水下焊接技术在海洋工程中的应用及发展趋势

水下焊接技术在海洋工程中的应用及发展趋势

马陈勇1

，赵继文2，宋文强1 （1.中国石油集团海洋工程有限公司辽河事业部，辽宁 盘锦 124120；2.中国石油集团辽河石油勘探局测

井公司，辽宁 盘锦 124120）

摘要：随着海洋石油的开发利用和潜水技术的发展，海底输油输气管线以及海洋工程结构的日益增多，水下焊接技术已成

为海洋工程和水下管道组装和维修的关键性技术。本文综述了水下焊接技术特点及在海洋工程中的应用，并就水下焊接技术

在海洋工程应用中的发展趋势提出了一些看法。

关键词：海洋工程；湿法水下焊接；局部干法水下焊接；干法水下焊接

1 序 言

海洋工程结构因常年在海上工作，工作环境极为恶劣，除受到结构的工作载荷外，还要承受风暴、波

浪、潮流引起的附加载荷以及海水腐蚀、砂流磨蚀、地震或寒冷地区冰流的侵袭。此外，石油天然气的易

燃易爆性对结构也存在威胁。而且海洋工程结构的主要部分在水下，服役后焊接接头的检查和修补很困难，

费用也高，一旦发生重大结构损伤或倾覆事故，将造成生命财产的严重损失。所以对海洋工程结构的设计

制造、材料选择以及焊接施工等都有严格的质量要求。而随着海洋、石油和天然气工业的发展．海洋管道

工程日益向深海挺进。

因此，开展水下焊接技术的研究，加强对其应用，对于开发海洋事业，开采海底油田、使丰富的海洋

资源为人类服务，具有重要的现实意义。目前，水下焊接技术已广泛用于海洋工程结构、海底管线、船舶、

船坞港口设施、江河工程及核电厂维修。水下焊接已成为组装维修诸如采油平台、输油管线等大型海洋结

构的关键技术之一。

2 湿法水下焊接技术在海洋工程中的应用

湿法水下焊接是潜水员在水环境中进行的焊接，如图1所示。水下能见度差，潜水焊工看不清焊接情

况，会出现“盲焊”的现象，难以保证水下焊接质量，尤其水密性更难以保证。因此采用这类方法难以获得

质量良好的焊接接头，尤其是焊接结构应用在较为重要的情况下，焊接的质量难以令人满意[1]。但由于湿

法水下焊接具有设备简单、成本低廉、操作灵活、适应性较强等优点，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

[2]，在今后的一段时期还会得到进一步的应用。

图1 湿法水下焊接示意图

湿法水下焊接在美国已得到广泛应用，对湿法水下焊接设计最有指导作用的文件是美国焊接学会的

AWS 标准（AWS D3.6）。现在湿法水下焊接中最常用的方法为焊条电弧焊和药芯焊丝电弧焊。在焊接时，

潜水焊工要使用带防水涂料的焊条和为水下焊接专门设计或改制的焊钳。尽管湿法水下焊接已经取得了较

大的进展，但到目前为止，应该说水深超过100m 的湿法水下焊接仍难得到较好的焊接接头，因此还不能

用于焊接重要的海洋工程结构。但是，随着湿法水下焊接技术的发展，很多湿法水下焊接的问题在一定程

度上正得到克服，如采用设计优良的焊条药皮及防水涂料等，加上严格的焊接工艺管理及认证，1991年首次在北海对一个非主要结构杆件进行了湿法水下焊接，现在湿法水下焊接已在北海平台辅助构件的水下修

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理中得到成功的应用。另外，湿法水下焊接技术也广泛用于海洋条件好的浅水区以及不要求承受高应力构

件的焊接。目前，国际上应用湿法水下焊条以及湿法水下焊接技术最广的是墨西哥湾。墨西哥湾核反应堆

供水起泡管的修复、Amoco Trinidad 石油公司的石油平台78m 深的水下焊补都采用了水下湿法焊接技术。

该技术的研究对于我国渤海湾和辽东湾今后的海底管道修复、一些非关键性的构件的修复，如牺牲阳极的

更换等具有非常重要的现实意义。

3 局部干法水下焊接技术在海洋工程中的应用

局部干法焊接是用气体将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

中稳定燃烧的焊接方法。由于它降低了水的有害影响，使焊接接头质量较湿法焊接有明显改善，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二者的优点，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和钢刷式，

在美、英是干点式和气罩式，法国新近发展了一种旋罩式。

局部干法水下焊接技术在海洋工程中的成功应用的实例也很多。干点式水下焊接是由美国首先提出来

的[3]，据报道，在水深29m 处能焊出合格的焊缝，英国曾在水深27m 处进行焊接。此法曾用于北海大陆架

挪威海域，修复遭受冬季风暴破坏的Ekofisk 钻井平台两根位于水深7m 、直径350mm 的管子，焊后经磁

粉探伤，没有发现缺陷。美国曾用局部干法大型气罩法水下焊接在水深12m 处修复采油平台管径406mm

的立管，焊后经水压试验，符合要求。

4 干法水下焊接技术在海洋工程中的应用

干法水下焊接是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。进行干法水下焊接时，需要设计和制造复杂的压力舱或工作室。根据压力舱或工作室内压力不

