海洋工程水下焊接技術(shù)特點(diǎn)探究與綜合應(yīng)用

楊明明

摘要：在對(duì)海洋石油平臺(tái)、石油生產(chǎn)設(shè)備、海底管網(wǎng)等設(shè)計(jì)時(shí)，已經(jīng)全面、嚴(yán)格的考慮了材料選用、設(shè)備加工、構(gòu)件焊接的高質(zhì)量要求，但設(shè)備安裝過(guò)程中，在使用過(guò)程中也不可避免的發(fā)生意外損壞，一般要求盡快的修復(fù)。水下焊接作為海洋水下工程裝備技術(shù)的重要組成，已經(jīng)成為海底資源勘測(cè)開(kāi)采和建設(shè)海洋工程不可缺少的技術(shù)支持。本文綜述了傳統(tǒng)水下焊接技術(shù)、水下焊接的新技術(shù)，并就水下焊接技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)提出了一些看法。

關(guān)鍵詞：海洋石油工業(yè)；結(jié)構(gòu)類(lèi)型；海洋生產(chǎn)設(shè)備；水下焊接

國(guó)家發(fā)展對(duì)石油的需求帶動(dòng)了海洋石油工業(yè)的快速發(fā)展，海洋工程結(jié)構(gòu)類(lèi)型日益豐富，海洋生產(chǎn)設(shè)備日趨復(fù)雜，海底焊接技術(shù)已成為海洋石油工程中進(jìn)行設(shè)備裝配和修繕的關(guān)鍵性技術(shù)。本文綜述了傳統(tǒng)水下焊接技術(shù)、水下焊接的新技術(shù)，并就水下焊接技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)提出了一些看法。

1水下焊接技術(shù)的意義與問(wèn)題

經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，不論工業(yè)還是生活，比如電力、交通等都離不開(kāi)石油等能源，然而蘊(yùn)藏豐富石油的中東地區(qū)、國(guó)家之間的沖突日益加劇，石油生產(chǎn)和運(yùn)輸也相應(yīng)的存在困難和風(fēng)險(xiǎn)，石油的供給不能很好的保證.因此，海底石油資源已成為各國(guó)大石油公司競(jìng)爭(zhēng)的焦點(diǎn)海底石油的開(kāi)發(fā)需要大型的海洋建筑物，也需要專(zhuān)業(yè)的生產(chǎn)設(shè)備，設(shè)備在陸地生產(chǎn)，之后運(yùn)輸至海洋開(kāi)采處進(jìn)行安裝調(diào)試，之后進(jìn)行生產(chǎn)工作。在此過(guò)程中，構(gòu)筑物及設(shè)備不僅要承受自身的工作荷載，還要承受海洋惡劣的環(huán)境另外，一些突發(fā)的海洋影響也不得不考慮，比如海洋風(fēng)暴、海洋浪潮引起的附加作用，海水的腐蝕性、砂流的磨蝕性、地震、冰流的浸襲對(duì)設(shè)備的正常運(yùn)行也是非常不利的因此，在對(duì)海洋石油平臺(tái)、石油生產(chǎn)設(shè)備、海底管網(wǎng)等設(shè)計(jì)時(shí)，已經(jīng)全面、嚴(yán)格的考慮了材料選用、設(shè)備加工、構(gòu)件焊接的高質(zhì)量要求，但設(shè)備安裝過(guò)程中，在使用過(guò)程中也不可避免的發(fā)生意外損壞，一般要求盡快的修復(fù)，否則不但會(huì)造成很大的經(jīng)濟(jì)損失，也會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染甚至災(zāi)難。但是海洋工程龐大的身軀，想要移到海面外進(jìn)行維修是無(wú)法做到的。為了縮短維修的施工工期，降低維修的作業(yè)成本，使企業(yè)和國(guó)家的損失盡可能降低，就必然要采取適用性更強(qiáng)的技術(shù)——水下焊接技術(shù)進(jìn)行修復(fù)國(guó)家在發(fā)展，海洋工業(yè)也在快速發(fā)展，各種生產(chǎn)設(shè)備不斷涌現(xiàn)，并且材料及設(shè)備的耐久性也在大幅度提高，水下焊接的工作量將越來(lái)越大，其對(duì)技術(shù)的需求也日亦迫切.

2水下焊接方法及其特點(diǎn)

2.1濕法水下悍接

濕法水下焊接是在水環(huán)境中進(jìn)行的焊接，由于水下能見(jiàn)度較差，潛水員水下焊接時(shí)無(wú)法看清現(xiàn)場(chǎng)情況，以致會(huì)出現(xiàn)“盲焊”，難以保證在水下進(jìn)行焊接的質(zhì)量，其水密性也就更難以保證因此，如果對(duì)焊接接頭的質(zhì)量要求很高，或者需要焊接的構(gòu)件對(duì)設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)非常重要的話(huà)，采用這中方法很難滿(mǎn)足要求。然而，這種焊接也有優(yōu)點(diǎn)，即所需的設(shè)備簡(jiǎn)單，焊接的成本低廉，焊接操作非常方便，可操作性強(qiáng)，所以近年來(lái)各國(guó)科技工作者仍對(duì)此種焊接技術(shù)的改進(jìn)和完善進(jìn)行研究和改進(jìn)。應(yīng)用濕法焊接得到的焊接接頭質(zhì)量不會(huì)很高，因此在焊接重要的海洋工程設(shè)備和結(jié)構(gòu)時(shí)一般不會(huì)采用。

