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摘要：水下焊接技术是一项复杂且技术难度大的水下作业，水下由于压力过大、可视性程度低等原因使焊接过程中会出现很多问题，比如气孔过多导致焊缝容易裂缝，冷却速度过快导致焊缝韧性减低等，这影响了焊接质量和工艺水平。因此，要进行研究和创新水下焊接技术，逐步实现高效率，适应性强的自动化和智能化技术。本篇文章就是针对水下焊接技术中存在的问题进行的策略分析。
关键词：水下焊接技术；存在问题；策略；发展趋势
前言
目前我国工业在不断发展，所需要的石油及各种能源不断增加，开发深水资源成为了一项重要的任务。海洋石油工业不断发展，水下矿产开发、海底输油等工程不断增加，这就需要进行水下焊接。水下焊接技术是一项难度较大的工程，海洋环境复杂，焊接技术难度高，因此要利用科技促进焊接技术进步，不断实现水下焊接技术的自动化和智能化。
1.水下焊接技术存在的问题
水下焊接技术存在的问题主要有以下几点：
1.1可视度低
水对光有强大的反射和吸收作用，因此水下焊接中可见光比较微弱，削弱了光传播，同时在焊接过程中，会产生一些烟雾和气泡，这也会影响水下的可视程度，进而影响焊接质量。
1.2产生气孔多
在水下焊接过程中，由于焊接时电弧高温，容易使水分解，产生氢气，氢气易溶于焊缝，在熔融金属凝固以后，气体不易排出，这就造成了接头处产生裂纹，影响焊接质量。
1.3冷却速度过快
水的导热率很高，比空气多40倍，在焊接过程中很容易对焊缝和热影响区金属进行快速冷却。由于冷却速度过快，形成了内应力，使焊缝和焊头组织脆化，降低韧性，产生裂纹。
1.4压力大
水的深度越大，在水下的压力也就越大，这对焊接环境有很大影响，电弧柱变细，电离难度增加，导电介质的密度也会增大，电弧燃烧的稳定性下降，这不利于焊接的接头性能，对焊接工艺也有一定的影响。
1.5合金元素损失
在水下焊接过程中，电弧在水中电离出很多的氧气，比空气中的氧气含量要高很多，且随着水深增加，焊缝中的氧含量也会随之增加，焊缝金属中的合金元素会被烧损，使焊缝质量下降。
2.水下焊接技术策略
2.1先进焊接技术发展
2.2.1水下干法焊接
干法焊接是1966年正式应用的一种水下焊接方法，这种焊接方法通常要进行复杂的模拟实验装置，我国先后研制了HSC-1和HSC-2两种模拟实验装置。前者容积为1m3，能承受的最大压力为1.6MPa，可以进行熔化极气体保护焊；后者容积为0.055m3，能承受压力为3MPa，可进行TIG和MMA焊接试验。这种技术使潜水焊工能在一个相对干燥的气相环境中进行焊接，并且相对自动化，不仅焊接质量好、效率高，还可以在焊接过程中进行自动监控，但是它的成本大，这种方法多用于深水。
2.2.2水下湿法焊接
湿法焊接使焊接部件和焊枪暴露在水下环境，电弧的形成和燃烧都是在水中完成的，电弧气泡中的主要成分是水蒸气高温分解形成的氢和氧、焊条药皮中燃烧分解的CO和CO2气体，还有少量的氮气和微量气态金属。湿法焊接的设备简单、操作灵活、成本低、适用性强，因此被广泛的应用于海洋工程的建造安装及维修。
2.2.3局部干法水下焊接
局部干法焊接技术是结合了干法焊接和湿法焊接的优点，电弧的燃烧及熔池凝固等过程都在气相环境中进行的一种先进技术。这项技术利用气体把被焊部件局部区域的水人为排开，形成一个小型的干燥环境，使电弧稳定燃烧。这使接缝和接头质量得以提高，焊接工艺也比较好，在灵便和适应性强的同时，又节约资金，因此成为现在最受关注和应用最广泛的水下焊接技术。
2.2减少气孔
水下焊接气孔会造成焊缝断裂现象，因此要在焊接过程中减少气泡的产生，运用先进的焊接技术，可以有效控制气泡的大小均匀度，在焊接过程中使气泡减少。水越深气泡就越小，也越不容易向外排，因此要控制水深，减小水中压力，或运用自动化技术进行焊接。