同，干法水下焊接又可分为高压干法水下焊接和常压干法水下焊接[1]。

4.1高压干法水下焊接技术在海洋工程中的应用

高压干法水下焊接如图2所示。随着海底焊接工程的增多、海底工程深度的加大和对焊接质量要求的

提高，高压干法水下焊接以其焊接质量高、接头性能好等优点越来越受到重视。由于湿法水下焊接与局部

干法水下焊接,一般只用于几米至几十米水深非重要结构物修复,实际应用水深通常不超过40m ，为了适应

海洋工程向深海发展的形势，许多国家加大了对高压干法水下焊接技术的研究与应用。

图2高压干法水下焊接示意图

目前国外用于水下维修作业的，多采用高压轨道TIG 焊系统进行，较为知名的作业系统有PRS 系统

和OTTO 系统。PRS 系统由挪威的Statoil 公司组织开发，该系统设计目标是能从事1000m 水深的焊接，

在334m 水深成功地进行了管道焊接，焊缝-30℃冲击功达到300J ，焊缝的显微硬度低于245HV [4]。该系统

迄今为止已经成功完成20多处水下管道维修任务。英国的OOTO 系统主要由焊接舱和轨道TIG 焊机组成，

实验表明，135m 水深的焊缝-l0℃冲击功达到180J ，断裂强度达到550MPa [5]。该套系统曾在海底连续工作

过4周，累计完成了18处焊缝，焊接程序和质量获得了挪威劳氏船级社的认证。

我国于2002年10月将水下干式高压焊接技术规划为国家863计划重大专项“渤海大油田勘探开发关

键技术”中的一个重要组成部分。该项目由北京石油化工学院负责。目前，已设计并建立了国内第一个高

压焊接实验室[6]，设有高压焊接试验舱，可以进行不同压力等级的焊接试验和研究。随后开始按年度计划进行高压焊接工艺实验和工艺评定。

4.2常压干法水下焊接技术在海洋工程中的应用

焊接在密封的压力舱中进行，压力舱内的压力与地面的大气压相等，与压力舱外的环境水压无关，如图3所示。实际上这种焊接方式既不受水深的影响，也不受水的作用，焊接过程和焊接质量与陆上焊接时一样。但常压焊接系统在海洋工程中的应用很少，其主要原因是，焊接舱在结构物或者管道上的密封性和焊接舱内的压力很难保证。巴西石油公司曾与Lockheed石油公司联合开发的该类作业系统在亚马逊盆地进行了应用。常压干法焊接设备造价比高压干法水下焊接还要昂贵，焊接辅助人员也更多，所以一般只用于深水焊接重要结构。此方法的最大优点就是可有效地排除水对焊接过程的影响，其施焊条件完全和陆地焊接时的一样，因此其焊接质量也最有保证。

图3常压干法水下焊接示意图

常压干法水下焊接接的一种特殊情况是在浅海水域使用围堰的方式。波浪、潮汐以及较大的水深变化，使得浅水区域工作环境很不稳定。有些公司通过采用配备梯子的桶性结构将焊接舱连接到水面，形成常压工作环境来解决问题，从而实现常压焊接，如图4所示[7]。该施工环境的压差很小，可以找到有效的密封方法。虽然需要考虑通风和安全程序，但该技术在某些特殊应用中已经被证明是实用的，特别适用于滩涂地区的海洋工程结构的维修。

图4围堰焊接示意图

5 水下焊接技术在海洋工程应用的发展趋势

1)由于湿法水下焊接，局部干法水下焊接，干法水下焊接都有其优缺点，因此，多种方法在海洋工程中应用并存的局面会长期存在。

2)湿法水下焊接的质量主要受水下焊条、水下药芯焊丝等因素的影响和制约，英、美等国已发展了多

种高质量的水下焊条[8]，我国也应该加快开发研制高质量水下焊条、水下药芯焊丝。通常湿法焊接的水深不超过100m，目前的努力方向是实现200m水深湿法焊接技术的突破[10]。

3)由于局部干法焊接设备简单，成本较低，具有湿法焊接的灵活性，且可以获得接近干法焊接的接头质量，因此在海洋工程的应用中也是一种很有应用前景的水下焊接方法。

4)由于海洋工程向深海发展的需求，高压干法水下焊接将是一种应用最为广泛的水下焊接方法。高压TIG焊接是500m以浅水下结构物修复的可靠方法,轨道式TIG自动焊接可以形成符合相关规范要求的接头,发展方向是无潜水员式全自动焊接作业系统。其它最具备应用前景的两种方法是高压MIG焊接和摩擦叠焊。高压MIG焊接能够适应1000m以下浅水修复的需要[11],但是,为了将其应用于工程之中,需要采取外加纵向磁场强化熔滴过渡,以获取更加稳定的焊接过程、降低焊接参数控制要求。摩擦叠焊可以适应不同水深和不同结构物的修复,是未来水下焊接的主导和领先技术,需要开展焊接机理和机器人焊接等研究工作。

5)随着海洋石油和天然气工业的发展以及我国海洋工程向深海的挺进，发展水下干法焊接技术势在必行。

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焊接技术发展趋势.doc

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焊接技术发展趋势 2007-10-20 焊接技术的发展水平，是一个国家机械制造和科学技术发展水平的标志之一。目前焊接技术的发展趋势具有如下特点： ⑴随着新的焊接材料和结构的不断出现，需要开发新的焊接工艺方法。 ⑵改进常用的普通焊接工艺方法，提高焊接过程机械化、自动化水平，提高焊接质量和生产率。 ⑶采用电子计算机控制焊接过程，大力推广焊接机器人、焊接中心。 ⑷发展专用成套焊接设备。 下面介绍部分成熟的焊接新技术： 一、超声波焊接 【超声波焊接】是指利用超声波的高频振荡能对工件接头进行局部加热和表面清理，然后施加压力实现焊接的一种压焊方法。进行超声波焊接时，焊件表面无变形，表面不需严格清理，焊接质量高。超声波焊接适合于焊接厚度小于0.5mm 的工件。目前广泛应用于无线电、仪表、

精密机械及航空工业等部门。 二、爆炸焊 【爆炸焊】是利用炸药爆炸产生的冲击力造成工件的迅速碰撞，实现连接工件的一种压焊方法。爆炸焊的质量较高、工艺操作简单，爆炸焊主要用GF 生产复合材料。美国“阿波罗”登月宇宙飞船的燃料箱用钛板制成，它与不锈钢管的联结采用了爆炸焊方法。 三、等离子弧焊 【等离子弧焊】是借助水冷喷嘴对电弧的拘束作用，获得较高能量密度的等离子弧进行焊接的方法。等离子弧能量易于控制，能量密度大，穿透能力强，焊接质量高，生产率高，焊缝深宽比大。但其焊炬结构复杂，对控制系统要求较高，等离子弧焊广泛用于航空航天等尖端技术所用的铜合金、钛合金、合金钢等金属的焊接。 四、扩散焊 【扩散焊】是指将工件在高温下加压，但不产生可见变形和相对移动的固态焊接方法。扩散焊的特点是焊接接头质量高，焊件变形小，它能焊接同种和异种金属材料，特别是不适于熔焊的材料，还可用于金属与非金属间的焊接，能用

