水下焊接范文

导语：如何才能写好一篇水下焊接，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

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关键词：水利工程；水下焊接；应用；方法

中图分类号：TV文献标识码： A 文章编号：

近年来，水下焊接技术发展速度很快，在促进我国经济发展中发挥了重要作用。水下焊接方法有很多种，其中应用较为广泛的是水下湿法焊接水、下干法焊接、局部干法水下焊接等几种，本文将作简要分析。

一、常用水下焊接技术

1、水下湿法焊接

湿法焊接是指被焊部件和焊枪直接暴露在水下环境中，电弧的形成、燃烧是在水中完成的。水下焊接时电弧周围能否形成一定大小、稳定的电弧气泡是水下焊接成功的首要条件。电弧气泡中的气体主要是由水蒸气高温解离形成的氢和氧，以及焊条药皮中燃烧分解的CO和CO2气体组成，还有少量的N2和微量气态金属构成。由于电弧气氛内氢的含量很大，所以氢脆敏感性成为特别关键的问题，极大地降低了焊缝强度。但由于湿法焊接具有设备简单、成本低廉、操作灵活、适用性强等优点，现已广泛用于海洋工程的建造安装及维修，特别是近年来随着海洋石油工业的发展、各种装置服务年限的增加，以及船舶进入船坞修理成本的提高，湿法水下焊接将会得到进一步的发展和应用。目前采用的主要方法有水下焊条电弧焊和药芯焊丝半自动焊两种。

2、水下干法焊接

干法焊接是指将包括焊接部位在内的一个较大范围内的水人为地排开，使潜水焊工能在一个干的气相环境中进行焊接。根据工程结构的具体形状、尺寸和位置的不同，通常需要设计相应的气室，气室中需备有一套生命维持、湿度调节、监控、照明、安全保障、通信联络的系统。辅助工作时间长，水面支持队伍庞大，施工成本较高。例如，美国TDS公司的一套可焊接直径φ813mm管线的焊接装置(MOD-1)造价高达200万美元。因此，这种方法多用于深水，且需要预热或焊后热处理的材料或质量要求很高的结构焊接。按水下气室中气体压力的不同，干法焊接又分为高压干法焊接和常压干法焊接。

（1）高压干法焊接

高压干法焊接是当前最主要的优质水下焊接技术，目前最大实用水深约为300m。在该焊接方法中，气室底部是开口的，通过通入气压略高于工作水深压力的气体把气室内的水从底部开口处排出，从而保证焊接在干的气室中进行。一般采用焊条电弧焊或惰性气体保护电弧焊，其中GTAW具有电弧稳定、适于全位置焊接、易于实现自动化等特点，已成功应用于海底管道修复等水下钢结构焊接，并基本上可以达到陆地焊缝的水平。但是高压干法焊接同样存在“压力影响”问题。在深水下进行焊接时，随着电弧周围气体压力的增加，焊接电弧的特性和焊接工艺都会受到不同程度的影响。因此，研究高压气氛中电弧特性是了解高压干法水下焊接过程，获得良好焊接接头的关键。

（2）常压干法焊接

常压干法焊接是指在深水下焊工仍然与在陆地一样的气压环境中进行焊接，排出了水深的影响，完全保证了焊接质量，其示意如图1所示。1977年，法国LPS公司首次采用常压干法焊接技术在北海水深150m处成功地实现了直径426mm海底管线的焊接。但其设备造价比高压干法水下焊接还要昂贵，焊接辅助人员更多，所以一般只用于深水且非常重要的结构焊接。

1.浮箱；2.常压仓；3.液压测力计；4.装配塞；5.新管子；6.调整短管；7.密封卡环

图1常压焊接原理示意

3、局部干法水下焊接

局部干法水下焊接是20世纪60年代末发展起来的，利用气体把被焊部件周围局部区域的水人为排开，形成一个较小的气相区，使电弧在其中稳定燃烧。局部干法焊接综合了湿法和干法两者的优点，由于降低了水的有害影响，使得焊接接头质量.

二、水下焊接技术在水利工程中的应用实例

随着我国水电事业的发展，许多已建水利水电工程的改造和维护维修工作迫在眉睫，特别是在水库大坝水下处理工程中混凝土裂缝的修复、地下管道裂缝的修复以及水下混凝土的加固等工程，都需要水下焊接这一前沿的工程技术。随着水下焊接这一技术难题的突破，水下焊接技术将越来越多地应用于各类水工建筑物、水电站、泵站金属结构的焊接加固，并可以与水下立模混凝土浇筑施工、水下冲坑修复、水下清淤、水下爆破等工艺结合来完成大坝和水下管道的维护和修理，使其能在较短时间内恢复正常运行。

1、水下混凝土的加固

漫湾水电站水垫塘底板及侧壁约有3500m2冲坑内的混凝土需要补强加固，且水垫塘底板冲坑内有大量冲断变形的钢筋。通常，是在不需要开闸放水的情况下，可将下泄的水流导入溢洪道，使得水垫塘可以处于干燥的环境中进行地面作业。而在当时情况下，水库需要给下游的城市提供生活生产用水，还需要给下游提供农业用水。所以，在不影响电站正常运行的情况下，就需要浇筑水下的混凝土进行加固：首先利用水下电-氧切割法将变形、高出底板面的钢筋切断，用水下湿法补焊成完整的钢筋网，再进行水下立模、水下浇筑混凝土。该项目对施工质量要求高，而且只能在冬季夜间水下施工作业。由于采用了水下焊接技术，使得原来的钢筋网和新浇筑混凝土钢筋网的焊缝强度高，新旧混凝土的交合面结合紧密，强度达到了设计要求，取得了满意的修补质量。从而使水电站能够正常运行，直接减少了电站的运营损失，而且保证了下游的供水要求。这也进一步验证了水下焊接技术的可靠性和实用性。

2、水下裂缝的修复

青铜峡水电站泄洪洞检修门槽底板冲坑补强加固工程中，发现高速水流的冲刷侵蚀，使底板冲坑与进水口上游导墙侧壁出现了裂缝。由于作业面靠近泄洪洞的检修门槽，需要在底板冲坑与进水口上游导墙侧壁的裂缝进行水下焊接作业。通过在裂缝处布置双向的钢筋网，再焊接钢衬板立模，浇筑水下不分散混凝土进行水下修补，来解决浇筑水下混凝土时新老混凝土结合面的粘结强度不够的问题。这样既可改善混凝土的结构性能，又可提高钢筋工程质量。补强加固后，经过一年多的泄水排沙运行试验，在含大量泥沙的高速水流冲刷下，新浇筑的混凝土未见冲刷破坏，完全达到设计的强度要求，且工程量较传统方法减少了30%，造价降低了35%，也大大缩短了工期，再次显示出该技术的优势。

3、水下涵闸与泵站的检修

安徽省防汛机动抢险队多次将水下焊接技术用于水下涵闸与泵站的检修中，如水下钢闸门边柱、主横梁和面板等损坏部位的水下焊接加固、闸门吊头脱节的水下焊接及闸门支撑行走部位的水下检修加固；还用于泵站水泵导水叶的水下焊接修补、进水口预埋件的水下焊接等项工作。特别是在抗洪抢险工作中，助该技术发挥了施工工期短、收效快的优势，取得了很好的效果，保证了抗洪抢险工作的顺利进行。

4结语

水下焊接对于水利工程建设来说，造价相对较低、工程量小、工期短，既不需要水库为工程施工而降低水位，也不需要采用土石围堰进行旱地施工，从而减小了辅助工程的施工周期，大大缩短了工程量和工期，为水库大坝修理维护提供了更多的选择。尤其在汛期，及时恢复水工建筑物的正常运行，对水工建筑物安全度汛有着重大的现实意义。

参考文献：

[1]房晓明,周灿丰,焦向东译.水下焊接修复技术[M].北京:石油工业出版社,2005.

[2]史强.水下焊接技术探究[J].产业与科技论坛，2012（24）.

