Как проводят сварку под водой

Как проводят сварку под водой

С появлением объектов жизнедеятельности человека, которые располагаются на водоемах – трубопроводов, мостов, причалов – появилась необходимость их обслуживания и ремонта. Для ремонта подводного металлического оборудования и конструкций часто используется сварка.

Каким бы странным это ни казалось, она успешно работает в условиях, где на первый взгляд ничего гореть не может, в том числе и сварочная дуга. На самом деле дуга горит, хоть и под водой, но в среде газа. А вот природа этого газа может быть различна, и зависит она от технологии и способов подводной сварки.

Сухой и мокрый способ

Подводная сварка может производиться двумя способами:

  • сухим;
  • мокрым.

Разница между способами улавливается уже в названии, но нюансов гораздо больше.

Сухой способ представляет собой сварку в искусственной созданной воздушной среде, то есть когда электрод и свариваемые детали полностью находятся в среде воздуха или иного газа.

Для этого применяют специальные камеры, боксы, которые могут быть настолько велики, что и сварщик, находясь внутри, производит работы по технологии практически ничем не отличающиеся от сварки на воздухе.

При использовании мокрого способа деталь, электрод, а зачастую и сварщик, и все остальное оборудование находится в воде, что, несомненно, осложняет производство работ.

Для сварки под водой от сварщика требуется высокая квалификация, к тому же еще необходимы навыки водолаза. Этот способ стоит рассмотреть подробнее, потому что при нем и используются все принципы подводной сварки.

В результате сварки обоими способами шов получается разного качества. При использовании мокрого способа качество ниже. Но, в отличие от сухого, этот способ требует меньших затрат на оборудование и занимает меньше времени.

Технология

Суть такого явления, как сварка под водой, объясняется тем, что при горении дуги, выделяется газ, который образует пузырь. Обволакивая электрод и свариваемые детали, газ высвобождает пространство для горения дуги.

В результате все тепло, выделяемое ею, расходуется на разогрев и плавление металла, который активно сопротивляется этому, охлаждаясь постоянно окружающей водой.

Температура ее в отдельных случаях может доходить и до отрицательных значений, если вода насыщена достаточным количеством солей.

Газ, выделяемый при горении дуги, частично является продуктом сгорания металлов. Некоторая его доля (водород и кислород) образуюся при разложении воды под действием электрического тока и высокой температуры.

Пузыри газа постоянно стремятся вверх, обладая меньшим весом и плотностью, чем вода, а в зоне сварки постоянно образуется новая порция газа.

Форма шва

Из-за всплывающего в беспорядочном движении газа, а также из-за продуктов сгорания, находящихся в нем (сажи, дыма), видимость в зоне сварки сильно затруднена.

Это обстоятельство определяет особенности конструкции швов при сварке под водой. Они производятся в виде тавров, то есть, когда соединяемые детали располагаются относительно друг друга под углом, близким к прямому. Если же соединяемые детали должны располагаться в одной плоскости, то сваривают их не встык, а внахлест.

Эти виды швов дают возможность работать электродом под водой даже при отсутствии достаточной видимости, ориентируясь по кромке соединяемых деталей, как бы «на ощупь».

Напряжение и ток

Напряжение, при котором производят сварку под водой, должно быть достаточно высоким, обеспечивающим устойчивое горение дуги. Как правило, оно варьируется в пределах 30-35 В.

Для подачи такого напряжения на глубину, требуются сварочные аппараты, способные «выдавать» напряжение 80-120 В и сварной ток 180-220 А. Подводная сварка может производиться как постоянным, так и переменным током, но лучшие результаты получаются при использовании постоянного тока.

При увеличении глубины, на которой производятся сварочные работы, интенсивность горения дуги, а так же качество получаемых швов не изменяется. Необходимо только повышение напряжения для устойчивого горения. Поэтому возможности сварки под водой технически ничем не ограниченны. Предел глубины устанавливается только возможностями человеческого организма сварщика и устойчивостью оборудования для подводного использования.