水下焊接与切割技术应用及发展研究

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美国专利的水下焊条7018′s、德国Hanover大学开发的双层自保护药芯焊条等。 水下湿法焊接中除了使用焊条外，还可以使用药芯焊丝作为连接填充材料，如华南理工大学开发的一种药芯焊丝微型排水罩水下焊接方法。英国TWI与乌克兰巴顿研究所成功开发了一套水下湿法药芯焊丝焊接的送丝机构、控制系统及其焊接工艺。另德国Hanoer大学实 验采用双层保护的自保护药芯焊丝进行湿法水下焊接，药芯焊丝的造渣剂处于双层管状结构的内层，焊渣保护熔滴金属顺利过渡，外层形成气保护。 尽管水下湿法焊接发展较快，但由于水介质及水深的影响，水下焊接重要结构件时还无法使用；大深度水下焊接的质量也无法保证。 1.2水下局部干法焊接 水下局部干法焊接是吸取了湿法和干法焊接的优点而发展起来 的水下焊接方法。由于此方法设备相对简单，适应性广，技术较易掌握，焊接接头较湿法焊接好，能够满足水下较重 要工程结构的焊接，所以越来越为人们所重视，发展较快。 局部干法焊接可分为干箱式焊接、干点式焊接、水帘式干法焊接、钢刷式水下焊接以及局部于法焊接、大型气罩法水下MIG/TIG焊接等。英国曾将此方法用于北海大陆架挪威海域，修复被冬季风暴破坏的Ekofisk钻井平台两根位于水深7m、直径3500mm的管子，焊后经磁粉探伤，没有发现缺陷。美国在水深12m处用此法修复采油平台管 径406mm。的立管，焊后经水压试验，符合要求。在我国，水下空

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电弧焊技术现状及发展方向 学习了焊接导论，感觉对焊接有了初步的了解，并非当初我所想象的那样整天拿着焊枪，戴着面罩的样子，这只是普通的手工焊而已，还有许多的焊接方法，例如气体保护焊、埋弧焊、电弧焊等。 焊接是一种重要的材料加工工艺，它与金属切削加工、压力加工、铸造、热处理等金属加工一起构成的金属加工技术，是现代机器制造业重要的加工技术，它广泛的应用于石油化工、电力、航空航天、海洋工程、核动力工程、微电子技术、桥梁、船舶、潜艇，以及各种金属结构等工业部门，据不完全统计全世界年产量的钢和大量的非铁合金，都是通过焊接而付诸使用的。可以毫不夸大的说，没有现代焊接技术的发展，就不会有现代工业和科学技术的今天，焊接技术的发展水平是衡量一个国家科学技术先进程度的重要标志之一。 一、电弧焊技术现状 焊接是一种重要的材料加工工艺，它与金属切削加工、压力加工、铸造、热处理等金属加工一起构成的金属加工技术，是现代机器制造业重要的加工技术，它广泛的应用于石油化工、电力、航空航天、海洋工程、核动力工程、微电子技术，桥梁、船舶、潜艇，以及各种金属结构等工业部门，据不完全统计全世界年产量的钢和大量的非铁合金，都是通过焊接而付诸使用的。可以毫不夸大的说，没有现代焊接技术的发展，就不会有现代工业和科学技术的今天，焊接技术的发展水平是衡量一个国家科学技术先进程度的重要标志之一。 随着生产的发展和科学技术的进步，焊接已成为—门独立的学科，并广泛应用于宇航、航空、核工业、造船、建筑及机械制造等工业部门，在我国的国民经济发展中，尤其是制造业发展中，焊接技术是一种不可缺少的加工手段。以西气东输工程项目为例，全长约4300公里的输气管道，焊接接头的数量竟达35万个以上，整个管道上焊缝的长度至少1万5千公里。离开焊接，简直无法想象如何完成这样的工程。 (一)电弧焊的优点 1、高效、节能并能够自动调节焊接参数的智能型逆变焊机将逐取代手弧焊和普通晶闸管焊机，而且焊机的操作趋向于简单化、智能化，以符合当今淡化操作技能的趋势。 2、在汽车上、造船、工程机械和航空等领域，适用于不同场合的智能化焊接机器人较为广泛的应用，大幅度提高了焊接质量和生产效率。 3、电弧焊的逐步推广使用，大大的减少了劳动力，提高了生产的效率，促进了经济的发展。 （二）焊接自动化技术 随着数字化技术日益成熟，代表处动地接技术的数字焊机、数字化控制技术业已稳步进入市场。三峡工程、西气东输工程、航天工程、船舶工程等国家大型基础工程，有效地促进了先进焊接特别是焊接自动化技术的发展与进步。汽车及零部件的制造对焊接的自动化程度要求日新月异。我国焊接产业逐步走向“高效、自动化、智能化”。目前我国的焊接自动化率还不足30%，同发达工业国家的80%差距甚远。从20世纪未国家逐渐在各个行业推广自动焊的基础焊接方式

2021新版水下焊接全过程以及安全预防措施

Safety is the goal, prevention is the means, and achieving or realizing the goal of safety is the basic connotation of safety prevention. （安全管理） 单位：___________________ 姓名：___________________ 日期：___________________ 2021新版水下焊接全过程以及安 全预防措施

