Сварка подводная обучение: электроды, технология, как варят, обучение, зарплата, курсы – технология и особенности проведения под водой — НПФ Техсервис — Техническое оборудование общепромышленного и нефтепромыслового назначения

Содержание

Подводная сварка: особенности и технология проведения

Подводная сварка считается уникальной технологией, во время нее соединяются металлические конструкции, находящиеся в подводной среде. Этот метод используется при строительстве и ремонте разных сооружений, которые находятся под водой. Во время проведения сварки используется специальное оборудование, которое позволяет работать под водой. Но все же перед тем как приступать к работе стоит изучить основные особенности и нюансы процесса.

Особенности

Сварка под водой является опасной работой, это связано с тем, что сварщик находится в токопроводящей среде. В это время организм испытывает сильные нагрузки из-за сильного давления воды. Но все же применение данного метода делает возможным прокладку трубопровода для водоснабжения поселка или целого района. Также при помощи подводной технологии можно связать две части города при помощи прокладки металлического моста через реку.

Сварка в воде осуществляется за счет оттеснения жидкости испаряющимися газами, которые образуются в результате плавления электродов. Воздушная смесь производит выталкивание воды из области сварной ванны. Именно она удерживает дугу, производит соединение с высоким качеством.

К главным особенностям сварочной технологии под водой можно отнести:

Горение дуги осуществляется в области воздушного пузыря, на его стенки давит жидкость. За счет этого оказывается давление на вплавляемую металлическую заготовку. Все это приводит к тому, что соединения получают глубокое проплавление.
В связи с тем, что оказывается наружное давление и осуществляется моментальное остывание наложенного металла. При этом чешуя соединения приобретает углубленные формы.
Испаряющиеся газовые смеси вызывают сильное вспенивание воды, это может ухудшить видимость сварного процесса. На видимость сварщика оказывает влияние структура жидкости, а именно степень ее прозрачности. По этой причине может происходить смещение центра соединения.

На начальном этапе может происходить не точное попадание электрода в точку соединения конструкций из металла. Через защитный фильтр невозможно ничего увидеть в темноте, поэтому сварщик вынужден брать второй рукой кончик электрода и направлять его на начальную область сварного соединения.
При сварочной технологии в отличие от работ на суше используются повышенные режимы тока. Это требуется из-за быстрого охлаждения металлической основы. В итоге получается прочное и герметичное сварное соединение. Однако ускоренный процесс кристаллизации молекулярной решетки создает слабую сопротивляемость шва на изломы, а также снижает ударную вязкость.
Водная сварочная технология обладает тяжелым розжигом. Конструкции из металлической основы, сверху частично покрыты коррозийным поражением, это может снижать возбуждение дуги. По этой причине сварщик вынужден буквально ковырять электродом по изделию.

Поскольку под водой действует сила притяжения, то швы должны выполняться сверху вниз.
При проведении сварочного процесса под водой дуга должна гореть непрерывно, это обеспечит полноценное образование газового пузыря и предоставит возможность для нормальной накладки шва.

Технология

Чтобы понять, как варят сваркой под водой, стоит рассмотреть особенности технологии данного процесса. Основная суть состоит в том, что при проведении варения под водой выделяется газ, который образует пузырь. Именно он обволакивает электроды для подводной сварки и свариваемые детали, что приводит к освобождению пространства для горения дуги.

Стоит отметить! Тепло, которое выделяется при горении дуги, расходуется на разогревание и плавление металла. При этом металлическая основа постоянно охлаждается под воздействием окружающей воды.

Иногда температура при проведении подводного сварочного процесса может опускаться до отрицательных значений. Обычно это происходит в ситуациях, когда вода насыщенна большим объемом солей.

Газ, который выделяется при горении дуги, частично считается продуктом сгорания металлов. Небольшая его часть (водород и кислород) образуется во время разложения воды под влиянием электрического тока и повышенной температуры.

Форма шва

Если вы новичок или неопытный сварщик с небольшим стажем, то прежде чем проводить подводную сварку вам обязательно нужно пройти обучение. Оно позволит разобраться во многих нюансах этого процесса, включая какой формы должен быть шов. В связи с тем, что при проведении технологии под водой происходит постоянное всплытие газа в беспорядочном движении, это может ограничить видимость в зоне сварной ванны.

Именно данные обстоятельства оказывают влияние на особенности конструкции шва при проведении сварки под водой. Они обычно выполняются в виде тавров, а именно когда соединяемые детали находятся относительно друг друга под углом, который близок к прямому. А если соединяемые детали должны быть в одной плоскости, то их сваривают внахлест.

Напряжение и ток

При проведении сварочного процесса под водой требуется высокое напряжение, которое сможет обеспечить устойчивое горение дуги. Его показатели должны составлять 30-35 В.

Чтобы смогла производиться подача такого напряжения на глубину, применяются специальные сварочные аппараты, которые могут выдавать напряжение в 80-120 В и сварной ток 180-220 А. Сварочная технология под водой может выполняться с применением постоянного и переменного тока.

Электроды и сварная проволока

Особое внимание стоит обратить на электроды для сварки под водой. Данные элементы должны быть выполнены из материала, который не подвержен воздействию воды. Часто для этого вида сварки используются материалы из малоуглеродистой стали.

Важно! Подводные электроды покрываются специальной обмазкой. Для нее используются составы, которые предотвращают разрушение материала длительного время. Они создают на поверхности защитной слой с водонепроницаемой структурой.

Электроды для сварки в воде могут покрываться парафином, воском, растворенным в ацетоне целлулоид. Именно эти смеси имеют хорошее защитное действие, они позволяют длительное время работать под водой.

Электроды для сварки с водой могут иметь диаметр от 4 до 6 мм. Часто применяются элементы специальных марок:

Св-08;
Св-08А;
Св-08ГА;
Св-08Г2.

Во время проведения полуавтоматического сварочного процесса используется сварочная проволока следующих марок — СВ-08Г2С, ППС-АН1.

Сварочная технология, которая проводится под водой, является необходимой технологией для проведения важных работ. Она широко используется в нефтяной области, при проведении ремонтных работ судов морского и речного типа, причалов, портовых сооружений и других важных конструкций. Процесс обладает достаточно сложной технологией проведения, но если знать все важные особенности, то в результате можно получить прочное и долговечное соединение.

