水下焊接技术研究

曾 檑,胡淋翔,苏 迎（中国卫星海上测控部,江苏 江阴 214400）



水下焊接技术研究

曾 檑,胡淋翔,苏 迎
（中国卫星海上测控部,江苏 江阴 214400）

摘 要：水下焊接技术是一种可以提供及时修复能力的水下修复技术，本文首先分析了目前船舶水下修理过度依赖船坞的现状，提出在船舶航行途中受损无法及时上排的情况使用水下焊接技术对船舶进行抢修，通过对现有水下焊接技术的比较分析，选取了水下手工电弧焊法，并制定水下焊接方案对受损部位进行焊接修复，最终证明了水下焊接技术在船舶抢修中的可行性。

关键词：水下焊接；应急维修；焊接方案设计

1 水下焊接技术研究现状及发展趋势

水下焊接技术是一种能够在水下特殊环境中实施的焊接方法，主要用于船舶打捞和水线以下船体的应急维修，以及码头和其他水工建筑钢材等金属结构的安装和修理。

1.1 高压干法水下焊接

高压干法水下焊接在上世纪50年代初由美国开始进行研究。在1966年应用于生产，这种方法可以获得较高的焊接质量。由于进行高压干法水下焊接试验需要通过复杂的模拟试验装置来进行，因此，目前致力于海洋资源开发的公司一般都建有高压模拟试验装置。

1.2 局部干法水下焊接

20世纪70年代，局部干法水下焊接兴起。近几十年来，随着局部干法水下焊接技术的不断发展，这种焊接方法开始应用于生产，现在生产中可移动气室式水下焊接法、气罩式水下焊接法和水帘式水下焊接法已经得到应用。

气罩式水下焊接法是一种在焊件上安装透明罩、再用气体排除内部的水的方法。这种方法多采用手工电弧焊和气体保护焊，应用的水深极限是42m。水帘式水下焊接法是一种排水范围较小的局部干法焊接方法。水下激光焊是一种新兴的局部干法水下焊接技术，目前还处于试验研究阶段。2001年，日立公司研制了水帘式激光焊炬，可在水下创造稳定的干式空间，并利用了5 kW激光和填充焊丝的方法进行了0.4MPa压力条件下的U形坡口水下激光水平横焊试验。

1.3 湿法焊接

湿法焊接近年在焊条技术上有了较大突破。英国Hydroweld公司开发多种水下焊条中的Hydmweld水下焊条成为英国国防部唯一认可的水下修补焊条，由美国开发的7018S水下焊条在药皮上涂有一层铝粉，因此在使用该焊条进行水下焊接时能产生大量气保护焊缝金属。国内方面，由华南理工大学发明的药芯焊丝微型排水罩水下焊接方法，可以依靠水下焊接时水汽化产生的水蒸气以及药皮产生的气体排开附近的水而形成一个小范围无水区域，增加了焊接电弧的稳定性，并且这种方法具有很大经济性。

2 水下焊接技术在船舶维修中的应用方案研究

2.1 应用环境设定

假定某船舶在某次航行中受损，其裂纹长度为10 cm，宽度为3 mm，该裂纹正在渗水，还没有破裂进水并且裂纹有扩大可能，而且由于裂纹位置限制，人员无法在船内进行堵漏和焊接修复。下面将针对该情况使用水下焊接方法进行应急抢修。

由于干法水下焊接施工条件不适用于船舶的应急抢修，能应用于应急抢修的只有湿法水下焊接和局部干法水下焊接。根据实际条件，在本方案中分别采取的是水下手工电弧焊方法。

2.2 水下焊接方案设计

（1）焊前准备。①潜水焊工需要熟悉船舶图纸，了解水下作业区深度和温度等环境情况；②水下施焊前水下作业人员应当了解焊接区域的结构特点，并且需查明焊接作业区附近是否储存有油料以及其他危险物品；③下潜之前，潜水焊工应认真检查试验焊接工具及设备、潜水装具、供气胶管、电缆、通信联络工具等的水密、绝缘和工艺性能；④下潜后潜水焊工应将信号绳、电缆和供气管等及时整理好，确保其处于安全位置，避免发生损坏；⑤水下焊接前，施焊人员应对焊接地点采取安全措施并且潜水焊工在水下施焊时不得处于悬浮状态；⑥水下作业人员与甲板指挥人员之间要配备通信装置，并且确保通信畅通。当完成准备工作后，并且取得指挥人员同意后，水下作业人员方可进行水下焊接；⑦只有经过专门培训并持有相应操作许可证的人员才能进行水下焊接与切割作业。

（2）人员配备。实施水下焊接需要配备5名人员，其中至少2人持有潜水证，其中，1人在甲板上负责水下焊接作业现场指挥；1人应持有水下焊接证书，并进行水下施焊；1人在负责潜水焊工的安全监护；1人在甲板上负责同水下施焊人员进行通信联系；1人在甲板上配合，做好记录。

（3）水下焊接维修方案的实施。①检查寻找裂纹。首先初步确定裂纹所在位置，让潜水员及设备到达预定位置，记录员开始记时。将施焊作业的潜水员从船上放下，潜入到船体水下部分的裂纹处（据初步观测判断确定）。到达指定水深后，甲板指挥人员通过潜水电话与潜水员对话，开始检查寻找裂纹。当确认找到裂纹后，在漏点处做好标记，进行水下摄像、照相。裂纹确定后，水下作业人员通过潜水电话通知甲板配合人员，潜水员按原路线返回，记录人员计时；②确定修补方案。根据裂纹状况，确定焊补150mm×30 mm钢板（厚度为4mm）堵住裂缝。由水下施焊潜水员携带材料、工具，按方案程序，再次潜入水下并进行水下焊接；③焊接作业。首先进行焊接平台及档流装置的安装，安装完毕先在裂纹两端钻直径6-8 mm的止裂孔，保证止裂孔要离裂纹可见端有一个距离，超出10-20 mm为宜。接着使用直接点焊法将补板进行固定，定位焊缝长度不得小于20 mm，以防开裂滑落。再以较大的焊接电流，较大的焊接倾角，用电弧吹力将融化金属除掉，形成U型坡口，最后用分段反焊法进行补焊。完成水下焊接作业后，机舱停止进水，船上人员通过排水措施排掉机舱内的积水，船舶可以继续航行。

3 结论

随着水下焊接技术的不断发展和成熟，水下焊接技术已经成为水下修复的关键技术。这种技术将广泛应用到船舶行业的各个方面，其能够迅速恢复船舶的航海性能，具有重要的经济意义。

参考文献：

［1］朱加雷,焦向东,蒋力培等.水下焊接技术的研究与应用现状［J］.焊接技术,2009,38（08）：2-3.

［2］梁亚军,薛龙,吕涛等.水下焊接技术及其在我国海洋工程中的应用［J］.焊接与切割,2009（04）：17-18.

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.12.001

作者简介：曾檑（1992-），男，江苏靖江人，助理工程师，研究方向：船舶动力研究。