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我国的地下水资源的运用总量已经比较巨大，但都集中在北方和西北的干旱半干旱地区。汉中地区的水资源相比较全国而言已经很丰富了，生活用水完全可以由地表水资源解决，但丰富的地下水资源尚未得到妥善的利用。基于现状的考虑我将研究方向定在地下水资源的运用上，但并不是简单地通入普通住宅解决生活用水问题，在汉中区域就生活用水来说，利用地表水更加经济便捷，因此需要得到一种更为有效实用且环保的利用方式。

2.已有地下水资源的应用实例

钢管井式地源热泵中央空调应用实例。四川某酒楼，三层建筑，空调总面积3400m2，安装地源热泵空调设备82台，水量90m3/h，地下水取水方式为钢管井，管径DN50，异井回灌，取水井5口，四用一备，回灌井9口，取水井与回灌井距离60m。该项目已连续运行二年。

从上述的实例中我们注意到其运用方式并不是生活取水而是和空调系统结合。并且注意到了运用后的回灌问题，这样就能在一定程度上解决地下水的运用对地下水本身的污染问题以及因为抽出过多导致的地面塌陷问题。并且汉中地区在区位上属于冬冷夏热区，秦岭淮河以南，这样造成了一个尴尬的局面是在建筑构造上注重隔热，但事实上汉中冬季的最低温度与西安地区相差无几，但却没有暖气供应。水源热泵技术对汉中地区解决冬季采暖，兼顾夏季制冷不失为一个好的选择。

3.水源热泵系统原理简介

通过输入少量高品位能源（如电能），实现低温位热能向高温位转移。水体分别作为冬季热泵供暖的热源和夏季空调的冷源，即在夏季将建筑物中的热量“取”出来，释放到水体中去，由于水源温度低，所以可以高效地带走热量，以达到夏季给建筑物室内制冷的目的；而冬季，则是通过水源热泵机组，从水源中“提取”热能，送到建筑物中采暖。

4.水源热泵系统优点与缺点

（1）高效节能

水源热泵是目前空调系统中能效比（COP值）最高的制冷、制热方，式理论计算可达到7，实际运行为4～6。

（2）可再生能源

水源热泵是利用了地球水体所储藏的太阳能资源作为热源，利用地球水体自然散热后的低温水作为冷源，进行能量转换的供暖空调系统。

（3）环保效益显著

水源热泵机组运行无任何污染，无燃烧、无排烟，不产生废渣、废水、废气和烟尘，不会产生热岛效应，对环境非常友好，是理想的绿色环保产品。

（4）政策支持

国家十分重视可再生能源开发利用工作，《中华人民共和国可再生能源法》已于2006年1月1日起实施，从国家立法和发展战略的高度，对可再生能源的发展应用予以强力推动。

5.设计要点

基于以上的分析调研我们得出了在汉中地区设计水源热泵的设计要点。

（1）热源井数目应结合工程场地情况和水文地质试验结果进行合理的布置，并应满足持续出水量和完全回灌的要求。

（2）热源井井管应严格封闭，井内装置应使用对地下水无污染的材料，井口处应设检查井。

（3）抽水井和回灌井宜能相互转换，其间应设排气装置。抽水管与回灌管上均应设置水样采集口及监测口。地下水供水管道宜

保温。

（4）为预防和处理回灌井堵塞，设计中应考虑回扬措施，并应根据含水层的渗水性、回灌井的结构和回灌方法确定回扬次数和回扬持续时间。

（5）地下水源水质应满足《采暖通风与空气调节设计规范》（GB 50019-2003）要求，当水源水质不能满足要求时，应相应采取有效的过滤、沉淀、灭藻、阻垢。除垢和防腐等措施。

（6）地下水系统宜采用变流量设计，根据空调负荷的变化，动态调节地下水用水量，既尽量减少地下用水量，又充分降低地下换热系统的运行费用。

（7）地下水地源热泵系统采用集中设置的机组时，应根据水源水质条件确定采用直接或间接式系统；采用分散小型单元式机组时，应设板式换热器间接换热。

（8）应根据建筑物的特点和使用功能经过技术经济比较来确定地下水水源热泵机组的型式，并应根据不同地区地下水的温度参数来确定机组合理的运行工况提高地下水地源热泵系统的整体运行性能。

（9）在水源热泵机组外进行冷、热转换的地下水源热泵系统应在水系统管路上设置冬、夏季节的功能转换阀门，转换阀门应性能可靠，严密不漏，并做出明显标识。

（10）地下水直接进入地下水地源热泵机组时，应在水系统管路上预留机组清洗用旁通阀。地下水通过板式热交换器间接与地下水地源热泵换热时，在板式了交换器循环回路上应设置开式膨胀水箱或闭式稳压补水装置。

（11）地下水地源热泵系统在供冷、供热的同时，宜利用地下水地源热泵系统的热回收功能提供（或预热）生活用水，不足部分由其他方式补充。生活热水的制备可以采用制冷剂环路加热或水路加热的方式。生活热水的供应，应当按照现行国家标准《建筑给水排水设计规范》（GB 50051-2003）的规定执行。

（12）建筑物内系统循环水泵的流量，应按照地下水地源热泵机组额定流量的较大值确定，水泵扬程为管路、管件、末端设备、蒸发器和冷凝器（选取较大值）的阻力之和。

小结

经过调研我们得出部分能在汉中地区设计水源热泵的要点。我们相信在国家大的政策环境下，在建筑师更加关注环境友好型建筑的情况下，水源热泵技术会在建筑节能领域取得巨大的进展，为汉中地区乃至全国的建筑节能发展起到一个推动性的作用。

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[关键词]传统焊接；水下焊接

中图分类号：T856 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）43-0266-01

随着现代工业的发展，对结构和材料的要求越来越高，如造船和海洋工程要求解决大面积拼板、大型立体框架结构自动焊及各种低合金高强钢的焊接问题；石油化学工业要求解决各种耐低温及耐各种腐蚀性介质压力容器的焊接问题；航空航天工业中要求解决铝、钛等轻合金结构的焊接问题；重型机械工业中要求解决大截面构件的拼接问题；电子及精密仪表制造工业要求解决微精密焊件的焊接问题。因此，优质、高效、节能的现代焊接技术正逐步取代能耗大、效率低和工作环境差的传统焊条电弧焊焊接工艺，焊接技术结构性的转变必将对装备制造业技术水平与生产能力的提升发挥更加重要的作用。

1.传统焊接工艺简介

传统上焊接更多地被认为是一种技艺而不是技术性很强的制造方法。很多传统焊接方法严重依赖于操作人员的熟练程度，还有很多传统焊接方法相对生产成本较高而且工艺重复性很差。但事实上，虽然焊接过程可能是一个多物理场耦合的复杂过程，国际上仍然开展了大量的高水平研究，人们对焊接过程中的很多基本物理现象有了更深入的了解，这些研究为焊接工艺技术的飞速发展提供了科学基础。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。

（1）熔焊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而将两工件连接成为一体。为了提高焊接质量，人们研究出了各种保护方法。例如在钢材焊接时，在焊条药皮中加入对氧亲和力大的钛铁粉进行脱氧，就可以保护焊条中有益元素锰、硅等免于氧化而进入熔池，冷却后获得优质焊缝。

（2）压焊是在低于被焊金属熔点的温度下，不添加填充金属，施加一定的压力，使接头产生必要的塑性变形，实现焊接的方法。各种压焊方法的共同特点是在焊接过程中施加压力而不加填充材料。多数压焊方法如扩散焊、高频焊、冷压焊等都没有熔化过程，因而没有象熔焊那样的有益合金元素烧损，和有害元素侵入焊缝的问题，从而简化了焊接过程，也改善了焊接安全卫生条件。同时由于加热温度比熔焊低、加热时间短，因而热影响区小。许多难以用熔化焊焊接的材料，往往可以用压焊焊成与母材同等强度的优质接头。

（3）钎焊钎焊是使用比工件熔点低的金属材料作钎料，将工件和钎料加热到高于钎料熔点、低于工件熔点的温度，利用液态钎料润湿工件，填充接口间隙并与工件实现原子间的相互扩散，从而实现焊接的方法。焊接时形成的连接两个被连接体的接缝称为焊缝。焊缝的两侧在焊接时会受到焊接热作用，而发生组织和性能变化，这一区域被称为热影响区。焊接时因工件材料焊接材料、焊接电流等不同，焊后在焊缝和热影响区可能产生过热、脆化、淬硬或软化现象，也使焊件性能下降，恶化焊接性。这就需要调整焊接条件，焊前对焊件接口处预热、焊时保温和焊后热处理可以改善焊件的焊接质量。

2.新型焊接工艺――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。由于水对光线的吸收、反射及折射作用，使光线在水中传播的距离显著缩短，水下电弧的能见度非常低，加上电弧周围产生的气泡影响，严重妨碍了潜水焊工技术的正常发挥。另外，水的热传导系数较高，约为空气的20倍左右。在湿法焊接时，往往易出现高硬度的淬硬组织。因此，水下焊缝含氢量一般都较高，容易引起氢脆或诸如白点及冷裂纹等缺陷。

水下焊接有干法、湿法和局部干法三种。

（1）干法焊接

干法焊接是指把包括焊接部位在内的一个较大范围内的水人为地排开，使潜水焊工能在一个干的气相环境中进行焊接的方法，即焊工在水下一个大型干式气室中焊接。这种方法多用于深水，需要预热或焊后热处理的材料，或质量要求很高的结构的焊接。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。

（2）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8-1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。

（3）局部干法焊接

局部干法焊接是用气体把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法。由于它降低了水的有害影响，使焊接接头质量比湿法焊接得到明显改善。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两者的优点，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。