Полуавтоматический способ

В силу того, что во время сварки в воде присутствует большое количество водорода, шов получается пористым. Одновременно отрицательное действие оказывает усиленное охлаждение материала водой.

Шов получается хрупким, неустойчивым на изгиб. Для получения удовлетворительного результата приходится при расчете конструкций учитывать большой запас прочности и надежности.

Сварка под водой в среде аргона не дает ощутимого эффекта, так как лишь немного снижает содержание водорода в шве.

Хороший результат дает применение полуавтоматической сварки с применением порошковой проволоки. Она имеет меньший диаметр, чем электрод.

При сварке полуавтоматом можно организовать постоянную и непрерывную механизированную подачу проволоки, что в сочетании с применением неплавящихся электродов позволит получить однородные швы большой длины.

Сварочная проволока не имеет покрытия, и поэтому контролировать процесс сварки под водой становится легче.

Материалы и оборудование

Силовое оборудование для сварки под водой – трансформаторы, преобразователи – могут ничем не отличаться от применяемых для обычной сварки. Исключение составляют конструкции, работа которых предусмотрена на большой глубине. Иногда изменена система охлаждения таких аппаратов.

Шланги и кабели

Шланги и кабели необходимо тщательно подбирать и проверять их целостность. Это необходимость обусловлена как требованиями электробезопасности, так и технологией производства работ.

Сварка очень часто проводится в морской воде, содержание солей в которой высоко. Такая вода является хорошим проводником электричества, поэтому при негерметичных кабелях возможна его утечка, что может оказать отрицательное воздействие на качество дуги.

Скафандр

Очевидно, что для защиты сварщика необходимо подводное снаряжение. Для работы на большой глубине костюм или скафандр может быть металлическим. Здесь кроется очередной подвох.

В соленой воде дуга может загореться на приличном расстоянии от металла, даже не касаясь его. А так как в воде может установиться положительная проводимость между свариваемой деталью и скафандром сварщика, то при небольшом расстоянии между электродом и скафандром может возникнуть разряд.

Электроды и проволока

Отдельного внимания заслуживают электроды для подводной сварки. Они должны быть выполнены из материала, не подверженного воздействию воды. Сварка под водой производится электродами из малоуглеродистой стали.

Обмазка покрывается специальными составами, препятствующими ее разрушению длительное время, создавая на поверхности водонепроницаемый слой.

В качестве таких составов могут применяться парафин, воск, растворенный в ацетоне целлулоид. Диаметр электродов для подводной сварки 4-6 миллиметров. Существуют специальные марки – Св-08, Св-08А, Св-08ГА, Св-08Г2.

При сварке полуавтоматом используется сварочная проволока следующих марок – СВ-08Г2С, ППС-АН1.

Затрудненные условия производства работ требуют правильной организации рабочего места, и соблюдения всех мер безопасности. Рабочее место должно быть выбрано таким образом, чтобы волны и течения не оказывали помех сварщику.

Рядом с местом работ не должно быть плавающих незакрепленных предметов. Смена электродов должна производиться только при выключенном питании.

Соблюдение всех правил и технологии подводных сварочных работ позволит получить отличные результаты при устройстве и ремонте гидросооружений, судов, монтаже подводного оборудования.

Технология подводной сварки

Каким образом обеспечивается работа сварки под водой и какое оборудование применяют. Требования к расходным материалам и к специалистам. Об этом далее.

Сварка под водой — поистине уникальный технологический процесс, ведь, казалось бы, как можно совместить несовместимое? Но с развитием кораблестроения, нефтяной отрасли и строительством морских установок возникла необходимость в проведении сварочных работ под водой. Впервые возможность подводной сварки была опытно доказана советским ученым К.К. Хреновым, а впоследствии данная технология получила широкое применение при осуществлении строительных и ремонтных работ на глубине.

