熔滴過渡高速攝像技術在水下焊接試驗中的應用

孫 勃，唐德渝，牛虎理，呂 濤，薛 龍

（1.中國石油集團工程技術研究院，天津 300451；2.中國石油集團海洋工程重點實驗室，天津 300451；3.北京石油化工學院，北京 102617）

熔滴過渡高速攝像技術在水下焊接試驗中的應用

孫 勃1，2，唐德渝1，2，牛虎理1，2，呂 濤3，薛 龍3

（1.中國石油集團工程技術研究院，天津 300451；2.中國石油集團海洋工程重點實驗室，天津 300451；3.北京石油化工學院，北京 102617）

根據高壓干法水下焊接特殊的環境要求，組建了一套熔滴過渡高速攝像系統。該系統采用激光背景光源，利用準直擴束光學系統對激光進行準直擴束，選用FASTCAM 1024 PCI高速攝像機，并設計了可實現X軸和Z軸二維精確調整的高速攝像技術工作臺。用該系統在高壓干法水下焊接工作艙內進行拍攝，獲得了清晰的水下高壓艙內焊接電弧形貌及熔滴過渡圖像。

水下焊接；焊接電弧；熔滴過渡；高速攝像

0 引言

在水下高壓干法焊接的高壓環境中，其電弧行為及熔滴過渡過程與大氣環境中有很大的差異。要實現連續穩定的焊接過程，保證焊接質量，須采用高速攝像技術對焊接電弧的穩定性及熔滴過渡方式進行深入的觀察分析。由于焊接熔滴過渡過程具有被攝物體畫面小、熔滴過渡頻率高 （一般為幾十至幾百赫茲）及熔滴穿越電弧空間速度快 （可達每秒幾十米）等特點，而且熔滴通常處于電弧包圍之中，往往被強烈的弧光所掩蓋，不易觀察，因此，普通的高速攝影方法，不能直接用于熔化焊電弧區及熔滴過渡過程的觀察，需根據弧光的光譜特性和熔池觀察的特點進行系統設計，同時要適應高壓環境的觀察條件。……