3.未来发展趋势

未来水下焊接技术主要朝着智能化和自动化方面发展。自动化体现在轨道焊接系统和水下焊接机器人系统，焊接过程自动监控，焊接质量好，节省工时，而且减轻潜水员的工作强度是目前的发展方向。自动化的应用时遥控焊接，可以突破潜水焊工所能达到的水深限制。目前较为成熟的是轨道焊接系统。它采用模块结构，维护简单。但轨道焊接受安装和维护的限制，水深不超过600 m。最近快速发展的水下焊接机器人系统具有更大的灵活性，在高压干法焊接下，可进行GTWA、GMAW 及FCAW 焊接，在水深1100 m 仍能得到满意的焊接质量。水下爬壁焊接机器人系统在激光装置的引导下可更加灵活地实现焊缝和缺陷的检测与控制，并有利于焊接质量的提高。由于水深的影响，送丝系统是水下焊接的一个难点，一种新型高可靠性的水下翻转和送丝反馈系统已经得到应用。

4.总结

未来的焊接工艺，一方面要研制新的焊接方法、焊接设备和焊接材料，以进一步提高焊接质量和安全可靠性，如改进现有电弧、等离子弧、电子束、激光等焊接能源；运用电子技术和控制技术，改善电弧的工艺性能，研制可靠轻巧的电弧跟踪方法。另一方面要提高焊接机械化和自动化水平，如焊机实现程序控制、数字控制；研制从准备工序、焊接到质量监控全部过程自动化的专用焊机；在自动焊接生产线上，推广、扩大数控的焊接机械手和焊接机器人，可以提高焊接生产水平，改善焊接卫生安全条件。

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关键词：带水焊接排水阻隔法冷冻

中图分类号： TK226 文献标识码： A

在建设工程中，管道的泄漏抢修往往具有时间紧迫性、不定性、劳动强度大等特点。要求抢修人员在最短的时间内安全、高效地完成抢修任务，保障畅通。但在抢修的过程中情况多变，有时看似简单的过程往往会有意外情况发生。如对钢制管的抢修，一般来说只要焊补即可，但有时会因某种原因管道内部的水不能排尽，而在现场由于一引些技术问题，管道无法进行带水直接焊接，如果一定要进行强制焊接，则可能出现假焊或将出现一些焊接质量问题，如带水焊接出现焊缝裂纹、未焊透、焊缝夹氢、未融合、未焊透、气孔、咬边、夹渣等问题，而使焊接工作彻底失败，若要施焊，一般只能将管道中的积水全部排尽排空并使焊接部位干燥才能进行修补焊接，试压工作或系统运行工作只能停滞，由此带来的后果是施工人员只能等待，造成人员窝工损失；管道中的存水必须排尽，造成水资源学浪费；排水地点一般是地势较低，排水困难；地下管道排水管道，必须设置定点排水坑，配备排水泵；特别是冬季，施工更是困难重重；系统停止运行造成的损失更大，不论用人工挖掘或用机械挖掘等。发生的直接费和间接费用都很高。为此，如果采用一种新型施工工艺，在不排水的情况下进行施工焊接或修补，就可达到省时、省工、省钱的目的。不排水焊接分为带水修补焊接和阻隔修补焊接。带水焊接是船舶工业中水下焊接的一种方法，在建设工程中是不排水焊接中的一种，带水焊接不需要专用的水下焊接设备和工具，可以用普通的电焊钳来替代，因为整个工作都是在陆地空气中进行的，一般情况下带水焊接对于焊接电源的要求及环境要求比水下焊接要求简单得多，另一种焊接是阻隔焊接，简单地说就是把管道中的液态水进行阻隔，使管道中的液态水停止流动，焊接部位处于无水状态下的焊接，需要说明的是，本方法主要是针对钢制管道焊接的一种方法。下面就这两种焊接方法进行简要的介绍。

钢管道带水焊接

钢管道带水焊接的实施，就是在焊接中采用一种新型的特殊焊条T202，此种焊条通过运用直流电焊机和一般的焊接工艺，在不排水甚至在系统正常运行的情况下，直接进行漏点焊接修复。能够在短时间内处理好泄漏问题，达到继续使用的目的，并在以后的停车检修时进行管道更换或正常修复，此种焊接方法可以节约成本，提高效率，降低人工投入，达到事半功倍的目的。

TS202焊条是一种水下焊条，其主要应用于船舶工业，通常在船舶的底部由于漏水，在不能在船钨中进行正常维修而采用的一种焊接方法，其价格较普通焊条要贵很多，大约为每公斤35~40元，但用量不大，焊机采用直流电焊机，总的施工费用并不大。

漏水管道施焊时由于是顶水焊接，因此又不同于水下湿式焊接，即便用T202水下焊条，正面溢水也会冲破电弧气泡，而使焊接无法进行。对于常用焊条，水会急剧冷却焊条药皮,至使焊条药皮凝结，无法再引弧。 焊接时为了抵消来自泄漏处的水压以及补偿水流冷却的焊接热损失，采用小直径焊条（2.5―3.2）焊接电流较平时大1.5―2倍，短弧焊接。起焊时方向要准确，动作要快，引弧时不易采用划擦法，易用点触法。特别注意，切不可先在位置方便处施焊。这样的话，当焊缝逐渐减少并集中在最低部仰焊位置，水流更急，施焊将更加困难（一般来说，管道的焊接应从仰焊位置开始。

主要施工机械材料：

序号 名称 规格 型号 单位 数量

1 直流电焊机 400型 台 2

2 漏电保护开关 个 2

3 焊接电缆 规格2/0 米 20

4 电缆连接器 25mm2 个 2

5 电焊钳 个 2

6 接地夹子 个 2

7 钢丝刷 个 2

8 水槽 500*300*200 个 1

主要材料：TS202焊条。TS202焊条是一种专供水下一般结构钢用的电焊条，能在淡水中进行焊接，药皮有抗水外层，具有优良的防水性能和绝缘性能，对焊接焊缝有保护作用。采用直流电源，可全位置焊接，能在淡水中进行一般结构的焊接。

TS202水下焊条特殊焊条用途： 用于碳钢结构水下焊接。

TS202水下焊接特殊焊条规格及参考电流（DC）

TS202特殊焊条焊接注意事项：

1、在材料保管中要保护焊条的药皮不受损坏；

2、施工中不可使用药皮已经破损的焊条；

3、焊接前去除焊条引弧端的绝缘防水层；

4、焊前焊条不允许烘干。

5、电焊机处于断电位置，将接地电缆和电力电缆连接到正确的端子，电焊把接负极，接地极接正极。

焊接方法：

1．焊接试件制备：

选用DN80的焊接钢管做为试验模型，做成倒门型试件，如下图所示，将管道焊接口用磨光机打磨好，并打磨好V型坡口，打磨好后，将钢管的对接口组对好并安装过程中，选择一个焊口预留30mm焊口不予焊接，留在试验时焊接。

2．选派有经验的合格焊工进行施工焊接。

3．准备好TS202特殊焊条。

4．将直流焊机连接，将焊把接负极，地线接正极，调整焊接电流到200A~220A，接通电源。

5．将管道中充满水，并用软管接通水源不断地向管道中补充水，以模拟焊口中不断漏水的目的；

6．水流顺着缝隙流出，开始焊接。

7．正式施焊，用专用焊条顺着管道的缝隙施焊，开始施焊时比较困难，焊接人员也不熟练，到收口时最难收口，需要从一点一点地收口。

8．后经过改进，同时用两台焊机，两名焊工同时施焊，效果更好，焊接速度快，成形面较好，焊接完成后，表面成型不好，需要用普通E4303进行盖面。

焊后检验：

1.焊接完成后，其它管子和管件按照试压要求进行试压，能够达到1.6MPa的压力要求。

2.经过X光射线探伤，内部有缺陷，需要进行改进，焊工技术也有待提高。

总结：

1.这种焊接方法主要是解决钢制管道试压或运行过程中出现焊缝渗漏无法用普通焊接方法修复的难题，可以成功解决这个问题。

2.开始焊接是在没入水中进行焊接，但由于水体混浊，无法进行，还有由于焊接过程中经常断弧，再行施焊无法引弧或引弧后无法进行正常焊接，故采用上述焊接方法。

3.第一次焊接时用一台焊机，后用两台焊机同时施焊，发现比一台焊机焊接效果好，施工过程中不会产生断弧现象，得到了意想不到的效果。

本方法已经在实际工程中应用，效果较好，不但节约了施工费用，而且提高了施工速度，达到了目标要求，但还有需要改进的地方，如焊接外观质量问题有待提高。

钢管道阻隔法焊接

本方法分为两种，一种是采用气囊进行阻隔，另一种是采用管道局部冻结，使管道中的水处于停滞状态，达到施焊的目的。

第一种是用气囊隔绝管道中的水，使充气气囊充气，达到一定的压力，管道封堵气囊，是橡胶和纤维织物等高分子合成材料经高温硫化工艺制成的一种多规格、多形状的用于管道、涵洞输水、排污、除淤维修的用橡胶产品，它可在不同管径、不同平面和不同位置上快速阻断水流，是地下管道进行输排水和淤污治理的理想方法。使用方法是将堵塞器放入需要堵塞的管道口处，放入管道的长度为堵塞器的长度，然后通过进气阀冲入压缩空气到规定压力，即可进行施工，施工完毕后打开进气阀放出空气，取出堵塞器。其应用主要在城市排水管道中，承受的压力较小。

