Study of pores produced in underwater wet welding

0 IntroductionPore is one of the main defects produced in wet weld-ing, especially in deep water. The integrity, ductility,and strength of a wet weld will be reduced by the presenceof pores. It is very necessary to study the pore formation toimprove the quality of underwater wet welds and to ensurethe security and dependability of the welded structures.Underwater wet welding offers advantages such ashigh speed, good versatility, and cost effectiveness. It ischaracterized by lower visibility, …     

超声辅助水下湿法焊接工艺

水下湿法焊接过程电弧不稳定,常存在熄弧、焊缝成形不均匀等问题.针对这一问题,提出了超声辅助水下湿法焊接方法,其原理是将功率超声振动与常规水下湿法焊接相结合,通过超声振动作用改善焊接电弧稳定性、焊缝成形,进而提高水下焊接接头质量.超声辅助水下湿法焊接堆焊对比试验结果表明,超声辅助水下湿法焊接显著改善了焊缝成形,能够获得尺寸均一连续的焊缝;焊接过程稳定性提高,熄弧率明显减小,熔深增大,余高减小,焊缝中心区域的显微硬度减小.     

水下湿法焊接等离子成分计算

水下湿法焊接所产生的电弧是在带电离子气体的气泡中形成的,结合前人对水下湿法焊接气泡成分的测定,分析了水下湿法焊接气泡中气体的主要解离和电离过程,对局部热力学平衡态下的不同水压、不同温度的水下电弧成分采用potapov模型进行了计算,其主要理论依据为Dalton分压定律、质量作用定律、电荷准中性条件和化学计量平衡条件.结果表明,随着水压由0.101 3 MPa变化到1.013 MPa再到10.13 MPa,离子体内H+,O,C,O+,C+的数密度呈现逐渐增加的趋势,同时电子数密度和离子体密度也跟随增加.而离子体总体平均电离度不受水压的影响.为进一步计算水下湿法焊接电弧的输运系数和水下电弧的仿真打下了基础.     

焊接电流和药皮厚度对水下湿法焊接熔渣物相及微观组织的影响

文中采用自制的金红石型药皮焊条进行水下湿法焊接,重点分析了焊接电流和药皮厚度对熔渣物相及微观组织的影响.对熔渣的宏观形貌分析发现,当药皮厚度较薄时,焊后熔渣稀薄,覆盖不均匀,此外,焊接电流对焊接飞溅有重要影响,当焊接电流较大时,焊接过程中有大量飞溅产生.通过对熔渣的碱度系数及物相分析得出,熔渣的主要组成相为FeTiO₃和CaTiO₃,还有少量的MnTiO₃,FeF₃和Ca-Si-O相,药皮厚度和焊接电流对熔渣的碱度系数和组成相影响均较小.熔渣的微观组织分析发现,减小药皮厚度和增大焊接电流,熔渣中生成大量的树枝状组织,熔渣微观组织的方向性增强,有利于脱渣.     

DH36钢湿法焊条多层多道焊海试结果分析

通过对潜水员焊工的培训,成功实现了不同接头形式的水下湿法手工多层多道焊,并且在渤海海域的11 ,22 m两个水深分别进行了对接接头平焊、搭接接头横焊及立焊和T形接头立焊及船形位置焊的焊接试验.结果表明,在两种水深的对接接头和搭接接头中都未发现夹渣、气孔及未熔合等缺陷,并且两种水深的对接接头和搭接接头在各项力学性能指标上都满足AWS D3.6 M:2010关于B级接头的要求.与11 m水深的焊缝相比,22 m水深的焊缝柱状晶区的针状铁素体减少,块状铁素体明显增多.两种水深接头的热影响区粗晶区组织差异不大,主要由板条状马氏体组成.     

水下湿法焊接裂纹敏感性试验

潜水焊工在水深2m的水池里,使用水下专用焊条进行EH36和16Mn试板湿法焊接试验。依据GB4675.1-1984斜Y型坡口焊接裂纹实验方法,评价水下湿法焊接接头的冷裂纹敏感性。小铁研实验表明,水下湿法焊接接头的抗裂性很差,裂纹率基本为100%。裂纹是从根部产生,沿着熔合线向焊缝表面或者焊缝表面熔合线区域扩展。同时提出了水下湿法焊接冷裂纹防止的一些建议。     