Интересное видео

Дайвтехносервис

Мокрая подводная сварка – теперь это просто

25 июня 2009

Подводная сварка применяется уже многие годы, однако ее промышленное использование до сих пор ограничивалось обычной дуговой сваркой плавящимся электродом (Shielded Metal Arc Welding – SMAW)*. Типичные проблемы для сварки плавящимся электродом (SMAW) делятся на две категории; первая связана с механическими или металлургическими свойствами материалов, вторая – с профессиональными навыками и квалификацией исполнителей. Имея в виду обе эти проблемы, британская компания Speciality Welds разработала технологию Hammerhead мокрой точечной сварки (Wet-Spot Welding). Дэвид Китс, специалист по сварке, объяснил, что они называют системой сварки без подготовки при нулевой видимости.

В способе, предлагающем альтернативный подход к сварке, роль водолаза сведена к минимуму – от него больше не требуются навыки зрительной координации движений рук. В новом методе соединение двух материалов точечным или пробочным сварным швом производится посредством устройства с программным управлением. Таким образом, оператор становится просто посредником, подающим ток и обеспечивающим движущую силу, которая «толкает» электрод в материал, как только зажигается дуга.

Отпадает необходимость в традиционной зачистке, подготовке соединения под сварку и удалении сварочного шлака. Для сварки по всей протяженности любого сквозного шва используется один электрод.

Тесты показали, что благодаря скорости сварки механические качества сварного шва были значительно улучшены по сравнению с любым обычным способом мокрой сварки.

В отличие от обычной дуговой сварки плавящимся электродом, этот способ обеспечивает управление сварочным током, необходимым для сварки, не требуя от оператора навыков и знаний сварщика, потому что ток автоматически регулируется и управляется устройством на каждом сварочном цикле. Таким образом, роль водолаза сводится к роли обычного оператора.

ЭКОНОМИЯ ВРЕМЕНИ И ДЕНЕГ

Чтобы производить подводную сварку, требуется серьезная подготовка, при обучении водолаза-сварщика много времени уходит на отработку необходимых навыков. Очевидно также, что многие из этих навыков могут оказаться бесполезными, если обычная дуговая сварка плавящимся электродом производится в условиях практически нулевой видимости и зрительная координация движений рук невозможна.

Однако проблема не исчерпывается наличием необходимых для сварки навыков. В такой же мере важны подготовка кромок под сварку, допустимый зазор и общая чистота соединяемых поверхностей. Учитывая типичные условия, которые существуют в гаванях и портах США и Великобритании, не удивительно, что качество подводой сварки ниже, чем качество надводной.

При подводной сварке часто встречаются такие дефекты как кристаллизация и водородное растрескивание, пористость, шлаковые включения и непровар (кромки и между слоями шва). Существуют также проблемы техники безопасности, связанные с мокрой подводной сваркой, все это было учтено при разработке метода Hammerhead.

КРАТКАЯ ИСТОРИЯ

Первые примеры коммерческой подводной сварки относятся к спасательным судам после Первой мировой войны, однако только в 1983 году Американское общество по сварке AWS (American Welding Society) опубликовало первый стандарт по подводной сварке (AWS D3.6). Хотя сэр Хэмфри Дэви еще в 1802 году впервые продемонстрировал, что электрическая дуга может поддерживаться под водой, ничего не известно о проведении каких-либо экспериментов в этой связи вплоть до начала 1930-х.

В американском университете Лехай проводился один из таких экспериментов, который показал, что необходим постоянный ток, чтобы зажечь и поддерживать дугу под водой. Все эти ранние эксперименты проводились в маленьком стеклянном резервуаре, при этом только руки оператора были погружены в воду.

Американское общество по сварке (AWS) описывает подводную сварку как процесс, при котором между водолазом и сварочной дугой в воде отсутствует физический барьер. Этот конкретный стандарт был подготовлен в ответ на необходимость сертификации, для удобства пользователей была введена классификация сварных швов и параметры качества их выполнения.

Однако этот стандарт распространяется только на обычную дуговую сварку плавящимся электродом. Более современным стандартом по сварке является BSEN ISO 15618-1, который впервые был выпущен в 2002 году и распространяется также на мокрую подводную сварку. Этот стандарт включает технологический процесс и требования приемочных испытаний, правда, и он относится к обычным технологиям подводной сварки угловым и v-образным швами.

Ни в одном из этих стандартов нет уточнений, касающихся возможного качества или пригодности мокрой точечной сварки. Кроме того, и AWS, и BSEN ISO не рассматривают мокрый способ сварки, относя его к второстепенным параметрам.

Однако было показано, что параметры при мокром способе подводной сварки могут значительно отличаться. В частности морская вода содержит до 40 ppt (миллионных долей) прежде всего, натрия и хлорида магния и поэтому имеет более высокую электрическую проводимость, чем пресная вода.

УСТРОЙСТВО И ФУНКЦИИ

В технологии Hammerhead мокрой импульсно-дуговой сварки плавящимся электродом используется электронное устройство управления. Управление с его помощью рядом основных сварочных функций позволяет производить точечную сварку под водой.

Устройство управления размещено в удобном корпусе и состоит из двухпозиционного переключателя, который приводит в действие устройство; потенциометра1, регулирующего ток сильный/слабый/авто; таймера; амперметра и вольтметра.

Чтобы обеспечить необходимый постоянный ток используется выпрямляющее устройство, оснащенное трансформатором, который преобразует 110 В в более подходящие и безопасные 9 В. Герконовый выключатель пускового устройства запускает таймер как только загорается дуга.

Два потенциометра независимо регулируют установку сильного и слабого тока. Как только они будут установлены, устройство может быть переключено в автоматический режим. Потенциометры настроены таким образом, чтобы подаваемый ток расплавлял электрод, образуя точечный сварной шов.

После включения таймера (после загорания дуги) в течение заданного промежутка времени с потенциометра сильного тока подается предварительно установленный ток. По истечении этого времени запускается потенциометр слабого тока, автоматически включая требуемый слабый ток.

Прохождение слабого тока продолжается до обрыва дуги, после чего устройство автоматически вновь приводится в состояние готовности произвести следующую точечную сварку, хотя пятисекундная задержка препятствует перезапуску системы, водолаз может случайно оборвать дугу. Напротив каждой функции загораются светодиоды, поэтому оператор может постоянно контролировать процесс.

