金属焊接实验教学虚拟实验室研究论文[推荐5篇]

第一篇：金属焊接实验教学虚拟实验室研究论文

“卓越工程师教育培养计划”（卓越计划）是教育部提出的振兴工程教育的重要举措，旨在培养和造就一大批创新能力强、适应经济和社会发展需要的高质量工程技术人才[１]。中国石油大学（华东）是入围卓越计划的试点高校，学校材料成型及控制工程专业是首批落实卓越计划的试点专业。为了保证卓越计划的顺利实施，材料成型及控制工程专业对主干课程教学大纲及教学内容作了调整，并深化教学改革，精心建设虚拟实验室。本文以金属焊接课程为例，介绍本校在卓越计划背景下虚拟实验室建设及课程改革的探索及实践之路。

１金属焊接实验教学面临的挑战

金属焊接是材料成型及控制工程专业的一门重要的专业基础课，也是一门实践性很强的课程。该课程以金属材料为研究对象，要求学生掌握冶金理论和石油石化生产领域金属材料的焊接方法、焊接性能以及焊接工艺。按照卓越计划中工程教育对课程的要求，传统的课程实验教学条件将面临很大的挑战[２]：（１）由于高校实验教学设备的数量有限、设备类型单一，无法满足大量学生同时做实验的需要；（２）一些大型金属焊接实验设备投入和维修成本高；（３）实验设备更新较慢，在用的实验设备往往与新技术设备差距较大；（４）部分特殊实验无法实现，如大型球罐焊接、在役管线焊接修复、事故模拟等。实验设备条件的不足成为金属焊接实验教学发展的一大阻力。

２虚拟实验室的优势

１９８９年，美国弗吉尼亚大学的WilliamWolf教授提出虚拟实验室概念后[３]，引起世界各国实验教学工作者的重视。我国从２０００年开始进行虚拟实验室的研究及建设。目前，依托卓越计划，高校积极建设虚拟实验室[４Ｇ５]，虚拟实验与真实实验相互补充，提高教学效果。虚拟实验室的优势主要有以下４方面。（１）投资少。虚拟实验的教学资源是数字化资源，方便扩充和共享。一方面，它节省了学校采购大型实验设备和更新实验设备的资金投入，有效地解决了教学资源短缺、设备陈旧及更新缓慢等问题[６]；另一方面，虚拟实验室可以通过网络实现资源共享，避免了实验仪器设备的重复购置。此外，虚拟实验室也节省了学生进行自主实验时购买材料的费用。（２）安全性高。当学生进行实际操作实验时，由于操作不当便可能造成人身伤害和财产的损失；而带压管道的在役焊接等一些危险性较大的实验，学生也无法亲自操作。借助虚拟实验室，不但可以对高危险性的实验进行仿真，弥补教学条件的不足，同时可以避免真实的高危险实验中的各种安全问题。（３）实现形象化教学，提高学生实验兴趣。采用虚拟技术构建的虚拟实验室，运用计算机图形、声音和图像创造逼真的实验环境，不受时间和空间的限制。以石油石化行业典型的大型压力容器焊接为例，采用虚拟实验，不但能以三维图形图像和声音将焊前准备、预热及焊接过程逼真地的表现出来，使学生有丰富的感性认识，还能通过模拟不同现场条件下的焊接实验（如球罐环焊缝焊接中的平焊、立焊和仰焊）加深学生对教学内容的理解。（４）激发学生的创新能力。“卓越计划”的一个典型特点是强化培养学生的工程能力和创新能力。其中创新能力的培养在于激发学生的创新思维，提高学习主动性，让学生从知识的接受者转变为知识的探究者[７]。虚拟实验室使实验教学变得极富创造性，学生作为实验主体能够发挥自主创新性。虚拟实验室的开发和设计，是通过预设的实验步骤、语音、按键等引导学生进行实验。学生可以灵活选择实验方案和实验系统，根据实验目的，短时间内更换焊接材料、更改焊接方案、调整焊接工艺参数。虚拟实验引导学生正确地理解实验现象、总结分析实验结果，而不需要消耗太多时间和实验资源；学生在尝试和总结中进行探索、发现事物的本质和规律，有利于扩展思维空间，有助于提高实践创新能力。

３实验教学虚实结合的应用

３．１虚拟实验室的局限性

教学实践证明，虚拟实验室虽能在很大程度上辅助教学，但不能完全取代真实的实验室。这是因为：（１）虚拟实验室的教学模式过于强调学生的自主性，教师的主导作用难以体现，容易偏离教学目标；（２）过多的虚拟实验将导致学生和教师之间的情感联系减少，计算机网络终端成为师生之间面对面交流的障碍，削弱了直接交流的情感教育[８]；（３）虚拟实验室是人为设计的，仿真实验环节、实验操作流程、文字说明及语音提示等皆受控于设计人员，导致实际焊接实验结果的细节化和多样化被掩盖，不利于学生发现实验中的问题和更细致地观察实验现象；（４）更重要的是，虚拟实验允许学生在实验中的出错，对于培养学生认真、谨慎、负责的实验态度是非常不利的。可见，对材料成型及控制工程专业而言，培养学生的动手能力离不开实际操作的训练，创新思想更需要实践的验证[９Ｇ１０]，“虚实结合”的教学模式能够做到优势互补。

