科创中国
复杂环境水下结构物在线修复技术及应用
成果类型：: 发明专利
发布时间: 2022-08-26 10:33:39
科技成果产业化落地方案
方案提交机构：江苏无锡市| 胡满峰 | 2022-09-25 09:55:19
水下焊接是船舶工程、海底管道和浮动核电站水下应急维修的关键技术，开
展复杂环境水下结构物在线维修关键技术及应用研究可为提升舰船海上机动抢
修、海底管道应急维修和海上核电站在役维修水平奠定技术基础，具有重要的研究意义和实际应用价值。水下焊接可以分为水下干式高压焊接、局部干法焊接和湿式焊接。其中水下干式焊接可应用于海底油气输送管道应急维修；局部干法焊接可应用于海上核电站乏燃料池覆板和舰船等较浅水深结构的修复；湿式焊接通过水下摩擦焊接系统，主要应用于海底管道的维修。
1、建成了包括我国第一个大型高压干法焊接实验舱在内的系列试验系统和工程样机，实验舱最大能够模拟 1500 米以内的水深工程环境；
2、研制了遥控操作海底管道干式高压焊接维修机器人，突破高压环境综合监控、焊接过程稳定性控制和水下环境低压供电等关键技术，实现了水面与水下协同焊接作业，在 0.6MPa 压力下的焊接质量达到美国焊接学会水下焊接标准 AWS D3.6：1999 规定的 A 类要求。
2、研制了可适应 30 米水深的国内首套核电检修水下电弧焊接实验系统和 60米水深压力的全水下局部干法激光焊接修复系统，突破了焊接机头环境适应性、排水装置持续稳定水下动态密封和推拉协同长距离送丝等难题，开发了激光头、拉丝机、同轴监控集成密封的全水下激光加工头，通过水下焊缝原位激光重熔和保护气体成分比例调控，水下修复成形质量达到空气环境（常压干式环境）结构物建造焊接质量标准要求。
水下高压干法焊接，电弧燃烧和熔滴过渡需在高压气体环境中进行，另外因操作人员不能进入排水罩，需采用自动化、智能化的焊接系统，采用遥控方式完成。先期开展的高压气体介质中的电弧特性、熔滴过渡方式、焊缝成形的组织特征等基础特性的试验研究是实现海底管道焊接的基础。实验舱最大能够模拟 1500 米以内的水深工程环境，研制了遥控操作海底管道干式高压焊接维修机器人，突破高压环境综合监控、焊接过程稳定性控制和水下环境低压供电等关键技术，实现了水面与水下协同焊接作业，在 0.6MPa 压力下的焊接质量达到美国焊接学会水下焊接标准 AWS D3.6：1999 规定的 A 类要求。
项目团队由北京石油化工学院、上海核工程研究设计院有限公司、天津大学、中国人民解放军陆军装甲兵学院等单位的多名研究人员组成，发表论文114篇，出 版水下维修论著2本， 在编2本。已授权国 家专利67件，其中 发明专利24件。相 关工作被中华人民 共和国中央人民政 府官网、科技日报 等各级媒体多次报道。
研发全水下局部干法激光焊接修复系统，突破了焊接机头环境适应性、排水装置持续稳定水下动态密封和推拉协同长距离送丝等难题，开发了激光头、拉丝机、同轴监控集成密封的全水下激光加工头，通过水下焊缝原位激光重熔和保护气体成分比例调控，水下修复成形质量达到空气环境（常压干式环境）结构物建造焊接质量标准要求。
技术转让，发明专利授权，双方协商
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