极地凝析油船是开采极地资源的重要装备,有着重要的战略作用。加热盘管是极地凝析油船的重要设备,其建造需要应用全位置自动TIG焊接技术,而目前国内全位置焊接技术与装备仍不成熟,所以开发先进的管道全位置自动TIG焊接技术与装备有重要的意义。极地凝析油船加热盘管的材质为BFe10-1-1铜镍合金,它具有良好的焊接性、较好的力学性能以及耐腐蚀性能。本文进行铜镍合金管全位置自动TIG焊接技术的研究,具有重要的研究意义和实际应用价值。加热盘管进行仰焊和立焊时,熔池受到重力作用,难于控制焊缝成形,因此在不同的焊接位置需设置不同的焊接参数,并且需要针对加热盘管搭接焊接的特点进一步优化焊接机头,从而可以弥补重力对熔池的影响,实现加热盘管全位置自动焊接。本文搭建了加热盘管全位置自动TIG焊接系统,优化了焊接机头的结构,实现了焊枪角度调节、视觉监视和送丝姿态调节的功能,能满足管道全位置自动TIG搭接焊的需求。本文还研究了熔池在不同焊接位置的受力情况,给出了熔池的受力平衡的条件。采用控制变量法研究了在平焊时焊接参数对搭接焊缝成形的影响。试验结果表明:峰值电流、电弧电压、焊接速度、脉冲占空比、脉冲频率和焊接位置对焊缝成形影响较大;基值电流对焊缝成形影响较小。本文以峰值电流、焊接速度、脉冲占空比和焊接位置为输入参数,搭接焊缝的熔宽、熔深和厚度为响应,设计了基于响应曲面法的管道全位置自动TIG焊搭接试验。根据实验结果,建立了焊缝成形的响应曲面数学模型,分析了单因素和双因素交互作用对焊缝成形的影响,并设定了焊缝成形尺寸的优化标准,优化了特殊焊接位置下的焊接参数和焊缝成形尺寸。本文研究了脉冲频率对搭接接头组织和性能的影响,研究结果表明脉冲频率对搭接接头的组织和性能有显著影响。本文进行了填充焊丝和未填充焊丝TIG对接焊,分别对这两种对接接头各区域的组织形貌、晶粒大小分布、晶粒取向和晶界取向差分布等进行了测试。结果表明:1)两种对接接头各区域均为单一α相,母材和热影响区组织为等轴晶,焊缝金属区组织为树枝晶。2)两种对接接头各区域晶粒组织大小关系均为:母材<热影响区<焊缝金属区。3)母材的晶粒取向为<111>,热影响区晶粒取向为<111>和<001>,未填充焊丝的焊缝金属区的晶粒取向为<001>,有明显的择优取向,而填充焊丝的焊缝金属区晶粒取向消失。4)焊接过程中焊缝金属区的Σ3 CSL晶界不断减少,大角度晶界不断向小角度晶界转变。