３．２虚实结合的金属焊接实验教学

按照卓越计划对“卓越”的要求，金属焊接课程应以培养学生的能力为出发点。我校自主研发的金属焊接课程虚拟实验室系统，包含一个虚拟展厅和弧焊电源、焊接设备、焊接工艺和焊接检验等４个实验室[１１Ｇ１２]。在金属焊接实验教学的实施过程中，采用虚实结合的教学模式。以金属焊接中“插销焊接实验”为例，通过“虚拟实验—实际实验操作—强化虚拟实验”的过程，循序渐进地培养学生的实践技能和创新能力。（１）实验准备。实验前先进行知识准备，通过虚拟实验室系统预习实验过程，了解实验目的。（２）虚拟实验。学生在网络终端进入虚拟实验室，根据文字及语音提示逐步完成实验，虚拟实验室系统可以对虚拟实验的操作错误给予提示和帮助。学生在完成插销的焊接以及加载荷的实验过程中，可进行多次操作练习。实验结束后，学生可以在线提交实验报告，实验教师根据学生的实验结果给予指导，为实际操作做好准备。（３）实际操作实验。学生在虚拟实验的基础上进行实物实验操作，减少了实验过程中时间和材料的浪费。通过直观的观察，学生能够更加深刻地理解插销焊接实验过程及评价氢致延迟裂纹敏感性的意义。（４）强化虚拟实验。通过实际实验操作，学生能够进一步完善焊接方案及焊接工艺，再依靠虚拟实验系统进行实验讨论、创新及改进。尤其是参加大学生创新实验项目的学生，通过“虚实结合”的实验模式能够举一反三，对金属焊接课程的理解也再次提升。

４结束语

虚拟实验室教学平台提供了一个不受时空限制的开放性实验环境，在节省资源、安全性、形象化教学以及提高学生自主性、创新性等方面具有独特的优势，是高校实验教学的重要形式。尤其是在焊接实验中，学生可以在逼真的环境中虚拟完成大型设备的焊接、拆装操作，丰富了金属焊接课程的实验教学内容。随着虚拟仿真技术的发展，虚拟实验室必将在金属焊接课程的实验教学中发挥更加积极的作用。但是，虚拟实验室不可能完全取代真实的实验室，而基于虚拟实验室构建技术和金属焊接实验相结合的虚实结合的实验教学模式代表着先进实验教学的方向，为石油类高校金属焊接课程的实验教学提供了一种崭新的模式。

第二篇：高中信息技术教学论文 网络虚拟实验室体系结构研究

网络虚拟实验室体系结构研究

摘 要 随着计算机、网络技术的不断发展，网络虚拟实验室得到越来越多的应用。介绍了虚拟实验室的基本特点及其体系结构，实现虚拟实验室的四种关键技术： Java、ActiveX、VRML、ASP，最后探讨了虚拟实验室开发过程当中应注意的几个问题。

关键词 虚拟实验室 远程教育 现代教育技术

迅速崛起的现代教育技术把虚拟实验引入到了实验教学中。虚拟实验的应用改变了传统的教育模式，使得教与学方式发生了革命性的变化。目前，用于实验教学的计算机虚拟实验软件非常丰富，加上高校计算机及网络资源，为虚拟实验的开设提供了必要的基础条件。通过网络虚拟实验室，能够通过计算机在网络中模拟一些实验现象，它不仅仅能够提高实验教学效果，更加重要的是对一些缺乏实验条件的学生，通过网络同样能够身临其境地观察实验现象，甚至和异地的学生合作进行实验。1 网络虚拟实验室的发展及其特点

网络虚拟实验就是在WEB中创建出一个可视化的环境，其中每一个可视化的物体代表一种实验对象。通过鼠标的点击以及拖曳操作，用户可以进行虚拟的实验。网络虚拟实验实现的基础是多媒体计算机技术与网络技术的结合。无论是学生还是教师，都可以自由地、无顾虑地随时进入虚拟实验室操作仪器，进行各种实验。为实验类课程的教学改革及远程教育提供了条件和技术支持。许多国内外从事实验室工作的研究者们在实践中还提出这样一些概念：Digital Lab、MBL（Micro-computer Based Lab），尽管这些名词不统一，但他们的实践从不同的层面实现了虚拟实验室。

1．1 印地安那州立大学的MBL化学实验室

该实验室在给新生开化学实验课时用计算机来辅助做这样一些事，用计算机采集与分析实验数据，用计算机展示实验，在网上发布相关的实验指导材料。1.2 芝加哥伊利诺伊大学数字化有机化学实验室

该实验室充分利用网络资源，在网上提供了一系列的实验教学指导：在线实验教材；实验教学时间表；实验测评方法、形式、时间；虚拟实验；相关教学资源的链接等。他们还用计算机进行实验教学的教务管理。

1.3 卡罗莱纳州立大学的LAAP（Learn Anytime Anywhere Physics）

他们利用Java技术建立了基于Web的探索式虚拟物理实验室，主要有以下几个模块：基于Java Applet的虚拟实验设备和实验设施；相关的实验课程模块；实验学习结果评价模块；协作学习模块。

虚拟实验室最大的优点是成本低，效率高。因为“软件即为仪器”，这样就可解决因实验经费不足或高档次、高价位设备缺乏所不能开出的实物实验，同时也不会造成因使用不当，管理不善等因素造成的仪器损坏、元器件丢失等现象。同时虚拟实验还可以模拟实验室中没有的设备，而且还可以不受时空的限制方便地进行实验。另外，虚拟实验室还应具备一些基本特征：与现实的一致性（或现实的延伸）、高度交互性、实时的信息反馈。2 网络虚拟实验室体系结构

网络虚拟实验室应是一个集虚拟实验教学管理系统、实验课教学指导系统，网络实验仿真等为一体的功能强大的网上运行系统。各部分之间相互联系相互补充，仅具有相对独立性。开发虚拟环境，实现实验仿真应是虚拟实验室建设的核心部分。图1是虚拟实验室体系结构图。构建网络虚拟实验室的关键技术

