海洋工程水下焊接技术特点探究与综合应用

杨明明

摘要：在对海洋石油平台、石油生产设备、海底管网等设计时，已经全面、严格的考虑了材料选用、设备加工、构件焊接的高质量要求，但设备安装过程中，在使用过程中也不可避免的发生意外损坏，一般要求尽快的修复。水下焊接作为海洋水下工程装备技术的重要组成，已经成为海底资源勘测开采和建设海洋工程不可缺少的技术支持。本文综述了传统水下焊接技术、水下焊接的新技术，并就水下焊接技术发展趋势提出了一些看法。

关键词：海洋石油工业；结构类型；海洋生产设备；水下焊接

国家发展对石油的需求带动了海洋石油工业的快速发展，海洋工程结构类型日益丰富，海洋生产设备日趋复杂，海底焊接技术已成为海洋石油工程中进行设备装配和修缮的关键性技术。本文综述了传统水下焊接技术、水下焊接的新技术，并就水下焊接技术发展趋势提出了一些看法。

1水下焊接技术的意义与问题

经济高速发展，不论工业还是生活，比如电力、交通等都离不开石油等能源，然而蕴藏丰富石油的中东地区、国家之间的冲突日益加剧，石油生产和运输也相应的存在困难和风险，石油的供给不能很好的保证.因此，海底石油资源已成为各国大石油公司竞争的焦点海底石油的开发需要大型的海洋建筑物，也需要专业的生产设备，设备在陆地生产，之后运输至海洋开采处进行安装调试，之后进行生产工作。在此过程中，构筑物及设备不仅要承受自身的工作荷载，还要承受海洋恶劣的环境另外，一些突发的海洋影响也不得不考虑，比如海洋风暴、海洋浪潮引起的附加作用，海水的腐蚀性、砂流的磨蚀性、地震、冰流的浸袭对设备的正常运行也是非常不利的因此，在对海洋石油平台、石油生产设备、海底管网等设计时，已经全面、严格的考虑了材料选用、设备加工、构件焊接的高质量要求，但设备安装过程中，在使用过程中也不可避免的发生意外损坏，一般要求尽快的修复，否则不但会造成很大的经济损失，也会对环境造成污染甚至灾难。但是海洋工程庞大的身躯，想要移到海面外进行维修是无法做到的。为了缩短维修的施工工期，降低维修的作业成本，使企业和国家的损失尽可能降低，就必然要采取适用性更强的技术——水下焊接技术进行修复国家在发展，海洋工业也在快速发展，各种生产设备不断涌现，并且材料及设备的耐久性也在大幅度提高，水下焊接的工作量将越来越大，其对技术的需求也日亦迫切.

2水下焊接方法及其特点

2.1湿法水下悍接

湿法水下焊接是在水环境中进行的焊接，由于水下能见度较差，潜水员水下焊接时无法看清现场情况，以致会出现“盲焊”，难以保证在水下进行焊接的质量，其水密性也就更难以保证因此，如果对焊接接头的质量要求很高，或者需要焊接的构件对设备正常运转非常重要的話，采用这中方法很难满足要求。然而，这种焊接也有优点，即所需的设备简单，焊接的成本低廉，焊接操作非常方便，可操作性强，所以近年来各国科技工作者仍对此种焊接技术的改进和完善进行研究和改进。应用湿法焊接得到的焊接接头质量不会很高，因此在焊接重要的海洋工程设备和结构时一般不会采用。

2.2干法水下焊接

干法水下焊接，顾名思义是采用方法使焊接部位与水分隔开，比如用气体，可保证待焊构件的干燥，有利于焊接质量潜水焊接工在进行干法水下焊接操作时，需要用到特定的压力舱或操作室，这些焊接所需设备对于干法焊接而言是必须的根据压力舱或操作室内压力的不同，干法水下焊接分为常压干法水下焊接和高压干法水下焊接。

干法水下焊接的突出优点是能够使焊接过程摆脱水的不利影响，尤其是常压干法焊接，因为焊接时的工作环境和地面条件差别不大，所以保证了焊接的高质量这种焊接也有缺点，需要比较复杂的工作设备，合适的接头类型也较少，无法很好的控制焊接成本，因此这种方法常用来焊接管网接头

2.3局部干法水下焊接

局部干法焊接，顾名思义，是只将待焊接部分与水分隔开，从而在焊接构件区域形成一个相对集中的隔离区，从而保证电弧的稳定燃烧，完成焊接同样，这种方法也减少了水的不利影响，因此相比湿法焊接的接头质量，也有了很大的提高而且，相比较干法焊接，不需要设计制造复杂的排水气室，易操作性明显提升，适应范围也更加大，经济性也更好.可以说，这种方法集成了湿法和干法两种焊接方法的优点，经济性、合理性、技术的先进性均可以得到保证，也是现阶段水下焊接研究的重点方向局部干法水下焊接，能有效提高电弧稳定性，改进焊缝质量

3水下焊接新技术应用

（1）高压TIG焊接能够进行500m内水下结构物的修复，比较可靠，轨道式TIG自动焊接方法能够得到满足相关规范要求的泛焊接接头，无潜水员式全自动焊接方法是未来的发展方向。（2）高压MIG焊接能够在1000m内进行水下修复工作，但是，要使其更好的应用于工程中，就须外加纵向磁场强化熔滴过渡，才能使焊接过程更加稳定，更好满足焊接控制要求。（3）摩擦叠焊既能够适应不同水深，也适用于不同结构物的修复，也是未来水下焊接的理想技术，则需要进行焊接机器人的研制工作

4水下焊接技术发展展望

水下焊接作为海洋水下工程装备技术的重要组成，已经成为海底资源勘测开采和建设海洋工程不可缺少的技术支持。过去水下焊接技术、设备非常落后，不具备自主开发的能力，全部是从国外进口，迟迟不能掌握关键技术以焊条为例，上世纪60年代，开始制造水下专用焊条，并已经成功应用在海上救援时舰艇维修和海洋设备、工程等的维护方面。但是，水下焊接时会释放出小气泡，从而引起焊缝内气孔变多、寒冷水体迅速冷却焊缝，容易发生脆性断裂；高温时水体气化也可导致焊缝产生氢裂，所以之前的水下焊条只能在对强度要求不高的项目中应用。通过引进国外的先进水下焊接技术，成功研发出性能更好的水下焊条.随着对重点领域、重点技术的支持力度更大，更加先进的焊接工艺、材料一定可以获得突破。