第38卷第2期 2017年2月
焊接学报
TRANSACTIONS OF THE CHINA WELDING INSTITUTION
药芯割丝水下湿式电弧切割割口成形
及热影响区组织分析
Vol.38
No.2
February2017
施佳慧1,2，王俭辛1.3，黎文航3，王加友'，朱青
（1.江苏科技大学先进焊接技术省级重点实验室，镇江212003；
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摘要：针对水下作业发展的需要，利用药芯割丝进行了水下湿式电弧切割试验，分析了水下电弧切割过程中切割电压、电流及切割速度对割口成形的影响规律，并研究了割口热影响区的显微组织结果表明，药芯割丝水下电弧切割过程中电弧长度、割丝伸出长度在不停变化：割口下口基本较上口宽：随切割电压或电流的增大，割口上下宽度均有所增加；随切割速度的增大，割口下口宽度逐渐变小同时发现，由于水下冷却速度较快，割口热影响区较
窄，可分为重熔区、过热区、完全再结晶区与不完全再结晶区等区域关键词：水下切割：药芯割丝：割口成形：热影响区
中图分类号：TG484 0序言
文献标识码：A
文章编号：0253360X(2017)02009704
光切割等高效切割技术来说，该方法具有设备简单，综合成本比较低、安全性好等优点，具有较好的应用
水下切割是海洋工程中的重要技术，无论是铺
设输油管道，建造与拆卸海洋结构物，还是进行海洋打捞工程等，都离不开水下切割技术[1,2]，除此之外，在原子能反应堆拆除、船舶舰艇的水下维修等国防工业方面也有很大的作用3．随着对石油钻探需求的日益增长，且为适应日益发展的海洋工程需要，世界各国都在大力研发高效水下切割枝术14].
水下切割分热切割与冷切割，水下热切割因其
效率较高使用比较广泛，具体有氧一可燃气体切割、电弧切割、等离子切割和激光切割等：但考虑到实际应用中设备笨重，价格昂贵，且安全性不高，其应用受到了一定程度的限制
乌克兰巴顿电焊研究所发明了药芯割丝水下电
弧切割方法，开发了无需额外供氧与气体保护的药芯割丝，使用普通的弧焊电源等焊接设备就可实现水下湿法电弧切割3,]．其原理是在药芯割丝与工件之间号燃电弧，借助电弧热与金属燃烧反应产热共同熔化金属，同时通过药芯反应产生的气体吹落熔化金属来进行切割1,7]．相对于等离子切割与激
收稿日期：2016-10-06
基金项目：国家自然科学基金资助项目（51305173）；中国博士后科
学基金面上项目（2014M550289，2015M580423）：中国博士后科学基金特别资助项目（2015T80548，2016T90453）；污范省裁辖工程中青年学术带头人资助项目；江苏高校优势学释理设工程资助项目
前景"]，巴顿所已将此技术应用于水下结构物和船舶的拆卸更换及湿式修复，国内在药芯割丝水下电
弧切割方面的研究尚鲜见报道 1试验方法
试验在药芯配方中添加足量的碳酸盐作为造气
剂，产生大量气体排开周围水，形成一个较稳定的气体空腔，对待切割处起保护作用；添加足量的氧化剂，在切割时利用其发生剧烈的化学反应放出氧气将钢板氧化，借助氧气流的冲力吹落氧化渣，从而形成割口；为解决电弧在水下稳定性降低问题[9.10]，在药芯中添加适量稳弧剂，使切割顺利进行．当割丝与工件接触后，电阻热将接触点周围的水汽化，形成一个气相区，此时割丝爆断，在空载电压作用下，电弧便在该气相区里引燃，如图1所示.继而由电弧热将周围的水大量汽化与药芯产生的气体在电弧周围形成一个一定大小的电弧空腔，把电弧与工件上形成的熔融金属和水隔开，电弧就在这个气腔内连续燃烧．电弧热继续蒸发出水蒸气以及药芯反应不断产生气体，使电弧空腔不断长大．由于水压的存在，空腔达到一定程度后会破裂，一部分气体会以气泡形式逸出，使电弧空腔变小，同时电弧热与药芯反应产生的气体又会再次使空腔变大，如此周而复