用心

爱心

专心

目前国内的虚拟实验室研究还处于萌芽阶段，国外已经有很多大学进行了这方面的研究。总结他们所使用的技术，可以看出大多可以划分下面几类： 3.1 Jａｖａ技术

Java是一个广泛使用的网络编程语言，它是一种新的计算概念。首先，作为一种程序设计语言，它简单、不依赖于机器的结构、具有可移植性、安全性、并且提供了并发的机制、具有很高的性能。其次，它最大限度地利用了网络，Java的小应用程序（applet）可在网络上运行而不受CPU和环境的限制。另外，Java还提供了丰富的类库，使程序设计者可以很方便地建立自己的系统，这一点对于构建网上虚拟实验室系统来说也是非常关键的。

用心

爱心

专心 2

第三篇：金属焊接情况汇报

金属焊接工作情况汇报

在公司各级领导的直接领导和关心下，在公司工程管理部各职能部门的指导下以及各专业工程处的支持、配合之下，工程公司的焊接及金属监督工作本着“科学管理、精心施工”的作风、本着对工程质量负责的态度，认真贯彻执行金属技术监督规程、条例和相关标准法规，完成了电站安装工程中的焊接、金属检验和金属技术监督工作，有力地保证了发电设备日后的安全、可靠运行。1、2008年公司焊接技术管理及金属监督工作情况（1）焊接技术管理与质量管理情况

2008年，公司承建完成的工程实体焊接质量总体情况较好，全年共完成焊口约21万多只（不包括凝汽器管板焊口16万多只和焊接公司检修完成的焊口），一次合格率大于91%。管理方面基本上按照公司统一的焊接专业管理制度运行，处于可控、在控状态，技术攻关也成效明显。主要情况如下：

1）公司及时完成了T92、SUPER304H、HR3C等五项新型耐热钢焊接工艺评定，满足了彭城1000MW超超临界塔式炉工程焊接施工需要；完成执行ASME标准的焊接工艺评定3项，满足了越南工程的管道焊接工作需要。

2）施工现场焊接质检人员、热处理工均持证上岗。机炉和电控工程处在各工程点基本上都设立了专职焊接质检员，在焊接全过程质量控制方面起到了良好的把关作用。焊工方面，基本上做到了锅炉受热面焊接前均模拟练习，分包单位焊工查验合格证原件后，经现场考核合格才允许上岗。为保证热处理工作质量，机炉工程处专门培养了两名专职热处理技术员，并新增培训了七名热处理工。

3）现场焊接材料专库贮存、专人管理日趋规范。焊材的入库验收、合金钢焊材光谱复核、烘燥、发放、回收等方面比较规范，基本上做到了可追溯。

4）广泛应用于超超临界机组上的新型耐热钢材料的焊接工艺已基本成熟，从技术管理人员到焊工对其工艺要求已有较充分的认识，大多数情况下能做到自觉遵守工艺规定。

5）在彭城塔式炉安装焊接过程中，遇到了一系列难题，如：二级过热

器管子普遍有剩磁现象；在国内率先使用了T617焊材焊接SUPER304H和HR3C钢，根部易氧化熔合不良现象；近一万只焊口需要借助于镜子才能完成的“镜面焊”工艺等。这些技术难题最终都被攻克，保证了该工程的顺利进行和工程质量。

6）越南工程，在管理模式和执行的焊接技术标准上与国内工程差别较大，由于技术准备较充分，从焊接工艺评定、焊工技能考核、焊接工艺文件制定到焊接质量验收等流程，基本处于受控状态。

7）焊接公司积极发挥技术优势，为香港电灯有限公司加工制作了7000多个高温再热器TP347HFG细晶粒不锈钢管弯头，并成功进行了1180℃高温固溶热处理，检验质量符合ASME标准。这一技术为以后在超超临界锅炉上大量应用的不锈钢管子检修奠定了基础。

8）金属焊接信息管理系统软件开发已基本完成，现已在南热工程试运行，通过试运行对软件进行测试、完善和改进，为下一步正式使用奠定基础。

（2）金属检测及金属监督工作情况

2008年，公司承建的电站安装工程中的金属检验与检测工作由检测公司以江苏江南检测有限公司的名义承担的，同时又以公司金属试验室的名义具体承担着公司范围内的金属技术监督工作。本着服务现场、严把质量关的原则，严格执行国家及行业的相关规程规范，技术管理制度齐全，质保体系运行正常，金属检验检测的工作质量基本处于受控状态。主要情况如下：

1）加强金属检测资质建设：2008年检测公司相继完成了江苏江南检测有限公司特种设备无损检测机构资质鉴定现场评审、南通分公司电力建设一级金属试验室派出机构认证现场评审、江苏电建一公司金属试验室国家实验室认可 3）由于公司组织机构和人员变动情况，2008年5月公司金属监督网进行了调整，成立了新的工程公司金属监督网。

4）继续执行月度汇报制度，于每月25日向工程公司各级领导汇报在建工程中的焊接和金属监督动态工作情况，真实反映工程中的焊接和金属检测质量情况。

2、目前存在的主要问题

虽然我公司焊接、金属检测和金属监督工作总体情况是好的，各方面管理工作基本到位，处于受控状态，但仍存在诸多薄弱环节，主要体现在以下几个方面：

（1）新型耐热钢焊接和热处理工艺执行不严，给工程质量埋下了隐患。如：为了保证焊接接头的持久性能，耐热不锈钢焊接层间温度不得超过100℃，T23、T/P91和T/P92钢焊接线能量和层间温度必须严格控制，但由于现场各种原因，焊工时有违反，虽然随后的无损检测合格了，但接头的性能却严重下降。近两年已投产超临界和超超临界机组频繁出现锅炉T91、T23管子焊接接头早期失效开裂现象，就说明了这一问题。