不同规格堵塞器的充气压力：

规格(mm) 充气压力(MPa) 承受压力(MPa)

Φ200 × 1000 0.050 0.1

φ300 × 1000 0.045 0.05

φ400× 1000 0.040 0.05

第二种是钢管道局部冻结，使管道中的水形成固体冰，达到堵塞管道，使焊缝处于无水状态下施焊的目的。主要操作要领是控制冷冻液的量和管道的冷冻程度，妈既要将管道中的水封住，又要防止将管道冷冻过度，将管道冻裂。

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【关键词】海洋工程；设备管理；常规维修；海底管线；策略

海洋工程中常规维修质量控制，需要以海洋工程建造标准作为基础，在质量控制中，需要利用科学的管理方法与先进的技术手段，最大限度保证维修质量，提高维修过程的工作效率，降低维修的成本，保证被维修机器的质量，这是海洋工程常规维修的根本。其中常规维修包括：海洋工程设备的管理、海洋管道常规维修的质量控制和一些管道的维修方式。

1、海洋工程设备管理

要加强海洋工程设备管理，应需要首先了解维修工程项目的施工方案。其次，海洋工程中用到的机械设备，在使用之前需要对设备进行检查、调试。最后，如果设备需要重新购买，购买的时候还要询价、比价、议价。

海底管道维修是海洋工程维修的重点项目，这个部分在维修中，会出现很普遍、危害很大，不容易排除的特点，影响海洋工程的正常实施。

2、关于管道焊接的质量控制

关于焊接的质量控制，主要分为四种焊接修复方式，第一种，进行水上焊接修复的时候，需要把水下的管道切断或者切除破损的部位，先把两个管道的两端调出水面，焊接好破损的部分，进行NDT检验之后，在焊接部位涂上保护膜之后把管道放回海底。

第二种，采用了水下干式高压焊接修复的方式，这种修复的方式需要先切除管道的破损部位，然后再水下进行安装，焊接，在实施焊接的工作仓中注入和海水同样压力的高压气体形成干式的环境，进行管道修复，安装短节部分之后，进行有效的水下焊接，这种方式应用的比较广泛。

第三种，采用水下机械连接器修复的方式，这种方式在应用中包含了很多机械设备，对于设备的管道固定和机械密封的构建，需要调节水下的设备进行管道修复，进行修复的时候需要先切断破损的部位，然后砸管道的管端安装有效的A字形状的吊架，采用固定卡子的方式，调节管道部分的对齐面，去掉各种图层以后，将机械的管道部分放在短节上，对设备进行安装紧固机械连接，完成以上项目之后要进行外部试压测试，达到合格以后，进行机械修复连接，这种焊接方式和水下的焊接方式基本上相同。

第四种，采用水下机械式三通修复的方式。采用这种方式的时候，要求将水下的干式舱安装好之后，对管线的破损部位进行清理，在甲板上对破损管线进行测量，把机械式三通、三明治阀门和开孔机安装在一起，想内部干式仓中注入一定的清水，拆除设备临时卡子，把机械三通安装在管线固定好之后，进行压力测试。

3、海洋石油设备维修常用的修复方法

3.1机械设备的损耗以及注意方法

海洋石油设备大部分都属于机械设备，这些设备在运转的时候，机械设备会互相摩擦，造成机械设备的损耗，影响设备的正常运转，所以要从根本上预防这种现象，尽量减少机械与零部件的磨损，主要有以下几种方式。

（1）定期对这些设备进行处理，机械设备磨损的故障主要原因在于没有进行良好的，机械设备在运作中需要保证设备的精密性和准确性，所以需要工作人员进行，保证零部件之间的距离正常。

（2）采用规范操作，定期对操作人员进行培训与考核，在设备操作这方面，正确的操作方式，能够保养设备，错误的操作方式会造成设备出现机械损耗，所以在实际操作中，需要不断加强设备操作规范的学习。

（3）对机械设备进行有效的管理。首先，需要做好机械设备的保养，因为造成机械设备故障的原因有超负荷运转引起的。对这些设备及逆行那个故障分析之后，需要对设备进行有效保养，充分地运用预防维修保养制度，对这些设备进行强制的保养。

其次，打造专业的技术队伍，对于石油钻井行业，需要培养一支专业的技术队伍，需要定期安排一些技术人员参加培训，培训结束以后，把先进的知识传授给同行，另外需要抓好机械设备人员的教育训练，采用分散教学的方式，进行分层分级别的训练，提高机械设备的运用能力。

最后加强设备的监督工作，石油钻采机械设备的维修配件逐渐进入市场，受利益的驱使，会出现一些不合理的设备进入市场，所以要对采购的设备进行监督管理，从设备根源杜绝设备故障的发生。另外要进行有效的安全管理。

（4）安全管理石油钻井机械设备，对这些设备的管理需要严格执行相关制度，只有做好了机械设备管理，才能保证各个环节顺利进行，在企业内部采用安全责任制，明确各个部门职工的责任，强化操作人员的安全操作方式，只有保证做好这些内容，才能实现机械设备的安全管理和安全生产。

4、海底管道修复方式案例分析

4.1资料。在某地的外输天然气管道是12″单层配重管道，在2012年的1月由于船舶在起锚的时候造成管道的破损，破损比较严重，管道暂停运行，对管道进行勘察，最后再用水下湿式更换管段修复方案进行修复。

4.2修复焊接方式的应用。在修复的过程中，采用了提升焊接法是将破损管段水下切除，利用专门的水下作业工具把管道切割后，提升到水面，济宁法兰的焊接，这种方式是最佳的海底管道焊接方式。

4.3在操作中的质量控制方式。在修复的时候，需要进行质量控制，利用计算机进行模拟计算，用挖沟机沿管道路开挖，以满足起管作业所需管道暴露长度要求。对海管进行切割作业。采用水下冷切割的方式将损伤管道切除，在维修中，提升管道的焊接法兰，将浮袋和舷吊分别布置到位，按照提升程序交替提升3个吊点，将管端提升至作业线，检核焊接合格以后，采用同样的方式，进行法兰焊接。

另外需要对海管法兰之间相对空间位置进行测量，预测出需要换管道的距离，工作顺利完成，对于其中的页数管道需要进行起管道作业，如果出现机械连接器资源不能够用的状态下，可以利用常压干式舱或高压干式舱建立干式焊接环境在海底进行焊接，完成以后更换水下的管道。

结束语

海洋工程非常复杂，需要不断的承受台风、波浪、潮汐、海流等恶劣海况、气象条件的强烈作用，海洋工程设施经常出现这样或那样的损坏，因此必须加强海洋工程设备常规维修，这是进行有效质量控制的重要方式。

参考文献

[1]付阳洋，倪继志，李青川等.浅谈海洋工程常规维修中的质量控制[J].城市建设理论研究（电子版），2013，（9）.

[2]李玉成.海洋工程技术进展与对发展我国海洋经济的思考[J].大连理工大学学报，2002，42（1）：1-5.

