国内水下焊接技术成熟吗？

水下焊接被认为是大型船舶维修的一种经济有效的方法。此外，水下焊接提供了即时伤口修复和救援能力，以提高船舶的利用率和耐用性。水下湿法补焊技术的正式服役，使船舶无需进入干船坞，船舶维护成本大大降低。

1湿焊

另一种可供选择的修复方法是采用非机械防水湿焊技术。有焊点的手工湿法焊接成本较低，但在过去，节省下来的成本往往难以弥补焊接效果不佳。的确，如果不采取特殊的保护措施，焊接环境中周围水的灭弧作用和氢气的存在往往会使焊点脆硬，HAZ(热影响区)的焊缝容易爆裂。此外，高冷却速率也阻止了气体从熔池中排出，从而促进了气孔和气泡的出现。因此，水下湿法焊接一直被认为是船舶进入干船坞前的一种临时修理方法。

2测试计划最近，在HYDREX公司位于安特卫普的总部进行了一项深入的测试计划，加深了对HAZ和母材先加热后被周围水冷却的情况所引起的冶金性能变化的理解，也增强了对最终焊缝物理性能的理解。此外，经过几个月的进一步培训并采用专门设计用于处理水下焊接中可能出现的问题的合适的焊条，Hydrex公司的潜水员现在可以焊接符合AWS D3.6-93要求的湿焊缝，这是水下焊接最广泛采用和接受的规范。

3质量保证

本文指出，只要满足以下三个主要条件，水下湿焊的质量可以与干焊相媲美:

—工程师必须确保焊工对这些现象有深刻的理解。

使用的设备应设计为水下使用，这是为了确保施工质量和焊工的安全。

只有通过不断的练习才能取得好的结果。

很多人认为焊接只是用焊条将两种相同或不同的金属熔合在一起，但实际上要复杂得多。焊条焊接过程中的加热和冷却，特别是对于合金材料和钢，会引起相变(主要取决于冷却速度和焊条金属成分)、氢致开裂(或冷裂)、再加热后开裂、应力致开裂、晶相开裂等。，并可能导致焊缝与母材几乎没有相似性或物理性质完全不同。AIS07中所示的焊接材料和母材之间的典型不均匀性(多孔性、未焊透、咬边、焊瘤、夹渣)会对焊接接头的物理性能产生不利影响。

4冷裂解

水下湿法焊接可能出现的三个主要问题:

1.氢致开裂。

2.焊接金属和HAZ(热影响区)非常好。

3.气孔和夹渣的存在。

顾名思义，氢致开裂(冷裂)发生在低温下(一般在300℃以下)。它需要敏感的焊接微观结构，这与硬化区和氢的存在有关。焊接区附近出现高应力强度(超过屈服强度的2倍)也可能增加开裂的可能性。氢在冷裂纹中起着重要作用，因为它在钢中的溶解度在较低温度下降低(奥氏体的面心立方(FCC)变成铁素体的体心立方(BCC))。因此，当溶液冷却并凝固时，氢气会从中逸出。然而，这种逸出晶界的氢的存在促进了硬化结构的冷裂纹。接头的硬度与化学成分和冷却速度有关。低碳钢通常不容易被硬化，所以一般不容易被氢爆。然而，碳锰钢中锰的存在会增加硬化能力。很明显，高冷却速率增加的硬化能力将导致硬度增加。较低的冷却速率使得氢从晶界逸出，离开了错误的位置。根据水面上的焊接情况，认为钢容易发生氢致爆炸，所以焊接前需要对含钢的母材进行预热，以降低冷却速度。显然，虽然湿法焊接中预热不是不可以，但实际上是不现实的。相反，如果我们不特别注意这种影响，在设计焊接工艺时不考虑这种影响，周围的水造成的淬火效应(极高的冷却速度)会大大增加焊接处的最终刚度。因此，湿焊机需要其他方法来处理异常冷裂。

5降低韧性

如上所述，由于周围水的淬火作用，湿法焊接容易形成过高的焊接金属硬度和HAZ硬度。极高的冷却速率会产生细晶粒结构，这在大多数情况下会降低焊缝的韧性。这种韧性的降低对所有的动力结构都是极其不利的(大部分船舶显然属于这种类型的结构)。由高冷却速率引起的另一个负面影响可能是焊缝中的气孔(气泡)和夹渣。如果熔池的冷却非常缓慢，气泡将从焊接处排出，并扩散到大气中。同时，焊渣(焊条熔渣)会漂浮在熔池表面，保护熔池免受周围大气的负面影响。然而，如果焊接金属快速凝固，气泡将没有时间逸出。

充分了解这些机理和缺陷原因的工程师将在焊接设计中考虑这些因素，这是实现高质量水下湿法焊接的第一步。缺乏了解，或者更糟糕的是，根本没有工程师，可能会产生严重的后果，产生曾经给湿焊带来坏名声的焊接。

6覆盖电极

最近，人们专门制造了用于水中的焊条。这些药皮焊条总是严重依赖于上面提到的镍的作用，但是它们还具有其他特性。他们的涂层是一种非常复杂的成分混合物，所有成分都被认为对焊接质量有积极的影响。虽然价格昂贵，但使用该产品可以获得与水上焊接质量相当的水下湿法焊接。

7个人因素

第三个也可能是最重要的因素是焊工自己。最好的ASME(美国机械工程师学会)1X Gb级水焊机应该请来执行相当简单的G3湿焊。结果会很惊艳，虽然有点遗憾:看起来不像是焊接操作。相对于水下焊接，水下焊接是一个需要练习几年的技能。一个优秀的水下焊工是专家。他可以通过看、摸、听、闻来判断电流、电压、移动速度是否合适。Hydrex公司的潜水员通过在公司自己的焊接学校学习，将所学知识运用到现实世界——船上，不断提高自己的技能。

8测试结果的识别

以上三个因素在HYDREX中产生了预期的结果。最近，根据AWSD 3.6-93 B级焊接规范的要求，开发并测试了一种称为WPS的焊条。据发现，WPS和焊工都符合上述规范的所有技术要求，在船级社验船师在场的情况下，通常允许进行正式或临时水下湿焊修理。室内断裂试验甚至揭示了Sharpy V形缺口的硬度值在35-70J之间变化，Hydrex的焊工对满足最严格弯曲试验条件(2t弯曲半径)的焊缝进行了多次烧损。这两项测试对AWSD3.6—93A焊接的要求高于对B焊接的要求。它现在被用作水下船体修理法案的规范。主要船级社的验船师已经见证了Hydrex焊接工艺规范的资格测试，并对焊接质量感到惊讶。看来是向正规的水下湿修迈进了一大步。