有关水下局部干式焊接排水气罩研究

《有关水下局部干式焊接排水气罩研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、北京石油化工学院学报第18卷第4期Vo1．18NO．4JournalofBeijingInstituteof2010年12月Dec．2O1OPetro—chemicalTechnology水下局部干式焊接排水气罩研究*贾文卓朱加雷高辉。焦向东。周灿丰(1．北京化工大学机电工程学院，北京100029；2．能源工程先进连接技术北京高校工程研究中心，北京102617)摘要局部干式焊接是核电水下结构物维修的主要方法之一，排水气罩是局部干式焊接设备的关键部件。设计了排水气罩结构并对罩内气体状态进行了计算机数值仿真，结果表明带镇静气室的环向进气排水效果

2、最佳。通过试验研究了气体流量、焊接速度对排水和焊接效果的影响，试验表明气体流量对于罩内湿度降低速度有显著影响，而焊接速度和摆动速度对其影响不大，合适的焊接参数能够保证水下焊接质量。关键词局部干式焊接；排水气罩；气体流量；焊接速度中图法分类号TG441．4目前放射性程度低的核电站维修仍然采用果的影响，试验表明合适的参数能够保证水下潜水焊工作业l1]，使用特制的水下焊条进行手焊接质量。工电弧焊。随着核电产业的发展，新的技术逐1局部排水气罩设计渐用于核电站维修之中，包括水下自动化焊接、水下药芯丝焊等等。]。水下局部干式焊接在排水气罩结构如图1所示

3、，焊接摄像机安2O世纪中期即已开始研究和应用l_4]，该方法除装在气罩上部并采用自动遮光控制电焊镜片，了用于浅水海洋结构修复之外，也可以用于核能够根据光线强弱变化自动调整遮光强弱，所电站水下结构物修复。我国20世纪7O年代开以该摄像机既能用于焊接过程电弧监视，也能始水下局部干式焊接研究l5]，但是因为我国核用于焊前焊后监视。焊枪从侧面插入，Ar气从电建设起步较晚，电站建造与维护主要依靠国进气气孔进入罩内排水，在焊枪周围形成局部外技术，该技术尚未用于核电行业。国际上2O干式空间，同时充当焊接保护气体。焊接质量世纪9O年代以来，对核电站水下焊接

4、自动化维主要与气罩尺寸、密封垫材料和进气方式有关。修技术开展了大规模研究，包括激光焊、熔化极气罩直径根据焊缝冷却速度和焊接速度之间的保护气体焊、药芯丝焊等多种焊接工艺，其中大关系确定，计算公式如下：D一2×z5∞×V捍部分采用水下局部于式焊接方法Ls-9l。局部干式焊接可以方便地实现半自动化或者自动化焊接，笔者对局部干式焊接关键部件排水气罩进行了研究，进行了排水气罩结构设自动遮光电焊镜片冷光灯阵计，对罩内气体状态进行计算机数值仿真结果金属筛网表明带镇静气室的环向进气效果最佳。通过试进气气L验研究了气体流量、焊接速度对排水和焊接效水面焊枪水下

5、收稿日期：2O1004—19*国防科工委资助项目，项目号：5K210；国家自然科学基金密封垫资助项目，项目号：40776054；北京市属高等学校人才强教计工件划资助项目，项目号：PHR201007134；北京市属高等学校人才强教计划资助项目，项目号：PHR20090519。图1局部排水气罩结构48北京石油化工学院学报2010年第18卷其中，t是由高温冷却至500℃所需要的时间，是焊接速度。根据气罩直径确定气罩高度，对于气罩高度的要求是，罩内气体为层流。通过计算和分析，最终确定的气罩直径是90mm，高度是130mm。密封垫材料不仅要求密度合适

6、，而且要求抗烧损性能优越。进气方式直接影响罩内气流状态，气流进入进气气孑L后经过金属筛网减速，图3压力云图使得罩内气流为层流，从而保证电弧稳定和焊接烟雾顺畅下排。2罩内气体状态仿真研究排水气罩的进气方式对罩内气流的稳定性影响很大，当罩内气体为层状或流束状运动时，既可以减少气流对电弧的扰动，又有利于焊接烟雾的下压、外排。排水气罩的进气方式有3种：径向进气、切向进气和带镇静气室的环向进图4速度云图气，如图2所示。3气罩排水试验试验在水下焊接试验舱内进行，舱内设备除焊接平台和伺服阀组外，舱内还有焊丝盘、焊接摄像机、水面摄像机、水下摄像机和局部排水

7、(a)径向进气(h)切向进气(c)镇静气室环向进气气罩，焊枪安装在局部排水气罩内，如图5图2排水气罩进气方式所示。从FIUENT对3种进气方式进行数值模拟。数值模拟表明：在焊枪所在位置，侧向进气且无镇静气室的气罩罩内气流最为紊乱，气体的压力和速度分布都很不均匀，在焊接时对焊接电弧会有较大的影响，造成电弧紊乱。正向进气且无镇静气室的气罩罩内气流较侧向进气的排水气罩有所改善，但速度分布仍然不是很理想，排水气罩上部气流较为紊乱，不利于焊接图5水下焊接试验舱舱内设备烟雾的下压和外排。在这3种进气方式中，正向进气且有镇静排水试验时，焊接试件刚好处于水

8、面以下，气室的气罩结构最为合理，仿真结果最为理想，湿度传感器安装在距离焊接试件高度约80mm其压力云图和速度云图如图3、图4所示。对处。气体流量对排水效果的影响如图6所示，于正向