海洋工程水下焊接技術(shù)特點探究與綜合應(yīng)用

楊明明

摘要：在對海洋石油平臺、石油生產(chǎn)設(shè)備、海底管網(wǎng)等設(shè)計時，已經(jīng)全面、嚴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)備安裝過程中，在使用過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)成為海底資源勘測開采和建設(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)展趨勢提出了一些看法。

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

國家發(fā)展對石油的需求帶動了海洋石油工業(yè)的快速發(fā)展，海洋工程結(jié)構(gòu)類型日益豐富，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)展趨勢提出了一些看法。

1水下焊接技術(shù)的意義與問題

經(jīng)濟高速發(fā)展，不論工業(yè)還是生活，比如電力、交通等都離不開石油等能源，然而蘊藏豐富石油的中東地區(qū)、國家之間的沖突日益加劇，石油生產(chǎn)和運輸也相應(yīng)的存在困難和風(fēng)險，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大石油公司競爭的焦點海底石油的開發(fā)需要大型的海洋建筑物，也需要專業(yè)的生產(chǎn)設(shè)備，設(shè)備在陸地生產(chǎn)，之后運輸至海洋開采處進行安裝調(diào)試，之后進行生產(chǎn)工作。在此過程中，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、冰流的浸襲對設(shè)備的正常運行也是非常不利的因此，在對海洋石油平臺、石油生產(chǎn)設(shè)備、海底管網(wǎng)等設(shè)計時，已經(jīng)全面、嚴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)備安裝過程中，在使用過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)，否則不但會造成很大的經(jīng)濟損失，也會對環(huán)境造成污染甚至災(zāi)難。但是海洋工程龐大的身軀，想要移到海面外進行維修是無法做到的。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)和國家的損失盡可能降低，就必然要采取適用性更強的技術(shù)——水下焊接技術(shù)進行修復(fù)國家在發(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越大，其對技術(shù)的需求也日亦迫切.

2水下焊接方法及其特點

2.1濕法水下悍接

濕法水下焊接是在水環(huán)境中進行的焊接，由于水下能見度較差，潛水員水下焊接時無法看清現(xiàn)場情況，以致會出現(xiàn)“盲焊”，難以保證在水下進行焊接的質(zhì)量，其水密性也就更難以保證因此，如果對焊接接頭的質(zhì)量要求很高，或者需要焊接的構(gòu)件對設(shè)備正常運轉(zhuǎn)非常重要的話，采用這中方法很難滿足要求。然而，這種焊接也有優(yōu)點，即所需的設(shè)備簡單，焊接的成本低廉，焊接操作非常方便，可操作性強，所以近年來各國科技工作者仍對此種焊接技術(shù)的改進和完善進行研究和改進。應(yīng)用濕法焊接得到的焊接接頭質(zhì)量不會很高，因此在焊接重要的海洋工程設(shè)備和結(jié)構(gòu)時一般不會采用。

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，比如用氣體，可保證待焊構(gòu)件的干燥，有利于焊接質(zhì)量潛水焊接工在進行干法水下焊接操作時，需要用到特定的壓力艙或操作室，這些焊接所需設(shè)備對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)點是能夠使焊接過程擺脫水的不利影響，尤其是常壓干法焊接，因為焊接時的工作環(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，需要比較復(fù)雜的工作設(shè)備，合適的接頭類型也較少，無法很好的控制焊接成本，因此這種方法常用來焊接管網(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，從而在焊接構(gòu)件區(qū)域形成一個相對集中的隔離區(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)濟性也更好.可以說，這種方法集成了濕法和干法兩種焊接方法的優(yōu)點，經(jīng)濟性、合理性、技術(shù)的先進性均可以得到保證，也是現(xiàn)階段水下焊接研究的重點方向局部干法水下焊接，能有效提高電弧穩(wěn)定性，改進焊縫質(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自動焊接方法能夠得到滿足相關(guān)規(guī)范要求的泛焊接接頭，無潛水員式全自動焊接方法是未來的發(fā)展方向。（2）高壓MIG焊接能夠在1000m內(nèi)進行水下修復(fù)工作，但是，要使其更好的應(yīng)用于工程中，就須外加縱向磁場強化熔滴過渡，才能使焊接過程更加穩(wěn)定，更好滿足焊接控制要求。（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)，也是未來水下焊接的理想技術(shù)，則需要進行焊接機器人的研制工作

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)成為海底資源勘測開采和建設(shè)海洋工程不可缺少的技術(shù)支持。過去水下焊接技術(shù)、設(shè)備非常落后，不具備自主開發(fā)的能力，全部是從國外進口，遲遲不能掌握關(guān)鍵技術(shù)以焊條為例，上世紀60年代，開始制造水下專用焊條，并已經(jīng)成功應(yīng)用在海上救援時艦艇維修和海洋設(shè)備、工程等的維護方面。但是，水下焊接時會釋放出小氣泡，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強度要求不高的項目中應(yīng)用。通過引進國外的先進水下焊接技術(shù)，成功研發(fā)出性能更好的水下焊條.隨著對重點領(lǐng)域、重點技術(shù)的支持力度更大，更加先進的焊接工藝、材料一定可以獲得突破。