（2）热处理工作质量没有得到根本转变。热处理工艺执行时打折扣现象依然普遍，造成这一现象的原因，除了热处理工本身的责任心以外，热处理人员数量和设备（尤其是测温仪、记录仪、加热器）不足也是重要原因。而且，由于记录仪不足，热处理时不能形成有效的记录曲线，事后还要花费大量的人工和设备重新运行以补曲线做资料，得不偿失。

（3）面对现在的大容量高参数机组所用的钢材级别普遍较高情况，我公司自己的焊工，特别是分包单位的焊工培训取证项目有些滞后，在多个工程同时进入施工高峰时会出现缺乏相应持证项目的焊工。另外，我公司高压焊工结构性缺陷没有得到有效解决，虽然目前的工程焊接工作也没受大的影响，但这是在严重透支“老本”、依靠大量的分包力量以及高价引进外援焊工实现的。

（4）附属管道、中、低压管道及冲管临时管道的焊接质量仍不容乐观，这是一个老问题，其根本原因是重视程度不够，从而导致焊接过程控制松懈，现场焊接过程中普遍存在不挡风、焊条不烘干、根部不清理、部分焊口间隙过大或过小等现象，造成这类焊缝中大量气孔、夹渣、根部未熔合、未焊透

等超标缺陷存在。从月报情况来看，其一次合格率往往低于60%。在整套机组启动前进行质量监督检查中，这类管道成了重点检查的项目之一，也是最易暴露问题的地方。

（5）个别现场合金部件安装存在混乱现象。如：现场中安装单位对许多合金钢材料、部件不进行委托光谱复核，光谱复核过的材料及部件不进行分类摆放，安装时对合金钢材料也不核对是否有光谱复核标识就进行安装使用。这为日后机组的安全运行埋下了隐患，也严重影响了工程公司对外的形象。

（6）各项目分公司金属技术监督人员配臵不到位，金属技术监督工作常常处于被动阶段。原因是多方面的，有些项目工程主观上对金属技术监督的重要性认识不足，有些项目工程甚至自始至终都没建立金属技术监督网络；还有些项目工程，由于新进大学生刚走上技术管理岗位，自身工作经验不足、对标准规范条文的理解不透等也造成金属技术监督力量的薄弱。

（7）受热面等鳍片管的安装焊接质量有待提高，在历次金属监督会议中，这是各大业主经常反映的问题，例如：徐塘电厂＃4炉水冷壁鳍片焊缝缺陷泄漏导致爆管停炉两次、国华太仓＃

7、8机组水冷壁下联箱引出管鳍片焊缝各拉裂1次等。

（8）加强安装过程中对集箱、管道等系统中的清洁度控制要求，尤其对带节流孔设计的炉型，如系统中存在焊渣、铁锈、泥沙等非金属杂质在机组日后的运行中在蒸汽和凝结水的带动下有可能在节流孔处堆积并逐渐干结固化，严重时可能完全堵死蒸汽流道，从而迅速导致短期过热爆管。在近两年已投产的机组中时常出现诸如此类的爆管现象。3、2009年金属焊接方面的工作设想

针对目前存在的主要问题及着眼于提高专业管理水平与工程质量水平考虑，2009年金属焊接专业需继续认真努力完成日常工作，并重点做好以下工作：

（1）加强焊接工艺与热处理工艺执行情况的监督检查。针对今年公司承建的工程可能不会像前几年那样集中而上的情况，督促安装单位利用此机会整顿焊接和热处理工艺作风，严格工艺纪律，尤其是新型耐热钢焊接工艺与热处理工艺。

（2）完成金属焊接信息管理系统软件的测试、完善与改进工作，在正式运行前对软件主要使用人员进行培训，希望通过本软件的应用达到预期目的。

（3）继续深入研究不锈耐热钢弯管固溶热处理工艺，为今后的超临界和超超临界机组检修奠定基础。开展核电常规岛用国产WB36CN1和P280GH钢焊接工艺试验研究，为我公司即将成立的核电焊工考核中心和今后的核电市场作技术储备。

（4）积极准备，以完成工程公司国家实验室

第四篇：石油工程虚拟仿真实验教学实践论文

摘要：针对石油工程专业实践教学面临的实验对象不可视、危险大、设备成本高、实验效果差等问题，构建了“四结合、四模块、三层次”的虚拟仿真实验教学体系，丰富了石油工程专业的实验教学内容。通过虚拟仿真实验与实际操作实验的虚实结合、相互补充，促进学生与实验内容的交互性和参与性，全面提升学生的自主学习能力、创新能力，达到高层次人才培养的目标。

