程方杰 ，孔康骞，武少杰 ，李为卫

(1. 天津大学材料科学与工程学院，天津 300350；2. 天津市现代连接技术重点实验室，天津 300350；3. 中国石油管材研究所，西安 710077)

高质量高效率的自动化海底管线铺设是建设海洋强国重大发展战略中的一项重要任务．采用带铜衬垫的管道内对口器实现环焊缝自动打底焊是目前海底管线和小口径陆地管线铺设中主流的全自动焊接工艺[1]．铜衬垫的强制成形作用配合大热输入可以使焊根充分熔透，但大热输入下铜衬垫容易发生烧损，使得焊缝渗铜、夹铜现象加剧[2-3]，影响接头的性能，因此需要不定期进行更换．田学坤[4]和杨国栋等[5]针对管道内对口器衬垫材料的选取进行了研究，结果显示紫铜衬垫、铬锆铜、喷铬镍陶瓷衬垫等刚性衬垫都出现了不同程度的烧损，衬垫使用寿命有限．铜衬垫的更换成本高且大大降低焊接生产效率，因此解决铜衬垫的烧损问题是优化该技术的一个关键问题．

为了解决内对口器铜衬垫的烧损问题，本研究提出在铜衬垫表面增加一层高熔点的无机纤维材料来避免高温熔池和原铜衬垫的直接接触，减少熔池热量向铜衬垫的快速传导从而防止铜衬垫的烧损．为了叙述方便，下文中将“铜衬垫”称为“铜滑块”，而新增加的这层高熔点无机纤维材料称为“柔性衬垫”．本研究首先采用有限元方法建立起带柔性衬垫的铜滑块强制成形焊接过程的温度场仿真计算模型，然后研究衬垫材料……