Все параметры сварки устанавливаются до того, как водолаз спустится под воду и будет подключено устройство, связанное со сварочным аппаратом дистанционным управлением и кабелями электропитания 110 В. После подключения сварочный аппарат полностью готов к работе, устройство управляет током. Амперметр и вольтметр обеспечивают визуальный контроль сварочного тока/напряжения, в то время как аварийный выключатель срабатывает при токе 400 А (согласно правилам HSE – Инспекции по охране здоровья и безопасности Великобритании).

Эта система управления помещена в удобный корпус, чтобы облегчить транспортировку, вместе с дистанционным управлением и проводами 110 В.

Настройка сварочного процесса весьма проста. На поверхности, еще до спуска под воду водолаз (на глаз) выбирает подходящий «сильный» ток, достаточный для провара двух соединяемых материалов. Моментально устанавливается время прохождения этого сильного тока, и провар тоже оценивается на глаз по утяжине или пузырю на задней поверхности металла. Если она видна, то провар соответствующего качества, управление таймером и функция «сильный ток» запрограммированы и установлены.

Оператор теперь программирует управление «слабым» током. Функция «слабый ток» не требует использования таймера и устанавливается просто для обеспечения соответствующего тока для питания электрода и выполнения сварки.

После этой операции устройство переводится в автоматический режим. Теперь устройство полностью запрограммировано на автоматическую сварку. Водолаз может теперь спускаться под воду, при необходимости делается небольшая подстройка для данного типа воды и рабочей глубины. После этого можно считать, что устройство запрограммировано на выполнение любого и каждого сварного шва.

Устройство может также быть установлено на ручной режим. Это дает водолазу возможность выбрать значения либо только «сильного», либо только «слабого» тока, позволяя подобрать подходящие параметры для восстановления наплавкой.

Под водой существенно, чтобы оператор не прожег насквозь основной металл. Если это произойдет, качество сварного шва окажется под угрозой – избыточное водяное давление может погасить дугу и тогда произойдет захватывание шлака металлом, непровар и/или образование трещин. Поскольку прожечь метал насквозь возможно только при импульсе «сильного» тока, критическое время «сильного» тока контролируется таймером.

Превышение проплава является функцией как «сильного тока», так и времени горения дуги. Аккуратно управляя обеими функциями, можно обеспечить контроль провара. Прожечь метал насквозь во время импульса «слабого» тока невозможно, поскольку ток слишком слабый. Это устройство, таким образом, сводит роль водолаза просто к «выдвиганию» электрода в материал и поддержанию контакта, что требует не более 5-10 кгс. Условия нулевой видимости никоим образом не повлияют на конечный результат или качество сварки. Необходимая сила была получена экспериментальным путем, на ее основе было вычислено давление, которое нужно приложить при толщине электрода 3,2 мм.

Хотя толщина электродной проволоки составляет 3,2 мм, нужно принять во внимание, что требуется еще внешнее шлакообразующее покрытие, которое увеличивает диаметр примерно до 6,0 мм. Поэтому прикладываемая оператором сила 5-10 кгс будет гарантировать давление в наконечнике электрода порядка 1,73 – 3,49 Н/мм2 (MПa).

Для большинства сварочных операций наконечник электрода находится глубоко в толще материала, поэтому никакой дуги не видно. Поскольку к отдельному оператору не предъявляется требований относительно его навыков сварочных работ, в большей степени обеспечивается управление параметрами, влияющими на качество. Таким образом, упрощается роль оператора, сводя к минимуму влияние водолаза на качество сварки. Это упрощение операций означает, что ни хорошая видимость под водой, ни использование квалифицированной рабочей силы не имеют теперь существенного значения для получения высокого качества сварных швов. Это и есть конструкционная особенность проекта.

ИСПЫТАНИЯ

Сварка проводилась на базе Northern Divers в Гуле. Все используемое водолазное оборудование было стандартным для коммерческих водолазов, то есть воздух поставлялся через шланг, а не от баллона акваланга, которые используются в дайвинге.

Также была обеспечена полноценная радиосвязь, которая позволяла получить и зафиксировать сварочные данные. Все участники испытаний были коммерческими водолазами, имеющими сертификат HSE (Health and Safety Executive – Инспекция по охране здоровья и безопасности), они производили все сварочные работы максимально используя свои трудовые навыки.

Сварка производилась в резервуаре с пресной водой на глубине 3 м. AWS D3.6M-99 и BSEN ISO 15618-1 (без уточнения типа воды, метода сварки, квалификации оператора) позволяет расширить диапазон на +10 м, таким образом, в пределах стандарта допускается максимальная глубина сварки 13 м.

Сила, которую необходимо приложить для обеспечения и поддержания нужного давления во время сварки, определялась исходя из этих соображений. Очевидно, это было непросто, каждый водолаз мог это оценить во время экспериментов.

Для экспериментов использовались электроды 3,2 мм. Электрод для подводной точечной сварки был специально разработан таким образом, чтобы это позволило максимально заменить квалифицированных рабочих неквалифицированными и в то же время поддерживать короткую дугу, необходимую в подводных условиях.

Сварка с использованием системы Hammerhead сама по себе не совсем обычна, поскольку после зажигания дуги видна только небольшая ее часть. Это хорошо продуманная конструктивная особенность, поскольку данная технология не предполагает, что сварщик должен поддерживать определенное состояние дуги, исключая таким образом необходимость квалификационных требований для того, чтобы произвести сварку.

Перед сваркой пластины были просто прижаты, чтобы предотвратить относительное движение между ними. Ни зачистка, ни какая-либо другая подготовка соединения под сварку не производились ни для одного из экспериментов. Сварка проводилась на пластинах в состоянии поставки, правда, пластины для сварщика А были из нержавеющей стали. Сварщик А выполнил точечные сварные швы как «мокрый», так и «сухой», во время сварки под водой видимость была умеренной – приблизительно 30-45 cм.

Сварщик В выполнил «мокрый» и «сухой» точечные сварные швы. Ему разрешили небольшую практику для ознакомления. Подводные пластины сварщика В не были очищены, их поверхность была покрыта тонким слоем ржавчины. Параметры и техника сварки для сварщика В были в точности те же самые, что и для сварщика А. Во время подводной сварки видимость была очень плохая, менее 25 см.

