谈水下焊接技术在水利工程中应用

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1、谈水下焊接技术在水利工程中应用　　摘要：随着我国经济的发展，各种水利工程建设项目越来越多，由于水利工程中水下建筑、设施等经常出现病害，因此水下焊接技术获得了广泛的应用。水下焊接技术承担着水下工程安装、改造、维修等重要工作，因此，加强对水下焊接技术的研究具有非常重要的意义。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

2、将作简要分析。一、常用水下焊接技术1、水下湿法焊接7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

3、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T

4、DS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7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

5、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

6、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7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.

7、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7漫湾水

8、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