機械類(焊接方面)外文翻譯

1、水下焊接技術(shù)發(fā)展史水下焊接技術(shù)是開發(fā)海洋、開采海底石油以及組裝、維修諸如采油平臺、輸油管線和海底倉等大型海洋結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵技術(shù)之一, 也是艦船應(yīng)急修理、海上救助、橋梁架設(shè)等工作的必要技術(shù)手段。核電是世界電力發(fā)展的趨勢，在核電站內(nèi)部，核反應(yīng)堆壓力容器（RPV）因為長期在水中工作，容易受到應(yīng)力腐蝕裂紋的破壞，核電結(jié)構(gòu)修復(fù)時，會遇到很多挑戰(zhàn)。為了減少工作人員所受的核輻射，經(jīng)常會采用水下焊接方法。水下焊接的分類一般將水下熔焊分為三大類: 濕法、干法和局部干法。其中干法又可以分為高壓干法水下焊接和常壓干法水下焊接。局部干法則包括排水罩式、高壓水簾式、鋼刷式、移動氣箱式和等離子弧 MIG 局部干法等。采用的焊

2、接方法一般有藥皮焊條焊接, GTAW,GMWA以及 FCAW 。水下焊接除熔焊之外還有爆炸焊和 FSW ( friction stitch welding 摩擦疊焊) , 這兩種方法都屬于固相連接技術(shù)。以下為水下焊接的發(fā)展歷程：1 水下濕法焊接技術(shù)1802 年, 一位名叫 Humphrey的學(xué)者指出電弧能夠在水下連續(xù)燃燒, 即指出了水下焊接的可能性, 然而其實際應(yīng)用卻是在 100 多年以后, 在不可能把結(jié)構(gòu)物移到陸地上進行焊接的情況下才做到的。1917 年,英國海軍船塢的焊工采用水下焊接的方法來封堵位于輪船水下部分漏水的鉚釘縫隙, 這是水下焊接的首次應(yīng)用。第 一篇正式發(fā)表的關(guān)于水下焊接研究工作

3、的論文, 是在 1933 年由 Hibshrman 和 Jensen 共同完成的。1932 年, Khrenov 發(fā)明了厚藥皮水下專用焊條,在焊條外表面涂有防水層, 使水下焊接電弧的穩(wěn)定性得到了一定程度的改善。到第二次世界大戰(zhàn)結(jié)束時, 水下焊接技術(shù)在打撈沉船等方面已經(jīng)占有重要地位。1971 年, Humble 石油公司對墨西哥灣鉆采平臺的水下焊接修理工作是水下焊接技術(shù)第一次應(yīng)用于海洋石油工程。1985 年產(chǎn)生了第一批經(jīng)過認可的潛水焊工,并制定了水深小于 100m 的水下濕法焊接工藝。1987 年, 水下濕法焊接技術(shù)在核電廠不銹鋼管道的修理工作中得到應(yīng)用。上世紀(jì) 90 年代, 隨著要求修理的水下

4、工程結(jié)構(gòu)的增多以及船塢修理成本的增加,濕法焊接技術(shù)得到了進一步的發(fā)展。水下焊條的發(fā)展對水下濕法焊接的應(yīng)用起著重要的作用。英國 Hydroweld 公司發(fā)展了多種水下焊條,取得了很好的實用效果。美國專利焊條7018s 焊條藥皮上有一層鋁粉, 水下焊接時能產(chǎn)生大量的氣體,避免焊縫金屬受到侵蝕。德國 Hanover 大學(xué)基于渣-氣聯(lián)合保護對熔滴過渡過程的影響和保護機理研制開發(fā)了雙層自保護藥芯焊條。通常水下濕法焊接的水深不超過 100 m, 目前努力的方向是實現(xiàn) 200 m水深濕法焊接技術(shù)的突破。早在上世紀(jì) 50 年代, 水下濕法焊條電弧焊就已經(jīng)在我國得到應(yīng)用。上世紀(jì) 60 年代我國開始自行開發(fā)水下專

5、用焊條。華南理工大學(xué)研制的水下焊條在 30 m水深以內(nèi)可以獲得良好的焊接性能。2 水下干法焊接技術(shù) 水下高壓干法焊接技術(shù)高壓干法水下焊接的設(shè)想是 1954 美國首先提出的, 1966 年正式用于生產(chǎn), 主要用于海底管道的修復(fù)。目前最大使用水深在 300 m 左右。該焊接方法中, 氣室底部是開口的, 通入氣壓稍大于工作水深壓力的氣體, 把氣室內(nèi)的水從底部開口處排出, 焊接是在干的氣室中進行的。一般采用 MIG 焊或 TIG 焊,是當(dāng)前水下焊接中質(zhì)量最好的方法之一, 基本上可達到陸上焊縫的水平。上世紀(jì) 70 年中期, 無人高壓焊接研究裝置開發(fā)成功。德國、挪威、美國、英國都在上世紀(jì) 90 年代開始此

6、類研究并建立了無人高壓焊接研究中心。從上世紀(jì) 80 年代中期開始, 一些研究中心就開始研究 300500 m 水深的 GTAW 自動焊接系統(tǒng)和工藝, 或者是檢驗 5001000 m水深替換性焊接技術(shù)的適應(yīng)性了?，F(xiàn)在法國、德國、挪威、美國的高壓焊接研究中心的實驗艙作業(yè)壓力都可以達到相當(dāng)于1000 m 水深。從上世紀(jì) 90 年代開始石油公司的作業(yè)已經(jīng)開始進入更深的水域。第一個在這種水深下進行作業(yè)的公司應(yīng)該是巴西石油公司 (即巴西國家石油公司) , 其在亞馬孫盆地的作業(yè)水深達到 1 000 m。在我國, 隨著海洋石油工業(yè)的發(fā)展, 迫切需要開發(fā)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的高壓干法焊接技術(shù)。在 2002 年的國家