Сварщик С также выполнил «мокрый» и «сухой» точечные сварные швы, его попросили произвести сварку после краткого ознакомления с методом. Подводные пластины сварщика С также не были очищены, их поверхность была покрыта тонким слоем ржавчины. Во время подводной сварки видимость была очень плохая, менее 25 см.

Сварщик D также выполнил «мокрый» и «сухой» точечные сварные швы, но его попросили произвести сварку без какой-либо помощи и практики, демонстрируя, таким образом, возможность использовать данную технологию, не имея навыков. Подводные пластины сварщика D не были очищены, их поверхность была покрыта тонким слоем ржавчины. Во время подводной сварки видимость была полностью нулевой, и вся сварка производилась на ощупь.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИСПЫТАНИЙ

В целом качество точечных сварных швов как «мокрых», так и «сухих», было на удивление сходно, особенно если принимать во внимание видимость, при которой производилась мокрая сварка. Точно так же оказалось, что не было никакого существенного различия между сварными швами, выполненными квалифицированными и не квалифицированными сварщиками.

У всех сварных швов сплавление между основным и наплавленным металлом отвечало заданным требованиям. Тем не менее, они не совсем лишены дефектов, в некоторых «мокрых» точечных сварных швах оказались незначительные газовые поры и шлаковые включения. Однако явным образом ни один из зарегистрированных дефектов не оказывал существенного влияния на среднюю прочность сварного шва, сделанного «мокрым» способом по сравнению с «сухим». Видимых дефектов, заметных невооруженным глазом, не было ни в одном «сухом» точечном сварном шве.

В целом сварные швы были выпуклые и круглые, но между «мокрыми» и «сухими» существовало явное различие. В отличие от «сухих» точечных сварных швов «мокрые» выглядели несколько неопрятно и не слишком гармонировали с верхней поверхностью пластины. Такой внешний вид получился из-за меньшей по размеру сварочной ванны.

Помимо этого, поскольку оператор не управляет электродом, воздействуя только давлением, сводится на нет эффект от манипуляций электродом и управления сварочной ванной, что влияет на окончательный вид сварного шва.

При «сухой» точечной сварке имелась возможность управлять электродом в течение заключительных стадий сварки, что помогало в управлении сварочной ванной/смачивании. Эта манипуляция придала более гладкий, более гармоничный вид, и в результате на «сухих» сварных швах не было брызг металла (которые были видны на всех «мокрых» точечных швах).

Эти брызги образовались из-за избытка материала, который получается при расплавлении стержня электрода. Оказалось, что избыточный материал брызг является следствием дополнительного наплавленного металла от электрода, который образуется в результате продолжающегося давления, приложенного к электроду. Хотя внешне это выглядит не слишком аккуратно, материал брызг позже был легко удален простым ударом молотка.

Общей чертой, как для «мокрых», так и для «сухих» точечных сварных швов является утяжина или пузырь, который образуется на обратной стороне основного материала. Это дает очень удобный признак провара. Хотя и не в точных терминах размеров или глубины, это обеспечивает превосходный метод визуально установить, имеет ли место провар. Там, где нет утяжины/пузыря, там глубина провара недостаточна.

Наружный диаметр сварных швов, сделанных на воздухе (измеренный поперек наибольшего внешнего диаметра шва), был несколько больше, чем у «мокрых» сварных швов. Средний диаметр для «сухого» сварного шва получился 21,48 мм против среднего диаметра для «мокрого» сварного шва 14,39 мм.

«Мокрые» сварные швы в среднем были, таким образом, почти на 50 %, меньше в диаметре (49,27 %) по сравнению с «сухими» сварными швами, сделанными при одинаковых условиях тока/напряжения. Однако это увеличение в диаметре появилось, главным образом, из-за манипуляции оператора с электродом (несмотря на требование не делать этого) непосредственно перед завершением сварки.

Чтобы установить нагрузку, которая требуется, чтобы разрушить как «мокрый», так и «сухой» точечные сварные швы, они были подвергнуты испытанию на растяжение поперек шва. Средняя разрушающая нагрузка точечных сварных швов: 45,63 кН для «сухого» и 39,95 кН для «мокрого». Разница между ними составляет 5,68 кН. Таким образом, прочность «сухого» точечного сварного шва в среднем выше на 14,2 % по отношению к «мокрому».

Увеличенная область измерения для «мокрых» сварных швов оказалась 10,93 мм2, таким образом, произошло увеличение площади поперечного сечения наплавленного металла на 12,67 % (12,7). Для приведения к площади поперечного сечения «сухих» швов, учитывая это относительное изменение площади поперечного сечения «мокрых» швов, можно рассчитать новую разрушающую нагрузку 34,88 кН (34,9). Эта разница в 10,75 кН снижает результаты испытаний на прочность для «мокрых» швов по сравнению с «сухими» еще больше – на 23,55 % (23,6).

Ясно, что вследствие быстрого охлаждения произойдут изменения в механической прочности сварных швов из-за большей скорости охлаждения.

Чтобы лучше понять значение этих результатов, сварные швы были испытаны на прочность, а также исследована их макро- и микроструктура, чтобы выявить общее воздействие сварки под водой. К сожалению, однако, эти особые испытания были выполнены после испытаний на срез, что, возможно, заслонило какие-то незначительные дефекты, которые могли иметь место.

Было также отмечено, что у «сухих» точечных сварных швов усиление больше (что обусловливается фактически большей площадью поперечного сечения «сухого» точечного сварного шва), хотя едва ли это дает какие-то реальные преимущества на языке прочности до разрушения.

Основное влияние на эффективность соединения оказывает скорее достаточное проникновение сварной точки в основной металл, чем размеры усиления сварного шва. Усиление не было результатом избытка брызг металла, а получилось из расплавленного металла сварного шва, который полностью заполнил сварную точку до поверхности пластины. Следует также отметить, что условия видимости мокрой сварки, особенно для сварщиков В и C были плохими, а для D видимость была абсолютно нулевой.

Был проведен ряд испытаний на прочность, которые показали, что результаты для «мокрых» и «сухих» сварных швов были сходными. Несколько удивительно, однако, что реальные «мокрые» сварные швы имели более низкую прочность, чем «сухие». Это противоречит тому, что могло бы ожидаться, поскольку «мокрые» сварные швы охлаждались быстрее, таким образом, швы и металл в зоне термического влияния должны были быть более прочными.