3.焊接技术未来发展趋势
3.1水下焊接机器人
水下焊接是一项比较有难度的技术，水中有很多不可避免因素和困难，而水下焊接机器人是一种有可视性和感官系统，并能在水下移动的高科技产物，它能辅助人们完成水下焊接，并且具有高精度，但目前还没将机器人完全应用于水下焊接，但这一定是一个发展趋势，未来随着科技的发展，将会把水下焊接机器人广泛用于水下焊接。
3.2摩擦焊接
摩擦焊接具有高精度、低能耗、快速高效等优点，但是这种焊接技术还不够成熟，通过实验表明，摩擦焊接是不受水深影响的，这项技术正逐渐成熟，并准备应用于实践，这也是未来发展的一个方向。
3.3计算机仿真技术
计算机仿真技术精度高，并且相比物理模型的安装、调试等工作，工作量会减少，有利于效率增加。且它投资少、周期短，因此在焊接上有些应用。近几年它在焊接方面得到了一些应用和改进，对焊接工艺的制定、焊接设备的研制等都有一定的影响，是未来水下焊接的趋势。
3.4提高焊条和药芯焊丝质量
水下电焊焊条和药芯焊丝的质量是影响湿法焊接技术的关键因素，因此要加快发展和研制高质量的水下焊条和药芯焊丝，尽量实现水深250m的焊接技术突破，为此一同努力。
4.总结
综上所述，水下焊接是一项技术难度很大的工作，对于水下的压力大、可视度低、气孔多等状况，发展先进的水下焊接技术是关键。随着科学的发展和进步，我们现在运用了水下干法焊接、水下湿法焊接、局部干法水下焊接、水下机器人等方法进行水下焊接，并且在不断吸收先进技术，利用模拟实验等方式进行水下焊接技术研究。未来，水下焊接技术将会不断创新和发展，向更加自动化、智能化和高效率迈进。
参考文献：
[1]张金利，黄华，李庆会，梁建辉.水下焊接技术应用现状及发展趋势探讨[J].企业技术开发，2010（21）
[2]朱加雷，焦向东，周灿丰.不锈钢自动水下焊接工艺优化[J].上海交通大学学报，2010（S1）
[3]鲍晓明，张晓宇，郭宁.水下湿法自保护药芯焊丝焊接成型气孔产生机理研究[J].长春工业大学学报（自然科学版），2014（01）
关键词：水下焊接技术；存在问题；策略；发展趋势
前言
目前我国工业在不断发展，所需要的石油及各种能源不断增加，开发深水资源成为了一项重要的任务。海洋石油工业不断发展，水下矿产开发、海底输油等工程不断增加，这就需要进行水下焊接。水下焊接技术是一项难度较大的工程，海洋环境复杂，焊接技术难度高，因此要利用科技促进焊接技术进步，不断实现水下焊接技术的自动化和智能化。
1.水下焊接技术存在的问题
水下焊接技术存在的问题主要有以下几点：
1.1可视度低
水对光有强大的反射和吸收作用，因此水下焊接中可见光比较微弱，削弱了光传播，同时在焊接过程中，会产生一些烟雾和气泡，这也会影响水下的可视程度，进而影响焊接质量。
1.2产生气孔多
在水下焊接过程中，由于焊接时电弧高温，容易使水分解，产生氢气，氢气易溶于焊缝，在熔融金属凝固以后，气体不易排出，这就造成了接头处产生裂纹，影响焊接质量。
1.3冷却速度过快
水的导热率很高，比空气多40倍，在焊接过程中很容易对焊缝和热影响区金属进行快速冷却。由于冷却速度过快，形成了内应力，使焊缝和焊头组织脆化，降低韧性，产生裂纹。
1.4压力大
水的深度越大，在水下的压力也就越大，这对焊接环境有很大影响，电弧柱变细，电离难度增加，导电介质的密度也会增大，电弧燃烧的稳定性下降，这不利于焊接的接头性能，对焊接工艺也有一定的影响。
1.5合金元素损失
在水下焊接过程中，电弧在水中电离出很多的氧气，比空气中的氧气含量要高很多，且随着水深增加，焊缝中的氧含量也会随之增加，焊缝金属中的合金元素会被烧损，使焊缝质量下降。
2.水下焊接技术策略