7、“863”計劃中就有關(guān)于水下高壓干法焊接技術(shù)的研究項目。由中國海洋石油工程公司、北京石油化工學(xué)院、石油大學(xué)、上海交通大學(xué)、哈爾濱工程大學(xué)聯(lián)合研發(fā)設(shè)計的最大焊接水深為 60 m。目前, 項目基本完成, 即將進行海試。 水下常壓干法焊接技術(shù)水下高壓干法焊接的焊接質(zhì)量雖然較好, 但其局限性較大, 尤其是隨著水深的增加, 電弧周圍的氣壓不斷增加, 容易破壞電弧的穩(wěn)定性而產(chǎn)生焊接缺陷。而且在沒有達到焊接全自動化的情況下, 需要潛水焊工的輔助操作, 如果水深超過潛水極限或者潛水成本過高則無法實施。在技術(shù)水平還無法解決這些問題的時候, 為了克服水下高壓干法焊接的不足, 1977 年制造出水下常壓干法焊接設(shè)備

8、。1977年, 法國 LPS公司首先采用這種方法在北海水深150 m 處成功地焊接了直徑 426 mm的海底管道。我國目前還沒有水下常壓干法焊接設(shè)備。3 水下局部干法焊接技術(shù)水下局部干法焊接技術(shù)有很多方法。上世紀(jì) 70年代后期, 哈爾濱焊接研究所在上海海難救助打撈局和天津石油勘探局的協(xié)助下, 開發(fā)了水下局部排水CO2 氣體保護焊接技術(shù), 簡稱 LD- CO2 焊接法, 屬于排水罩式局部干法, 采用此方法可以完成多項水下施工任務(wù)。高壓水簾式是由日本應(yīng)用的一種方法, 為了克服水簾式的一些缺點, 日本又將其發(fā)展為鋼刷式。移動氣箱式于 1968 年由美國首先提出, 后由美英跨國公司應(yīng)用于生產(chǎn)。法國最近

9、還研究了一種旋罩式的水下局部干法焊接技術(shù)。另外, 等離子弧 MIG 局部干法水下焊接也是一種很有前途的局部干法焊接技術(shù)。4 水下固相連接技術(shù) 爆炸焊在上世紀(jì) 70 年代后期, 位于福內(nèi)斯巴羅的英國水下管道工程公司研制成功了 1 套完整的管道修補系統(tǒng), 首次采用了爆炸焊技術(shù)。 摩擦疊焊英國焊接研究所 ( TWI) 在上世紀(jì) 80 年代中期開發(fā)了 1 套用于水下環(huán)境的螺柱摩擦焊系統(tǒng)。該系統(tǒng)已經(jīng)在相當(dāng)于 600 m 水深的壓力下進行試驗, 結(jié)果表明焊接效果不受水深影響, 而且業(yè)已證明, 該系統(tǒng)可以有效地使用 ROV (水下作業(yè)機器人)。最近的發(fā)展是試圖把水下摩擦焊由螺柱摩擦焊擴展到具有縫合焊縫的摩擦

10、疊焊。目前北京石油化工學(xué)院已經(jīng)開始了此方面的研究工作并獲得了國家自然科學(xué)基金的支持。5 水下焊接技術(shù)在 21 世紀(jì)的發(fā)展趨勢雖然上述各種水下焊接方法自從其出現(xiàn)以來，都依靠其各自的優(yōu)勢 在特定的方面得到了應(yīng)用。但從目前來看 水下焊接的研究還不能完全滿足水下焊接施工的要求 未來應(yīng)從以下幾個方面做重點研究：（1）從焊接冶金和保證焊接質(zhì)量的角度看，干法水下焊接是最為有利的，所以，近年來高壓干法水下焊接技術(shù)得到了進一步的發(fā)展，但仍然不能滿足實際的需求。目前，對于高壓電弧的理論研究還不十分完整，如何采用多信息融合技術(shù)達到對焊接過程的智能監(jiān)控也已成為高壓干法焊接領(lǐng)域的新課題。（2）由于水下焊接機器人工作環(huán)境的特殊性，增加了水下焊接機器人的應(yīng)用難度。未來水下焊接機器人應(yīng)該能夠完成焊縫的預(yù)處理、焊接及焊縫檢測工作，因此，要努力做好包括水下機器人的精確定位技術(shù)、機器人手臂的運動控制技術(shù)、基于視覺傳感系統(tǒng)的焊縫空間位置的檢測、跟蹤以及水下焊接質(zhì)量控制等幾個方面的工。（3）焊接模擬技術(shù)的出現(xiàn)及發(fā)展使焊接技術(shù)正在發(fā)生著由經(jīng)驗到科學(xué)，由定性到定量的飛躍。近年來，焊接數(shù)值模擬技術(shù)不斷向深度、廣度發(fā)展，但對水下焊接的模擬研究還比較滯后，應(yīng)重視和加快這方面的數(shù)值模擬研究。（4）采用計算機仿真技，比在實際物理模型上的安裝、調(diào)試、試驗等工作量要小得多，并且周期短，投資少，顯示