Общий вид «мокрых» сварных швов был несколько менее опрятен, чем «сухих», очевидно из-за более узкой сварочной ванны. Тем не менее, профиль сварного шва не оказывает заметного влияния на результаты механических испытаний.

Средние значения прочности для «мокрых» и «сухих» сварных швов были удовлетворительными, не было выявлено никаких особых проблем в отношении прочности. Фактически при сравнении средних значений для «мокрых» и «сухих» швов (исключая D2 и D4), выяснилось, что различие столь минимально, что не имеет значения.

Макроструктура сварного шва показала, что качество наплавленного металла «мокрого» и «сухого» сварных швов было практически одинаковым, дефектов у «мокрого» не больше по сравнению с «сухим». Следует также отметить, что все сварные швы как «мокрые», так и «сухие», прошли механические испытания до макро/микро экспертизы и проверки на прочность. В принципе это могло до некоторой степени сказаться на полученных результатах. Однако качество мокрой точечной сварки показало, что на этот метод сварки можно полагаться при сварке под водой, по крайней мере, во всех отношениях она столь же эффективна, как обычная мокрая дуговая сварка.

В отличие от обычной мокрой сварки для выполнения любого сварного шва новым методом никакой очистки сварного шва или подготовки соединения под сварку не требовалось. Таким образом, сварочная эффективность была значительно увеличена, весь процесс сварки занял 27 секунд. Было продемонстрировано, что благодаря специально разработанному устройству управления основными параметрами сварки роль водолаза сводится к минимуму даже при нулевых условиях видимости.

Cледует признать, однако, что роль водолаза все еще важна при выполнении удовлетворяющих заданным требованиям сварных швов из-за необходимости применять надлежащее давление. Тем не менее, этот метод сварки успешно продемонстрировал способ соединения углеродистых сталей, что исключает потребность в квалифицированных сварщиках, а также и все обычные операции по зачистке/подготовке поверхностей.

Кроме того, были успешно выполнены «мокрые» сварные швы даже в условиях нулевой видимости. Такой подход предполагает существенное снижение стоимости работ по сравнению с обычной способом мокрой сварки.

ВЫВОДЫ И ДАЛЬНЕЙШИЕ РАБОТЫ

Эксперименты продемонстрировали, что метод Hammerhead пригоден для сварки конструкционных сталей под водой. В то же время технология дает коммерческие выгоды в скорости, качестве и стабильности по отношению к обычной мокрой сварке, избавляя от необходимости использовать квалифицированных сварщиков и позволяя работать в условиях практически нулевой видимости.

Потребуется дальнейшая работа, чтобы в полной мере оценить эту сварочную технологию. Должны быть опробованы также и другие материалы, размеры электрода, изменения типа воды и ее глубины вместе с различными видами конструкционных сталей.

Хотя были выполнены всего несколько сварных швов, со всей очевидностью было показано, что водолазы со скромными навыками и знаниями в области сварки или вовсе их не имеющие, сумели выполнить соответствующие требованиям точечные сварные швы так же легко, как и квалифицированные сварщики. Также было показано, что видимость не влияла на выполнение или качество сварки. В конечном итоге существенно не повлияло на качество швов и отсутствие зачистки и подготовки поверхностей к сварке.

Хотя этот метод сварки не является полностью автоматическим, устройство управления способно управлять основными параметрами сварки, неоднократно выполняя сварные швы. Очевидно, что каждый водолаз должен лично обеспечивать соответствующее давление на электрод, чтобы выполнить отвечающий требованиям сварной шов. По показателям прочности «мокрые» точечные сварные швы имели необходимое качество, их свойства приближались к свойствам «сухих» точечных сварных швов.

Стало очевидным, что точечный метод сварки обеспечивает значительно более быстрый метод соединения, чем обычная мокрая дуговая сварка плавящимся электродом, поскольку при этом методе не тратится время на подготовку соединения под сварку или очистку материала/сварного шва. Точечные сварные швы («мокрые» и «сухие») были выполнены за секунды. Очевидно, что технология Hammerhead остается ручной операцией, несмотря на устройство управления. Однако данная технология имеет перспективы для автоматизации, что может представлять большой интерес в будущем, поскольку в настоящее время давление на электрод во время сварки должен обеспечивать непосредственно водолаз.

Дэвид Китс из компании Speciality Welds – дипломированный главный инспектор по сварке, а также утвержденный инспектор по сварке страховой компании Zurich Insurance. В конце 1980-х он был привлечен к разработке изделий и услуг для подводных сварочных работ. Дэвид разрабатывал и вел первую программу подводной сварки, одобренную EAL – ведущей квалификационной организацией Великобритании, с 1991 года был привлечен к обучению и тестированию сварщиков.

Сварка под водой или подводная сварка

В основе дуговой подводной сварки лежит устойчивый принцип горения в газовом пузыре, который имеет место при сильном охлаждении окружающей среды. Образование пузыря становится возможным посредством улетучивания и деления газов, воды жидких металлов. Около горящей дуги происходит выделение значительного числа газов. Это вызывает частичное выделение газов в виде пузырьков. Вода, в свою очередь, в дуге делится на водород и кислород. Кислород вместе с металлом образуют окислы.

Чем объясняется стабильное горение под водой? Такое явление основывается на принципе минимума энергии Штеенбека – относительное охлаждение любого элемента дуги возмещается увеличением уровня энергии, которая выделяется на участке. Компенсирование тепловых потерь происходит под высоким напряжением (35 вольт).

Сварка под водой выполняется с использованием постоянного и переменного тока. Постоянный ток делает дугу намного устойчивей, нежели, переменный.

История открытия подводной сварки

Доказательства горения дуги под водой, с теоретической точки зрения, было известно еще в 80 годах XIX столетия. А вот практическое обоснование было продемонстрировано в 1932 году советским инженером К.К. Хреновым. Середина 30 годов ознаменовалась использованием ручной дуговой сварки для множества работ. Такой вид применялся для ремонта парохода, носивший название «Уссури».