[3]李娟.探讨创建海洋工程领域产业技术创新联盟[J].中国造船，2012，53（z1）

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招生人数：2

招生简介：

北京石油化工学院机械工程领域-管道腐蚀与防护，表面工程课题组接收调剂生

调剂要求：

1. 总分及单科达到2018年A类地区国家线;

2. 本科为机械相关、材料相关专业;

3. 积极向上、勤奋努力,英语至少通过四级，通过六级者优先。

如感兴趣，发送个人简历、本科成绩单和考研成绩到邮箱：QQ:41691181

学校网站 bipt.edu.cn，

奖助政策及复试等信息请参考 bipt.edu.cn/pub/graduate/

顾艳红，工学博士，副教授，硕士生导师。2017年9月赴美国纽约哥伦比亚大学访学，2012年美国阿拉斯加大学获得机械工程博士学位，2007年选派到美国明尼苏达大学双语教学培训;主要从事管道的腐蚀与防护、水下焊接接头的腐蚀评价、镁铝钛合金的降解与表面耐磨耐蚀防护研究.近5年以第一/通讯30余篇，其中17篇被SCI/EI收录;一部分发表在Elsevier期刊JCR1区Journal of Alloys and Compounds、JCR2区Applied Surface Science、Materials & Design及 Surface and coatings technology上。指导硕士研究生获得国家奖学金2人次;15级硕士研究生2人和16级硕士研究生1人分别选派到美国Villanova University和美国纽约Columbia University 进行短期访学。研究生毕业1人考取清华大学博士研究生，1人赴美国路易斯安那州立大学攻读博士学位,其他就业。

代表性论文:

[1]Yang, Y.H., Gu, Y.H.*, A Proposal for Modified Galvanic Corrosion Model Investigating Effects of Micro-Arc Oxidation on Al alloy Surface reviews and letters, 2018 online. (SCI/EI)

[2] Ma, H.J., Gu, Y.H.*, Microstructure, Chemical Composition and Local Corrosion Behavior of Friction Stud Welding Joint. Journal of Materials Engineering and Performance, 2018 online. (SCI/EI)

[3] Yang, Y.H., Gu, Y.H.*, Zhang, L., Jiao, X., Che, J., Influence of MAO Treatment on the Galvanic Corrosion Between Aluminum Alloy and 316L Steel. Journal of Materials Engineering and Performance, 2017 SCI. 26(12): p. 6099-6106. (SCI/EI)

[4] Ma, H.J., Gu, Y.H.*, Liu, S., Che, J., Yang, D., Local corrosion behavior and model of micro-arc oxidation HA coating on AZ31 magnesium alloy. Surface and coatings technology, 2017 SCI. 331: p. 179-188. (SCI/EI)

[5] Gu, Y.H., Ma, H.J., Yue, W., et. al., Microstructure and corrosion model of MAO coating on nano grained AA2024 pretreated by ultrasonic cold forging technology. Journal of alloys and compounds. 2016; 681:120-7. (SCI/EI)

[6] Gu, Y.H., Chen, L.L., Yue, W., et. al., Corrosion behavior and mechanism of MAO coated Ti6Al4V with a grain-fined surface layer. Journal of alloys and compounds. 2016; 664:770-6. (SCI/EI)

[7] Chen, L.L., Gu, Y.H.*, Influence of HA in the electrolyte on the properties and corrosion behavior of MAO Ca/P coating. Materials and corrosion. 2016; 67(7): 702-709. (SCI/EI)

[8] Chen, L.L., Gu, Y.H.*, Liu, L., Liu, S.J.. Effect of ultrasonic cold forging technology as the pretreatment on the corrosion resistance of MAO Ca/P coating on AZ31B Mg alloy [J]. Journal of alloys and compounds, 2015, 635: 278-288.(SCI/EI)

[9] Gu, Y.H., Ning, C.Y., Yu, Z.X. Effect of Pulse Frequency on the Corrosion Behavior of Microarc Oxidation Coating on Mg Alloys in SBF [J]. Rare Metal Mat Eng, 2014, 43(10): 2463-2468. (SCI/EI)

[10] Gu, Y.H., Cai, X.J., Guo, Y.J., Ning, C.Y. Effect of chloride ion level on the corrosion performance of MAO modified AZ31 alloy in NaCl solutions [J]. Materials & Design, 2013, 43: 542-548. (SCI/EI)

[11] Gu, Y.H., Bandopadhyay, S., Chen. Long-term corrosion inhibition mechanism of microarc oxidation coated AZ31 Mg alloys for biomedical applications [J]. Materials & Design, 2013, 46(0): 66-75. (SCI/EI)

[12] Gu, Y.H., Bandopadhyay, S., Chen, C.-F. Effect of oxidation time on the corrosion behavior of micro-arc oxidation produced AZ31 magnesium alloys in simulated body fluid [J]. Journal of Alloys and Compounds, 2012, 543(0): 109-117. (SCI/EI)

[13] Gu, Y.H., Chen, C.-F., Bandopadhyay, S., Ning, C.Y., Zhang, Y.J., Guo, Y.J. Corrosion mechanism and model of pulsed DC microarc oxidation treated AZ31 alloy in simulated body fluid [J]. Applied Surface Science, 2012, 258(16): 6116-6126. (SCI/EI)

[14] Gu, Y.H., Xiong, W.M., Ning, C.Y., Zhang, J. Residual Stresses in Microarc Oxidation Ceramic Coatings on Biocompatible AZ31 Magnesium Alloys [J]. Journal of Materials Engineering and Performance, 2012, 21(6): 1085-1090. (SCI/EI)

[15] Gu, Y.H., Chen, C.F., Bandopadhyay, S. Residual stress in pulsed dc microarc oxidation treated AZ31 alloy [J]. Surface Engineering, 2012, 28(7): 498-502. (SCI/EI)

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关键词：节能环保；焊接；应用；

中图分类号：TE08 文献标识码：A 文章编号：

近年来，很多国家都将节能、环保作为今后发展的方向，我们国家也不例外。在焊接技术的应用上，我国落后于国际先进水平，因此，在今后的发展过程中，我们应当通过技术创新，提高焊接质量，提高工作效率，坚持节能、环保的发展理念，使我国焊接技术跨上一个新的台阶，步入国际先进水平。

一、节能环保高效技术在焊接中的应用

1.逆变焊机

逆变焊机具有焊接性能好、动特性好、动态反应速度快、质量轻、体积小、焊接速度快、效率高、多功能等优点，因此易于实现焊接机械化和自动化；逆变电源功率因数达0.95以上，总体效率可以达到85%~92%，比传统焊机平均节电25%~60%，空载时电耗只有30~50W，节能效果明显。为了说明逆变焊机的节能效果和优越性，把逆变式弧焊整流器和几种传统的弧焊机主要技术性能指标列于表l，以便对比。

表1逆变式弧焊整流器与传统弧焊机主要性能比较

2.熔化极气体保护焊

熔化极气体保护焊(GMAW)具有高效、节能和便于自动化的特点，是目前用得最多的一种焊接方法也是自动线上和焊接机器人的首选熔焊方法。据不完全统计，在汽车零部件、集装箱和工程机械行业中，基本上全部采用气体保护焊；而一般机械、铁路车辆和重型机械行业的比例都超过50%；在造船、锅炉和金属结构行业由于埋弧自动焊的用量较大，CO2气体保护焊的比例相对较低。随着实践的不断深入，人们发现由不同气体组成的混合气体比用单一气体更易得到好的焊接结果。现在，采用混合气体的趋势越来越强，混合气体的种类也越来越多，探索其在GMAW中的影响规律有着极大的社会效益。

3.智能机器人焊接

近些年，随着模糊控制理论和神经网络控制技术及专家系统理论的发展，模拟焊工操作的智能控制方法已经在焊接过程中成功应用，对焊缝成形的质量取得了较好的控制结果。国内外对遥控技术的研究成果较多，遥控焊接正向着实用化的方向发展。美国发射到火星上的索杰纳机器人就是这种系统成功应用的最著名实例。目前，关节式焊接机器人已在汽车制造、航空航天、工程机械、船舶等行业获得广泛应用，但对一些危险、恶劣及特殊环境下，例如航天空间、深海作业、管道内外焊接等，传统的关节式焊接机器人难以完成，为此需要研究发展新型的特种焊接机器人，我国在管道焊接机器人、水下焊接机器人、爬壁焊接机器人、球罐焊接机器人等方面进行了研究，培养了队伍，取得了一批研究成果，在某些技术方面达到了国际先进水平。

4.振动焊接技术

振动焊接技术是在金属焊接的过程中，对被焊件施加振动处理的一项焊接工艺，它起到细化晶粒的作用，在热状态下通过热塑性变形来调整应变而降低残余应力，这样可有效防止焊接裂纹的形成和工件的畸变，提高构件的疲劳寿命，增强焊缝的力学性能，达到提高焊接质量的目的。并且可以省去焊后消应力处理，缩短生产周期，降低生产成本。可以预言，振动焊接的推广和应用必将给焊接生产行业带来巨大的经济效益。大连理工大学的陈源从振动焊接减少焊接变形方面，采用先进的有限元方法进行了计算，论证了振动焊接在控制变形方面的作用;刘峰研究了振动焊接对焊接裂纹的影响，通过理论分析和数值模拟指出振动焊接在防止和减少焊接裂纹方面具有明显的效果。

国外也对振动焊接进行了研究。Tseng研究了焊弧摆动对焊接质量的影响，指出由于摆动的作用，使得焊接速度得以提高有利于焊接凝固，提高焊接区的力学性能。TewariSP详细研究了轴向振动对焊接件拉伸特性的影响，其结论是：经过振动焊接的构件的屈服强度、极限拉伸强度和破坏强度有显著提高。

