基于固定式排水罩的水下局部干法焊接的方法
【专利摘要】一种基于固定式排水罩的水下局部干法焊接的方法，采用以下步骤：一：对船上设备进行连接与调试；二：在待焊接位置安装一固定式排水罩，并将固定式排水罩内的水用气体排出，从开始引弧到焊接完成整个过程，都是在已经排干净了水的固定式排水罩内实现；三：完成水下焊接作业；第四步：所有焊接作业完成后，潜水员通知船上工作人员关闭进入固定式排水罩内的气体，打开进水阀，待海水完全充满固定式排水罩后，松开并取下固定式排水罩，并携带固定式排水罩、水下送丝机及相关工具出水；然后，再关闭水下送丝机的保护气体阀门，焊接作业便全部完成。本发明有效地降低了焊缝发生淬硬的倾向，提高了焊接质量；大大降低了焊接机的气体消耗量及生产成本。
【专利说明】基于固定式排水罩的水下局部干法焊接的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及水下焊接，尤其涉及一种基于固定式排水罩的水下局部干法焊接的方法。属于海洋结构水下焊接工程领域。
【背景技术】
[0002]随着海洋油气资源大开发时代的到来，大量的海洋工程建设和维护工作需要先进的水下焊接技术作为支撑。水下焊接技术已成为采油平台、输油管道和海底仓库等大型海洋结构物组装、维护及维修的关键所在。
[0003]水下焊接种类繁多，从工作环境上，可以分为湿法焊接和干法焊接。其中，干法水下焊接包括:局部干法水下焊接、高压干法水下焊接和常压干法水下焊接，此外，还有一些先进水下焊接方法，如:激光焊、电阻焊、摩擦焊和爆炸焊等。
[0004]水下局部干法焊接是一种把待焊接局部区域水排开后，在局部干燥的环境中进行焊接作业的一种水下焊接方法。与水下湿法焊接相比，由于排除了水的影响，焊接接头质量较好；与大型干式舱焊接相比，不需要昂贵而又复杂的大型干式舱，成本较为低廉，适应力强。因此，它综合了湿法的便利性和干式舱法的高焊接质量等优点，是一种比较先进的水下局部焊接修复的方法。
[0005]现有的局部干法焊接都是采用可移动式排水罩(也叫气室)，这种移动式气室安装在潜水员的头盔上。焊接时，气室内通入保护气体将水排出营造一个局部干燥的空间，焊接电弧在其中燃烧完成焊接。此方法最大的特点是:气室随着焊枪移动而移动，结果就是刚焊完的高温的焊缝不断的移出气室后立即遇到外边的海水而急速冷却，容易形成淬硬组织从而导致焊接质量不高，难以在重要的受力部位进行焊接修复使用。
【发明内容】
[0006]本发明的主要目的在于克服现有技术存在的上述缺点，提供一种基于固定式排水罩的水下局部干法焊接的方法，其不仅能够使排水罩实现良好的排水效果，保持整个焊接过程都在无水的环境中完成，有效地降低了焊缝发生淬硬的倾向，提高了焊接质量；而且，大大降低了焊接机的气体消耗量及生产成本；同时，还提高了作业活动范围，增加了作业的灵活性。
[0007]本发明的目的是由以下技术方案实现的:
[0008]一种基于固定式排水罩的水下局部干法焊接的方法，其特征在于:采用以下步骤:
[0009]第一步:对船上设备进行连接与调试；
[0010]第二步:在待焊接位置安装一固定式排水罩，并将固定式排水罩内的水用气体排出，从开始引弧到焊接完成整个过程，都是在已经排干净了水的固定式排水罩内实现；
[0011]第三步:水下焊接作业；
[0012]I)潜水员将右手伸入到固定式排水罩的右手手套内握持焊把，眼睛通过排水罩上的观察面窗观察焊接区域的情况，来回移动水下焊枪来寻找合适的焊接位置，为实施正式焊接做准备；