水下湿法焊接研究进展

为研究深水湿法焊接电弧等离子体介质击穿机制,建立了高压水下湿法焊接试验平台,获取40 m水深电弧引弧阶段光谱图,基于PIC-MCC方法建立40 m水深湿法焊接电弧击穿放电三维数值模型并对其进行分析,将光谱诊断电弧等离子体温度、电子数密度和数值模型分析得到的结果进行对比,验证了模型的合理性与正确性. 根据电弧光谱得到的电弧等离子体的主成分,从微观粒子角度对高压水下湿法焊接电弧等离子体动态演变过程展开研究,获得等离子体动态分布、粒子数目、电弧等离子体温度及电子数密度变化.结果表明,电子与背景成分水分子发生电离碰撞主要生成H⁺,OH⁺和O⁺,且OH⁺数目增长速度最快, H⁺次之,O⁺最后,在粒子数目上OH⁺远远大于H⁺和O⁺数目;电子与背景气体碰撞过程中发生了能量转移,运动到极板介质层的电子动能减小,电子与极板介质层电离碰撞反应弱化,直至达到饱和.     

水下湿法自保护药芯焊丝

开发了一种新型水下湿法自保护药芯焊丝,采用模拟压力舱以及自动焊接系统,在30米模拟水深的条件下进行了焊接试验,焊接结果表明焊接过程稳定,成形良好.按照美国焊接协会水下焊接标准（ANSI/AWS D3.6 1999）对获得的焊接接头的抗拉性能、弯曲性能、硬度以及冲击韧性等进行了研究.拉伸试验试件断裂位置位于母材区,弯曲试验试件弯曲180°没有发生断裂,并无明显裂纹产生,0℃冲击韧性达到30.25J/cm2.研究结果表明,自主研发的水下湿法自保护药芯焊丝可满足CCSE36等级钢的水下30米水深的焊接性能要求.     

水下湿法手工自蔓延焊接技术

基于自蔓延高温合成技术（SHS技术）和湿法电弧焊原理,研究了一种用于水下金属结构应急维修的新型焊接方法—水下湿法手工自蔓延焊接技术.通过焊条结构设计、焊药设计等,研制了水下燃烧型焊条,进行了焊接试验,对接头组织和性能进行了分析.结果表明,该技术可在无电、无气、无其它设备的条件下实现水下金属构件的湿法焊接,单面焊双面成形,接头抗拉强度达267 MPa,冲击吸收能量13.8 J;SEM和EDS分析表明,焊缝金属为以α-Cu固溶体为基体、有大量块状富铁第二相析出的高铁铜合金,熔合区的成分和组织与焊缝第二相基本相同,焊缝合金与熔融母材交互结晶,形成了梯度熔焊连接;拉伸断裂发生在焊缝或熔合区,断口有大量韧窝,属韧性断裂.     

水下湿法焊条电弧焊接过程稳定性评价

焊接电参数(电弧电压、焊接电流)包含着丰富的焊接过程信息.针对水下湿法焊条电弧焊工艺,在不同焊接工艺条件(不同水深、不同焊条)时在线采集焊接电弧电压瞬时值,然后对其进行统计处理.利用电弧电压标准差σU以及电弧电压瞬时值与电弧电压平均值差值H的频率对比和焊接过程稳定性指数W相结合的方式,对水下湿法焊条电弧焊接过程的稳定性进行直观分析和定量评价.结果表明,利用W可以很好地识别不同焊接过程的稳定性,为水下焊接工艺稳定控制提供了新的方法,具有重要的理论意义.     

水下管道焊接技术的研究现状及发展趋势

水下管道的焊接由于受水下环境韵影响,焊接方法与焊接设备都较陆地上的复杂得多,它具有可见度差、焊缝舍氢量高、冷却速度快、电弧电压高和连续作业困难等特点。综述了水下管道焊接技术研究与应用的最新进展,并就水下．焊接技术的发展趋势提出了看法。     

焊缝余高变异系数在水下湿法焊接质量评估过程中的应用

针对水下湿法焊接质量评定中缺乏简便、客观的评价指标的现状,提出利用焊缝余高的变异系数表征焊接质量. 该指标具有支持定量分析客观性强、步骤简单易操作等优点. 余高变异系数越大,焊缝外观成形均匀性越差,焊接质量越低;反之,焊缝越平滑、美观,焊接质量越好. 为验证该指标的准确性,设计了相关的工艺试验. 依据脉冲电流对焊接过程稳定性的影响,开展不同脉冲频率条件下焊接. 鉴于送丝方式对焊接过程影响较大,利用焊缝余高变异系数分析送丝方式对水下湿法药芯焊丝焊接过程稳定性研究. 结果表明,余高变异系数评价结果与焊接质量相关度较高. 焊接过程中采用X射线高速成像技术,从焊接过程稳定性与熔滴过渡类型等方面深入分析了焊接过程对余高变异系数的影响,进一步验证了该指标的可靠性.     

