水下焊接技術研究

曾 檑,胡淋翔,蘇 迎（中國衛星海上測控部,江蘇 江陰 214400）

?

水下焊接技術研究

曾 檑,胡淋翔,蘇 迎
（中國衛星海上測控部,江蘇 江陰 214400）

摘 要：水下焊接技術是一種可以提供及時修復能力的水下修復技術，本文首先分析了目前船舶水下修理過度依賴船塢的現狀，提出在船舶航行途中受損無法及時上排的情況使用水下焊接技術對船舶進行搶修，通過對現有水下焊接技術的比較分析，選取了水下手工電弧焊法，并制定水下焊接方案對受損部位進行焊接修復，最終證明了水下焊接技術在船舶搶修中的可行性。

關鍵詞：水下焊接；應急維修；焊接方案設計

1 水下焊接技術研究現狀及發展趨勢

水下焊接技術是一種能夠在水下特殊環境中實施的焊接方法，主要用于船舶打撈和水線以下船體的應急維修，以及碼頭和其他水工建筑鋼材等金屬結構的安裝和修理。

1.1 高壓干法水下焊接

高壓干法水下焊接在上世紀50年代初由美國開始進行研究。在1966年應用于生產，這種方法可以獲得較高的焊接質量。由于進行高壓干法水下焊接試驗需要通過復雜的模擬試驗裝置來進行，因此，目前致力于海洋資源開發的公司一般都建有高壓模擬試驗裝置。

1.2 局部干法水下焊接

20世紀70年代，局部干法水下焊接興起。近幾十年來，隨著局部干法水下焊接技術的不斷發展，這種焊接方法開始應用于生產，現在生產中可移動氣室式水下焊接法、氣罩式水下焊接法和水簾式水下焊接法已經得到應用。

氣罩式水下焊接法是一種在焊件上安裝透明罩、再用氣體排除內部的水的方法。這種方法多采用手工電弧焊和氣體保護焊，應用的水深極限是42m。水簾式水下焊接法是一種排水范圍較小的局部干法焊接方法。水下激光焊是一種新興的局部干法水下焊接技術，目前還處于試驗研究階段。2001年，日立公司研制了水簾式激光焊炬，可在水下創造穩定的干式空間，并利用了5 kW激光和填充焊絲的方法進行了0.4MPa壓力條件下的U形坡口水下激光水平橫焊試驗。

1.3 濕法焊接

濕法焊接近年在焊條技術上有了較大突破。英國Hydroweld公司開發多種水下焊條中的Hydmweld水下焊條成為英國國防部唯一認可的水下修補焊條，由美國開發的7018S水下焊條在藥皮上涂有一層鋁粉，因此在使用該焊條進行水下焊接時能產生大量氣保護焊縫金屬。國內方面，由華南理工大學發明的藥芯焊絲微型排水罩水下焊接方法，可以依靠水下焊接時水汽化產生的水蒸氣以及藥皮產生的氣體排開附近的水而形成一個小范圍無水區域，增加了焊接電弧的穩定性，并且這種方法具有很大經濟性。

2 水下焊接技術在船舶維修中的應用方案研究

2.1 應用環境設定

假定某船舶在某次航行中受損，其裂紋長度為10 cm，寬度為3 mm，該裂紋正在滲水，還沒有破裂進水并且裂紋有擴大可能，而且由于裂紋位置限制，人員無法在船內進行堵漏和焊接修復。下面將針對該情況使用水下焊接方法進行應急搶修。

由于干法水下焊接施工條件不適用于船舶的應急搶修，能應用于應急搶修的只有濕法水下焊接和局部干法水下焊接。根據實際條件，在本方案中分別采取的是水下手工電弧焊方法。

2.2 水下焊接方案設計

（1）焊前準備。①潛水焊工需要熟悉船舶圖紙，了解水下作業區深度和溫度等環境情況；②水下施焊前水下作業人員應當了解焊接區域的結構特點，并且需查明焊接作業區附近是否儲存有油料以及其他危險物品；③下潛之前，潛水焊工應認真檢查試驗焊接工具及設備、潛水裝具、供氣膠管、電纜、通信聯絡工具等的水密、絕緣和工藝性能；④下潛后潛水焊工應將信號繩、電纜和供氣管等及時整理好，確保其處于安全位置，避免發生損壞；⑤水下焊接前，施焊人員應對焊接地點采取安全措施并且潛水焊工在水下施焊時不得處于懸浮狀態；⑥水下作業人員與甲板指揮人員之間要配備通信裝置，并且確保通信暢通。當完成準備工作后，并且取得指揮人員同意后，水下作業人員方可進行水下焊接；⑦只有經過專門培訓并持有相應操作許可證的人員才能進行水下焊接與切割作業。

（2）人員配備。實施水下焊接需要配備5名人員，其中至少2人持有潛水證，其中，1人在甲板上負責水下焊接作業現場指揮；1人應持有水下焊接證書，并進行水下施焊；1人在負責潛水焊工的安全監護；1人在甲板上負責同水下施焊人員進行通信聯系；1人在甲板上配合，做好記錄。

（3）水下焊接維修方案的實施。①檢查尋找裂紋。首先初步確定裂紋所在位置，讓潛水員及設備到達預定位置，記錄員開始記時。將施焊作業的潛水員從船上放下，潛入到船體水下部分的裂紋處（據初步觀測判斷確定）。到達指定水深后，甲板指揮人員通過潛水電話與潛水員對話，開始檢查尋找裂紋。當確認找到裂紋后，在漏點處做好標記，進行水下攝像、照相。裂紋確定后，水下作業人員通過潛水電話通知甲板配合人員，潛水員按原路線返回，記錄人員計時；②確定修補方案。根據裂紋狀況，確定焊補150mm×30 mm鋼板（厚度為4mm）堵住裂縫。由水下施焊潛水員攜帶材料、工具，按方案程序，再次潛入水下并進行水下焊接；③焊接作業。首先進行焊接平臺及檔流裝置的安裝，安裝完畢先在裂紋兩端鉆直徑6-8 mm的止裂孔，保證止裂孔要離裂紋可見端有一個距離，超出10-20 mm為宜。接著使用直接點焊法將補板進行固定，定位焊縫長度不得小于20 mm，以防開裂滑落。再以較大的焊接電流，較大的焊接傾角，用電弧吹力將融化金屬除掉，形成U型坡口，最后用分段反焊法進行補焊。完成水下焊接作業后，機艙停止進水，船上人員通過排水措施排掉機艙內的積水，船舶可以繼續航行。

3 結論

隨著水下焊接技術的不斷發展和成熟，水下焊接技術已經成為水下修復的關鍵技術。這種技術將廣泛應用到船舶行業的各個方面，其能夠迅速恢復船舶的航海性能，具有重要的經濟意義。

參考文獻：

［1］朱加雷,焦向東,蔣力培等.水下焊接技術的研究與應用現狀［J］.焊接技術,2009,38（08）：2-3.

［2］梁亞軍,薛龍,呂濤等.水下焊接技術及其在我國海洋工程中的應用［J］.焊接與切割,2009（04）：17-18.

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.12.001

作者簡介：曾檑（1992-），男，江蘇靖江人，助理工程師，研究方向：船舶動力研究。