关键词：虚拟仿真；实验教学；教学改革

一石油工程虚拟仿真实验教学必要性

石油工程技术是解决如何将地下几百至近万米深的地层中的油气通过井筒开采到地面，经过地面管道和集输站分配及处理的相关技术。工程作业的地面、气候环境恶劣，地下流体处于不可视、不可及的高温、高压环境下，采用常规实验教学存在以下问题：1.油气开发投资大、风险高、知识和技术密集。油气开采过程中涉及钻、完井工程，地层改造工程，油气集输工程，油气易燃、易爆、高毒性等，大部分实验和工程实践因规模大、设备密集、危险性高等特点，常规实验室设备难以完成。2.实验设备价格昂贵，实验仪器精密易损坏，维护成本高。受资金和场地的限制，实验装置数量有限，学生参与度低，缺乏深入的学习和实践操作，不利于发挥学生的主动性、积极性和创造性，无法提高学生的动手能力和创新能力。3.实验项目传统的实验多，体现现代化技术的实验少；验证性实验多，培养学生创新能力、设计性能力、应用性能力创新型实验少。4.受企业生产制度和安全方面的限制，学生在企业现场实习的时间和空间越来越小，难以达到预期效果。5.传统的实验教学无法实现优质实验资源开放共享[2]。基于以上原因，针对实践教学存在的不足，长江大学石油工程学院利用虚拟现实技术、仿真技术、多媒体技术、人机交互技术、网络技术等与石油工程实际相结合，建立了面向自主学习的开放、互动式虚拟仿真实验教学平台，实现真实实验不具备或难以完成的教学功能，具有完全、成本低、易于更新的优点。通过虚拟仿真实验与实际操作实验的虚实结合、相互补充，促进学生与实验内容的交互性和参与性，全面提升学生的自主学习能力、创新能力，达到高层次人才培养的目标。

二石油工程虚拟仿真实验教学平台

（一）教学体系

长江大学以全面提高高校学生自主创新精神和实践能力为宗旨，以共享优质实验教学资源为核心，通过与优势学科、特色专业相结合，以现代油气开采过程为主线，通过四结合（理论教学与实验教学相结合、基本训练与能力培养相结合、校内实验与企业实践相结合、科研成果与教学实践相结合），着力构建满足三个教学层次（基础训练、综合设计和研究创新）要求的包含四大模块（钻井工程、采油工程、油藏工程和油气储运虚拟仿真模块）的虚拟仿真实验教学体系。

（二）模块构成1.认识实践及基础训练。专业课程的理论知识系统性不强，知识点多且零散，研究对象及涉及原理抽象难以直观展示，学生缺乏理论知识整体构建能力。为解决这个问题，将理论教学中的重、难点知识，常用的钻井、采油、集输设备和工具，施工过程和工艺等，制作成多媒体、视频和仿真动画，辅以习题库和实验前小测试。共研发了118种典型的井下作业工具、油气集输设备及运行机理、油气渗流原理和实验仪器设备的结构等演示型虚拟仿真动画，提高实验教学的直观性、形象性，激发学生对实验课的兴趣，加深对专业基础知识的理解，提高学习效率，让学生有更多时间参与实践创新。2.虚拟仿真操作。四大虚拟仿真模块共研发了16个综合设计和科研创新训练类虚拟仿真实验。井下作业模拟培训系统、长输管道虚拟仿真培训系统、裂缝导流能力虚拟仿真、抽油机原理和泵效测定等虚拟仿真实验项目，通过虚实结合，可产生与现场情况相似的视觉效果，配以逼真的现场声音，给人身临其境的感觉。通过自行设计作业参数，反复操作实物，观察仿真仪表参数变化，掌握作业系统的运行、控制技能，作业流程各环节的操作及常见事故判断与处理的知识与技能，弥补生产实习中“只能有限制的看，绝对不能摸”的不足，提高学生的动手能力。基于虚拟仿真实验平台，学生能深入油藏内部，观察储层参数、流体参数实时动态变化，进行油田开发动态分析、开发方案设计、钻井工程设计、井身结构虚拟设计等综合实践，满足学科竞赛、创业创新大赛等的需要，激发学生的科研兴趣、启发学生的科研思维，培养学生的科研创新能力。石油工程课程设计系统、石油工程毕业设计与生产现场实训相结合，提高学生的操作能力和实践能力。虚拟仿真操作教学环节系统、全面的虚拟仿真实践训练可大大提高学生的动手能力和工程实践技能，成为企业欢迎的人才。3.实践技能考核。石油工程虚拟仿真教学平台的考核体系包括实验前、实验中和实验后三大板块。实验前在功能上提供知识辅助学习、课前预测等。平台提供交互式练习、答疑、模拟测试、课件点播等功能，便于学生掌握实验项目涉及的知识点、实验原理、实验流程及实验操作等，检查学生理论知识和应知应会的掌握情况，提高实验效率。实验中在功能上提供智能指导、过程监控等。平台可监控学生的实验过程，对学生在实验过程中的不当操作进行智能化和人性化的指导。实验后在功能上提供自动批改、成绩分析和评价等。平台记录学生的实验报告、实验数据和结果，通过数据处理，利用教师预先录入的批改规则进行分析，给出评价结果。石油工程虚拟仿真实验教学中心有满足课堂教学展示和验证性实验操作训练，也有利用科研项目及成果转化的系统软件和仪器设备，开拓学生视野、提升知识结构，培养学生综合设计和创新能力。

三虚拟仿真实验教学成效

（一）丰富实验教学资源

通过发挥学校学科专业优势，利用企业开发实力和支持服务能力，充分整合学院信息化实验教学资源，不断转化科研成果为虚拟仿真实验项目，拓宽实验项目的深度和广度，石油工程虚拟仿真实验教学中心共构建了10门实验课程，65个实验项目，面向全校6个专业并对全校其他专业开放，年平均实验学生人数近1500人，年实验人时数近30000（人时）。实验开出率达100%，综合性、设计性和创新性实验比例达到86.2%，引导学生自主学习、研究探索和设计创新。

