水下焊接

科技名词定义

中文名称：水下焊接

英文名称：underwater welding

定义：在水下焊接金属的工艺。

应用学科：海洋科技（一级学科）；海洋技术（二级学科）；海洋工程（三级

学科

。

）

水下焊接水下焊接与切割是水下工程结构的安装、维修施工中不可缺少的重要工艺手段。它们常被用于海上救捞、海洋能源、海洋采矿等海洋工程和大型水下设施的施工过程中。

1．1湿法水下焊接

湿法水下焊接具有设备简单、成本低廉、操作灵活、适应

性强等优点，最常用的是焊条电弧焊和药芯焊丝电弧焊。目

前，国内外都有采用水下湿法焊条电弧焊技术进行水下焊接

施工的范例。例如，英国T．ⅣI与乌克兰巴顿研究所成功开发

r 7套水下湿法药芯焊丝焊接的送丝机构、控制系统及其焊

囱Water Power V01．35．No．3

接工艺：我国刘桑、钟继光等人开发了一种药芯焊丝微型排

水罩水下焊接方法。使电弧能稳定地燃烧：梁明等采用Bub．

bIe函数过零点检测来提取焊缝图像边缘的小波多尺度方

法．较好地保持r焊缝边缘细节．并在焊缝检测中获得较好

的效果。在焊条方面。比较先进的有英国的Hydro weld FS水

下焊条．德国Hanover大学所开发的双层自保护药芯焊条。

另外，Stephen“u等人在焊条药皮中加入Mn，Ti，B和稀土

元素，改善了焊接过程中的焊接性能，细化r焊缝微观组织。

1．2局部干法水下焊接

干法水下焊接自20世纪60年代发展以来．其种类包括

局部排水熔化极惰性气体保护焊的MIG焊接、钢刷式水下

焊接、十点式焊接等等。20世纪70年代哈尔滨焊接研究所．

通过对C0：气体排水的研究，成功研制了LD—CO，焊接方

法．在国内进行了多次成功施焊：张旭东等人采用填丝热导

焊的方法证明了在良好保护条件下的水下焊缝的力学性能

收稿日期：2008一11一06

基金项目：国家自然科学基金资助项目(50779053)

作者简介：白涛(1983一)，男，陕西扶风人。硕士研究生，研究方

向为水资源系统工程．

万方数据

第35卷第3期白涛，等：水下焊接技术在水利工程中的应用

和在大气中的一致。1974年日本研制出一种水帘式局部干

式水下焊接用的焊炬．但由于可见度问题尚未解决，焊工环

境还处于盲焊状态．施工难度大；Matthias等在对辐流抽气机

原理分析认识的基础上设计了一种新型排气罩．获得了良

好的焊缝。

#+ # 湿法焊接及其特点

湿法焊接中，水下焊接的基本问题表现得最为突出。因此

采用这类方法难以得到质量好的焊接接头，尤其在重要的应用

场合，湿法焊接的质量是难以令人满意的，但由于湿法水下焊

接具有设备简单，成本低廉，操作灵活，适应性强等优点。所

以，近年来各国对这种方法仍在继续进行研究，特别是涂药焊

条和手工电焊，在今后的一段时期还会得到进一步的应用。

#+ ! 干法焊接及其特点

干法焊接是指把包括焊接部位在内的一个较大范围内的水

人为地排开，使潜水焊工能在一个干的气相环境中进行焊接的

方法，即焊工在水下一个大型干式气室中焊接。这种方法多用

于深水，需要预热或焊后热处理的材料，或质量要求很高的结

构的焊接。根据水下气室中气体压力的不同，干法焊接又可分

为“高压干法焊接”及“常压干法焊接”。

#+ % 局部干法水下焊接及其特点

无论是湿法或干法水下焊接，都由于其固有的不可克服的

缺点，而极大影响了它们对日益复杂化的海洋结构的适用性。

因此，寻找一种既具有湿法焊接简单灵活的优点，而又能像干

法焊接那样可获得优质焊缝的新型水下焊接方法，成为各国水

下焊接研究的主要目标。由此而逐步形成的局部干法水下焊

接，近年来得到比较迅速的发展。特别是小型局部干法，设备

简单并易于进行自动及半自动焊接，因此更为受重视。

局部干法焊接是用气体把正在焊接的局部区域的水人为地

排开，形成一个较小的气相区，使电弧在其中稳定燃烧的焊接

法。由于它降低了水的有害影响，使焊接接头质量比湿法焊接

·专题综述·

水下焊接技术及其进展

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俞建荣，张奕林，蒋力培

/ 北京石油化工学院机械工程与自动化学院，北京#"!("" 0

摘要：讨论了水下焊接的特点和存在的主要问题，综述了水下焊接技术的研究现状及发展趋

势。

关键词：水下焊接；焊接方法；焊接性能

中图分类号：1<&-(+ - 文献标识码：=

万方数据

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得到明显改善。与干法焊接相比，无需大型昂贵的排水气室，

适应性明显增大。它综合了湿法和干法两者的优点，是一种较

先进的水下焊接方法，也是当前水下焊接研究的重点与方向。

局部干法种类较多，日本较多采用水帘式及钢刷式，在

美、英是干点式及气罩式，法国新近发展了一种旋罩式。

1．1干法焊接技术

干法焊接是用气体将焊接部位周围的水排除，使焊

工处于无水环境下进行焊接的方法。进行干法焊接时，

需使用供气系统和工作环境，焊接质量好，但设备价格昂

贵，该方法一般适用于深水、高质量结构焊接。根据工作

室内的不同压力，干法水下焊接町分为高压干法和常压

干法水下焊接。

当前，高压干法焊接多采用高压轨道TIG焊，它的熔

化性能随压力增加而提高，而且氢吸附率低，并利用能磁

收稿日期：2010—08—09

作者简介：张金利(1984一)，男，山东临朐人。大学本科，助教，研究方向：阵地管理工作。

场和电源能对电弧进行有效控制实现自动焊⋯。常压干

法焊接时的环境陆上压力基本相当，因此两种干法焊接

质量较好，多用于深水、重要部件焊接。

1．2湿法焊接技术

湿法焊接是指直接在水环境中进行焊接，常用方法

有焊条电弧焊和药芯焊丝电弧焊两种。由于受水环境

的影响，焊接接头质量不高，多用于不重要部件。近年

来，虽然对焊条的研究取得了一定的进步，如美国7018’

s焊条及德国自保护药芯焊条等，但仍然不能提高超过

100 m水深的焊接质量。该技术由于焊接设备简单，操作

灵活，凶此在浅水作业中心用非常广泛。

1．3局部干法水下焊接技术

局部干法焊接是把焊接的局部区域产生隔水区进行

焊接的方法。与湿法焊接相比，由于消除了水因素影响，

焊接接头质量较好；与干法焊接相比，不需要昂贵的排水

设备，适应能力强。它综合了湿法和干法两者的优点，是

一种比较先进的焊接方法，应用非常广泛，如我同研制的