2021新版水下焊接全过程以及安全预防措施导语：做好准备和保护，以应付攻击或者避免受害，从而使被保护对象处于没有危险、不受侵害、不出现事故的安全状态。显而易见，安全是目的，防范是手段，通过防范的手段达到或实现安全的目的，就是安全防范的基本内涵。 当前有两种焊接技术在使用：“自消耗”法和“控制”法。用资消耗法时，施加少量压力到接触表面，拖动电焊条横过工件。用控制法时，将电弧保持似乎在表面上，给电焊条施加很小的压力，潜水电焊工使它连续的从一边到另一边横向迂回摆动。这个方法要求比自消耗法技巧高得多。 自消耗法 使用自消耗法时，拖动靠着工件熔化的电焊条，使焊接金属堆积成一系列的焊珠。检验表明，这些焊珠当呈填角焊缝装时，形成的焊缝其焊脚尺寸大约与所用的电焊条的直径基本相同，例如，用５／３２电焊条作单焊道产生的填角焊缝有５／３２焊脚。 水平位置的填角焊缝 １．要确定安全开关是断开的。 ２．彻底清洁要焊接的表面。 ３．按照表１设置电焊机输送合适的电流。

４．将电焊条的点弧靠着工件使它与焊接线大约成３０度角。根据电焊条类型和个人爱好，这个角可以从１５度到４５度。 5．通知送电。用电焊条端头轻敲工件直到引起电弧。确定电焊条位于要开始焊接的地方。在某些情况下，在将电焊条插入电焊钳之前，要刮一下其端头。施加足够的压力到工件，使电焊条自行消耗。不要像在水线以上焊接那样保持电弧。使电焊条与工件保持接触，保持电焊条与工件的角度。做直线焊缝，不要摆动。每消耗10英寸（25.4cm）电焊条大约有8英寸（20.32cm）熔敷焊缝。 6．电焊条消耗之后，通知“断电”。那时看管人必须打开安全开关并且使其在更换电焊条时保持打开状态，完成焊接之后，保持电焊条在焊接位置，直至收到证实看管人已“断电”时止。 7．用新电焊条进行焊接之前，清洁旧熔敷金属的端部。如果要焊接第二焊道，原先堆焊的焊缝必须清洁干净。 8．在新电焊条已在适当位置，靠着工件和准备好焊接时，才能通知“送电”。 垂直位置的填脚焊接 遵循上述关于水平位置填脚焊接的步骤，焊接必须从顶部开始，向下移动，这样当潜水员沿着焊接线焊接时，产生的气泡不干扰他的

塑料热风焊接技术及应用

塑料热风焊接技术及应 用 IMB standardization office【IMB 5AB- IMBK 08- IMB 2C】

塑料热风焊接技术及应用 newmaker 在与化工相关的行业中，普遍 使用的塑料容器、储槽以及部 分管路系统，都需要借助热风 焊接工艺，才能达到理想的连 接牢度。而热风工艺本身也因其简单实用，而被行业内专业人士广泛接受，尤其是对于PE、PP、PVC和PVDF等塑料种类的焊接，更具有独特的优势。塑料焊接，实际上就是相容的塑料材料中相互缠绕的大分子链受热之后，由于具备了足够的能量和空间，在自身的分子热运动和外在压力的作用下，相互迁移和扩散到对方的熔融区中，并随着温度的下降和时间的推移，再次发生缠绕、冷却、结晶和定型的过程。在塑料制品的诸多连接技术中，热风焊接工艺是比较常见的一种，化工行业中普遍使用的塑料容器、储槽以及部分管路系统等均可以使用该工艺。本文对几种主要的热风焊接工艺进行了简单的介绍。圆嘴热风焊接技术通常，圆嘴热风焊的工艺过程包括5个阶段，分别是：待焊部件的表面处理、加热、加压、分子链间扩散和冷却。每个阶段的具体操作要求取决于待焊部件的具体外观形状和内部结构设计。其工作原理（如图所示）是：利用加热后的风或空气，同时预热焊条与待焊的母材相应部位；待其熔融之后，操作者通过对焊条垂直施加一定的压力，将焊条的熔融区与待焊母材的熔融区进行对接，并保持一定的焊接速度，使其具有足够的承压时间；最后，进行冷却定型。 圆嘴热风焊接的工作原理示 意图 在正式焊接之前，应先对待焊部件的表面进行相关处理，这样做的目的是：一方面，为了在焊接区域加工出焊缝所需要的破口或槽口，例如V形或X形槽口（如图所示）；另一方面，为了去除材料表面的杂质、脏物或者氧化层等影响焊接质量的不利因素。

水下机器人发展概述

水下机器人发展概述 1水下机器人发展背景 在浩瀚的宇宙中，有一个蔚蓝色的星球，那是人类赖以生存的地方——地球。地球的表面积为5.1亿平方公里，而海洋的面积为3.6亿平方公里。地球表面积的71%被海洋所覆盖。在烟波浩渺的海洋深处，蕴藏着什么样的宝藏？是否存在着智慧生命？海底生物是怎样生活的？海底的地形地貌又是什么样的？所有这一切都使海洋充满了神秘的色彩，也吸引了无数科学家、探险家为之探索。从远古时代起，人们就泛舟于海上。从19世纪起，人们开始利用各种手段对海洋进行探察。20世纪，水下机器人技术作为人类探索海洋的最重要的手段，受到了人们普遍的关注。进入21世纪，海洋作为人类尚未开发的处女地，已成为国际上战略竞争的焦点，因而也成为高技术研究的重要领域。毫不夸张地说，本世纪是人类进军海洋的世纪。人类关注海洋，是因为陆上的资源有限，海洋中却蕴藏着丰富的矿产资源、生物资源和能源。另一个重要原因是，占地球表面积49％的海洋是国际海底区域，该区域内的资源不属于任何国家，而属于全人类。但是如果哪一个国家有技术实力，就可以独享这部分资源。因此争夺国际海底资源也是一项造福子孙后代的伟大事业。水下机器人作为一种高技术手段，在海底这块人类未来最现实的可发展空间中起着至关重要的作用，发展水下机器人的意义是显而易见的。 ２水下机器人的定义与分类 ２．１水下机器人的定义与概述 水下机器人也称作无人水下潜水器（ｕｎｍａｎｎｅｄｕｎｄeｒｗａｔｅｒｖｅｈｉｃｌｅｓ，ＵＵＶ），它并不是一个人们通常想象的具有类人形状的机器，而是一种可以在水下代替人完成某种任务的装置。在外形上更像一艘微小型潜艇，水下机器人的自身形态是依据水下工作要求来设计的。生活在陆地上的人类经过自然进化，诸多的自身形态特点是为了满足陆地运动、感知和作业要求，所以大多数陆地机器人在外观上都有类人化趋势，这是符合仿生学原理的。水下环境是属于鱼类的“天下”，人类身体的形态特点与鱼类相比则完全处于劣势，所以水下运载体的仿生大多体现在对鱼类的仿生上。目前水下机器人大部分是框架式和类似于潜艇的回转细长体，随着仿生技术的不断发展，仿鱼类形态甚至是运动方式的水下机器人将会不断发展。水下机器人工作在充满未知和挑战的海洋环境中，风、浪、流、深水压力等各种复杂的海洋环境对水下机器人的运动和控制干扰严重，使得水下机器人的通信和导航定位十分困难，这是与陆地机器人最大的不同，也是目前阻碍水下机器人发展的主要因素。 ２．２水下机器人的分类 水下潜水器根据是否载人分为载人潜水器和无人潜水器两类。载人潜水器由人工输入信号操控各种机动与动作，由潜水员和科学家通过观察窗直接观察外部环境，其优点是由人工亲自做出各种核心决策，便于处理各种复杂问题，但是人生命安全的危险性增大。由于载人需要足够的耐压空间、可靠的生命安全保障和生命维持系统，这将为潜水器带来体积庞大、系统复杂、造