（二）整合和共享优质资源

虚拟仿真实验教学中心本着“产、学、研”合作办学理念，与多个油田企业建立校企联合实验室、实习基地，开展虚拟仿真实验项目的开发与应用。为相关石油企业的职工技能培训及应急处理实训提供服务，承担周边兄弟院校实验任务，作为社会公共教育共享资源，普及油气钻、采、输的风险及应急防范和逃生知识，起到了良好的示范和辐射作用。

（三）提升专业建设水平

虚拟仿真实验教学中心依托石油工程专业国家级特色专业建设点、石油工程专业省级品牌专业建设、省级重点学科、省级油气勘探教学示范中心、省部级重点实验室、教育部重点实验室等，通过虚实结合的实验教学资源，支撑了三门省级精品课程，三门校级精品课程。

（四）增强创新实践能力

石油工程虚拟仿真实验教学中心重视培养学生创新实践能力，已成为学生进行科学研究和实践创新的基地。近三年来中心指导学生参加省级、国家级比赛获奖80多项，获批省校级、级、国家级大学生创新创业训练计划项目30多项，获得专利10多项，在国内外学术期刊上发表论文130多篇。学生的工程综合素质和创新能力得到提高。毕业生得到用人单位“综合素质好、基础扎实、动手能力强，具有很强的工程实践能力和创新能力”的好评，相关专业大学生就业率一直保持在96%以上。

四结语

石油工程虚拟仿真实验教学中心以培养学生工程实践综合素质和创新能力为核心，构建了高度仿真的虚拟实验项目，建立了“四结合、四模块、三层次”的教学体系。虚拟仿真实验教学通过优化整合实验资源，工程实践结合、科研成果转化、学科前沿引入，拓展了实验教学内容的深度和广度，推动了实验教学改革与创新，培养了学生的实践创新能力，提高了实验教学质量。

参考文献

[1]徐剑坤,习丹阳,马文顶,等.采矿工程专业虚拟仿真实验教学资源库建设[J].教育现代化，2017(13):67-68.[2]史寿乐.虚拟现实在教育中的应用[J].教育现代化，2017(32):205-206.

第五篇：金属焊接性 总结

填空 1.钢的强化方式有固溶强化、沉淀强化、位错强化、热处理强化、细晶强化。除了细晶强化是同时提高强度和韧性的强化手段外，其他的强化方式都是在强度提高到一定程度后，冲击韧度会下降。Hall-Petch关系式是细晶强化的理论依据σs =σ0 + Kd-1/，σ0为铁素体晶格摩擦力；K为常数，d为晶粒直径2.影响焊接性的因素是材料、设计、工艺、及服役环境。3.常用的低合金钢焊接冷裂纹试验方法:斜Y形坡口对接裂纹试验、刚性固定对接裂纹试验、窗形拘束裂纹试验、十字接头裂纹试验、插销试验、刚性拘束裂纹试验、拉伸拘束裂纹试验。4.焊缝韧性取决于针状铁素体(AF)和先共析铁素体(PF)组织所占的比例。5.低碳调质钢:14MnMoVN、14MnMoNbB、15MnMoVNRE、HQ70、HQ80C、HQ100

6、中碳调质钢最好在退火（或正火）状态下焊接，焊后通过整体调质处理获得性能满足要求的焊接接头，这是焊接中碳调质钢的一种比较合理的工艺方案。7.焊接主要是解决的是裂纹问题。8.奥氏体-铁素体双相不锈钢综合了奥氏体不锈钢和铁素体不锈钢的优点，具有良好的韧性、强度及优良的耐氯化物应力腐蚀能力。9.采用加热减应区法焊补铸铁，成败的关键在于正确选择“减应区”，以及对其加热、保温和冷却的控制。选择原则是使减应区的主变形方向与焊接金属冷却收缩方向一致。焊前对减应区加热能使缺陷位置获得最大的张开位移，焊后使减应区与焊补区域同步冷却。10.金属基复合材料的焊接问题，关键是非金属增强相与金属基体以及非金属增强相之间的结合。11.复合钢板的焊接过程，一般是复层和基层分开各自进行焊接，焊接中的主要问题在于基层与复层交接处的过渡层焊接。12.考虑到焊接结构应用主要是纯铜及黄铜，故焊接性分析是结合纯铜及黄铜熔焊来讨论的。13.焊接性评定方法分类1模拟类方法2实焊类方法3理论分析和计算类方法。

名词解释1.焊接性是指同质材料或异质材料在制造工艺条件下，能够焊接形成完整接头并满足预期使用要求的能力，其包括结合性能和使用性能。2.工艺焊接性就是一定的材料在给定的焊接工艺条件下对形成焊接缺陷的敏感性,涉及焊接制造工艺过程中的焊接缺陷问题。使用焊接性指一定材料在规定的焊接工艺条件下所形成的焊接接头适应使用要求的能力，涉及焊接接头的使用可靠性问题。

3.点腐蚀是指在金属材料表面大部分不腐蚀或腐蚀轻微，而分散发生的局部腐蚀，又称坑蚀或孔蚀。4.晶间腐蚀 在晶粒边界附近发生的有选择性的腐蚀现象。受这种腐蚀的设备或零件，外观虽成金属光泽，但因晶粒彼此间已失去联系，敲击时已无金属的声音，钢制变脆，晶间腐蚀多半与晶界层贫铬现象有联系。5.韧性是表征金属对脆性裂纹产生和扩散难易程度的性能。6.应力腐蚀 也称应力腐蚀开裂，指不锈钢在特定的腐蚀介质和拉应力作用下出现的低于强度极限的脆性开裂现象。