[0013]2) 一切准备就绪后，潜水员发出“来电”指令；船上工作人员按下控制柜上的焊接开关，开始焊接作业；
[0014]3)第一道焊缝焊接完成后，潜水员发出“断电”指令，船上人员立即松开焊接按钮，切断电源，停止焊接；焊工开始将左手伸入固定式排水罩的左手手套内，拿起事先放入固定式排水罩内的清渣锤进行清渣作业，清渣完毕后检查焊咀有无烧损，并进行必要的更换，为下一道焊接做准备；
[0015]4)重复I)?3)的步骤直到焊接完成；
[0016]第四步:焊接结束
[0017]I)所有焊接作业完成后，潜水员通知船上工作人员关闭进入固定式排水罩内的气体，打开进水阀，待海水完全充满固定式排水罩后，松开并取下固定式排水罩，并携带固定式排水罩、水下送丝机及相关工具出水；
[0018]2)待所有设备完成出水后，再关闭水下送丝机的保护气体阀门，焊接作业完成。
[0019]所述船上设备连接与调试的具体步骤如下:
[0020]1.将保护气瓶组、排水气瓶组通过气管与设在控制柜上的相应气阀连接，焊接电源的输入端与船上的三相动力电源连接；
[0021]2.将焊接电源输出端的正极电缆和控制水下送丝机的五芯控制线通过脐带缆与水下送丝机相连；控制柜输出的照明灯线缆、保护气管、排水气管分别对应连接到脐带缆的一端，脐带缆的另一端分别与水下送丝机和固定式排水罩连接好；
[0022]3.调试检查所有进气管阀组件，以保证连接关系正确且无泄漏；调试照明、焊接开关等所有动作都正确无误，调试水下送丝机的送丝速度控制，以保证送丝通畅，水下送丝机电流在规定范围内；
[0023]4.调试完毕后，在船上进行试焊作业，各设备运转正常后，船上部分的设备便安装调试完毕。
[0024]所述固定式排水罩的具体安装步骤如下:
[0025]I)由潜水员携带水下送丝机、固定式排水罩以及相关工具一起下水；水下送丝机入水前，操作人员要先将送丝机气阀打开，将保护气体送入到水下送丝机内，并保证水下焊枪端部一直有稳定的气泡冒出，并调节气体流量在:1.0-2.0mVh，水下送丝机内的气体要一直通着，直到焊接完了水下送丝机送出水面后方可停止；
[0026]2)潜水员到达作业位置后，首先，将固定式排水罩罩在待焊接的部位，用绑扎带或磁力吸盘将固定式排水罩固定，并保持固定式排水罩上的密封圈与工件结合紧密不透水；
[0027]3)将水下送丝机放置在离固定式排水罩2米左右的地方，让水下焊枪的把线不弯折，保持送丝通畅；
[0028]4)固定式排水罩安装完毕后，由潜水员打开固定式排水罩上的进气阀与排水阀，并通知船上操作人员开始给固定式排水罩供气，开始排水作业；排水作业时，潜水焊工要通过控制进气阀的流量来控制排水速度，同时，启动固定式排水罩内照明光源；待罩内的水完全排出后，缓慢关闭排水阀同时，打开排烟阀，控制排烟阀的出气流量，使固定式排水罩内的压力达到焊接的要求；至此，固定式排水罩的安装与排水作业完成。
[0029]一种为实现上述方法的水下局部干法焊接装置，其特征在于:包括:放置于船甲板上的焊接电源、进气管阀组件，其中，焊接电源的输入端与船上的动力电源相连，该焊接电源输出端的正极电缆和控制水下送丝机的五芯控制线通过脐带缆与水下送丝机相连，焊接电源输出的负极电缆与被焊接工件相连；该进气管阀组件与一固定式排水罩相连，固定式排水罩包括:一排水罩体，该排水罩体为六面体结构，排水罩体上设置有数个观察面窗，该观察面窗固定在排水罩体上；排水罩体上分别安装有两个右手手套、左手手套；排水罩体的上部安装有排烟管、排烟阀和面窗除雾管，排水罩体的内部安装有罩内照明灯、罩内摄像头以及进气阀；排烟管的两头连接有主排烟阀；排水罩体的前侧右下方安装有排水阀；排水罩体的底部安装有密封胶圈；面窗除雾管的右端安装有进气管阀组件。
