濕法水下焊接
 
濕法焊接中，水下焊接的基本問題表現(xiàn)最為突出。因此采用這類方法難以得到質(zhì)量好的焊接接頭，尤其在重要的應(yīng)用場(chǎng)合，濕法焊接的質(zhì)量難以令人滿意。但由于濕法水下焊接具有設(shè)備簡(jiǎn)單、成本低廉、操作靈活、適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。所以，近年來各國對(duì)這種方法仍在繼續(xù)進(jìn)行研究，特別是涂藥焊條和手工電弧焊，在今后一段時(shí)期還會(huì)得到進(jìn)一步的應(yīng)用。
 
在焊條方面，比較先進(jìn)的有英國Hydroweld公司發(fā)展的Hydroweld FS水下焊條，美國的專利水下焊條7018’S 焊條，以及德國Hanover大學(xué)基于渣氣聯(lián)合保護(hù)對(duì)熔滴過渡的影響和保護(hù)機(jī)理所開發(fā)的雙層自保護(hù)藥芯焊條。美國的Stephen Liu等人在焊條藥皮中加入錳、鈦、硼和稀土元素，改善了焊接過程中的焊接性能，細(xì)化了焊縫微觀組織[1]。
 
水下焊條的發(fā)展促進(jìn)了濕法水下焊接技術(shù)的應(yīng)用。目前，在國、內(nèi)外都有采用水下濕法焊條電弧焊技術(shù)進(jìn)行水下焊接施工的范例。
 
藥芯焊絲的出現(xiàn)和發(fā)展適應(yīng)了焊接生產(chǎn)向高效率、低成本、高質(zhì)量、自動(dòng)化和智能化方向發(fā)展的趨勢(shì)。英國TWI與烏克蘭巴頓研究所成功開發(fā)了一套水下濕法藥芯焊絲焊接的送絲結(jié)構(gòu)、控制系統(tǒng)及其焊接工藝[2]。華南理工大學(xué)機(jī)電工程系劉桑、鐘繼光等人開發(fā)了一種藥芯焊絲微型排水罩水下焊接方法[3]，從實(shí)用經(jīng)濟(jì)的角度出發(fā),完全依靠焊接時(shí)自身所產(chǎn)生的氣體以及水汽化產(chǎn)生的水蒸氣排開水而形成一個(gè)穩(wěn)定的局部無水區(qū)域,使得電弧能在其中穩(wěn)定的燃燒。微型排水罩的尺寸和結(jié)構(gòu)決定了焊接過程中無水區(qū)(局部排水區(qū))的大小和穩(wěn)定程度。除此之外，他們還通過復(fù)合濾光技術(shù)和水下CCD攝像系統(tǒng)，采集出了藥芯焊絲水下焊接電弧區(qū)域圖像，從而為水下濕法焊接電弧的機(jī)理分析及水下焊接過程控制奠定了基礎(chǔ)。
 
由于傳統(tǒng)的邊緣檢測(cè)算子如梯度算子、拉普拉斯算子、Sobel算子等對(duì)噪聲敏感，梁明等采用了Bubble函數(shù)過零點(diǎn)檢測(cè)來提取焊縫圖像邊緣的小波多尺度方法[4]，通過調(diào)整尺度參數(shù)σ的值，得到焊縫邊緣提取效果最好的σ范圍是:0.4≤σ≤0.6，有效降低了噪聲，同時(shí)又較好地保持了焊縫邊緣細(xì)節(jié)，在水下藥芯焊接焊縫邊緣檢測(cè)中獲得較好的效果。
 
盡管如前所述濕法焊接已經(jīng)取得了較大的進(jìn)展，但到目前為止，應(yīng)該說水深超過100m濕法水下焊接仍難得到較好的焊接接頭，因此還不能用于焊接重要的海洋工程結(jié)構(gòu)。但是，隨著濕法水下焊接技術(shù)的發(fā)展，很多濕法水下焊接的問題在一定程度上正在克服，如采用設(shè)計(jì)優(yōu)良的焊條藥皮及防水涂料等，加上嚴(yán)格的焊接工藝管理及認(rèn)證，現(xiàn)在濕法水下焊接已在北海平臺(tái)輔助構(gòu)件的水下修理中得到成功的應(yīng)用，另外，濕法水下焊接技術(shù)也廣泛用于海洋條件好的淺水區(qū)以及不要求承受高應(yīng)力構(gòu)件的焊接。目前，國際上應(yīng)用濕法水下焊條以及濕法水下焊接技術(shù)最廣的是墨西哥灣。現(xiàn)在濕法水下焊接中最常用的方法為焊條電弧焊和藥芯焊絲電弧焊。在焊接時(shí)潛水焊工要使用帶防水涂料的焊條和為水下焊接專門設(shè)計(jì)或改制的焊鉗。在質(zhì)量要求較高的場(chǎng)合，可把焊條放入充氣容器，防止焊條使用前吸水。
 
 局部干法水下焊接
 
局部干法水下焊接的種類很多，包括干箱式焊接、干點(diǎn)式焊接、水簾式干法焊接、鋼刷式水下焊接以及局部干法大型氣罩法水下MIG/TIG焊接等。由于局部干法水下焊接降低了水的有害影響，使焊接接頭質(zhì)量比濕法焊接得到了明顯改善。
 
我國哈爾濱焊接研究所較早的對(duì)CO2氣體保護(hù)局部排水半自動(dòng)水下焊接進(jìn)行研究，研制成功了LD—CO2焊接方法，并開發(fā)了配套NBS-500型水下半自動(dòng)焊機(jī)，在國內(nèi)進(jìn)行了多次成功施焊。華南理工大學(xué)水下焊接課題組成功研制出一套采用微型排水罩的水下局部干法藥芯焊絲焊接設(shè)備和工藝，為進(jìn)一步發(fā)展成適合我國國情的水下焊接方法打下了基礎(chǔ)。
 
水簾式水下焊接法由日本首先提出，通常的水簾式焊接的焊槍結(jié)構(gòu)分為兩層，這種方法的焊接接頭強(qiáng)度不低于母材，焊接接頭面彎和背彎都可達(dá)到180度。焊槍輕便，較靈活，但可見度問題沒有解決。保護(hù)氣體和煙塵將焊接區(qū)的水?dāng)嚨没鞚岫蓙y，焊工基本處于盲焊狀態(tài)。另外，噴嘴離焊件表面的距離和傾斜度要求嚴(yán)格，對(duì)焊工的操作技術(shù)要求較高，再加上鋼板對(duì)高壓水的反向作用，這種方法在焊接搭接接頭和角度接頭時(shí)效果不好，手工焊十分困難，應(yīng)向自動(dòng)化方向發(fā)展。最近，日本又成功研制了一種機(jī)械化的水簾式水下焊接機(jī)構(gòu)，能很好的對(duì)水下較大移動(dòng)構(gòu)件進(jìn)行焊接[5]。對(duì)于水簾式局部干法水下焊接，Hoffmeister等建立了基于降低氫吸附量時(shí)最小保護(hù)氣流與熱輸入和壓力之間的關(guān)系。Mattias等在對(duì)輻流抽氣機(jī)原理認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了一種新型排氣罩，使得罩內(nèi)焊接區(qū)氣壓下降，獲得了良好的焊縫。