现代焊接技术发展的现状及前景

现代焊接技术发展的现状及前景 【摘要】焊接作为一门制造技术，在制造业中起着重要作用。没有一种技术能像焊接技术那样被制造商如此普遍地用于金属及合金的高效连接，并在其产品中产生如此多的附加值。 【关键词】现代;焊接技术;发展;现状;前景 目前焊接广泛应用于各种材料的连接，并采用了诸如激光、电子束焊等先进技术，无论是在建筑、桥梁行业，还是在车辆、计算机及医疗机械行业，绝大多数产品离开焊接技术就根本无法制造。特别是有了异种材料和非金属构料的连接技术和在产品形状与设计方面的创新制造方法，焊接技术的未来充满了希望。 1.焊接技术发展的现状 近年来随着制造业的蓬勃发展，提高焊接生产的生产率，保证产品质量，实现焊接生产的自动化和智能化越来越受到焊接生产企业的重视。现代智能控制技术、数字化信息处理技术、图像处理及传感器技术、高性能CPU芯片等现代高新技术的融入，使现代焊接技术取得了长足进步。 1.1焊接工艺高速高效化 以实现高速度、高熔敷率、高质量的焊接工艺为目标，国内外在多牡多弧焊接工艺、多元气体保护焊接工艺、活性化焊接新工艺等方面开展了广泛深入的研究，且取得了显著成效。 在多丝多弧焊接新：工艺方面，日本、瑞士、德国等国公司在多根焊丝配以单个或多个电源方面开展了大量的焊接研究丁作，在提高焊接生产速度和金属熔敷率方面取得了一些实用化的成果。例如日本的藤村告史开发的多丝焊接系统，可用于角焊缝的高速焊接，焊速可以达到1.8m/min。 基于上述思想，伴随着新型的功能强大的数字信息处理DSP的出现，Fronius 公司推出了全数字化焊接电源，随后Panosonic等公司也推出了各自的数宁化焊接电源产品，并相继；进入中国市场。数字化焊接电源实现了柔性化控制和多功能集成，具有控制精度高、系统稳定性好、产品一致性好、功能升级方便等优点。 1.2焊接质量控制智能化技术 焊缝跟踪是保证自动焊接质量的关键。在焊缝自动跟踪方面，采用的技术及获得的成果比较多。在熔滴过渡控制方面，由于焊接电源控制数字化技术的发展及先进电子元件在焊接领域的应用，使得对熔淌控制的研究达到了相当高水平。 1.3焊接生产自动化及智能化技术水平

焊接技术的应用与前景

哈尔滨工业大学 金属工艺学课程论文 题目：焊接技术的应用与前景 院系：能源科学与工程学院 专业：核反应堆工程系 班级：1102301 学号：1110200724 姓名：刘平成

焊接技术的工艺应用与前景 作者：刘平成 (哈尔滨工业大学能源科学与工程学院核反应堆工程专业，哈尔滨150001) 摘要：制造业是现代国民经济和综合国力的重要支柱，金属工艺学是一门研究有关制造金属机件的工艺方法的综合性技术学科。本文主要介绍了焊接技术在金属工艺学中的应用，工艺特点，实践，背景与应用前景。 关键词：金属工艺学、学科交叉、工艺流程，焊接技术 Technology application and prospect of welding technology (Energy Science and Engineering, Nuclear Reactor Engineering of Harbin Institute of Technology, Harbin 150001) Abstract：The manufacturing industry is an important pillar of the modern national economy and overall national strength, Metal Technology is a comprehensive research process method for manufacturing metal parts technical disciplines. This paper describes the welding metal technology, process characteristics, practice, background and application prospects. 1 焊接技术的主要研究内容 焊接焊接是被焊工件的材质（同种或异种），通过加热或加压或两者并用，并且用或不用填充材料，使工件的材质达到原子间的结合而形成永久性连接的工艺过程。 1.1 焊接分类 在近代的金属加工中，焊接比铸造、锻压工艺发展较晚，但发展速度很快。焊接结构的重量约占钢材产量的45%，铝和铝合金焊接结构的比重也不断增加。焊接技术主要应用在金属母材上，常用的有电弧焊，氩弧焊，CO2保护焊，氧气-乙炔焊，激光焊接，电渣压力焊等多种，塑料等非金属材料亦可进行焊接。金属焊接方法有40种以上，主要分为熔焊、压焊和钎焊三大类。 金属的焊接，按其工艺过程的特点分有熔焊,压焊和钎焊三大类. 熔焊是在焊接过程中将工件接口加热至熔化状态，不加压力完成焊接的方法。熔焊时，热源将待焊两工件接口处迅速加热熔化，形成熔池。熔池随热源向前移动，冷却后形成连续焊缝

