第五章水下焊接PPT课件

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2.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。
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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。
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1.大型挡水罩局部干法水下焊
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。
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
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2.中型挡水罩（亦称干点式）局部干法水下焊
短路过渡 短路时 最大短 短路时 燃弧时 断弧时
频率(次 间(ms) 路电流 间比率 间比率 间比率
/min)
(A) (%) (%) (%)
电弧 稳定 性
0
52
4.4
330 23.1 76.9
0
良
0.1
48
4.7
360 21.3 78.7
0
良
0.3
42
7.1
440 26.8 52.1 21.1 较差
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。
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2. 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。
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一、湿法水下焊
涂料焊条手弧焊、 涂料焊条重力焊、 涂料焊条低角度焊、 涂料焊条躺焊、埋弧焊、 熔化极半自动焊 及等离子弧焊等。
图5-1 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
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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。
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第三节 水下焊接电弧特点及焊
接冶金特点
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。
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
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（1）水下空气排水涂料焊条手工电弧焊
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
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4. 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
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第二节 水下焊接的方法
已研究和应用的水下焊接方法巳达20多 种。 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。
0.5
38
7.9
450 30.3 29.5 40.2 差
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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．
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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。
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1.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。
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
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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。
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。
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2. 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。
压力 (MPa)
表5-1 不同CO2气体压力下焊接电弧稳定性试验值
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3.小型排水罩局部干法水下焊
l-工件 2-焊丝 3-喷嘴 4-保护气体 5-钢丝刷 6-焊缝
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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。
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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。
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（2）移动气室式局部干法水下焊
挡水罩采用一个可移动气 室，一般多采用半自动气 体保护焊。 可分段移动，也可连续移 动。 该法曾在渤海油田的施工 中得到应用。
第五章 水下焊接
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第一节 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。
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一、水下焊接的基本问题