[0030]所述固定式排水罩上的进气阀和照明灯通过脐带缆分别连接到控制柜上的压力表和照明开关上，用以实现对固定式排水罩内供气和照明的控制。
[0031]所述进气管阀组件包括:放置于船甲板上的为焊接电弧提供保护气的保护气瓶组、为排出排水罩内的水的排水气瓶组，该保护气瓶组出来的气体通过气管分别与设在控制柜上的送丝机气阀和第一排水罩气阀相连；该排水气瓶组出来的气体通过气管与设在控制柜上的第二排水罩气阀相连；送丝机气阀依次与第一流量计、第一压力表通过气管相连，而从第一压力表出来的气体通过脐带缆接入水下送丝机内，第一排水罩气阀和第二排水罩气阀通过气管并联到第二流量计上，第二流量计通过气管再连接到第二压力表上，从第二压力表出来的气体通过脐带缆再连接到固定式排水罩上；在焊接前排水阶段，关闭第一排水罩气阀，打开第二排水罩气阀，可以为固定式排水罩内通入排水气体，将罩内的水排出，在正式焊接前，关闭第一排水罩气阀，打开第二排水罩气阀为固定式排水罩内通入焊接需要的保护气体。
[0032]本发明的有益效果:本发明由于采用上述技术方案，其不仅能够使排水罩实现良好的排水效果，保持整个焊接过程都在无水的环境中完成，有效地降低了焊缝发生淬硬的倾向，提高了焊接质量；而且，大大降低了焊接机的气体消耗量及生产成本；同时，还提高了作业活动范围，增加了作业的灵活性。
【专利附图】
【附图说明】
[0033]图1为本发明整体结构示意图。
[0034]图2为本发明的固定式排水罩结构示意图。
[0035]图中主要标号说明:
[0036]1.焊接电源、2.保护气瓶组、3.排水气瓶组、4.控制柜、4.1.焊接开关、4.2.照明开关、4.3.送丝机气阀、4.4.第一排水罩气阀、4.5.第二排水罩气阀、4.6.第一流量计、4.7.第二流量计、4.8.第一压力表、4.9.第二压力表、5.水下送丝机、6.水下焊枪、7.排水罩体、7.1.右手手套、7.2.左手手套、7.3.观察面窗、7.4.排烟阀、7.5.进气阀、7.6.照明灯、7.7.密封圈、8.脐带缆、8.1.照明灯线缆、8.2.保护气管、8.3排水气管、8.4.正极电缆、8.5.五芯电缆、9.负极电缆。
【具体实施方式】
[0037]如图1一图2所示，本发明包括:放置于船甲板上的焊接电源1、进气管阀组件，其中，焊接电源I的输入端与船上的3相380V动力电源相连，该焊接电源I输出端的正极电缆8.4和控制水下送丝机5的五芯控制线8.5通过脐带缆8与水下送丝机5相连，焊接电源I输出的负极电缆9与被焊接工件相连；该进气管阀组件与固定式排水罩相连。
[0038]上述固定式排水罩包括:一排水罩体7，该排水罩体7为由不锈钢制成的六面体结构，排水罩体7上设置有数个观察面窗7.3，该观察面窗7.3是通过螺纹和密封胶固定在排水罩体7上；排水罩体7上分别安装有两个右手手套7.1、左手手套7.2 ;排水罩体7的上部采用焊接或螺栓连接方式安装有排烟管、排烟阀7.4和面窗除雾管，排水罩体7的内部通过螺钉安装有罩内照明灯7.6、罩内摄像头7.8以及进气阀7.5 ;排烟管7.4的两头通过螺纹连接有主排烟阀；排水罩体7的前侧右下方通过螺纹安装有排水阀；排水罩体7的底部通过耐热硅胶粘接方式安装有密封胶圈7.7 ;面窗除雾管的右端通过螺纹连接方式安装有进气管阀组件。
[0039]上述固定式排水罩上的进气阀7.5和照明灯7.6通过脐带缆8分别连接到控制柜4上的压力表4.4和照明开关4.2上，用以实现对固定式排水罩内供气和照明的控制。