2020年水下机器人行业市场分析调研报告

2020年水下机器人行业市场分析调研报告 2020年1月

目录 1. 水下机器人行业概况及市场分析 (5) 1.1 中国水下机器人行业市场驱动因素分析 (5) 1.2 水下机器人行业特征分析 (5) 1.3 水下机器人行业结构分析 (6) 1.4 水下机器人行业PEST分析 (7) 1.5 水下机器人行业国内外对比分析 (9) 1.6 水下机器人市场规模分析 (11) 2. 水下机器人行业存在的问题分析 (11) 2.1 政策体系不健全 (11) 2.2 基础工作薄弱 (11) 2.3 地方认识不足，激励作用有限 (12) 2.4 产业结构调整进展缓慢 (12) 2.5 技术相对落后 (12) 2.6 隐私安全问题 (13) 2.7 与用户的互动需不断增强 (13) 2.8 管理效率低 (14) 2.9 盈利点单一 (15) 2.10 过于依赖政府，缺乏主观能动性 (15) 2.11 法律风险 (15) 2.12 供给不足，产业化程度较低 (16) 2.13 人才问题 (16)

3. 水下机器人行业政策环境 (18) 3.1 行业政策体系趋于完善 (18) 3.2 一级市场火热，国内专利不断攀升 (18) 3.3 “十三五”期间水下机器人建设取得显著业绩 (19) 4. 水下机器人产业发展前景 (21) 4.1 中国水下机器人行业市场规模前景预测 (21) 4.2 水下机器人进入大面积推广应用阶段 (21) 4.3 政策将会持续利好行业发展 (21) 4.4 细分化产品将会最具优势 (22) 4.5 水下机器人产业与互联网等产业融合发展机遇 (22) 4.6 水下机器人人才培养市场大、国际合作前景广阔 (23) 4.7 巨头合纵连横，行业集中趋势将更加显著 (24) 4.8 建设上升空间较大，需不断注入活力 (24) 4.9 行业发展需突破创新瓶颈 (25) 5. 水下机器人行业发展趋势 (27) 5.1 宏观机制升级 (27) 5.2 服务模式多元化 (27) 5.3 新的价格战将不可避免 (27) 5.4 社会化特征增强 (27) 5.5 信息化实施力度加大 (28) 5.6 生态化建设进一步开放 (28)