2.2干法水下焊接

干法水下焊接，顧名思義是采用方法使焊接部位與水分隔開(kāi)，比如用氣體，可保證待焊構(gòu)件的干燥，有利于焊接質(zhì)量潛水焊接工在進(jìn)行干法水下焊接操作時(shí)，需要用到特定的壓力艙或操作室，這些焊接所需設(shè)備對(duì)于干法焊接而言是必須的根據(jù)壓力艙或操作室內(nèi)壓力的不同，干法水下焊接分為常壓干法水下焊接和高壓干法水下焊接。

干法水下焊接的突出優(yōu)點(diǎn)是能夠使焊接過(guò)程擺脫水的不利影響，尤其是常壓干法焊接，因?yàn)楹附訒r(shí)的工作環(huán)境和地面條件差別不大，所以保證了焊接的高質(zhì)量這種焊接也有缺點(diǎn)，需要比較復(fù)雜的工作設(shè)備，合適的接頭類(lèi)型也較少，無(wú)法很好的控制焊接成本，因此這種方法常用來(lái)焊接管網(wǎng)接頭

2.3局部干法水下焊接

局部干法焊接，顧名思義，是只將待焊接部分與水分隔開(kāi)，從而在焊接構(gòu)件區(qū)域形成一個(gè)相對(duì)集中的隔離區(qū)，從而保證電弧的穩(wěn)定燃燒，完成焊接同樣，這種方法也減少了水的不利影響，因此相比濕法焊接的接頭質(zhì)量，也有了很大的提高而且，相比較干法焊接，不需要設(shè)計(jì)制造復(fù)雜的排水氣室，易操作性明顯提升，適應(yīng)范圍也更加大，經(jīng)濟(jì)性也更好.可以說(shuō)，這種方法集成了濕法和干法兩種焊接方法的優(yōu)點(diǎn)，經(jīng)濟(jì)性、合理性、技術(shù)的先進(jìn)性均可以得到保證，也是現(xiàn)階段水下焊接研究的重點(diǎn)方向局部干法水下焊接，能有效提高電弧穩(wěn)定性，改進(jìn)焊縫質(zhì)量

3水下焊接新技術(shù)應(yīng)用

（1）高壓TIG焊接能夠進(jìn)行500m內(nèi)水下結(jié)構(gòu)物的修復(fù)，比較可靠，軌道式TIG自動(dòng)焊接方法能夠得到滿(mǎn)足相關(guān)規(guī)范要求的泛焊接接頭，無(wú)潛水員式全自動(dòng)焊接方法是未來(lái)的發(fā)展方向。（2）高壓MIG焊接能夠在1000m內(nèi)進(jìn)行水下修復(fù)工作，但是，要使其更好的應(yīng)用于工程中，就須外加縱向磁場(chǎng)強(qiáng)化熔滴過(guò)渡，才能使焊接過(guò)程更加穩(wěn)定，更好滿(mǎn)足焊接控制要求。（3）摩擦疊焊既能夠適應(yīng)不同水深，也適用于不同結(jié)構(gòu)物的修復(fù)，也是未來(lái)水下焊接的理想技術(shù)，則需要進(jìn)行焊接機(jī)器人的研制工作

4水下焊接技術(shù)發(fā)展展望

水下焊接作為海洋水下工程裝備技術(shù)的重要組成，已經(jīng)成為海底資源勘測(cè)開(kāi)采和建設(shè)海洋工程不可缺少的技術(shù)支持。過(guò)去水下焊接技術(shù)、設(shè)備非常落后，不具備自主開(kāi)發(fā)的能力，全部是從國(guó)外進(jìn)口，遲遲不能掌握關(guān)鍵技術(shù)以焊條為例，上世紀(jì)60年代，開(kāi)始制造水下專(zhuān)用焊條，并已經(jīng)成功應(yīng)用在海上救援時(shí)艦艇維修和海洋設(shè)備、工程等的維護(hù)方面。但是，水下焊接時(shí)會(huì)釋放出小氣泡，從而引起焊縫內(nèi)氣孔變多、寒冷水體迅速冷卻焊縫，容易發(fā)生脆性斷裂；高溫時(shí)水體氣化也可導(dǎo)致焊縫產(chǎn)生氫裂，所以之前的水下焊條只能在對(duì)強(qiáng)度要求不高的項(xiàng)目中應(yīng)用。通過(guò)引進(jìn)國(guó)外的先進(jìn)水下焊接技術(shù)，成功研發(fā)出性能更好的水下焊條.隨著對(duì)重點(diǎn)領(lǐng)域、重點(diǎn)技術(shù)的支持力度更大，更加先進(jìn)的焊接工藝、材料一定可以獲得突破。