[0040]上述进气管阀组件包括:放置于船甲板上的为焊接电弧提供保护气的保护气瓶组2、为排出固定式排水罩内的水的排水气瓶组3，该保护气瓶组2出来的气体通过气管分别与设在控制柜4上的送丝机气阀4.3和第一排水罩气阀4.4相连；该排水气瓶组3出来的气体通过气管与设在控制柜4上的第二排水罩气阀4.5相连；送丝机气阀4.3依次与第一流量计4.6、第一压力表4.8通过气管相连，而从第一压力表4.8出来的气体通过脐带缆8接入水下送丝机5内，第一排水罩气阀4.4和第二排水罩气阀4.5通过气管并联到第二流量计4.7上，第二流量计4.7通过气管再连接到第二压力表4.9上，从第二压力表4.9出来的气体通过脐带缆8再连接到固定式排水罩7上；在焊接前排水阶段，关闭第一排水罩气阀4.4，打开第二排水罩气阀4.5，可以为排水罩内通入排水气体，将罩内的水排出，在正式焊接前，关闭第一排水罩气阀4.4，打开第二排水罩气阀4.5为固定式排水罩内通入焊接需要的保护气体。
[0041]以下是本发明的具体操作步骤:
[0042]第一步:对船上设备进行连接与调试
[0043]1.将保护气瓶组2、排水气瓶组3通过气管与设在控制柜4上的相应气阀连接，焊接电源I的输入端与船上的三相动力电源连接；
[0044]2.将焊接电源I输出端的正极电缆8.4和控制水下送丝机5的五芯控制线8.5通过脐带缆8与水下送丝机5相连；控制柜4输出的照明灯线缆8.1、保护气管8.2、排水气管8.3等分别对应连接到脐带缆8的一端，脐带缆8的另一端分别与水下送丝机5和固定式排水罩连接好；
[0045]3.调试检查所有进气管阀组件，以保证连接关系正确且无泄漏；调试照明、焊接开关等所有动作都正确无误，调试水下送丝机5的送丝速度控制，以保证送丝通畅，水下送丝机5电流在规定范围内；
[0046]4.调试完毕后，在船上进行试焊作业，各设备运转正常后，船上部分的设备便安装调试完毕；
[0047]第二步:在待焊接位置安装一个固定式排水罩，并将固定式排水罩内的水用气体排出，从开始引弧到焊接完成整个过程，都是在已经排干净了水的固定式排水罩内实现；具体安装步骤如下:
[0048]I)由潜水员携带水下送丝机5、固定式排水罩以及绑扎带、清渣锤、钳子等相关工具一起下水；水下送丝机5入水前，操作人员要先将送丝机气阀4.3打开，将保护气体送入到水下送丝机5内，并保证水下焊枪6端部一直有稳定的气泡冒出，并调节气体流量在:1.0-2.0m3/h，水下送丝机5内的气体要一直通着，直到焊接完了水下送丝机5送出水面后方可停止；
[0049]2)潜水员到达作业位置后，首先，将固定式排水罩罩在待焊接的部位，用绑扎带或磁力吸盘等工具将固定式排水罩牢固的固定住，并保持固定式排水罩上的密封圈7.7与工件结合紧密不透水；
[0050]3)将水下送丝机5放置在离固定式排水罩2米左右的地方，让水下焊枪6的把线不弯折，保持送丝通畅；
[0051]4)固定式排水罩安装完毕后，由潜水员打开固定式排水罩上的进气阀7.5与排水阀，并通知船上操作人员开始给固定式排水罩供气，开始排水作业；排水作业时，潜水焊工要通过控制进气阀7.5的流量来控制排水速度，同时，启动固定式排水罩内照明光源；待罩内的水完全排出后，缓慢关闭排水阀7.5同时，打开排烟阀7.4，控制排烟阀7.4的出气流量，使固定式排水罩内的压力达到焊接的要求；至此，固定式排水罩的安装与排水作业完成；
[0052]第三步:水下焊接作业
