气 4-挡水罩 5-送丝装置 6-软管 7-焊枪 挡水罩内的无水空间较大。可实现手工电弧焊、气体保护电弧焊。移动灵活性稍差。 142.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15(1)水下空气排水涂料焊条手工电弧
6、焊1-工件 2-电弧 3-焊钳 4-焊条 5-头盔面窗 6-护目玻璃7-旋转气排 8-气流 9-照明灯 10-气泡 11-厚呢垫焊接时,将挡水罩压在待焊部位。焊条从进口孔插入,排水后即可进行焊接。潜水焊工可借助挡水罩内的照明灯观察焊接过程。罩内的旋转气流可以有效地进行排水并排除焊接时产生的烟雾。 设备简单,易于操作,其焊缝质量优于湿法手工电弧焊。 16(2)移动气室式局部干法水下焊挡水罩采用一个可移动气挡水罩采用一个可移动气室,一般多采用半自动气室,一般多采用半自动气体保护焊。体保护焊。可分段移动,也可连续移可分段移动,也可连续移动。动。该法曾在渤海油田的施工该法曾在渤海油田的施工中得到应用。
7、中得到应用。173.小型排水罩局部干法水下焊将小型排水罩直接装在气体保护焊焊枪的端部,保护气体亦起排水作用,在罩内形成一个稳定的局部空间。焊接时,局部空间随焊枪一起移动,对电弧进行有效的保护。排水罩:钢丝刷式,水帘式,旋罩式,小型气罩及同轴式小型气罩等。 l-工件 2-焊丝 3-喷嘴 4-保护气体 5-钢丝刷 6-焊缝18第三节第三节 水下焊接电弧特点及焊水下焊接电弧特点及焊接冶金特点接冶金特点一、水下焊接电弧的特点一、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
8、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。192. 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。表表5-1 不同不同CO2气体压力下焊接电弧稳定性试验值气体压力下焊接电弧稳定性试验值压力(MPa)短路过渡频率(次/min)短路时间(ms)最大短路电流(A)短路时间比率(%)燃弧时间比率(%)断弧时间比率(%
9、)电弧稳定性0524.433023.176.90良0.1484.736021.378.70良0.3427.144026.852.121.1较差0.5387.945030.329.540.2差20二、水下焊接的冶金特点二、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21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
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