现代焊接技术发展现状及未来趋势

现代焊接技术发展现状及未来趋势 发表时间：2019-07-19T15:17:10.723Z 来源：《基层建设》2019年第12期作者：魏紫印 [导读] 摘要：现阶段我国工艺的实际发展情况来看，焊接在多种材料的连接中都有着广泛应用，而且随着各项科技的不断发展，焊接技术也得到了快速发展。 身份证号码：13018119890106XXXX 河北石家庄 050000 摘要：现阶段我国工艺的实际发展情况来看，焊接在多种材料的连接中都有着广泛应用，而且随着各项科技的不断发展，焊接技术也得到了快速发展。焊接技术在建筑行业、医疗设备、机械等各个方面都有着广泛应用，可以说没有了焊接技术的支持，这些行业都无法正常发展。 关键词：焊接技术；缺点；趋势；现状 1?我国焊接技术在应用过程中的缺点 从目前我国焊接技术的发展情况来看，焊接技术主要应用在钢结构加工制造中，随着人们对钢结构材料质量要求的不断提升，人们对加工钢结构过程中应用的焊接技术也提出了更高的要求，以确保焊接质量能够达到人们期望的要求。随着信息化和电子信息技术的快速发展，焊接技术在各个行业的应用都变得更加广泛，同时也使焊接技术实现了自动化。在焊接过程中，利用计算机对焊接的进程进行控制，可以使焊接的准确度和精度都得到提升，这也使我国焊接技术得到了进一步提高。从我国焊接技术的整体发展情况来看，我国焊接技术在整体发展过程中存在的缺陷仍然较多，主要体现在以下几个方面： （一）较长焊接和厚板焊接技术落后较为严重，这不仅会对焊机效率造成影响，而且还会对焊接的质量造成不良影响，从而会对企业的经济效益造成不良影响。 （二）焊接技术自动化水平偏低。在具体焊接过程中对自动化进行应用，可以降低成本。我国在焊接方面与发展国家相比，焊接自动化水平具有较大提升空间。企业要想取得长远发展，获取良好的经济效益，就必要加强对焊接自动化技术的合理应用。 （三）焊接构件容易出现热、冷裂纹。热裂纹是在高温环境下生成的，其会对焊接的质量造成不良影响。冷裂纹是焊缝在冷却时，温度未达到马氏体转变温度，从而形成裂纹，通常来说，冷裂纹会在焊接完成后，立即出现。 （四）焊接人员专业技术水平有待进一步提高。我国焊接行业的实际发展情况来看，人员对焊接技术知识掌握得较少，同行业标准相比，存在的差距较大，这样就导致焊接产品质量难以得到提升。 2?现代焊接技术的发展现状 经济的发展带动了制造业得到发展，焊接技术也得到了显著提升，焊接产品的生产效率也得到了进一步提高，而在实际生产过程中，通过何种方式，在确保焊接产品质量可以达到要求的基础上，实现焊接生产自动化和智能化已经成为了焊接行业发展过程中的核心任务。 2.1?焊接工艺高效化 为了促进焊接行业的发展，需要对现今的焊接工艺进行合理优化，使传统焊接工艺成为高质量、高效、高速的焊接工艺，从而满足焊接需求。从焊接工艺的发展情况来看，国内外都投入了大量的财力和精力，在活性焊接工艺、多元气体保护焊接工艺方面也都取得了不错的成绩。同时，在焊接速度的研究方面上也取得了一定进步，这也提升了焊接产品的效率。近几年，随着国内外对数字化焊接和高新信息处理技术各项内容的关注，我国在焊接市场也引入了相应的先进技术产品。通过对数字化焊接电源的合理应用，使原来刻板的刚性化控制能够得到改善，从而实现对整个焊接过程中的柔性化控制，以及多功能集成，而对于焊接精度、焊接过程稳定性、产品一致性等各个方面要求更高的产品，对焊接技术的发展可以起到一定的促进作用，从而使焊接工艺能够实现高效和高速化。 2.2?优化焊接质量 焊接产品的质量是其中最为关键的一项内容，如果在实际作业过程中，焊接质量无法达到产品对质量的要求，这会限制产品后期的应用寿命，在焊接过程中，对焊缝跟踪技术进行合理应用对于控制质量有着重要意义。焊接行业在发展、以及对焊接技术进行研究过程中，对焊缝跟踪技术方面的投入较多，也使其成为了一种成熟的焊接技术。例如，在先进的熔滴过渡控制中已经引入了数字化焊接电源，并且在系统中对先进的电子元件进行了合理应用，这也使得控制熔淌更为简单，在该方面已经达到了先进国家的水平，这也是焊接行业中的一项重要内容，是确保焊接产品质量能够达到要求标准的一项关键技术。 3?现代焊接技术未来发展的主要趋势 3.1?自动化，智能化 从现阶段的焊接技术的发展情况来看，焊接技术在实际应用过程中与现代制造技术、焊接自动化、焊接科学与工程等各项内容进行合理融合。现阶段，我国焊接工艺自动化率较低，焊接生产机械化及自动化水平都较低，但是，在实际作业过程中，在学习基础上，对现代自动化技术进行合理嫁接改造，通常可以实现突破。近几年，我国在焊接生产自动化、研究焊接生产线、过程中控制智能化等多个方面都取得了显著进步。计算机技术、人工智能、控制理论等都为焊机过程中自动化的实现提供强有力的基础，并且也合理地渗透到了焊机领域中，从实际情况来看，也取得了不错的成果，焊接过程中自动化已经成为了焊机技术在应用与发展过程中的一项要点。焊接过程中控制系统的智能化是焊接自动化的核心，同时也是人们在对焊接技术进行研究的主要方向。 3.2?加强对热源的研究 焊接热源应当具有以下特点：能量密度高度集中、可以快速完成焊接、确保焊缝具有较高质量、焊接热影响区小。现阶段，焊接热源十分丰富，常见的焊接热源有化学热、电弧焊、高频高应热、电子束等。人们对焊机技术的应用与研究过程中，始终都未停止对焊接热源的研究，焊接新热源开发将推动焊接工艺发展，促进新焊接方法产生，每出现一种新热源，都伴随着一批新焊接方法。焊接应用与发展过程中，对现有热源进行改善，对现有热源的开发，应从更加便利、经济方面入手。改善原有热源，在提高效率方面可以扩大激光器能量，对电子束能量进行合理应用，对焊机的性能进行改善，使能量的利用率得到进一步提高，开拓新的更高能量密度的热源，例如将激光添加到电子束中，就是一种不错的方法。 3.3?节能技术的深入研究? 节能技术是现代各个行业在发展过程中必须要考虑的一项内容，焊接行业更是如此。焊接行业在实际发展过程中，发展环保、节能已经成为了必然趋势；同时，采用高效焊接工艺，对于提高焊接作业的具体效率，以及减少能源消耗量来说都有着重大意义。在焊接工艺发

水下焊接原理-水下焊接工作原理【详解】

水下焊接原理 内容来源网络，由“深圳机械展（11万㎡，1100多家展商，超10万观众）”收集整理！ 更多cnc加工中心、车铣磨钻床、线切割、数控刀具工具、工业机器人、非标自动化、数字化无人工厂、精密测量、3D打印、激光切割、钣金冲压折弯、精密零件加工等展示，就在深圳机械展. 水下焊接 水下焊接由于水的存在，使焊接过程变得更加复杂，并且会出现各种各样陆地焊接所未遇到的问题，目前，世界各国正在应用和研究的水下焊接方法种类繁多，应用较成熟的是电弧焊。随着水下焊接技术的发展，除了常用的湿法水下焊接、局部干法水下焊接和干法水下焊接以外，又出现了一些新的水下焊接方法。但是，从各国海洋开发的前景来看，水下焊接的研究远远不能适应形势发展的需要。因此，加强这方面的研究，无论是对现在或将来，都将是一项非常有意义的工作。 作用 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。 水下焊接有干法、湿法和局部干法三种。 干法焊接 这是采用大型气室罩住焊件、焊工在气室内施焊的方法，由于是在干燥气相中焊接，其安全性较好。在深度超过空气的潜入范围时，由于增加了空气环境中局部氧气的压力，容易产生火星。因此应在气室内使用惰性或半惰性气体。干法焊接时，焊工应穿戴特制防火、耐高温的防护服。 与湿法和局部干法焊接相比，干法焊接安全性最好，但使用局限性很大，应用不普遍。 局部干法焊接 局部干法是焊工在水中施焊，人为地将焊接区周围的水排开的水下焊接方法，其安全措施与湿法相似。