Сферы применения подводной сварки

Сварка под водой — неотъемлемая часть любых ремонтных или монтажных работ металлических конструкций и деталей, находящихся ниже ватерлинии:

  • нефтяных трубопроводов, по которым передается нефть и газ в различные страны и регионы
  • морских и речных судов, которые подвергаются коррозии, различным повреждениям во время шторма и боевых действий и т.п.
  • причалов и портовых сооружений, значительная часть которых находится ниже ватерлинии
  • буровых вышек, платформ или дамб
  • специальных технических сооружений вокруг скважин на морском дне и т.д.

Для того чтобы понимать, каким образом возможно воплотить настолько сложные задачи, необходимо иметь представление о технологических особенностях и принципах подводной сварочной деятельности.

Принципы работы подводной сварки

  • Сухая подводная сварка подразумевает под собой использование дорогостоящего дополнительного оборудования, обеспечивающего создание вокруг сварочного объекта под водой условий, при которых можно использовать обычные сварочные аппараты, применяемые и на суше. Это может быть подводная камера, отсек с кислородом, бокс и т.д. Как это происходит, мы опишем ниже.
  • Мокрая подводная сварка осуществляется специалистом-сварщиком непосредственно в водной среде с использованием только приведенного в работу электрода и собственных навыков и умений. Каким образом это происходит?

В данном случае применяется метод дуговой сварки, который является наиболее распространенным. Сварочная дуга во время работы на глубине выделяет много тепловой энергии и испаряет воду вокруг себя, что создает заполненную газом сферу, позволяющую ей гореть вне зависимости от слоя воды вокруг. При этом продукты сгорания поднимают вокруг себя взвеси, затрудняющие видимость сварочного шва специалисту. В свою очередь, данный вид сварки подразделяется на подвиды:

  • Полуавтоматическая. Сварщик вручную регулирует направление автоматической подачи проволоки. К плюсам данного метода можно отнести его длительность и лучшую видимость при рабочем процессе, поскольку в данном случае производится намного меньше продуктов горения, чем при ручном методе.
  • Ручная. Сварщик использует электроды для подводной сварки, может свободно передвигаться и применять сварочное оборудование в труднодоступных местах.

Конечно, для проведения работ такой сложности используются не стандартное оборудование и расходные материалы, а специализированные, адаптированные под тяжелые условия применения. Каким требованиям они должны отвечать, рассмотрим далее.

Читайте также  Как устроен фитинг быстросъемный

Оборудование и расходные материалы для сварки на глубине

Электроды для сварки под водой имеют специальное водонепроницаемое покрытие (пленку), пропитанное водостойкими составами: парафином, нитролаками и т.д. Вес пленки должен быть не менее 150% от массы самого электрода, чтобы обеспечить надежную и длительную защиту стержня при работах в воде. Диаметр электрода составляет 4-6 мм.

Поверхность держателей и кабелей для такого вида работ герметична и обладает надежной электроизоляцией для обеспечения бесперебойной работы сварочной цепи.

Организация сварочного процесса под водой

  • Сухая сварка под водой. Данный вид работ используется нечасто, поскольку требует больших финансовых затрат, времени, подготовки и специализированного дополнительного оборудования (краны, суда, контролирующие и измерительные приборы и т.п.). Подвиды сухой сварки на глубине:
  • Сварка в сухой глубоководной камере или передвижном боксе. Данный вид работ используется нечасто, поскольку требует больших финансовых затрат и специализированного дополнительного оборудования (краны, суда и т.п.). При данном методе под воду погружается или сооружается глубоководная герметичная камера («кессон»), которая также герметично закрепляется вокруг рабочей поверхности. Сварщик работает внутри данной конструкции, в которой поддерживается атмосферное давление путем наполнения ее газом и вытеснения воды. Качество швов и условия работы при данном виде сварки ничем не уступают тем, что проводятся на суше.
  • Гипербарическая сварка. Сварочный процесс осуществляется в камерах, где поддерживается газовая среда, вытесняющая воду. Сам специалист-сварщик находится вне данного бокса, сварка производится посредством электродной проволоки. Самое главное условие, которое должно соблюдаться при данном виде сварки — это очень плотное прилегание сварочных элементов в месте соединения.
  • Мокрая сварка под водой. При данном виде сварки и водолаз и рабочий объект находятся в водной среде. Никакого специализированного дополнительного оборудования (помимо сварочного) при данном методе не требуется. Это существенно экономит время, дает свободу передвижения сварщику и не требует дополнительных затрат. Качество швов же, к сожалению, ввиду особенностей сварки, проводимой непосредственно в воде, уступает сухой подводной сварке.

