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海洋资源开发和利用日益增多,各种海洋工程、水下结构不断涌现,水下焊接技术在水下构件(如输油管道)的铺设、组装、修补过程中被优先采用。由于水下焊接不同于陆地施焊,恶劣的海洋环境使焊接操作变的困难,而且难以保证焊接质量。水的深度越大,对水下焊接技术的要求越高,水下焊接技术已成为制约海洋资源深开发的重要因素,开展有关水下焊接技术的研究已成为必然趋势。 在众多的水下焊接方法中,高压干式GMAW被认为是保证焊接质量较好的焊接方法之一。高压干式GMAW焊接时虽然将焊接部位的水排开,但环境中仍然存在很大的湿度,对焊接质量产生影响。本文利用已有的高压试验舱,通过模拟不同湿度的高压环境进行焊接试验,研究高压环境下湿度对GMAW焊接质量的影响规律。主要研究内容如下: (1)设计高压环境的焊接试验平台及其控制系统,创建水下高压焊接湿度影响研究的试验平台。设计焊接试验过程中信号(如环境湿度信息、焊接过程的电信号等)的采集系统,建立水下高压焊接湿度影响研究的信号检测、分析系统。 (2)建立以环境压力和环境湿度为主要因素的交叉评价高压环境下湿度对GMAW焊接质量影响的试验方案。 (3)在高压试验舱内创造不同的环境压力(具体为0.1MPa、0.3MPa、0.5MPa、0.7MPa、0.9MPa)和不同的环境湿度(具体为20-30%RH、50-60%RH、80-90%RH),利用焊接分析仪采集焊接过程中的相关动态信息,研究在高压环境下,焊接环境湿度对焊接过程稳定性和焊缝成形情况的影响规律。 (4)对高压环境(具体为0.3MPa、0.5MPa、0.7MPa、0.9MPa)下,不同湿度(具体为20-30%RH、50-60%RH、80-90%RH)条件下获得的焊接接头进行拉伸、弯曲、冲击等力学性能测试及显微组织的观察试验。通过对接头拉伸、弯曲、冲击等力学性能的研究,分析并总结高压环境下湿度对焊接接头力学性能的影响规律;通过对接头微观组织的观察,从微观角度分析不同湿度下的焊接接头在力学性能上的存在差异的原因。 通过上述研究,初步揭示高压环境下环境湿度对GMAW的焊接过程、焊缝成形、焊接接头性能及微观组织等方面的影响规律,为以后的水下高压干式GMAW焊接的工程应用提供基础数据,也为保证水下焊接质量提供理论参考。