高压焊接实验舱管路系统设计文献综述

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1、北京石油化工学院本科毕业设计（论文）开题报告题目名称:高压焊接实验舱管路系统设计题目类型:设计类学生姓名：罗佳伟专业：油气储运工程学院：机械工程学院年级：储071指导教师：王中辉2011年3月3日一、选题背景、研究意义及文献综述1、选题背景当前，致力于海洋开发的国家或大公司都建有水下焊接模拟实验装置，在模拟实验装置中还可以进行焊接工艺评定实验。为此，要研究适用于高压干水法下焊接的模拟实验系统，该模拟试验系统包括高压焊接实验舱、管路系统、监控系统、焊接系统等，本课题主要研究高压焊接实验舱的管路系统即氩气的回路系统包括（进气系统和回收系

2、统）。在设计回路系统时要进行管路系统的设计计算，压缩机、管件、仪表等的选型。本课题来源于北京市教委项目“1500米水深高压焊接实验舱设计研究”，课题研究符合北京石油化工学院“能源工程先进连接技术北京高等学校工程研究中心”的发展方向，课题的成功实施为研究水下焊接技术打下基础。2、研究意义提出一套完整的管路系统设计计算方法，包括管径管道压降计算和管道选型、压缩机选型、阀门的选用和安装设计及其管道的布置设计。为高压焊接实验舱氩气的回路系统设计提供依据。此项目研究成果对于高压焊接实验舱的具体使用具有重要的理论意义和实际应用价值。依据所设计的

3、国内唯一一套全尺寸的高压干法模拟试验舱，可以进行1500米水深环境MIG焊、等离子弧焊工艺试验。可为海底管道维修提供焊接工艺参数。使我校在水下管道维修领域占有一席之地，在能源先进连接技术领域处于国内(国际)领先水平。3、文献综述前言首先介绍了水下焊接技术的发展史，包括水下焊接的分类和水下焊接的发展历程。接下来介绍了国内外高压干水法下焊接模拟实验装置（高压管路焊接实验舱）的发展现状，重点论述了为高压焊接试验舱、高压环境气体调配储罐以及焊接保护气吹送配备完整的供气系统。包括高压焊接试验舱设计方案即首先在环境气体调配储罐内将压缩空气和氩气

4、按照适当比例混合、并达到要求的压力级别，然后将该气体充入高压焊接试验舱内，焊接试验需要吹送的氩气由独立的气路提供，焊接过程中的压力稳定通过高压焊接试验舱上的溢气阀实现，试验完毕的气体通过氩气压缩机回收到环境气体调配储罐以供循环使用。指出了高压干水法水下焊接技术的发展方向及我国研究高压干水法下焊接技术的必要性。主题1水下焊接技术的发展史1.1水下焊接的分类水下焊接技术一本分为三大类：湿式焊接法、局部干式焊接法和干式焊接法。其中干式焊接法又包括高压干式水下焊接法和常压干式水下焊接法。局部干式焊接法包括排水罩式焊接法、高压水帘式焊接法、钢

5、刷式焊接法、移动气箱式焊接法和等离子弧MIG局部干式焊接法等。湿式焊接指不采取任何挡水或排开水的技术措施，潜水焊工在水中对于浸泡于水中的工件进行直接焊接。这种方法虽然要求设备简单、适用性比较强和成本较低，但是这种方法对焊工的素质要求和对焊接材料的特殊性要求较高。所以现在可以采用水下等离子弧焊进行水下湿法焊接，由机器人代替真人的焊接工。局部干式焊接法的特点是潜水焊工及待焊工件均处于水中，采用排水罩罩在焊接区域的方案。干式焊接是将焊接部位的水排除，潜水焊工处于全干燥或半干燥的条件下焊接。着重介绍一下高压干式水下焊接法，即采用高压气体，充

6、满罩在焊接部位的气室内。这是气室内的水被高压气体作用而由气室底部的排水孔排出，从而形成一个“无水”的小空间，因此焊接的环境为高压环境下，本次研究即为1500米水深高压焊接实验舱设计研究，采取氩气的惰性气保焊。课题主要研究内容为高压焊接实验舱的管路系统设计包括氩气的供气和回收系统。1.2水下高压焊接的发展历程1954年美国首先提出了高压干式水下焊接法，并在1966年正式用于海底管道的修复。上世纪70年代中期，无人高压焊接研究装置开发成功。而在上世纪90年代，德国、挪威、美国、英国都开始了此类研究并建立了无人高压焊接研究中心。由于上世纪

7、90年代开始石油公司作业已经进入更深的水域，第一个开始的巴西国家石油公司在亚马逊盆地的作业水深达到1000米。在我国2002年的国家“863”计划中就有了关于水下高压干法焊接技术的研究项目。由中国海洋石油工程公司、北京石油化工学院、中国石油大学、上海交通大学、哈尔滨工程大学联合研发设计的最大焊接水深60m。随着世界海洋技术的发展以及对海洋资源的开发，水下焊接技术重要日益提高。随人类涉足水深的不断增加，人类身体因素的影响存在潜水极限。所以未来的水下焊接技术的发展方向就是高自动化，高压力和高质量，主要采用干法和局部干式焊接，由高性能的遥

8、控水下机器人系统进行焊接及焊接过程的录像监控，以保证得到高质量的焊缝。本课题的研究正是致力于海洋开发的国家或大公司的水下高水平研究，也符合“能源工程先进连接技术北京高等学校工程研究中心”的发展方向，课题的成功为水下1500深高焊接的实