[0053]I)潜水员将右手伸入到固定式排水罩的右手手套7.1内握持焊把，眼睛通过固定式排水罩上的观察面窗7.3观察焊接区域的情况，来回移动水下焊枪6来寻找合适的焊接位置，为实施正式焊接做准备；
[0054]2) 一切准备就绪后，潜水员发出“来电”指令；船上工作人员按下控制柜4上的焊接开关4.1，开始焊接作业；
[0055]3)第一道焊缝焊接完成后，潜水员发出“断电”指令，船上人员立即松开焊接按钮，切断电源，停止焊接；焊工开始将左手伸入固定式排水罩的左手手套7.2内，拿起事先放入固定式排水罩内的清渣锤进行清渣作业，清渣完毕后检查焊咀有无烧损，并进行必要的更换，为下一道焊接做准备；
[0056]4)重复I)?3)的步骤直到焊接完成。
[0057]第四步:焊接结束
[0058]I)所有焊接作业完成后，潜水员通知船上工作人员关闭进入固定式排水罩内的气体，打开进水阀，待海水完全充满固定式排水罩后，松开并取下固定式排水罩，并携带固定式排水罩、水下送丝机5及相关工具出水。
[0059]2)待所有设备完成出水后，再关闭水下送丝机5的保护气体阀门，焊接作业完成。
[0060]上述焊接电源、保护气瓶组、排水气瓶组、控制柜、焊接开关、照明开关为现有技术，未作说明的技术为现有技术。
[0061]以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
【权利要求】
1.一种基于固定式排水罩的水下局部干法焊接的方法，其特征在于:采用以下步骤: 第一步:对船上设备进行连接与调试； 第二步:在待焊接位置安装一固定式排水罩，并将固定式排水罩内的水用气体排出，从开始引弧到焊接完成整个过程，都是在已经排干净了水的固定式排水罩内实现； 第三步:水下焊接作业； 1)潜水员将右手伸入到固定式排水罩的右手手套内握持焊把，眼睛通过排水罩上的观察面窗观察焊接区域的情况，来回移动水下焊枪来寻找合适的焊接位置，为实施正式焊接做准备； 2)—切准备就绪后，潜水员发出“来电”指令；船上工作人员按下控制柜上的焊接开关，开始焊接作业； 3)第一道焊缝焊接完成后，潜水员发出“断电”指令，船上人员立即松开焊接按钮，切断电源，停止焊接；焊工开始将左手伸入固定式排水罩的左手手套内，拿起事先放入固定式排水罩内的清渣锤进行清渣作业，清渣完毕后检查焊咀有无烧损，并进行必要的更换，为下一道焊接做准备； 4)重复I)?3)的步骤直到焊接完成； 第四步:焊接结束 1)所有焊接作业完成后，潜水员通知船上工作人员关闭进入固定式排水罩内的气体，打开进水阀，待海水完全充满固定式排水罩后，松开并取下固定式排水罩，并携带固定式排水罩、水下送丝机及相关工具出水； 2)待所有设备完成出水后，再关闭水下送丝机的保护气体阀门，焊接作业完成。
2.根据权利要求1所述的基于固定式排水罩的水下局部干法焊接的方法，其特征在于:所述船上设备连接与调试的具体步骤如下: 1.将保护气瓶组、排水气瓶组通过气管与设在控制柜上的相应气阀连接，焊接电源的输入端与船上的三相动力电源连接； 2.将焊接电源输出端的正极电缆和控制水下送丝机的五芯控制线通过脐带缆与水下送丝机相连；控制柜输出的照明灯线缆、保护气管、排水气管分别对应连接到脐带缆的一端，脐带缆的另一端分别与水下送丝机和固定式排水罩连接好；
3.调试检查所有进气管阀组件，以保证连接关系正确且无泄漏；调试照明、焊接开关等所有动作都正确无误，调试水下送丝机的送丝速度控制，以保证送丝通畅，水下送丝机电流在规定范围内；
