TIG焊机应用于高压焊接试验舱的关键技术

为TIG焊机成功地应用于高压焊接试验舱,解决了焊机线缆穿越高压焊接试验舱时焊接电缆、焊机测控电缆、焊接保护气管的密封问题,以及应用于高压焊接过程的电弧熔池摄像、背面焊缝成形摄像、钨极焊丝摄像和舱内场景摄像问题。

水下干式高压焊接试验系统研究

研制了一种水下高压焊接试验装置。水下高压焊接试验装置由配气储罐、高压试验舱、气体环境检验舱、监控系统等部分组成,控制系统选用PLC,采用PROFIBUS协议,通过WINCC软件实现系统的监控和试验参数的显示、存储、记录。试验结果表明,高压焊接试验装置性能可靠,功能齐全,操作方便,控制与监控功能达到高压焊接试验的设计要求。

水下干式高压焊接试验装置控制系统研究

研制了一套水下高压焊接试验装置,该装置由配气储罐、高压试验舱、气体环境检验舱、监控系统等部分组成。控制系统选用PLC,采用PROFIBUS协议,通过WINCC软件实现系统的监控和试验参数的显示、存储、记录。试验表明,该装置性能可靠,功能齐全,操作方便,控制与监控功能达到高压焊接试验的设计要求。

国产水下多相流量计高压舱测试技术

模拟深水外压的高压舱试验是水下多相流量计出厂测试中的标志性试验,用于检测水下多相流量计在设计工作水深时的承压和密封性能。对我国首台水下多相流量计的原理和参数进行了介绍,对相关规范进行了分析,提出了一套适用于测量水下多相流量计承压和密封性的试验方法,即先进行3次15 min的外压加压-泄压循环,然后进行2 h的连续外压试验,最后进行1次设计压力下的静水压试验,保压过程允许的最大压降为测试压力的5%。测试结果显示该流量计密封性能良好,同时为国产水下油气工程装备的高压舱测试提供了参考。

以空气为舱内加压气体的钨极氩弧焊接

研究了1-700 kPa空气作用下的钨极氩弧焊接。气体爆炸试验表明,压缩空气虽然不爆炸但是显著助燃,高压焊接试验舱舱内设备需要采取防燃措施。采用较大的氩气流量,可以实现高压空气之下良好的电弧和熔池保护。自动焊机用于舱内焊接时,解决了线缆密封、摄像系统适应性等特殊问题,此外,以弧长代替电压作为控制变量消除了焊接电缆影响。16Mn钢平板焊接试验证明,虽然不同空气压力、不同位置实现单面焊自由双面成形的工艺参数明显不同,但是,采用脉冲焊接均可以获得性能优良的焊接接头。

水下控制系统电子模块壳体结构优化及试验验证

基于水下控制系统电子模块(SEM)轻量化的要求,确定了SEM结构方案,并对其耐压壳体进行了结构设计。对SEM壳体的失效模式进行了有限元分析,确定了其失效形式为屈服失效。在此基础上,采用一种基于响应面方程的多目标优化法建立了SEM壳体的响应面方程模型,应用Pareto遗传算法得到了响应面模型方程的全局最优解,从而得到壳体优化后的参数值;最后将所设计的SEM壳体采用优化后的结构尺寸加工制造成实体,并对其进行了高压舱试验验证,结果表明,优化后的SEM壳体质量较优化前降低了24.8%,且满足其在强度和稳定性方面的要求,实现了SEM轻量化的目标。本文研究成果对深水水下控制系统电子模块壳体结构设计具有较好的借鉴意义。

高压钨极氩弧自动焊接

研究了以0.1～0.7M Pa压缩空气为舱内加压气体的钨极氩弧自动焊接。在提高高压焊接试验舱舱内设备抗燃性能的同时,供应足够的保护气体,焊接过程稳定。设计了钨极氩弧自动焊接试验样机,采用接触引弧,以高压密封圆形连接器实现了舱内焊接机头线缆的统一穿舱,特别是以弧长代替电压作为控制变量消除了焊接电缆的影响。16M n平板焊接实验证明,虽然不同空气压力、不同位置实现单面焊自由双面成形的工艺参数明显不同,但是采用脉冲焊接均可以获得性能优良的焊接接头。

超深水水下分离器承压性能数值分析与试验研究

以中国自主设计制造的2 000 m超深水水下分离器为研究对象,基于图算法和一致缺陷模态法分析分离器样机极限承载能力;建立包含嵌入式接管子模型的水下分离器精细数值模型,研究马鞍形焊缝应力分布规律;设计高压舱试验验证水下分离器样机的物理承压能力,并对比分析高压舱试验数据和数值计算结果。研究表明:水下分离器样机失稳模式为塑性失稳,下放工况应该主要评估其结构强度;接管马鞍形焊缝的鞍点和冠点以及N1接管焊缝的角度φ为45°和135°位置为应力特征点;试验样机在高压舱试验过程中整体应力水平处于线弹性变形阶段,能够满足2 000 m水深的承压强度要求,模拟结果和试验结果吻合较好。