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水下螺柱焊试验研究
海军潜艇学院
陈晓强马震薛延华刘亚彬张少华
摘要针对水下螺柱焊接方法，分别在水槽和焊接水池进行了水下螺柱焊接试验，并对焊后的螺柱强度和质量进行了检测。结果表明，螺柱焊接在水中进行是可以实现的，在3m以浅的水中焊接，焊接接头强度满足试验要求，但需要对焊接部位采取一定的排水保护措施。为了潜水员水下焊接作业安全，需要对潜水员进行一定的保护。
关键词：螺柱焊水下试验焊接质量焊接缺陷潜水员中图分类号：TG453.3
0前言
螺柱焊是以焊接电弧作为热源将螺柱焊到工件上，而不是用药皮焊条或者其他填充金属的电弧焊方法。螺柱及其类似的紧固件本身既是焊件又是作为一个电极，电弧在螺柱端部和板件（金属板件、管件）之间引弧燃烧，螺柱下落插人熔池加压而形成焊接接头，是一种高速度的电弧连接方法[1]。
水下螺柱焊接的原理与陆上螺柱焊接的原理差不多，但在进行水下螺柱焊接时，会产生大量的氢气，对焊接质量造成较大影响。同时水下散热较快，对焊缝的成形不利。针对这些间题，在水下螺柱焊接过程中要采取特殊的工序，才能保证形成较好的焊缝。水下螺柱焊接系统最早是英国焊接研究所（TWI）在20世纪80年代中期开发的，在焊接之前，用聚合物环套住螺柱就可以解决海水的冷却问题。文献[2]中提到了水下螺柱焊接方法，指出该方法具有操作简单、成本低、不需要熟练的焊接工人和较高的操作速度等优点。
1水下螺柱焊试验内容及保障条件 1.1试验内容
试验内容主要包括水槽试验和焊接水池试验。在水槽试验中，主要是对水下螺柱焊接系统的综合性能进行测试；焊接水池试验是在水下高气压环境下对水
下螺柱焊接系统的综合性能进行检验。 1.2试验保障条件
试验人员主要包括潜水员、技术保障人员及医务保障人员。其中，参与测试的潜水员和技术人员均经过相应的培训，能熟练地操作该套系统：潜水员身体符
收稿日期：20160112
万方数据
合国家潜水员标准，并在潜水前进行体检；进行水下焊接操作时，需要着全身防护的管供式潜水装具（如KMB-28型潜水装具)保护潜水员。
试验的水下螺柱焊接系统主要包括水下螺柱焊机、自行设计的水下螺柱焊枪、氩气瓶及氩气表等，其他设备器材包括试验浅水槽、3m焊接水池、KMB-28 型管供式潜水装具、水下摄录一体机、水下相机以及焊接螺柱、钢板等。
2水下螺柱焊试验过程 2.1水槽试验
试验前，先调试水下螺柱焊机、排水供气系统以及焊枪的电磁铁的提升力和弹簧恢复力。然后对直径为 10mm的螺柱在水深为20cm水槽内进行焊接，焊接电流选择740A，焊接时间0.43s，如图1所示。
图1水槽中螺柱焊接瞬间
水下螺柱焊接的步骤主要包括：①螺柱与金属表
面局部密封，利用气排水，形成局部于式环境，并利用氩气进行焊接保护；②焊接时，首先在螺柱顶端与金属表面形成先导电流引弧，并清除焊接表面的涂层和汽化水层；③利用电磁铁将螺柱提升一定高度，接通焊接电流将螺柱顶端和金属表面熔化形成熔池；④在弹
2016年第5期53