Особенности сварки под водой

Людям далеких от такой сферы деятельности подобный процесс кажется удивительным, и непонятным. Также он противоречит законам физики, однако, именно эта особенность дает право сварки на существование. За счет испарения воды и выделения газа образуется пузырь, в котором и происходит горение дуги. Без сомнения, подводный способ характеризуется повышенными требованиями к изоляции: Как известно, любая вода, в том числе и морская выступает отличным проводником. Поэтому для того чтобы не допустить потери электричества все провода нуждаются в тщательном изолировании. Подобные требования выдвигаются и к технике безопасности.

Применение подводной сварки

Подводная сварка нашла применение в следующих сферах:

в строительстве гидротехнических сооружений;
возведение подводной части трубопроводных, судовых и других конструкций.

Разновидность сварки под водой

На сегодня известно четыре основных способа подводной сварки:

в сухой глубоководной камере;
в рабочей камере;
в портативном сухом боксе;
мокрая сварка.

Процесс подводной сварки в сухой обстановке

Такая разновидность предполагает содержание в камере не только сварщика, но и сварного узла. Процесс сваривания в глубоководной камере характеризуется высоким качеством сварных швов. Однако, используемые камеры крупные и массивные. Для ее сооружения потребуется большое количество дополнительных денежных средств и вспомогательного оборудования. Для того чтобы создать естественную среду, камера непосредственно устанавливается на места, где будут соединяться трубы. После помещения уплотнений между трубой и камерой, а также пневматической заглушки, происходит вытеснение морской воды с помощью газа. После того как вода была вытеснена сварка выполняется в сухой среде.

Понятие «сварка в сухой среде» означает процесс сваривания, который происходит под высоким давлением и в абсолютно изолированной среде от воды.

Сухая гидросварка

Для выполнения такой разновидности сварки, прежде всего, должна присутствовать стабильная сухая газовая среда вокруг мест сваривания и сварочной головки. Это становится возможным за счет использования специальных камер, изготовленных на заказ или невесомых портативных боксов. Что характерно, в этих случаях полуавтоматическая сварка, основываясь, на работу электродной проволоки происходит в сухой среде.

Мокрая сварка под водой

Она может быть выполнена в двух режимах:

ручном;
полуавтоматическом.

Соединение ручной сваркой может быть выполнено внахлестку, угловым, иногда стыковым, но чаще всего используется способ опирающегося электрода. Горение дуг при таком способе характеризуется устойчивостью. Подобным способом можно заварить швы, не завися от пространственного положения. Многообещающим выступает полуавтоматический вариант, в котором комбинируется механическая подача проволоки в зону дуги с подвижностью и глобальностью ручного варианта. За счет механической подачи проволоки становится возможным длительное время выполнять подводную сварку без перерывов.

Что такое подводная сварка?

Подводная сварка — это тип сварки, которая производится под водой. Ряд различных методов сварки может использоваться под работы водой, причем дуговая сварка является наиболее распространенной. Существует множество приложений для подводной сварки, включая ремонт судов, работу на нефтяных платформах и поддержание подводных трубопроводов. Люди, обладающие навыками и опытом в этой области, могут найти востребованную работу по всему миру.

При подводной сварке окружающая среда вокруг сварочного аппарата влажная. Сварщик носит подводный костюм и использует сварочное оборудование, которое было настроено для влажной среды. Это оборудование должно быть максимально безопасным для сварщика, снижая риск поражения электрическим током и развития опасных ситуаций. Кто-то, кто занимается подводной сваркой, должен быть как квалифицированным сварщиком, так и квалифицированным дайвером, с возможностью безопасного и эффективного приготовления рабочего места для сварки и подтверждения того, что сварные швы имеют высокое качество.

Для некоторых ситуаций сварки водолаз может создать сухую камеру вокруг свариваемых объектов. Этот тип сварки известен как гипербарическая сварка. Сварщики, выполняющие гипербарическую сварку, должны обладать навыками дайвинга и специальными навыками сварки при высоком давлении, но они не работают в активной влажной среде. Построение сухой камеры может занять много времени, но есть ряд преимуществ для работы в сухой среде, которая может сделать гипербарическую сварку предпочтительной для определенных применений, например использовать магнитный уголок для сварки, который экономит до 90% времени на благодаря фиксации необходимого угла перед обваркой. Под водой очень сложно как находится, так и выполнять работу, а фиксация благодаря уголку для сварки исключает необходимость напарнике, который плавает рядом.

Чтобы начать карьеру в подводной сварке, мастер должен пройти обучение дайвингу и обучение сварщиков. Некоторые подводные сварщики исходят из сварочного фона, приобретая навыки сварки, а затем проводят сертификацию погружения, чтобы они могли работать в качестве подводных сварщиков. Другие начинаются как коммерческие дайверы, которые решают расширить свою карьеру, набрав навыки сварки. В любом случае обучение включает длительные обсуждения процедур безопасности, и люди должны успешно пройти сертификационные испытания, чтобы начать работу.

Подводный сварщик начального уровня может найти работу в ряде сред. В некоторых случаях компания фактически будет платить за обучение сварке или погружению, если у нее есть сотрудник, который, по его мнению, будет хорошим кандидатом на подводную сварочную позицию. Обладая большим опытом, сварщик-дайвер может работать над все более крупными и сложными проектами и может потенциально выступать в качестве консультанта для других компаний и предлагать обучение для людей, заинтересованных в подводной сварке. Большинство профессиональных сварщиков-сварщиков также принадлежат торговым организациям, которые поддерживают высокие стандарты производительности в этой области.

Еще по теме:

Что такое вспышка-сварка?
Вспышка-сварка Вспышка-сварка появилась в 1920-х годах. Это, по существу, тип резистивной сварки, которая была улучшена…
Бытовки
Специальные помещения для размещения охранников, временного проживания рабочих, хранения строительных инструментов на объектах необходимы всегда.…

Что такое подводная гипербарическая сварка?

Когда речь заходит о сварке большинство людей представляют себе закрытый цех и сварщика в рабочей робе с маской на лице. Именно так в глазах обывателей и многих новичков выглядит сварка. Но немногие знают о том, что помимо работы на суше сварка может применяться и под водой.

Многим сложно поверить в то, что подводная сварка возможна. Ведь это почти всегда прямой контакт с электричеством. По этой причине мы решили кратко рассказать вам, как варят металл под водой и зачем это необходимо. Также вы узнаете, в каких случаях используют специальные электроды для сварки в воде и какие существуют разновидности подводной сварки.

