高壓環(huán)境下焊接電弧形態(tài)研究.pdf

1、隨著全球陸地資源的不斷消耗,海洋成為人們獲取能源的新渠道,而海洋油氣的開采則顯得尤為重要。近些年我國海洋結(jié)構(gòu)快速增加,對深水結(jié)構(gòu)物修復(fù)技術(shù)的需求也越來越大。熔焊法因其應(yīng)用范圍廣泛成為了近些年最常用的水下焊接技術(shù),大多數(shù)的研究都是圍繞熔焊法進(jìn)行。
　　 而水下高壓環(huán)境會對焊接電弧和焊接過程造成影響,要獲得可以工業(yè)應(yīng)用的焊接工藝,就必須對高壓焊接電弧有深入的了解和研究。
　　 本文利用已有的高壓焊接實驗艙和己搭建好的焊接過程

2、多信息同步采集系統(tǒng)以及高速攝像系統(tǒng),對高壓環(huán)境下的TIG焊和脈沖MIG焊電弧形態(tài)進(jìn)行了深入的研究和對比分析,對縱向磁場作用下的TIG焊和MIG焊電弧形態(tài)進(jìn)行了理論及實驗分析,討論了環(huán)境壓力和縱向磁場對高壓焊接過程的影響。
　　 實驗研究表明:(1)隨著環(huán)境壓力升高,TIG和MIG電弧都收縮,穩(wěn)定性變差。MIG電弧還會出現(xiàn)弧長變短的問題,這個問題可以通過適當(dāng)增加焊接電壓來改善。這個方法在常壓和高壓情況下都是成立的,但在較高壓力如0

3、.7MPa下,其作用變得不明顯。(2)常壓環(huán)境下施加縱向磁場后,TIG電弧由鐘罩狀過渡為對稱的圓錐狀,且隨著磁場強(qiáng)度的增大,電弧錐角增大,電弧陽極區(qū)中心亮度減小;高壓環(huán)境下施加縱向磁場后,電弧做螺旋運動,穩(wěn)定性提高。(3)高壓環(huán)境下提高磁場強(qiáng)度會使MIG電弧弧長增加,起到和提高電壓類似的效果;磁場作用會使高壓MIG焊接過程中頻繁出現(xiàn)熄弧,對焊接過程造成嚴(yán)重影響。因此不建議把縱向磁場應(yīng)用在高壓脈沖MIG焊中。
　　 還根據(jù)有限元分

4、析軟件,總結(jié)前人經(jīng)驗,建立了新的數(shù)學(xué)模型,并分別就環(huán)境壓力對TIG電弧的影響、縱向磁場對常壓TIG電弧和高壓TIG電弧的影響進(jìn)行了分析研究,以求對試驗結(jié)果進(jìn)行驗證,并指導(dǎo)試驗方向。二者對電弧的影響包括電弧溫度和電子溫度、電弧等離子流速、電子密度和弧壓等方面的變化情況。
　　 本文對10MPa以下不同壓力情況下的TIG電弧進(jìn)行了詳盡的仿真計算,這在國內(nèi)尚屬首次,從而為干式高壓焊接在國內(nèi)海洋石油及其它領(lǐng)域的應(yīng)用奠定了重要的理論基礎(chǔ)。