简答、1.热轧及正火钢焊接时，热影响区脆化机制是啥？

答：（1）粗晶区脆化 被加热到1200度以上的热影响区过热区可能产生粗晶区脆化，韧性明显降低。这是由于热轧钢焊接时，采用过大的焊接热输入，粗晶区将因晶粒长大或者出现魏氏组织而降低韧性；焊接热输入过小，粗晶区中马氏体组织所占的比例增大而降低韧性。采

用小焊接输入是避免这类钢过热区脆化的一个有效措施。(2)热应变脆化 产生在焊接融合区及最高加热温度低于Ac1的亚临界热影响区。对于C-Mn系热轧钢及氮含量较高的钢，一般认为热应变脆化是由于氮、碳原子聚集在位错周围，对位错造成钉扎作用造成的。一般认为在200度-400度时热应变脆化最为明显，当焊前已经存在缺口时，会使亚临界热影响区的热应变脆化更为严重。熔合区易于产生热应变脆化与此区域存在缺口性质的缺陷和不利组织有关。热应变脆化易发生在一些固溶N含量较高而强度级别不高的低合金钢中。2.热轧及正火钢焊接材料的选择注意事项？

热轧及正火钢焊接一般是根据其强度级别选择焊接材料，而不要求与母材同成分，其选用要点如下：（1）选择与母材力学性能匹配的相应级别的焊接材料（2）同时考虑熔合比和冷却速度的影响（3）考虑焊后热处理对焊缝力学性能的影响。

3.低碳调质钢碳的质量分数不超过0.18%，焊接性能远优于中碳调质钢。低碳调质钢焊接热影响区形成的是低碳马氏体，马氏体开始转变温度Ms较高，所形成的马氏体具有“自回火”特性，使得焊接冷裂纹倾向比中碳调质钢小。常采用低强匹配和等强匹配。低碳调质钢的合金化原则是在低碳基础上通过加入多种提高淬透性的合金元素，来保证获得强度高、韧性好的低碳“自回火”马氏体和部分下贝氏体的混合组织。

4.低碳调质钢热影响区获得较细小的低碳马氏体组织（ML）或下贝氏体组织时，韧性良好，而韧性最佳的组织为低碳马氏体与低温转变贝氏体的混合组织，随着上贝氏体组织的增加韧性急剧下降。其原因：板条马氏体转变时，约10个以上相邻板条大致具有同一结晶方位，形成一束板条，有效晶粒直径较大。下贝氏体的板条间结晶位向差较大，有效晶粒直径取决于其板条宽度，比较微细，韧性良好。当

ML

与下贝氏体混合生长时，原奥氏体晶粒被先析出的下贝氏体有效地分割，促使ML有更多的形核位置，且限制ML的生长，因此ML+BL混合组织的有效晶粒最为细小。

5.低碳调质钢焊接参数的选择？（1）焊接热输入的确定 以抗裂性和对热影响区韧性要求为依据。从防止冷裂纹出发，要求冷却速度慢为佳，但对防止脆化来说，要求冷却速度越快越好，因此应兼顾两者的冷却速度范围。其上限取决于不产生冷裂纹，下限取决于热影响区不出现脆化混合组织。保证不出现裂纹和满足热影响区韧性条件下，热输入应尽可能选择大些。(2)预热温度和焊后热处理 当低碳调质钢板厚不大，接头拘束度较小时，可以采用不预热焊接工艺。当焊接热输入提高到最大允许值裂纹还不能避免时，就必须采取预热措施。低碳调质钢焊接结构一般在焊态下使用，正常情况下不进行焊后热处理。6.9Ni钢的焊接性需注意的问题：1）正确选择焊材2）避免磁偏吹现象3）严格控制焊接热输入和层间温度，避免焊前预热。但要严格控制9Ni钢中S、P含量，采用控制层间温度及焊后缓冷等工艺措施，可降低冷却速度，避免淬硬组织，采用较小的焊接热输入。

7.采用同质焊缝焊接马氏体不锈钢时，焊后热处理应该怎么做？采用同质焊缝焊接马氏体不锈钢时，为防止焊接接头形成冷裂纹，宜采取预热措施。预热温度：焊件焊后不可随意从焊接温度直接升温进行回火热处理。正确的方法是：回火前使焊件适当冷却，让焊缝和热影响区的奥氏体基本分解为马氏体组织。焊后热处理制度的制定须根据具体成分制定具体工艺。

8.双相不锈钢耐应力腐蚀机制是：(1)双相不锈钢的屈服强度比18-8型不锈钢高，即产生表面滑移所需的应力水平较高，在相同的腐蚀环境中，由于双相不锈钢的表面膜因表面滑移而破坏的应力较大，即应力腐蚀裂纹难以形成。（2)双向不锈钢中一般含有较高的铬、合金元素，而加入这些元素都可延长孔蚀的孕育期，使不锈钢具有较好的耐点腐蚀性能，不会由于点腐蚀而发展成为应力腐蚀。（3）双向不锈钢的两个相的腐蚀电极电位不同，裂纹在不同相中和在相界的扩展机制不同，其中必有对裂纹扩展起阻止或抑制的阶段，此时应力腐蚀裂纹发展极慢。（4）双向不锈钢中。第二相的存在对裂纹的扩展起机械屏障作用，延长了裂纹的扩展期。此外两个相的晶体形面取向差异，使扩展中的裂纹频繁改变方向，从而大大延长了应力腐蚀裂纹的扩展期。9.氢是铝及其合金熔焊时产生气孔的主要原因，氢的来源是弧柱气氛中的水分、焊接材料以及母材所吸附的水分，其中焊丝及母材表面氧化膜的吸附水分对焊缝气孔的产生有重要影响。防止焊缝气孔的途径：1）减少氢的来源，焊前处理十分重要2）控制焊接工艺。