Содержание статьи

Общая информация

Сварка под водой (она же гипербарическая сварка) — метод соединения металлов в условиях повышенного давления. Как правило, производится под водой, но не всегда этот процесс может быть «мокрым», в некоторых случаях используется специальная камера, в которой нет воды. Такую сварку называют сухой. Позже мы подробнее расскажем о видах подводной сварки.

Простому обывателю мало что известно о сварке под водой, но тем не менее она широко используется. Подводная сварка незаменима в ситуациях, когда необходимо выполнить быстрый ремонт подводных трубопроводов, нефтяных платформ или кораблей. Зачастую методом подводной сварки варят сталь.

Отдельно отметим, что подводная сварка была изобретена в начале 20 века нашим соотечественником Константином Хреновым. С тех времен сварка под водой модифицировалась, появились более совершенные комплектующие, а сварщики получили больший запас времени благодаря современным кислородным баллонам.

Подводная сварка выполняется с помощью обычных электродов (если сварка сухая) или специальных электродов для подводной сварки. Электрод для сварки под водой имеет покрытие из парафина. А для сухой сварки применяют привычные марки вроде АНО-1 или ОЗС-3.

Разновидности

Сухая сварка

Сухая сварка — метод подводной сварки, когда вокруг детали монтируется специальная герметичная камера или мобильный бокс. Из камеры или бокса откачивается вода, создается избыточное давление, и камера заполняется специальной газовой смесью. Таким образом вода просто не контактирует с деталью.

Избыточное давление необходимо для стабилизации горения дуги. К тому же, в таких условиях изменяется химический состав металла, тем самым уменьшается диаметр катодных и анодных пятен. А это плюс для подводной сварки.

В камере сухо, а большинство методов адаптированы под работу при избыточном давлении, поэтому вы можете варить разными способами. Вам доступна классическая ручная дуговая сварка (она же РДС), дуговая сварка порошковой проволокой, аргонодуговая сварка с применением неплавящегося электрода, дуговая сварка в среде защитных газов (она же MIG/МИГ сварка).

Читайте также: Особенности и применение MIG сварки

Даже плазменная сварка возможна под водой, если она будет производиться в герметичной камере. Но в большинстве случаев используется аргонодуговая сварка неплавящимся электродом. Главное достоинство сухой сварки под водой — это возможность использовать большое количество методов обычной сварки.

Мокрая сварка

Но что, если у вас нет возможности монтировать герметичный бокс или возникла аварийная ситуация и на подготовительные операции просто нет времени? В таких случаях применяется мокрая подводная сварка. Из названия ясно, что такую сварку проводят прямо в воде. В работе используются водонепроницаемые подводные электроды.

Суть такова. Возбуждается дуга, которая нагревает металл и сам электрод. Электрод плавится и его капли попадают на поверхность металла благодаря газовому пузырю, который формируется вокруг дуги и позволяет вести сварку несмотря на воду. Сам же газовый пузырь образуется во время плавления электрода. На словах ничего сложного, но по факту образуется очень много шлака, который не дает металлу быстро охладиться. Из-за этого качество шва заметно падает. Поэтому мокрая подводная сварка считается одной из самых сложных.

Мокрая сварка применяется только в тех случаях, когда сухая сварка невозможна. Поскольку мокрый метод объективно хуже и сложнее, чем сухой. Также зачастую в подводной сварке используют постоянный ток. При этом рекомендуется установить его силу от 180 до 220 ампер, а напряжение дуги не должно превышать 35 вольт.

Техника безопасности

Вода создает множество проблем не только для сварки, но и для здоровья самого сварщика. Ведь прямой контакт с электрическим током никогда не заканчивается хорошо. Поэтому для подводной сварки можно использовать только то оборудование, что защищено от воды по международному стандарту.

Также сварщик должен учитывать, что ему придется быть и сварщиком, и водолазом одновременно. А у водолазов есть свои профессиональные болезни. Самая распространенная — кессонная болезнь, когда вдыхаемый в большом количестве газ из баллона может привести к блокировке кровотока. Чтобы этого избежать нужно применять особые методики подъема со дна на сушу, при которых достигается декомпрессионный эффект.

Вместо заключения

Вот и все, что мы хотели рассказать вам о сварке под водой. Возможно, новичков удивил тот факт, что существуют особые электроды для подводной сварки. Тем не менее, это очень интересный и часто просто незаменимый способ соединения металлов. Особенно в тех местах, где металлические детали просто нельзя демонтировать и поднять на сушу.

Конечно, такую работу поручают только сварщиках высшей категории и с большим опытом. Ведь помимо навыков сварки вам придется проявить смелость и опустить на морское дно, пусть и с кислородным баллоном. Также в таких условиях нужно особо тщательно соблюдать технику безопасности, чтобы избежать несчастных случаев. А вам приходилось варить под водой? Расскажите об этом в комментариях. Желаем удачи в работе!

[Всего голосов: 1 Средний: 5/5]

Подводная сварка и резка металлов

Подводная сварка — способ соединения изделий из металла, которые находятся в жидкой среде. Он незаменим при возведении опор мостов, строительстве трубопроводов, работах на судах и т.д. Какое оборудование применять — зависит от того, на какой глубине будут вестись работы. Что входит в процесс и как его выполняют, разберем ниже.

Сварка под водой сопряжена с опасностью, ведь известно, что вода — это сильный проводник тока. Плюс, тело человека испытывает давление жидкости. Но такая сварка — это самый быстрый способ построить трубопроводную сеть для целого населенного пункта или связать два поселка мостом через широкую реку, поэтому востребованность ее высока.

Как происходит сваривание деталей?

Газы, испаряющиеся при плавке металла и обмазке электрода, выталкивают жидкость из сварочной ванны — и в таком «окне» удается удержать дугу и сварить шов.