由于局部干法还处于研究之中，因此使用尚不普遍。 湿法焊接 湿法焊接是焊工在水下直接施焊，而不是人为地将焊接区周围的水排开的水下焊接方法。 电弧在水下燃烧与埋弧焊相似，是在气泡中燃烧的。焊条燃烧时焊条上的涂料形成套筒使气泡稳定存在，因而使电弧稳定，如图所示。要使焊条在水下稳定燃烧，必须在焊条芯上涂一层一定厚度的涂药，并用石蜡或其他防水物质浸渍的方法，使焊条具有防水性。气泡由氢、氧、水蒸气和由焊条药皮燃烧产生的气泡;浑浊的烟雾生的其他氧化物。为克服水的冷却和压力作用造成的引弧及稳弧困难，其引弧电压要高于大气中的引弧电压，其电流较大气中焊接电流大15%~20%。 水下湿法焊接与干法和局部干法焊接相比，应用最多，但安全性最差。由于水具有导电性，因此防触电成为湿法焊接的主要安全问题之一。 运用 1、建议50平方以上专用焊线所有水线以下的和水下的电缆部件必须完全绝缘。 2、开始操作之前，检查所有电缆和连机器有无损坏了的绝缘。损坏的必须更换，有缺陷的要修理。 3、电缆的能力必须能满足工件的最大电流的要求。连机器的能力至少应该等于电缆的能力。 4、所有连机器必须紧固和彻底绝缘。所以水下连机器最后应该用橡胶袋紧紧藵住，以防电流损失。 5、要确定距离电焊钳十英尺以内的电缆是没有接头的。 6、这样布置接地电缆到工件，使潜水员的身体绝不会处于电焊条与焊接电路接地侧之间。 7、要保持电源电缆与焊接电缆分开。 内容来源网络，由“深圳机械展（11万㎡，1100多家展商，超10万观众）”收集整理！ 更多cnc加工中心、车铣磨钻床、线切割、数控刀具工具、工业机器人、非标自动化、数字化无人工厂、精密测量、3D打印、激光切割、钣金冲压折弯、精密零件加工等展示，就在深圳机械展.

水下焊接技术的研究与应用现状

万方数据

ＷｅｌｄｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＶ０１．３８Ｎｏ．８Ａｕｇ．２００９?专题综述‘５ １５０ｍ水深的高压焊接试验装置。研制了钨极氩弧自发了配套的ＮＢＳ一５００型水下半自动焊机，在国内进动焊机，获得了０．１～０．７ＭＰａ范围内的１６Ｍｎ管道全行了多次成功施焊，焊接接头的质量可以满足国际上位置自动焊接工艺．形成的管道焊接接头全部达到了常用的ＡＰＩｌ１０４规程的要求。 美国焊接学会ＡＷＳＤ３．６Ｍ：１９９９中Ａ类接头，即相水下Ｎｄ：ＹＡＧ激光焊接由于热输入小、能量易当于陆上接头的要求。并且于２００６年１１月１６日在于传输和控制等优点，被考虑首先用于核设备的维修中国渤海湾天津新港锚地附近１２Ｉｎ水深海域与水下和维护。已经商业化的Ｎｄ：ＹＡＧ激光器能够提供６干式舱及其他作业系统一并进行了海上试验，获得了ｋＷ的功率，该激光能够进行１０ｍｍ厚的钢板焊接。外观良好的焊缝∞］。水下激光焊接必须在局部干燥区域内进行。水帘屏蔽 虽然目前的高压干法水下焊接通过采用自动化和智能化的技术，实现了焊接过程的自动监控，焊接质量好、效率高，但仍然需要潜水焊工。焊接设备的安装、维护和检测都需要潜水员的辅助．因而在实际使用中的焊接系统还不能超过６５０ｍ。而且对潜水焊工的专业和技术要求很高。所以。随着海洋工程向深海的挺进，必须发展智能化的焊接机器人。 １．２局部干法水下焊接 局部干法水下焊接兴起于上世纪７０年代，综合了湿法水下焊接和干法水下焊接两者的优点，是一种较先进的水下焊接方法．电弧的燃烧及熔池凝固等过程都在气相环境中进行。近２０ａ来，这类方法越来越受到国内外的关注．已开发了多种局部干法水下焊接方法。也是当前水下焊接技术研究的重要方向之一。其中已经在生产中应用的焊接方法有气罩式水下焊接法、水帘式水下焊接法和可移动气室式水下焊接法。 气罩式水下焊接法多采用熔化极气体保护半自动焊和焊条电弧焊，也可采用非熔化极气体保护半自动焊。实际应用的最大水深是４０ｍ。水帘式水下焊接法也称为干点式水下焊接法．属于较小范围的局部干法［７］。日本用直径为０．２ｍｍ的钢丝“裙”代替水帘，喷嘴部分像钢丝刷子一样，故将这种水下焊接法称为钢刷式水下焊接法，钢刷式局部干法水下焊接克服了水帘式局部干法焊接的缺点，可以进行搭接接头、角接接头的焊接，可自动焊，也可以采用半自动焊。可移动气室式水下焊接是美国１９６８年首先提出的。１９７３年开始在生产中应用。该方法的气室直径较小，只有１００～１３０ｍｍ．故属于干点式水下焊接法。焊一段，要移动一段气室，直至焊完整条焊缝。我国的哈尔滨焊接研究所研制成功了ＬＤ—ＣＯ：焊接方法，并开是形成局部干燥空间的一种好的方法，但由于水帘喷嘴的尺寸比较大（超过４０ｍｍ），焊枪结构也比较复杂．为了满足不同应用场合的需要，尤其是Ｖ形角焊缝或者狭小以及不平坦表面的焊接，必须使用小尺寸的喷嘴。但当喷嘴内径＜８ｍｍ时，无法获得完全的局部干燥区。张旭东等人使用直径分别为８，１０，１３ｍｍ的３种喷嘴进行了水下焊接试验。在良好的保护条件下．水下焊缝可达到与空气中同样的冶金成分和焊缝收缩率Ｅ８】。 北京石油化工学院海洋工程连接技术研究中心与上海核工程研究设计院合作。共同研制了一套局部干法自动水下焊接试验系统，如图１所示。 圈１局部干法自动水下焊接试验装置 该试验系统南水下焊接试验舱、焊接电源、液压驱动自动焊接平台、排水罩、试验环境系统、水下焊接摄像系统６个部分组成。能够实现水下局部干式ＭＩＧ（ＭＡＧ）全自动焊接。水下焊接试验舱为立式快开结构压力容器。设计最高工作压力０．３ＭＰａ，开发了适合局部干法自动焊接的微型排水罩。试验环境系统的控制由ＰＬＣ通过控制水路、气路的阀门以及水 泵的启停来实现。液压驱动自动焊接平台的摆动油缸 万方数据