10.工件表面不清理状态下进行对接氩弧焊（无间隙或间隙很小）时焊缝有大量的气孔，但在同样不清理的板材上进行堆焊时，一般不产生气孔。对接间隙增大时，气孔也相应减少。这表明，紧密接触的对接端面表面层是形成气孔的重要原因。这是因为，在焊接热作用下，紧靠熔池前部的对接边受到严重挤压而接触紧密，甚至可观察到塑性变形，对接端面的表面层往往有吸附的水汽及其他能形成气体的物质，此时紧靠熔池前方的对接端面又处于高温状态，这对生成气体有利。这些气体被对接端面严重封锁，处于高压状态，生成微气泡，随后这些微气泡在熔池中生长成气孔。在堆焊及预留间隙对接时，工件表面及对接端面的水汽、结晶水等杂质在熔化前就被加热到高温而分散进入气相，故对气孔生成影响很小。11.比较分析三种镍基铸铁焊条特点

1）纯镍铸铁焊条 优点是在电弧冷焊条件下焊接接头加工性优异。焊缝为奥氏体加点状石墨，硬度低，塑性较好，抗热裂纹性能较好。2）镍铁铸铁焊条 由于铁的固溶强化作用，其熔敷金属力学性能较高，主要用于高强度灰铸铁和球墨铸铁的焊接。小电流焊接时半熔化区白口宽度为0.10～0.15mm，热影响区最高硬度小于300HBS，使焊接接头的加工性比EZNi型焊条稍差。3）镍铜铸铁焊条 由于含镍量处于纯镍铸铁焊条和镍铁铸铁焊条之间，使焊接接头的半熔化区白口宽度和接头的加工性能也介于二者之间。仅适用于强度要求不高的加工面缺陷的焊补。镍基焊缝的共同特点是含碳量较高，组织为奥氏体＋石墨。这类焊条均采用石墨型药皮，主要用于不同厚度铸铁件加工面上中、小缺陷的焊补。

12.对于结构复杂或厚大灰铸铁件上的缺陷焊补，应本着从拘束度大的部位向拘束度小的部位焊接的原则。如图，灰铸铁缸体侧壁有3处

裂纹缺陷，焊前在1和2裂纹端部钻止裂孔，适当开坡口。焊接裂纹1时，应从闭合的止裂孔一端向开口端方向分段焊接。裂纹2处于拘束度较大部位，由于裂纹两端的拘束度比中心大，可采用从裂纹两端交替向中心分段焊接工艺，有助于减小焊接应力。还要注意，止裂孔最后焊接。当铸铁件的缺陷尺寸较大、情况复杂、焊补难度大时，可以采用镶块焊补法、栽丝焊补法及垫板焊补法等特殊焊补技术。图中的缺陷3由多个交叉裂纹组成，如逐个焊补，则难以避免出现焊接裂纹。可以将该缺陷整体加工掉，按尺寸准备一块厚度较薄的低碳钢板。焊前将低碳钢板冲压成凹形，如图6-12a所示，或者用平板在其中间切割一条窄缝，如图6-12b所示，目的是降低拘束度。焊补时低碳钢板容易变形，利于缓解焊接应力，防止焊接裂纹，此即镶块焊补法。按图6-12b给出的顺序分段焊接，最后用结构钢焊条将中间的切缝焊好，保

证

缸

体

壁的水

密

性。

13.评定焊接性的原则主要包括：一是评定焊接接头产生工艺缺陷的倾向，为制定合理的焊接工艺提供依据；二是评定焊接接头能否满足结构使用性能的要求。

论述奥氏体不锈钢焊接性分析？焊接工艺要点？

1)焊接接头的晶间腐蚀 晶间腐蚀在焊缝区，熔合区，热影响区均有可能出现；通常用贫铬理论来解释。危害：受腐蚀部位无尺寸上的变化，甚至仍旧保持金属泽，受到应力作用时会沿晶界断裂，强度几乎完全消失，防止措施：采用低碳焊条、降低焊接电流、加快焊接速度2）焊接热裂纹 产生原因：奥氏体不锈钢导热系数小，而线膨胀系数大，焊接过程中易于产生拉应力、在结晶时晶粒间存在很薄的液相层，塑性很低。防止措施： 采用含S,P量少的焊丝、焊缝冷却速度不可过快、采用小电流快速焊、收弧时填满弧坑。3）应力腐蚀开裂防止措施：采用合理的焊接顺序，避免产生较大的焊接拉应力、避免焊缝与腐蚀介质接触、避免焊缝产生咬边等点蚀缺陷4）焊缝脆化 产生原因：焊接时过大残余应力，使得奥氏体焊缝产生“自生硬化”现象，降低了焊缝的塑性和韧性；焊缝中铁素体的存在 防止措施：采用限制热输入的办法，可以有效防止焊缝脆化；采用纯奥氏体焊条5）焊接变形 奥氏体不锈钢的导热系数较小，而线性膨胀系数较大，导致焊缝冷却过程中产生较大拉应力，宏观表现为较大的焊接变形。防止方法：采用专用夹具，以机械约束力减小变形倾向；选用较小的焊接电流，并多层多道焊、分段焊，减小局部变形倾向 工艺要点:1.合理选择焊接方法；2.控制焊接参数，避免接头产生过热现象；3.接头设计的合理性应给以足够的重视；4.尽可能控制焊接工艺稳定以保证焊缝金属成分稳定；5.控制焊缝成形；6.防止工件工作表面的污染。