SMAW水下湿法焊接工艺试验及接头性能

为了解决海洋采油平台在使用过程中出现的材料老化及结构受损等问题,开发了适用于海洋工程结构物维修的水下湿法焊接工艺,本研究采用Broco水下焊条在试验水槽内进行了初步的水下焊接工艺研究,并在焊后对接头进行无损检测、力学性能测试和金相分析等试验。试验结果表明,焊接接头的各项性能指标均满足美国水下焊接AWS D3.6:2010标准B级焊缝的要求,为后续开发更大水深的湿法焊接工艺积累了经验。     

水下湿法药芯焊丝焊接电弧稳定性

利用焊接电弧电压信号的标准差和差异系数的倒数作为评价电弧稳定性的指标,通过试验研究了不同工艺条件下水下湿法药芯焊丝焊接的电弧稳定性．建立了湿法焊接电弧稳定性的敏感度模型,分析了各工艺参数如焊接电流、电弧电压、焊接速度和水深对湿法药芯焊丝焊接电弧稳定性的影响．结果表明,水深增大时,焊接电弧稳定性变差,特别是在浅水区域,增大水深可显著降低电弧稳定性;焊接速度增大,电弧稳定性变差;焊接电压对电弧稳定性影响很大,适当提高焊接电压可提高电弧的稳定性．     

水深和流速对水下湿法焊接热过程影响的数值模拟

水下电弧在高压和强烈冷却作用的环境下,其弧压、形态和能量密度都发生了改变,工件的换热条件更发生了显著的变化.文中考虑水下压力对电弧的压缩和水环境中工件换热速度的提高,进行一定的参数假设,建立了湿法熔化极气体保护焊接热过程的数值分析模型,得出了不同水深和不同水流速度下的工件热循环曲线、熔池形状等典型数据.模拟结果表明,随水深增加,熔池的深度增加而宽度减小,各等温线的形状也逐步变得狭窄而且更深;随工件表面水流速度增大,熔池变小,等温面所笼罩的体积也显著减小.     

TiO2对水下湿法焊接熔渣形貌及微观组织的影响

文中采用自制的金红石型碳钢焊条进行水下湿法焊接,重点分析了药皮中TiO₂的加入量对熔渣形貌及微观组织结构的影响.由熔渣的成分及物相分析得出,熔渣的主要组成相为Fe₂MnTi₃O₁₀,还含有少量的Ca₂SiO₄和自由氧化物.对熔渣的宏观形貌及微观组织结构分析发现,当药皮中TiO₂加入量较大时,熔渣致密松脆,熔渣的微观组织中灰白色条状相粗大,有利于熔渣脱渣;当减小TiO₂的加入量,增大CaCO₃的加入量时,熔渣变得松散,出现粘渣现象,此时微观组织中的灰白色条状相变得细小,不利于熔渣脱渣.     

Study correlating the bubble phenomenon and electrical signals in underwater wet welding with covered electrodes

The bubble phenomenon in underwater wet welding is very important to the final quality of the weld. A good understanding of the formation and collapse of the bubbles and knowledge of the behaviour of welding parameters during the process can improve the practices used in underwater welding and, consequently, improve the final quality of the weld. This study was developed to understand and try to correlate the phenomenon of growth, detachment and frequency of bubbles with electrical signals during the welding process. Beads were made on plate metal at a depth of 0.50 m, with three types of commercial coated electrodes: E6013, E7024 and E7018. High-speed filming to visualize the process of formation, detachment and counting of the bubbles was performed, along with acquisition of their electrical signals. Thus, it was possible to try to correlate the bubble frequency with the electrical signals observed during the process. It was observed in the current data that the mean number of variations under 5% of the mean current is similar to the mean detachment rate of the bubbles. Therefore, it was concluded that there is a possible relationship between bubble detachment and a determined variation in the current.     

Modeling of underwater wet welding seam forming based on support vector machines

Underwater welding is developing fast because of the exploration of marine resources, and underwater wet welding automation is urgently needed because of the rigorous environment. To control the welding process automatically, the model of the process should first be built to predict the current welding process status. In this paper, arc and visual sensors were used simultaneously to obtain the electrical and visual information of underwater wet welding, and support vector machines (SVM) were used to model the process, experiment results showed that the method could effectively use the information obtained and give precise prediction results.