二、节能环保高效技术在焊接辅助工艺中的应用

1.振动时效

振动时效(VSR)是利用一受控振动能量对金属工件进行处理，以消除工件残余应力。振动时效的显著优点是节能环保、降低成本、缩短周期。与热时效相比，节约成本90%以上，节能95%以上，节约投资90%以上。振动时效快，一般仅需30min,最长不超过1h，而且设备轻便，工艺简单，适应性强，优点很突出。VSR在我国从无到有，现已有几千台VSR设备在我国机床、模具、锻压、航空、发电等行业生产中运行[7]。节能减排效果明显的频谱谐波振动时效技术与传统的热时效相比，振动时效技术节能95%以上，完全克服了以煤为燃料的热时效炉存在的严重污染问题，实现零排放。与传统亚共振相比，频谱谐波振动时效技术的应用覆盖而从原有的23%提高到了100%，并彻底解决了传统亚共振技术噪音大、应用而窄、工艺操作复杂、长期无法纳入企业正式生产工艺问题。推广应用频谱谐波振动时效技术具有很好的经济效益和社会效益。

2.随焊锤击

随焊锤击是在焊接过程中通过实时锤击焊缝及近缝区金属材料从而消除或减小焊后金属塑性影响的一种加工工艺。利用随焊锤击技术能够有效地控制焊接横向及纵向收缩变形，实时调整焊接接头的残余应力分布状态，从而真正实现动态低应力、无热裂、小变形焊接。因此，能节约大量的能源和资金，给国家和企业将带来前景广阔的经济效益和社会效益。

对于不同的试件和焊接条件，应采用不同的焊接锤击参数，但现有的随焊锤击装置存在参数调节困难，个别参数调节不可实现等缺点，所以提出了参数可调的随焊锤击方式。可调随焊锤击方式采用锤击频率控制，保证被处理金属在每次锤击间隔中有充分的时间进行塑性反弹，使之在而内产生两维塑性伸长，释放焊接过程中的残余拉应变，大幅度提高了焊接接头的疲劳强度。锤击力、锤击距离的控制均采用按钮控制，电机调节，使其参数的调整方便可靠，从而保证焊接过程中当焊接材料和焊接条件变化时可随时调整锤击参数，进一步提高焊机的工作效率。

三、结束语

虽然我国在节能环保高效焊接技术应用方而做了大量工作，并取得了可喜的成绩，但与先进国家相比，还有相当大的差距。因此要继续大力推广节能环保高效焊接技术.加强消化吸收引进的高效节能焊接技术，并创新提高，克服总是依赖进口的思想。

参考文献:

【1】卢薇，李之中，马新国.逆变焊机的研究与探讨[J].山西机械，2001

【2】林尚扬，关桥.我国制造业焊接生产现状与发展战略研究[J].热加工,2004

【3】许燕玲，林涛，陈善本.焊接机器人应用现状与研究发展趋势[J].金属加工，2010.

【4】朱政强，陈立功，倪纯珍.振动焊接}_艺的研究现状及发展方向[J].焊接,2003

【5】马晓丽，华学明，吴毅雄.高效焊接技术研究现状及进展[J].焊接,2007

【6】关桥.动态控制焊接应力与变形技术基础研究[Z].国家自然科学基金巾请书，1990.3

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【关键词】核电站；不锈钢覆面；脉冲涡流热成像技术；无损检测、

0 前言

不锈钢覆面广泛应用于核电站各种高放射性水池、高放射性工具存放间、核燃料转运通道，例如反应堆堆腔水池、反应堆换料水池、乏燃料水池、核燃料转运舱、容器装载井、容器准备井、RPE系统集水坑等，是隔离和阻挡放射性的第一道重要屏障。水池一旦泄漏，放射性物质泄漏引发的核安全风险巨大；钢覆面泄漏定位检测技术及水下焊接技术尚不成熟，水池修复代价极高。据统计几乎国内每个核电厂在不同阶段都发生过水池泄露的问题或事故，例如秦山一期、二期核电厂水池泄漏[1-2]，岭澳核电站1号机组乏燃料贮存水池在投入运行前夕出现泄漏，同样的问题在美国的佐治亚电厂哈奇1号机组、巴基斯坦的恰希玛核电厂以及日本某些电厂的钢覆面泄漏失效问题报告中也多次提到[3-4]。众多水池失效案例表明泄漏事故大多直接或间接与建造期间焊接原始缺陷相关，因此在建安阶段加强对焊缝焊接缺陷的控制对保证钢覆面运行质量意义重大。

不锈钢覆面施工采用手工钨极氩弧焊工艺将3～6mm厚度的不锈钢薄板焊接在混凝土侧的埋件上，焊接组装而成。受不锈钢覆面结构的限制，大量对接焊缝只能进行渗透、目视、真空罩气泡法检测。受检测方法的限制，焊缝内部缺陷无法有效检出，成为覆面泄漏失效的敏感部位。如何有效检测出不锈钢薄板对接焊缝的内部缺陷成为保证钢覆面建造质量的关键。下面将介绍基于脉冲涡流热成像检测技术开展不锈钢覆面焊缝无损检测技术的相关研究，包括技术原理，仿真模拟，系统构建，试样测试，结论等。

1 检测原理

脉冲涡流热成像技术（Eddy Current Pulsed Thermography， ECPT）是一种新型红外热成像无损检测技术，其原理是基于电磁学中的涡流现象与焦耳热现象，运用高速高分辨率红外热像仪，获取导电试件在涡流激励下由焦耳热产生的温度场分布，并通过对红外热图像序列的分析处理来检测结构缺陷及材料电磁热特性变化。由于具有不受提离及边缘效应影响，检测结果为图像，直观易懂，单次检测面积大，效率高检测时无需接触被测件表面，可利用涡流效应检测表面及近表面缺陷，利用热效应检测更深层缺陷等优势，该方法一经提出，便被作为复杂构件缺陷的一种潜在的可视化绿色无污染无损检测手段，受到了广泛关注，目前已被成功应用于碳纤维复合材料、发动机叶片、铁轨等无损检测。

脉冲涡流热成像检测过程主要涉及以下物理过程，

①脉冲电磁感应产生涡流；

②涡流受到表面和近表面缺陷的扰动分布发生变化，并通过焦耳热在金属导体上产生热量；

③热量在导体中由高到低传递，其传递过程同样受到缺陷的影响；

④热成像仪采集热量分布的变化过程，并揭示缺陷的存在。

2 仿真模拟

采用COMSOL Multiphysics软件以有限元法为基础，通过求解偏微分方程（单场）或偏微分方程组（多场）来实现真实物理现象的仿真，可评估检测技术的可行性，优化检测工艺。在脉冲涡流热成像仿真模拟中涉及如下物理公式（1），（2）。

感应电流：

σ―电导率，μ―磁导率，ρ―密度，CP―比热容，K―导热率。

2.1 不同深度矩形槽脉冲涡流热成像仿真

热成像仪可以连续动态的采集试件温度场分布变化的图像，将图像缺陷点与参考点的温度变化信息采集出来，进行对比可以用于判断是否存在缺陷。此外，在同条件激励热源下若能将同尺寸不同深度的缺陷的温度变化信息采集出来矩形对比分析，则可能对缺陷深度位置进行评估。模拟仿真主要模拟缺陷点与参考点的温度场信息，以及同尺寸不同深度缺陷的温度变化信息。

2.2 仿真分析及结论

从图1可以直观看出由于缺陷的存在，感应电流绕过缺陷流动，感应电流密度在缺陷边界出现了变化，导致温度分布发生变化，通过热成像技术获取的温度分布图可以用于判断缺陷的形状和测量缺陷尺寸。从图2可以看出不同深度的缺陷缺陷点与参考点温度变化缺陷存在差异该差异可用与评估缺陷的深度。从仿真结果来看，脉冲涡流热成像检测技术用于钢覆面焊缝无损检测是可行的。

3 检测系统构建

在实验室条件下搭建了钢覆面焊缝脉冲涡流热成像检测系统，系统构成图见图3，系统实物图见图4，各部件主要功能如下：①红外热成像仪采集涡流热成像数据；②高频波电感应加热器产生高频激励电流；③脉冲计数时间控制器精确控制加热时间；④变压器连接涡流探头，调节激励电压；⑤涡流探头激发涡流场；⑥水泵控制水循环防止涡流探头温度过高；⑦热成像图像二次分析软件解决了焊缝表面氧化色干扰，将视频信号实现自动快速缺陷信息识别分析，实现缺陷尺寸及深度评估等功能。

4 试样测试

试样测试主要分对比试样测试和模拟试样测试。对比试样通过人工加工的方式焊缝背面加工了不同深度，不同尺寸的矩形槽，用于测试检测工艺的检测灵敏度及稳定性，校核检验系统。模拟试样是带各种原始焊接缺陷的焊缝试样，缺陷的类型、尺寸、位置均通过射线检测确定，用于验证检测工艺的可行性及准确性。

