水下激光增材局部干法排水装置的设计与研究

发布时间：2024-06-03 01:57

　　海洋大开发和核能发电的推广,使得水下焊接修复的需求进一步加大。焊接质量好、修复效率高的先进焊接方法一直受到国内外学者的关注。同轴送粉式激光增材技术是以高能激光束为能量的加工技术,能实现高熔点等难加工金属的修复制造,容易集成和实现自动化,能进入深海、高温、辐射区,是远距离加工最好的工具。水下局部干法焊接技术灵活性好,能获得较高的加工质量,其与激光增材技术的结合有着良好的应用前景。本文针对同轴送粉式激光增材技术展开了气帘式排水装置的研究工作。首先分析了局部干区质量的影响因素,并设计出一款排水模拟喷头;进行排水实验对各个影响因素进行探究,以此获得气帘式排水装置的一般规律。其次,通过分析水下修复工况和设计要求,设计出排水装置的基本结构,并借助Workbench 15.0中的Fluent模块,采用VOF两相流模型和RNG k-ε湍流模型,对排水流场进行了数值分析,用于辅助排水装置的设计;加工出第一套排水罩,先进行了排水实验,用于作为数值仿真的参照,并进行了水下激光增材实验,以反映排水罩实际的工作效果。最后,提出了在排水罩底部增加栅格结构,用以改善排水质量,首先设计出一组以不同出口结构为特征的排水...

【文章页数】：70 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1-1海洋开发利用项目分布图

纲要（2006-2020）》把高效开发利用海洋资源、发展大型海洋工程技术与装备以及包括海洋环境监测、大洋海底探测、天然气水合物开发和深海作业在内的海洋技术放在了重要的位置[4]。此外，中国政府还先后出台了《中华人民共和国国民经济和社会发展第十三个五年规划纲要》、《中国制造2025....

图1-2水环境对焊缝的影响[13]

起[10]。由于老化的核电设施在延展性上大幅度降低，修复技术的热输入不宜过高[11]。根据国际核电的惯例，核电站每十年需要进行一次安全维护；考虑到因故障暂停产生的高昂的经济损失[12]，其维护工作大多在水环境中进行，主要以焊接修复为主，因此为保障核电安全稳定的运行、避免核事故悲剧....

图1-3水下焊接的三种方法[19]

维护离不开水下焊接。然而，无论是海洋工程还是核能发电，复杂的水下环境给工程建设、维护和修理带来了不小的挑战。一方面，人难以现场完成某些特殊的水下作业，比如压强超出人类承受极限的深海、辐射强度较大的水下环境、空间狭小的水下作业空间，部分水下环境还具有高温、混合气体和强腐蚀性等特点。....

图1-4BIAS公司开发的多层气帘式排水装置结构示意图[51]

（OMAE）上展示了三种类型的气帘式排水装置，并在环境压力1MPa下实现了奥氏体不锈钢钢板的水下激光缝合焊接。同时，通过研究认为迷宫式密封的圆筒状橡胶裙能形成130mm的密封半径，在平板上的密封可以有±4mm的波动范围。这些排水装置皆具有多道排水气帘，排水、隔水能力加强，能够进行....

本文编号：3987998