2.1先进焊接技术发展
2.2.1水下干法焊接
干法焊接是1966年正式应用的一种水下焊接方法，这种焊接方法通常要进行复杂的模拟实验装置，我国先后研制了HSC-1和HSC-2两种模拟实验装置。前者容积为1m3，能承受的最大压力为1.6MPa，可以进行熔化极气体保护焊；后者容积为0.055m3，能承受压力为3MPa，可进行TIG和MMA焊接试验。这种技术使潜水焊工能在一个相对干燥的气相环境中进行焊接，并且相对自动化，不仅焊接质量好、效率高，还可以在焊接过程中进行自动监控，但是它的成本大，这种方法多用于深水。
2.2.2水下湿法焊接
湿法焊接使焊接部件和焊枪暴露在水下环境，电弧的形成和燃烧都是在水中完成的，电弧气泡中的主要成分是水蒸气高温分解形成的氢和氧、焊条药皮中燃烧分解的CO和CO2气体，还有少量的氮气和微量气态金属。湿法焊接的设备简单、操作灵活、成本低、适用性强，因此被广泛的应用于海洋工程的建造安装及维修。
2.2.3局部干法水下焊接
局部干法焊接技术是结合了干法焊接和湿法焊接的优点，电弧的燃烧及熔池凝固等过程都在气相环境中进行的一种先进技术。这项技术利用气体把被焊部件局部区域的水人为排开，形成一个小型的干燥环境，使电弧稳定燃烧。这使接缝和接头质量得以提高，焊接工艺也比较好，在灵便和适应性强的同时，又节约资金，因此成为现在最受关注和应用最广泛的水下焊接技术。
2.2减少气孔
水下焊接气孔会造成焊缝断裂现象，因此要在焊接过程中减少气泡的产生，运用先进的焊接技术，可以有效控制气泡的大小均匀度，在焊接过程中使气泡减少。水越深气泡就越小，也越不容易向外排，因此要控制水深，减小水中压力，或运用自动化技术进行焊接。
3.焊接技术未来发展趋势
3.1水下焊接机器人
水下焊接是一项比较有难度的技术，水中有很多不可避免因素和困难，而水下焊接机器人是一种有可视性和感官系统，并能在水下移动的高科技产物，它能辅助人们完成水下焊接，并且具有高精度，但目前还没将机器人完全应用于水下焊接，但这一定是一个发展趋势，未来随着科技的发展，将会把水下焊接机器人广泛用于水下焊接。
3.2摩擦焊接
摩擦焊接具有高精度、低能耗、快速高效等优点，但是这种焊接技术还不够成熟，通过实验表明，摩擦焊接是不受水深影响的，这项技术正逐渐成熟，并准备应用于实践，这也是未来发展的一个方向。
3.3计算机仿真技术
计算机仿真技术精度高，并且相比物理模型的安装、调试等工作，工作量会减少，有利于效率增加。且它投资少、周期短，因此在焊接上有些应用。近几年它在焊接方面得到了一些应用和改进，对焊接工艺的制定、焊接设备的研制等都有一定的影响，是未来水下焊接的趋势。
3.4提高焊条和药芯焊丝质量
水下电焊焊条和药芯焊丝的质量是影响湿法焊接技术的关键因素，因此要加快发展和研制高质量的水下焊条和药芯焊丝，尽量实现水深250m的焊接技术突破，为此一同努力。
4.总结
综上所述，水下焊接是一项技术难度很大的工作，对于水下的压力大、可视度低、气孔多等状况，发展先进的水下焊接技术是关键。随着科学的发展和进步，我们现在运用了水下干法焊接、水下湿法焊接、局部干法水下焊接、水下机器人等方法进行水下焊接，并且在不断吸收先进技术，利用模拟实验等方式进行水下焊接技术研究。未来，水下焊接技术将会不断创新和发展，向更加自动化、智能化和高效率迈进。
参考文献：
[1]张金利，黄华，李庆会，梁建辉.水下焊接技术应用现状及发展趋势探讨[J].企业技术开发，2010（21）
[2]朱加雷，焦向东，周灿丰.不锈钢自动水下焊接工艺优化[J].上海交通大学学报，2010（S1）
[3]鲍晓明，张晓宇，郭宁.水下湿法自保护药芯焊丝焊接成型气孔产生机理研究[J].长春工业大学学报（自然科学版），2014（01）