4.1 对比试样测试

在两件对比试样上加工了8个人工矩形槽，加工尺寸及对应的测试结果见表1，典型的矩形槽人工伤脉冲涡流热成像图见图5。

4.2 模拟试样测试

模拟试样共制作了16件。经过射线检测确认，缺陷类型包括气孔、裂纹、未熔合、未焊透等缺陷。在模拟试样上进行测试，除了小于0.8的气孔未能发现以外，其他较大气孔、裂纹、未熔合、未焊透等缺陷均能有效发现，典型气孔缺陷检测图见图6，裂纹缺陷见图7，未熔合缺陷见图8。

5 结论

通过对不锈钢焊缝脉冲涡流热成像物理过程仿真模拟，温度场图像能有效显示焊缝内部缺陷，温度场温度曲线的变化可用于评估缺陷深度，论证了该技术的可行性。搭建了不锈钢覆面焊缝脉冲涡流检测系统，在对比试样测试及模拟试样上进行了测试，测试表明该检测能有效发现焊缝背面的人工矩形槽以及焊缝内部各种焊接缺陷。脉冲涡流热成像检测技术解决了核电站不锈钢覆面焊缝内部缺陷无法有效检出的问题，该检测工艺可以用于建安阶段不锈钢覆面焊缝焊接质量控制。

此外脉冲涡流热成像检测技术与传统的涡流检测方法相比，具有不受提离及边缘效应影响，实现了缺陷图像化，直观易懂，检测结果受个人因影响较小，检测可靠性进一步提高，缺陷的大小和深度可以量化测量，缺陷信息更加全面等优势。本研究成果可推广用于金属材料内部缺陷，如裂纹、腐蚀、分层等缺陷的检测，具有较好的应用前景。

【参考文献】

[1]赵志德，何宏龙，李建春.秦山核电厂乏燃料厂房水池泄漏的原因分析和修复方案[J].核电信息专刊，2003，12.

[2]操丰，王建军，丁有元.核电站水池不锈钢覆面泄漏检测及其焊接修复技术[J].机械制造文摘，2010（5）：5-9.

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关键词： 管理控制;自动化;机械设备

Abstract: this paper mainly artificial intelligence technology around this covers the automation and control mechanical no technical of vision and its prospects.

Keywords: management control; Automation; Mechanical equipment

中图分类号：F407.4文献标识码：A 文章编号：

随着科技日趋现代化，自动化发展。使得工程施工机械也向着专门化、自动化甚而无人化作业方向转变。因而多种控制技术在现代工程施工机械中得到了更为广泛的应用与发展。

1施工机械的自动化、无人化作业

1.1自动化控制技术应用于土木工程

目前，具有不同机能的自动化控制技术在工程施工机械中得到了广泛的应用。如摊铺机上安装的自动调平装置可实现摊铺作业的纵向、横向自动找平；有一些摊铺机还安装有混合料自动供料装置，对铺层厚度进行自动控制与管理；有的还实现了摊铺机转向自动化。在推土机上安装电子监测监控系统（PIC）、工作装置参数自寻优PID控制系统，实现了推土机的自动监控和工作装置的微机自动控制。德国帕绍（A.F.pasau）的EST17微处理机控制装置使装载机传动系统自动化。液压挖掘机的电子载荷传感系统、故障监控系统、自动怠速装置和工作模式电控系统等，实现了挖掘机局部功能自动化控制。

近年已出现了无线遥控挖掘机和全自动液压挖掘机，压实机械的压实控制系统（BTM）、随车监测系统等，平地机铲刀实现自动调平控制，清扫车上采用可编程序控制器以实现其智能化等。

1.2自动化作业在大型机械设备控制中的功能开发

地面大型机械包括推土机、挖掘机等土方机械作业的自动化，将会大大提高作业质量和作业生产效率。最早实现推土机铲刀和挖掘机铲斗位置控制的是一种以开关系统为基础的反馈控制系统。利用激光实现推土自动化系统的研究是从70年代中期开始的。1976年开发研制了推土机铲刀的激光控制装置—激光测平装置，它由投光器、感光器、控制装置等组成，由于控制系统存在着速度响应问题，当时并未用于实际施工作业。随后，由于电子技术的发展促进了自动控制系统的开发研究。1993年，日本学者北郁夫开发了KOMATSULASER LEVELING SYSTEM，使推土机车速在5km/h作业时，平整精度达到了±3cm。激光自动掘削系统也已用于液压挖掘机的作业中。1992年，日本菊池雄一等开发研制的激光自动掘削系统，如图1所示。

图1液压挖掘机自动掘削控制系统

该系统由自动直线加工系统和激光系统组成。激光感光器测出加工面的激光位置，激光系统测得挖掘机车体高度，将信号传送到自动掘削系统，系统根据这些情报及各传感元件的信息，将处理后的信号传给控制挖掘轨迹的各电磁比例控制阀，实现动臂油缸、斗杆油缸、铲斗油缸的自动控制。这种控制比一般的施工作业提高加工精度3倍，提高施工能力1.6倍。

1.3多功能组合的自动化整合在水下作业中运用

近期，水下施工作业在建设中的需求也越来越多，尤其多功能、高功效自动化整合型的设备也覆盖了更多的专业市场。集深浅作业、水下焊接、水下切割、水下测量、水下埋设等多种功能于一体的钻探机、管线埋设机、机器人等，满足了大型水下作业无人化施工的需要。

同时，单台施工机械无人化开发研究的同时，多台设备、测控装置联动组合的无人化水下施工（机群控制）的研究也在日益智能化，全天候发展。

2自动化控制技术在工程施工机械作业时应具备的机能

施工机械作业主要从事施工现场土、石方面的作业。此类作业对象绝大部分较为复杂，环境比较恶劣，因此，为了实现自动化作业，就要求施工机械在作业现场内要具有确认自已位置的能力并同时具有不与现场其它设备、车辆等发生接触的能力，按照既定的路线严格作业。在这方面要求机械设备能对作业对象土、砂、岩石等的位置、大小，形状以及它们的特性进行正确的认识和判断，从而选择最佳作业方式。在多台机械、车辆联合作业时，各机械、车辆的作业指令是由中央控制室发出的，控制各机械车辆的相互配合以及有序进行各自的作业。此外，各作业机械、车辆还应具有自身独立的判断能力等。当然，理论上的探讨终归是纸上谈兵，所有的机能技术的实现都要以科技的发展为依托。

2.1机械车辆的位置判断和信号采集

机械本身安装有自动体识别系统。它可以使机械或车辆自行辨认各自所处位置。现代多采用外部和内部两种位置识别法。外部位置识别法是在施工现场的几处设定绝对位置基准点，借助于电磁波或超声波测定机械或车辆绝对位置的方法；内部位置识别法则不需依赖现场设定的基准点，而是用回转式角度传感器和车载速度测定传感器等测定的车辆行走数据来确认自身运动和方位变化。

2.2自动复位控制机能的输入和输出

如果在自动化施工作业中位置识别机能确认机械或车辆在作业中已偏离既定路线，没有严格按照自动化施工中的既定路线，那么机械或车辆应该具有自动复位的控制机能，也称位置诱导控制技术，它是种操纵控制技术。使机械、车辆的方向位置、速度、始终严格按设定路线进行作业。例如，在工厂和狭窄作业场地采用的磁力式路径诱导以及车体偏位、车体姿势角测定的一些传感技术等。

2.3关于施工机群及其控制方面的技术

施工过程中，不同种类的机械要相互配合作业，其形式和方法比较繁杂，在这种情形下要做到井然有序，要实现自动化、无人化，就应该有一个这样的控制系统——把各种机械的位置和工作的实时状况传送到中央控制室，再由中央控制室把各机械作业方式的指令传送到位。因此该系统具备以下功能：（1）随时把握各机械位置、运转状况，并把它们传送到中央控制装置；（2）具有对各机械传送数据的全作业状况进行分析的解析系统；（3）能够确定由于工程推后、不测状况等变化而引起作业差别的处理方法，并将新的作业指令传送到各作业车辆。

2.4关于物性及其评价方面的技术

无人化施工作业必须由机械自身来判断地层状况，选择合适的作业方式，具有评价作业对象物性、品质以及相应变更、修正作业条件的机能。物性评价系统包括作业对象的特性计测机能和对应其特性的最佳作业方式选定机能两部分。作业对象的特性指它们的种类、含水率、密度等物理性质以及强度、刚度等力学性质。在进行物性方面评价时，也应研究并说明机械与作业对象物的相互作业机理。

2.5关于智能化完全取代人工的技术

要实现施工自动化，不仅要有高效处理机能的机群中央控制系统，而且期望各个机械（车辆）具有判断处理自身运转状况的机能，就相当于具有操作手的思维、判断能力一样。利用专家系统建立的推理和学习机能，可实现某种人工智能。

