众所周知，我国拥有300多万平方公里海域，是名副其实的海洋大国。当今世界对于海洋资源的竞争和开发，也非常激烈。目前我国也正大力发展海洋资源开发和海洋维权装备。而海里的设备一旦发生开裂、故障等危险事故，需用有工业制造“缝纫机”之称的专业焊接装备来进行紧急修补。据了解，深海焊接的实现必须要靠水下机器人。而我国目前的水下机器人焊接技术一直难以提升，遭遇瓶颈期，高端焊接电源技术依然受制于人。

水下焊接技术实拍

  水下焊接电源是关键

  王振民教授来自于华南理工大学机械与汽车工程学院，他介绍说：“埋在深海里的油管经常可能因船只冲撞、地震等等原因，引起开裂、破口等事故，需要立即焊接维修，这时就必须得靠水下机器人，进行水下焊接，消除故障。”

  水下机器人，顾名思义，就是能在不同水深中进行多种作业的机器人。在各种复杂的水下作业环境下，如海洋岛礁建造、海上油气田、水坝建设、大型船舰修复、核泄露事故应急水下修补等，它都可以一一化解。“人不敢去的地方恰恰是它大显身手的时候。”王振民说。水下机器人焊接质量的优劣，虽然受制于多种技术，但是其中最为关键与核心的就是焊接电源。焊接电源即为焊接电弧提供能量，而焊接时电弧稳定燃烧是基本要求。

  自古水火不相容，偏水下焊接就是要在水中通过“火”来完成。由于焊接区域一直处于水的强冷状态，在焊接电弧的引弧和燃弧过程中，电弧极易熄灭，同时熔化金属难以流动扩展，这也严重影响到水下焊接时的电弧稳定性。所以，电弧稳定性主要是取决于焊接电源的电特性及其动态调控能力。

  现实则是，目前我国水下机器人焊接领域普遍使用陆上通用型弧焊电源，或在此基础上进行结构微调，而对水下专用焊接电源的研究非常少，缺乏高性能的水下焊接电源，严重制约了水下机器人焊接质量的提升。

  高端焊接电源基本上被国外垄断

  我国目前已是全球最大焊接电源制造基地，年产能已超1000万台套，但是高端焊接电源基本上还是被国外垄断。据了解，国外焊接电源全数字化控制技术早已相对成熟, 而国内的仍以模拟控制技术为主。

  由于国产电源技术一直不成熟，水下机器人焊接技术难以得到较大突破。“弧焊工艺控制的智能化程度偏低，国内对焊接基础研究投入不足，工艺积累也很有限，导致产品除了价格外，与进口产品相比不具备竞争优势。国产焊接电源网络化自动化水平较低，导致各个自动化焊接部件信息量的传递非常有限，难以实现复杂焊接工艺的协同调控。

  “北欧的海洋开采起源早，储备了相当成熟的焊接技术，在常年的技术积累下，拥有先进的深海水下焊接设备。而我国相比较而言，开采海洋平台深度比较浅，技术整体处于发展阶段。”华南理工大学机械与汽车工程学院教授石永华也指出，“国外拥有在水深一千米以下海域进行焊接的能力，而我们却迟迟没有。”现在国外的几家企业完全掌握了水下机器人焊接技术。我国目前只能向国外购买，不仅价格贵，后期维护成本也极其高昂，更麻烦的是，还要被严格审核使用的领域和范围。”

  技术虽有突破 却难以产业化

  国外技术人员来检修深海石油管道，在出现问题的地方画个圈圈，几百万甚至上千万元人民币就没了。”王振民说。

  华南理工大学是我国最早开展现代逆变式焊接电源装备技术的单位，近几年来，他们研发了逆变频率可高达200kHz的新一代大功率逆变式焊接电源，逆变频率的提高也意味着对焊接电弧以及熔滴过渡行为的控制将有望更为精确。与国外现有频率20kHz的工业级焊接电源相比，虽技术有了较大突破，但王振民却表示：“产业化还有很长的路要走。”

  当被问到主要的“拦路虎”是什么时，他表示，专业焊接人才极其匮乏是重要原因。研究此领域难以发论文，大部分都转研究方向；同时焊接电源涉及到很多学科领域，其控制方法与实际的焊接工艺过程密切相关，有较高的技术门槛，研究和应用都需要长时间积累。问题是近十多年来，国内不少高校的焊接专业被取消或者招生人数上不来，用人单位对焊接的重视程度不够，待遇不好，导致了人才储备远远不足，无法跟上需求。

  此外，“我国焊接装备产业早期原有机械部定点的30多个国有厂家，多半已处于破产、倒闭或者关停状态，目前市场上主要均为改革开放以后成长起来的900多家合资企业和民营企业，只是其中绝大部分民营企业几乎没有太大研发能力，技术资金根本难以维系。”王振民建议，应逐步完善以市场为导向、政产学研用相结合的技术创新体系。