[发明专利]一种深海载人潜水器压载水舱的制造方法

说明书

本发明提供了一种深海载人潜水器耐压水舱的制造方法，包括如下步骤：(1)母材冶炼：选择超高强度钢C350，并采用双真空工艺冶炼成钢锭；(2)锻造、轧制开坯：将钢锭采用液压机锻造为板坯，再经宽厚板轧机轧制成所需尺寸；(3)壳体热冲压：将板坯加热到1160±10℃，保温后热冲压成型；(4)热处理：对壳体进行细晶化处理、固溶处理、时效处理，得到所需的金相组织，以保证力学性能达到设计要求；(5)机加工：将壳体经初加工、精加工以满足图纸要求。通过该方法制造的压载水舱承受的压力达到113MPa以上，使用极限深度可达到11000米。

技术领域

本发明属于潜水器压载水舱领域，具体涉及一种深海载人潜水器压载水舱的制造方法。

背景技术

深海载人潜水器体现一个国家的综合技术力量，是海洋技术开发的最前沿与制高点，利用它可取得海底世界的宝贵数据和资料，用于深海资源勘探、热液硫化物考察、深海生物基因、深海地质调查等领域。目前世界上只有美国、日本、法国、俄罗斯拥有深海载人潜水器，最大工作深度未超过6500米。中国研制的7000米载人潜水器“和谐号”，成为目前世界下潜工作深度最深的载人潜水器。

压载水舱是深海载人潜水器上的关键装置，用以控制潜水器的上浮和下潜。当需要下潜时，压水舱注水，开始下潜；当需要在水中悬停时，它抛出一个配重块；当需要上浮时，它抛出第2个配重块，同时向压载水舱充入空气，排出海水，就可以上浮。

目前，潜水器上的耐压结构(包括载人球、压载水舱、耐压罐等)多采用钛合金制造，也有的用镍钢。制造工艺有三种：无焊接、半球焊接和瓜瓣焊接。后面两种工艺工序复杂，生产成本较高，但第一种工艺生产工艺简单，但是制造而成的压载水舱强度不高，导致潜水器潜水深度不足，在深海高压的情况下容易因为材料问题出现设备漏水从而造成设备损坏的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种深海载人潜水器压载水舱的制造方法，生产工艺简单，结构可靠，通过该方法制造的压载水舱承受的压力达到113MPa以上，使用极限深度可达到11000米。

为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种深海载人潜水器压载水舱的制造方法，包括如下步骤：(1)热冲压板坯制造：

A、选材：选择超高强度钢C350；

B、板坯制造：C350钢由真空感应炉(VIM)初次冶炼浇注钢锭，以之作为自耗电极进行真空电弧重熔(VAR)，获得自耗锭；自耗锭经均匀化处理后，锻造并轧制为板坯，钢锭到板坯总变形比要求≥5，锻轧后空冷至室温；

(2)热冲压：

A、半球壳体模具准备和试模：根据压载水舱半球壳体尺寸计算，准备好半球壳体的内模、外模，其中内模采用铸造成型，并机加工为半球面，外模为模锻成型的环状外模；

采用一定厚度的碳素结构钢板进行试模：碳素结构钢板加热至约1150℃保温后，热冲压为半球壳体，所得半球壳体进行机加工，根据加工情况，确定半球壳体所需板坯尺寸，并根据确定的尺寸对步骤1锻轧成的板坯采用水切割，切为需要的板坯；

B、板坯加热：将板坯装炉，装炉温度≤650℃，加热温度：1160±10℃，总加热时间≥1.5h，进行不定时测温，板坯温度达到1140～1150℃保温1h；

C、热冲压：根据板坯直径，预先在外模底座上用销钉进行定位，以确保板坯与内模中心对正，用叉车取出板坯迅速放置在外模上，对中良好再进行热冲压，要求半球壳体一次冲压成型；

D、冷却：半球壳体开口向上，空冷至室温，冷却过程中禁止吹风，防止壳体变形过大；

E、外形检查：半球壳体冷却至室温后，仔细检查表面并测量尺寸；

(3)热处理：