目前：单台机械无人化已进入实用阶段。今后此领域的研究将具有以下特点：（1）研究开发高精度、高性能，具有感知性能的传感元件，如：载荷传感器、红外线传感器、激光传感器、超声波传感器、视觉传感器、行程传感器、车速传感器（具有移动功能）以及车体倾斜计、滑移控制器、扭矩计、操纵控制器、回转式编码器、地基情报采集系统等；（2）开发具有最佳行走操纵的自动控制系统，以提高机械的作业能力、作业效率以及提高机械的操作简便化、机动化、安全化等。

篇10

促进海洋优势产业的形成,使蓝色经济的布局更加合理化,将青岛基本建设成为我国海洋经济科学发展的先行区、山东半岛蓝色经济区的核心区、海洋自主研发和高端产业的聚集区、海洋生态环境保护的示范区。

一、进一步强化港口功能

首先是实现港城结合。要加快实现港口与保税区在政策、功能、区域等方面最大限度地融合、互补,积极推进向自由贸易区转型,使青岛港成为面向全国、全省的“境内关外”的自由贸易区和知名的国际中转枢纽大港;同时要依托青岛港口的优势推动青岛临港产业的快速发展,大力发展外贸、国际物流等与港口业务相关的产业,并努力扶持一批重点企业,使之形成规模,带动整个产业发展;要将港口的发展与城市的发展结合起来,推动城市的基础设施水平总体提高,努力实现港城的结合。

其次是推动区域港口合作,建设世界性的深水港群。最近几年来青岛发展鳌山港的呼声很高,应该抓住青岛向东发展的趋势,大力建设鳌山港,使之成为和大港、前湾港相补充的国内货运码头和散货码头;要抓住省政府发展董家港码头的有力时机,加快推动董家港和黄岛之间铁路连线的建设,带动整个港区基础设施建设水平的提高,争取早日建成国内一流的散货和煤码头。与此同时,还必须大力推进与日照的合作。

从产业上来看,日照与青岛产业互补性非常强,从地理位置上看,日照和青岛(特别是前湾港)距离最近。从发展上将日照作为一个新兴的小城市其发展离不开青岛,而对于青岛来讲,日照有建立国际深水大港的优势,如果日照和青岛实现一体化发展,所带来的效应远远大于“1+1=2”的简单累加,因而两城市实现经济一体化的时机正在成熟,从2007年开始日照就已经提出承接青岛的发展战略,如今两城市一体化的进程不断推进。青岛与日照一体化的首要目标是形成“青岛一日照”港群体系。

最后是提高港口的服务水平。当前世界港口发展速度很快,特别是第三代、第四代港口,已不是简单的货物装卸或大宗货物产品加工基地,而是商品和要素流动的枢纽,是在纵横交错、四通八达的网状物流链中集物流、信息流、资金流的汇集、处理、发送等功能于一体的中心枢纽。

一是要按照世界航运发展的方向,进一步完善港口的基础设施和集疏运网络建设,改善港口技术装备。今后一段时期,青岛港仍要继续加大在码头泊位、堆场和储罐等基础设施方面的投入,重点建设前湾港国际集装箱码头工程,近期形成港口货物吞吐能力3.5亿吨,集装箱吞吐能力1500万标箱,远期实施前湾港、大港、董家港和日照港统一规划、统一开发管理,集装箱吞吐能力达到2000万标箱,形成中国规模最大的集装箱主枢纽港之一。

此外,还要提高港口技术装备和作业的现代化水平,增强港口整体运作效率,缩短与国际著名港口在集约经营上的差距。

二是坚持开放建港的思路,吸引国际航运企业参与青岛港建设,培育航运市场,转变港口经营方式,加快青岛港的发展步伐。青岛港的建设发展必须借助外力,要继续采取有效措施吸引大型航运联合体和船公司落户青岛,加强青岛港与世界其他港口的合作,来增辟航线,扩大货源,培育航运市场。同时积极探索青岛港与国外船公司或港日经营管理商的经营合作,使青岛港口的管理体制和运作机制能真正与国际惯例接轨。

三是以构筑港口现代物流中心为核心,大力发展港口关联产业,拓展港口综合服务功能。前湾港依托深水港优势,充分利用紧邻保税区、开发区等国家级开发开放区域的便利条件,临港工业和加工工业的发展已有一定的基础,下一阶段要按照建设第四代港口的要求,大力发展港口现代物流业。要抓住国家逐步放开对服务行业管制的政策趋势,结合青岛物流中心建设目标和现有产业基础,采取相应对策,积极吸引国外港口相关企业来青岛举办物流与相关的各类服务企业。

二、坚持海陆联动,实现拥湾发展

与海洋经济相比,蓝色经济更加注重海陆经济一体化。海陆统筹主要体现在:海陆产业统筹规划、基础设施统筹建设、资源要素统筹配置和生态环境统筹治理,形成资源互补、相互促进、协调发展的格局。

为此,我们正在以胶州湾为依托,实施“环湾保护、拥湾发展”战略,推进海陆资源、产业、空间、文化、生态的融合,把胶州湾沿岸打造成生态岸线、经济岸线和生活岸线,将胶州湾地区建成高端产业核心区、亲水生活休闲区、生态人文景观区,构建宜商宜居、充满活力、富有魅力的滨海城市组团。

三、坚持科技创新为本,提高蓝色经济竞争力

从历史上看,每一个时代海洋开发的突破,都是运用当时最先进科学技术的结果。发展蓝色经济,需要建立强有力的海洋科技创新体系,形成海洋科技向现实生产力转化的创新机制。我们将加快建设海洋科学与技术国家实验室、深海基地等一批国家级创新平台,着力对海洋前沿技术、海洋产业化关键技术、海洋基础科学研究实施攻关,力争在海洋腐蚀与防护、海洋生物活性物质提取与筛选、海水淡化、水下焊接等技术领域实现突破。

我们将集聚国内外海洋科技创新资源,推动地方政府、企业和高校、科研院所共建产学研创新基地,推进海洋科研资源开放式配置,建立科研成果与产业需求有效对接的快速通道,加快推进海洋科技产业化进程;我们将实施“人才、基地、项目”相结合,在海洋基础研究、关键技术研发、科技成果转化等领域打造领军团队,培养和引进一批学科带头人。我们将营造有利于蓝色经济区建设的政策环境,出台支持海洋科技产业化优惠政策、海洋成果转化奖励政策和专利保护政策,对海洋科技成果产业化提供风险投资和贷款担保。

四、坚持优势产业,推动蓝色经济优化升级

发展蓝色经济,旨在调整海陆产业结构,建立以高端技术、高端产品、高端产业为引领,以园区、基地、企业为载体,培育一批有特色、有竞争力的优势产业。

着眼于优化生产,大力发展高端种苗繁育和健康养殖产业,突破循环水健康养殖、海水鱼品质改良等技术,促进深水网箱养殖、工厂化集约养殖,实现规模化、产业化和标准化发展,建成中国重要的海产品加工出口贸易中心。着眼于突破二产,重点发展海洋船舶、海洋工程装备制造、海洋化工、海水利用、海洋生物医药“五大产业”。

着眼于提升三产,重点发展港口物流、滨海旅游和海洋科研教育与服务等特色产业,促进海洋服务业繁荣发展。充分发挥前湾保税港区的作用,加快董家口新港区开发建设,再造一个国际亿吨大港。

借助奥运效应的辐射带动,构建以奥运旅游、邮轮旅游、休闲度假等为主体的高端滨海旅游产品体系,建成国际滨海旅游度假名城。充分利用青岛海洋科研教育优势,加强重点学科和实验室建设,发展海洋科普教育,建设全国海洋教育与科普基地。建立面向海洋经济、海洋开发管理和海洋决策支持的海洋信息数据处理中心,建成数据中心城市。

五、坚持开发与保护并举,实现蓝色经济永续发展

海洋的流动性使其生态环境比陆地更脆弱,人类已饱尝陆地生态环境恶化的苦果,维护海洋健康已成为沿海国家和地区的紧迫任务。我们在接受海洋赐福的同时,要精心呵护她的健康,实现人海和谐共处。青岛将通过推动碧海行动计划,综合整治陆源污染,保护与修复海域生态环境,促进海洋资源开发利用与生态环境保护相统一,促进海洋经济发展与资源环境承载力相适应,实现海洋资源利用集约化。

坚持“以海定陆”污染控制原则,建立完善海岸带和近岸海域建设项目环境影响评价制度,加快建设海洋自然保护区和海洋特别保护区,维护海洋物种多样性。围绕建设海域空间基础地理信息系统,健全赤潮、浒苔、风暴潮等海洋灾害的预警机制和应急管理机制,提高防灾减灾能力。

参考文献:

[1]王军,刘金华,郭启民.青岛市发展循环经济,建设循环型经济社会的研究[J].城市管理与科技,2003,1,27-33