Особенности сварки под водой

Швы получаются глубоко проплавленными. Это обеспечивается горением дуги в воздухе и давлением на него воды, что в конечном итоге создает давление также на рабочий металл
Швы получаются грубыми — этому способствует наружное давление и быстрое охлаждение
Газы, которые испаряются при работе, создают водную пену, а это мешает наблюдать за сварочной ванной. Также видимость зависит от чистоты воды. Если видимость малая, это чревато смещением центра шва.
Сложность сварочных работ — в трудности попасть электродом точно в место соединения деталей. Сварщику приходится брать кончик электрода и направлять его в начало шва.
При подводной сварке в отличие от наземных работ используются повышенные режимы тока. Это опасно, но так ускоряется охлаждение металла — а оно обеспечивает хорошую герметичность шва. Единственный минус — из-за быстрой кристаллизации шов получается нестойким к излому и ударам.
Еще одна сложность — розжиг. Конструкции из металла, которые расположены в воде, часто подвергаются коррозии. А это затрудняет возбуждение дуги. В результате — сварщик практически ковыряет электродом по металлу (т.к. постукивать в жидкой среде просто не получится)
Под водой тоже действует закон притяжения, поэтому вертикальные швы создаются сверху вниз. Единственное — горение дуги должно быть непрерывным, чтобы газовый пузырь был постоянно и можно было качественно сварить детали.

Разновидности подводной сварки

Все виды объединяет то, что они создаются в результате горения электрической дуги и образования сварочной ванны. А об отличиях поговорим далее.

1. Ручная мокрая

Ручная мокрая подводная сварка является самой простой и доступной. Для нее понадобятся покрытые электроды или горелка с подачей проволоки и продувкой газом. Таким путем можно сварить стыки труб, мостовую опору или временно отремонтировать дно корабля.

Сварка покрытыми электродами под водой аналогична тому, как это происходит на земле. Работы можно проводить, уходя под воду максимум на 40 метров. При этом они должны быть поэтапными. Кабеля в воде должны быть целыми, чтобы обезопасить рабочего от токовых ударов, а также от потерь напряжения. Держатель для сварки имеет минимальное количество открытых частей, проводящих ток. Электроды вставляются и закрепляются одним движением.

2. Сварка в рабочей камере

Данный вид применяют там, где важно соединить детали максимально прочно. Для этого используется небольшой резервуар, который накладывают вокруг трубы и откачивают из него воду. Камера прозрачная, что позволяет наблюдать, как горит дуга и создается шов. Управлять процессом можно через специальные отверстия.

Шов при подводной сварке выполняется в сухих условиях, как это происходит на земле. Остывание постепенное, а это гарантирует хорошую ударную вязкость шва. Плюс, испаряющиеся газы не создают пену на воде, которая мешает следить за процессом. Однако пара недостатков все же есть: камеру можно использовать только на крайне ответственных стыков; максимальная глубина, как и в предыдущем пункте, не более 40 метров для безопасности сварщика.

3. В сухом боксе

Изделие и сам сварщик входят в специальный бокс, откуда выкачивают воду. Таким образом, получается полностью сухая среда или бокс остается наполовину заполненным водой. Это не мешает получить такие же швы, как получаются на суше. Окружающая жидкость на рабочего не давит, поэтому работать в таких условиях можно дольше и быстрее. Такой способ сварки под водой применяют на ответственных соединениях и больших глубинах. Минус — высокая стоимость, т.к. необходимо арендовать бокс и подъемный кран.

Вывод: наиболее часто используют первый способ. Причина — в дешевизне и получении хороших швов. Но для этого необходимо задавать правильные режимы. Так, например, в работах под водой нужны:

постоянный ток для стабильного горения дуги;
более высокая, чем на суше, сила тока — во избежание быстрого охлаждения металла. Оптимальное значение — 200-250 Ампер для работы электродами 4-5 миллиметров в диаметре. Коэффициент наплавки — 6 г/А х Ч.
напряжение не более 35 Вольт, чтобы гарантировать безопасность сварщику.

Какие используют электроды?

Для подводной сварки используют практически те же материалы, что и на суше. Электрод создается из малоуглеродистой стали, что обеспечивает хорошее соединение металла без пор.

Обмазка тоже аналогична той, что используется на суше. Единственная разница — в более толстом слое покрытия. Также в состав добавляется смола, целлулоидный лак и парафин, чтобы защитить слой от влаги. Это предупреждает раскисание обмазки электродов в воде.

Подводная резка металлов

Покрытые электроды позволяют также резать металл под водой. Однако есть и более скоростные методы. Например: электрод-кислородная подводная резка металла. Для нее необходим аппарат, создающий постоянный ток, кислородный баллон, рукав со шлангом и кабелем и держатель. Смысл такого способа резки в том, что металл разогревается электродугой от электрода. Структура электрода — трубчатая, через отверстие в него подают струю кислорода, которая разделяет расплавленный металл. Вода в рабочую зону не проникает — ее отводят испаряющиеся от дуги газы.

Главное преимущество электрокислородной подводной резки металла стальным электродов: малый диаметр последних, за счет чего они свободно проходят в полость реза. Результат — легкость резки. Ее можно проводить даже на больших глубинах (до 100 метров) и справляться с металлом 100-120 миллиметров толщиной. При этом для питания электрической дуги достаточного одного хорошего электросварочного агрегата.

Из минусов — большой расход стальных электродов. Они довольно быстро сгорают под действием электрической дуги, служа около 1 минуты. Как итог — большой расход электродов и потери времени на их замену.

Используют также графитные электроды. сверху они покрыты металлической оболочкой и водонепроницаемой обмазкой. В среднем они служат 10-12 минут, но имеют больший диаметр (15-18 миллиметров), что затрудняет резку, т.к. электрод трудно проходит в полость реза.

На смену графитному пришел карборундовый электрод. Срок его службы около 15 минут, но он, как и предыдущий его аналог, имеет большой диаметр 15-18 мм, что затрудняет ввод в полость реза.

Вывод

Подводя итог, стоит сказать, что сварка и резка металлов, погруженных в жидкость — это всегда большой труд, сопряженный с риском. Какой вид сварки использовать — зависит от глубины и степени ответственности соединения. Но плюс такого способа очевиден — с его помощью можно быстро прокладывать трубы, строить мосты и ремонтировать крупные морские суда.

Оставить заявку

как выполняется, виды (сухая и мокрая), оборудование и материалы

История изобретения электрической дуговой сварки насчитывает почти полтора века. В конце 60-х годов прошлого столетия советские космонавты провели первые в мире сварочные работы на космическом корабле в условиях глубокого вакуума.

Подобные открытия объединяет один технологический прием — закрытое помещение и маска с затемненнымстеклом. Однако современные технологии позволили проводить сварочные работы не только без отсутствия давления, но и в условиях повышенного.

Таковой представляется сварка под водой — гипербарическая.

Содержание статьиПоказать