大型钢结构的焊接-海洋钢结构的焊接（钢结构焊接）

海洋钢结构焊接的主要问题

一、水下焊接的主要问题

1、随着水深的增加，电弧所受的压力也相应增大

2、焊接环境改变，导致焊接质量下降。

3、飞溅与烟类增多

。

（1）电弧电压升高：电弧电压随水深增加而变化的情况。水深↑，电压↑但TIG法水深超过100m，MIG法水深超过300m焊接较困难

。（2）飞溅与烟类增多由于H↑，↑，侵入电弧的水深↑，所以飞溅↑，如选择合适的电弧电压，焊接电流和保护气体种类，可减少飞溅焊接烟类对湿法来说问题不大，对干式法来说，污染严重，需排除。烟类量增多的顺序为TIG，MIG，手弧焊，且手弧焊为TIG的4—5倍。MIG法产生的烟类量与电弧电压的关系

（3）环境变量带来的问题

1）熔敷金属成分的改变，湿法中一般Mn、Si、C降低。

2）氢的不良影响增加湿法焊接所产生的变化比大气中焊接多的多，干法由于焊件受潮，产生的变化也较大气中焊接多。

3）冷却速度快湿式法冷却最快，为大气中、焊接的几倍。水下干法焊接（一）水下焊接的特点水下环境使得水下焊接过程比陆上焊接过程复杂得多，除焊接技术外，还涉及潜水作业技术等诸多因素，水下焊接有以下特点：

1.可见度差，水对光的吸收、反射和折射等作用比空气强得多，因此，光在水中传播时减弱的很快。2.焊缝含氧量高，氢是焊接的大敌3.冷却速度快4.压力的影响5.连续作业难以实现，造成焊缝不连续的现象(一)局部干式法焊接原理:

局部干式法，分面部空腔法，它是利用高压水将焊接区的海水排开，并用在惰性气体保护下进行焊接。还有简易容器（透明）将焊接区包围起来，用惰性气体把容器中海水排除掉进行焊接。水下干法焊接分为局部干式法和干式法局部干式焊接(二)干式法焊接原理:

干式法焊接分为普通干法焊接和大气压干法焊接。普通干法焊它是用容器或舱室把结构的焊接区和焊工包围起来，并用高压气体把其中的水排除掉（底部有开口）。大气压法焊接是在一个大气压下把焊接部位和焊工密封在一个排除水的压力舱内，进行焊接（底部没有开口）。但设备费用昂贵。

（三）水下干式焊接法的特点：

1.水下干式焊接法主要使用手工电弧焊，钨极惰性气体保护电弧焊。接头性能可与陆地焊接接头性能相等。

2.干式焊法由于是在干燥环境中焊接，其安全性较好。在深度超过空气的潜入范围时，由于增加了空气环境中局部氧气的压力，容易产生火星。因此应在室内使用惰性气体或半惰性气体。

3.干法焊接时，焊工应穿戴特别防火、耐高温的防护服。与湿法焊接相比，干法焊接安全性最好，但便用局限性很大，应用不普遍。（四）水下干式焊接应用的分类

1高压干焊法

室内的压力要随着工作水深而变化，即始终要大于水深压力，才能使焊接部位的水排出。多采用涂料焊条手弧焊及气体保护电弧焊。1.1缺点

设备复杂、施工成本贵、对焊接结构形式的的适应型窄及不能消除水深压力的影响等问题。特别是随着水深压力的增加，焊接电弧特性、冶金特性及工艺特性都会受到不同程度的影响。

2.常压干法焊1）克服了高压干法中水深压力对焊接过程的不利影响2）其焊接空间内的压力可保持与陆上大气压力相等。3）设备较高压干法更复杂，施工成本也更高昂。因此，其应用范围亦受到很大的限制。3.局部干法水下焊1)潜水焊工及工件直接处于水中，但采用特殊构造的挡水罩，罩内通入空气或保护气体将电弧周围与水隔开，从而在待焊接部位形成一个局部的无水空间而进行焊接的的方法称为局部干法水下焊。2）根据挡水罩的构造及大小，已发展了多种局部干法水下焊方法。4.大型挡水罩局部干法水下焊1)挡水罩的无水空间较大。2）可实现手工电弧焊、气体保护焊。3）移动灵活性差。图示大型挡水罩局部干法水下焊示意图1-工件2-电弧3-保护气4-挡水罩5-送丝装置6-软管7-焊枪四.水下干焊法的案例水下湿法焊接

一、水下湿法焊接

湿式法中电弧直接在水中燃烧，不采用任何屏蔽装置，它是水下焊接中最便宜，最简单的一种方法。水下湿法焊接焊接本质上是一个渣气体保护焊和自我保护的一种焊接方法，常用方法有焊条电弧焊和药芯焊丝电弧焊两种。由于受水环境影响，焊接接头质量不高，多用于不重要部件。该技术由于焊接设备简单，操作灵活，因此在浅水作业中应用广泛。二、水下湿法焊接的原理

湿法焊接的基本原理是：当焊条与焊件接触时，电阻热将接触点周围的水汽化。形成一个气相区。当焊条稍一离开焊件引弧后，电弧便在气相区里引燃，继而由电弧热将周围的水大量汽化，加上焊条药皮产生的气体。在电弧周围形成一个一定大小的电弧空腔，把电弧和在焊件上形成的熔池与水隔开。电弧热使水蒸气蒸发出或电离出气体，使电弧空腔不断长大，长大到一定程度开始破裂。一部分气体以气泡形式逸出。电弧空腔变小，接着电弧热产生的气体又使窄腔变大。这样周而复始。电弧空腔处于亚稳定状态，电弧在亚稳定状态的电弧空腔中燃烧，完成焊接过程。三、水下湿法焊接的特点

由于水下湿法焊接周围不是空气而是水，这两种介质有着不同的物理性质，这就给水下焊接带来一系列不利影响，主要表现如下：1、由于水中光的反射、吸收和散射作用，潜水焊工在水中的能见度很差。加上焊接时电弧四周的大量气泡和烟雾，使水变得紊流扰动，潜水焊难以看清电弧和熔池情况，处于“盲焊”作业状态；2、焊后冷却速度快，焊缝和热影响区中出现马氏体等淬硬组织，使得焊缝金属的韧性降低；3、水下焊接电弧高达到1500℃以上，水在如此高温下会分解成氢和氧溶于熔敷金属中，致使焊缝产生氢裂。四、水下湿法焊接的基本问题由于水环境和水压力的影响，水下电弧燃烧，熔滴过度冶炼状态以及接头性能都会产生较大变化，主要影响因素有以下几点：1、可视度低。水对光有较强的反射吸收作用，对光削弱比较明显，同时，焊接时产生的烟雾和气泡，使水下视觉效果非常差，严重影响了焊接质量。2、产生气孔较多。焊接时电弧高温使水分解产生氢气，易溶于焊缝，当熔融金属冷却时，气孔不易排出接头处容易产生裂纹。难以保证焊接质量。

3、冷却速度过快。水的热导率高于空气多倍，水对焊缝及热影响区金属有较强的冷却用。由于焊缝处却速度过快产生内应力，导致焊缝组织脆化，韧性降低，产生裂纹。4、压力过大。随着水深增加，施焊环境压力增加，电弧柱变细，同时导电介质的密度增大，电离难度增加，电弧燃烧的稳定性下降。因此，压力增加时，不利于形成良好的焊接特性