4.调试完毕后，在船上进行试焊作业，各设备运转正常后，船上部分的设备便安装调试完毕。 3.根据权利要求1所述的基于固定式排水罩的水下局部干法焊接的方法，其特征在于:所述固定式排水罩的具体安装步骤如下: 1)由潜水员携带水下送丝机、固定式排水罩以及相关工具一起下水；水下送丝机入水前，操作人员要先将送丝机气阀打开，将保护气体送入到水下送丝机内，并保证水下焊枪端部一直有稳定的气泡冒出，并调节气体流量在:1.0-2.0m3/h,水下送丝机内的气体要一直通着，直到焊接完了水下送丝机送出水面后方可停止； 2)潜水员到达作业位置后，首先，将固定式排水罩罩在待焊接的部位，用绑扎带或磁力吸盘将固定式排水罩固定，并保持固定式排水罩上的密封圈与工件结合紧密不透水； 3)将水下送丝机放置在离固定式排水罩2米左右的地方，让水下焊枪的把线不弯折，保持送丝通畅； 4)固定式排水罩安装完毕后，由潜水员打开固定式排水罩上的进气阀与排水阀，并通知船上操作人员开始给固定式排水罩供气，开始排水作业；排水作业时，潜水焊工要通过控制进气阀的流量来控制排水速度，同时，启动固定式排水罩内照明光源；待罩内的水完全排出后，缓慢关闭排水阀同时，打开排烟阀，控制排烟阀的出气流量，使固定式排水罩内的压力达到焊接的要求；至此，固定式排水罩的安装与排水作业完成。 4.一种为实现上述方法的水下局部干法焊接装置，其特征在于:包括:放置于船甲板上的焊接电源、进气管阀组件，其中，焊接电源的输入端与船上的动力电源相连，该焊接电源输出端的正极电缆和控制水下送丝机的五芯控制线通过脐带缆与水下送丝机相连，焊接电源输出的负极电缆与被焊接工件相连；该进气管阀组件与一固定式排水罩相连，固定式排水罩包括:一排水罩体，该排水罩体为六面体结构，排水罩体上设置有数个观察面窗，该观察面窗固定在排水罩体上；排水罩体上分别安装有两个右手手套、左手手套；排水罩体的上部安装有排烟管、排烟阀和面窗除雾管，排水罩体的内部安装有罩内照明灯、罩内摄像头以及进气阀；排烟管的两头连接有主排烟阀；排水罩体的前侧右下方安装有排水阀；排水罩体的底部安装有密封胶圈；面窗除雾管的右端安装有进气管阀组件。
5.根据权利要求4所述的一种为实现上述方法的水下局部干法焊接装置，其特征在于:所述固定式排水罩上的进气阀和照明灯通过脐带缆分别连接到控制柜上的压力表和照明开关上，用以实现对固定式排水罩内供气和照明的控制。
6.根据权利要求4所述的一种为实现上述方法的水下局部干法焊接装置，其特征在于:所述进气管阀组件包括:放置于船甲板上的为焊接电弧提供保护气的保护气瓶组、为排出排水罩内的水的排水气瓶组，该保护气瓶组出来的气体通过气管分别与设在控制柜上的送丝机气阀和第一排水罩气阀相连；该排水气瓶组出来的气体通过气管与设在控制柜上的第二排水罩气阀相连；送丝机气阀依次与第一流量计、第一压力表通过气管相连，而从第一压力表出来的气体通过脐带缆接入水下送丝机内，第一排水罩气阀和第二排水罩气阀通过气管并联到第二流量计上，第二流量计通过气管再连接到第二压力表上，从第二压力表出来的气体通过脐带缆再连接到固定式排水罩上；在焊接前排水阶段，关闭第一排水罩气阀，打开第二排水罩气阀，可以为固定式排水罩内通入排水气体，将罩内的水排出，在正式焊接前，关闭第一排水罩气阀，打开第二排水罩气阀为固定式排水罩内通入焊接需要的保护气体。
【文档编号】B23K9/32GK104339072SQ201410584601
【公开日】2015年2月11日 申请日期:2014年10月27日 优先权日:2014年10月27日
【发明者】曹军, 李志刚, 陈英, 杨炳发, 潘东民, 许威, 程方杰, 赵翠华, 黄江中, 李连波 申请人:中国海洋石油总公司, 海洋石油工程股份有限公司, 天津大学