Требования к подводным сварщикам

Если у вас есть вопросы, связанные с данной темой, или, может быть, вы работаете по данной специальности, оставьте свой комментарий или поделитесь личным опытом.

Как осуществляется подводная сварка

Сварка металла под водой – это один из самых сложных и уникальных процессов соединения элементов, находящихся ниже уровня воды, и которые технологически невозможно или нерентабельно сваривать на суше. Данный процесс требует высокой квалификации сварщика, наличия у него водолазных навыков и крепкого здоровья, так как работы проводятся в холодной воде, а также на глубине вплоть до 100 метров.

Подводная сварка применяется:

  • при кораблестроении и ремонте кораблей без постановки в сухой док;
  • при прокладке нефтяных, газовых и иных трубопроводов;
  • при строительстве и модернизации мостов, портовых сооружений, дамб;
  • при строительстве плавучих доков, платформ, буровых вышек и других технических сооружений.

Оборудование и сварочные материалы

Для подводной сварки применяется оборудование с конструкцией, аналогичной их «сухопутным» вариантам. Даже при проведении мокрой сварки может применяться обычный сварочный аппарат, находящийся на поверхности. Специальные трансформаторы для мокрой сварки оснащены безвоздушной системой охлаждения.

Держатели практически полностью покрываются изолирующим материалом, обеспечивающим герметичность. При смене электрода в держателе производится отключение подачи тока. Кабель не должен иметь скруток и повреждений покрытия для предотвращения потери мощности и поражения сварщика током.

В зависимости от глубины погружения может применяться различная экипировка. Работы на небольшой глубине могут проводиться в эластичном гидрокостюме, а на значительных глубинах требуется применение металлического скафандра. Работа в таком скафандре требует большой внимательности, так как в воде может возникнуть положительная проводимость между скафандром и свариваемыми деталями. В такой ситуации, если какая-либо часть скафандра, например, вторая рука сварщика окажется ближе к электроду, чем свариваемая деталь, то может возникнуть разряд.

Классификация

Существует два технологических способа, применяющихся в зависимости от требований к проведению работ.

Сухой способ

При данном методе вокруг свариваемого шва создается сухая зона с помощью дополнительного оборудования. Кислородный отсек, изолирующая камера или кессон позволяют откачать воду, создать повышенное давление и произвести сварку обычным сварочным оборудованием. Таким образом, работа сварщика, находящегося в кессоне, не отличается от сварочных работ на суше.

Сухая среда предотвращает резкое охлаждение металла, сохраняя высокую ударную вязкость, а отсутствие мутной воды и обильного образования газовых пузырей не затрудняет обзор шва во время работы. Этот вид сварки довольно затратный и применяется при необходимости провести работу повышенной надежности.

Так как высокое давление в камере приводит к уменьшению катодного и анодного пятен дуги, происходит изменение химического состава шва, что должно учитываться при расчете прочности конструкции.

Мокрый

Сварка деталей при таком способе осуществляется электродом прямо в воде. За счет высокой температуры электрической дуги происходит испарение воды, создавая своеобразную газовую сферу. Таким образом, не нужно производить сложный монтаж оборудования вокруг шва.

Однако, у данного способа есть существенный недостаток – визуальный контроль шва затруднен, так как вокруг места сварки образуется большое количество газовых пузырьков, а вода мутнеет из-за различных взвесей в продуктах сгорания.

Мокрая сварка бывает двух типов:

  1. Ручная – производится электродами, что позволяет сварщику самостоятельно передвигаться и выбирать удобное место для работы. Главное преимущество такого способа – возможность контроля скорости сваривания и обеспечение удобного доступа к шву. Этот способ считается самым дешевым и быстрым. Однако применяется он для быстрой сварки отдельных стыков труб, и конструкций.
  2. Полуавтоматическая – производится сварочной проволокой, направление которой регулируется сварщиком вручную. Преимуществами данного типа сварки являются длительность и непрерывность процесса, а также меньшее количество выделяемых взвесей.

Преимущественно в мокрой сварке применяется постоянный ток силой 180-220А. Высокое напряжение 30-35 Вольт призвано компенсировать тепловые потери при плавлении металла, которые вызваны холодной водой. Дополнительно охлаждение металла предотвращает его возможное прожигание.

Глубина мокрой сварки ограничена только физической подготовкой сварщика, качеством скафандра и оборудования.

Такой способ соединения металлов имеет ряд важных особенностей:

  • Сварные швы имеют более глубокое проплавление, чем на суше, так как давление от воды снаружи воздушного пузыря передается металлу.
  • Внешняя поверхность шва получается грубой формы вследствие быстрого охлаждения металла.
  • Для подводных соединений требуется рассчитывать большой запас прочности, поскольку сварной шов может получиться неоднородным и подверженным излому.
  • Вода и испарения газов затрудняют наблюдение и могут привести к отклонению шва от центра стыка, поэтому сварщик вынужден направлять электрод второй рукой.
  • Из-за быстрой кристаллизации структуры сплавляемого металла шов получается слабым на излом и с низкой ударной вязкостью.
  • В случае наличия коррозии на свариваемом металле затруднено получение дуги.
  • Вертикальный шов выполняется сверху вниз, чтобы газовый пузырь производился непрерывно.

Электроды для мокрой сварки покрываются специальной водостойкой смесью, содержащей парафин, нитролаки и другие вещества. Причем вес пленки составляет 1,5 веса самого электрода, а диаметр электрода равняется 4-6 мм.

Залог качественной мокрой сварки – получение устойчивого газового пузыря, возникающего вокруг электрода при его контакте с металлом. Под действием высокой температуры дуги происходит испарение воды и компонентов электрода, которые и образуют пузырь диаметром 8-16 мм.

Вода под действием высокой температуры дуги закипает и распадается на водород и кислород, которые устремляются к поверхности, а кислород частично образует окислы железа (шлаки) на поверхности металла.

Высокое напряжение сварочной дуги позволяет компенсировать постоянное охлаждение металла окружающей водой.

Отработанные газы и взвеси поднимаются к поверхности воды, создавая мутное облако, поэтому сварщику приходится работать фактически на ощупь. Здесь проявляется удобство электродов, потому что сварщик может выбрать позицию, с которой ему удобнее наблюдать шов.

С другой стороны, применение проволоки для полуавтомата позволяет варить длинный равномерный шов. Так как на проволоке нет покрытия и она тоньше электрода в 2-3 раза, то в воду выделяется меньше взвеси. Таким образом, удобнее контролировать качество шва.

Плохая видимость в зоне формирования шва влияет на выбор соединения деталей. Шов выполняется либо в форме тавра под углом, близким к прямому, либо детали устанавливаются внахлест. Такой способ позволяет сварщику соединять детали на ощупь, ориентируясь по их кромкам.

Резка металла

Помимо сварки металла под водой, может возникать технологическая необходимость в проведении резки стали. Она может производиться как стандартным подводным электродом, так и методом кислородно-электродной резки.

В держатель устанавливается неплавящийся электрод, напоминающий трубку, через который подается кислород под давлением. Металл разогревается электрической дугой, при этом закипающая вода создает пузырь, предотвращающий попадание воды в разрез. В это время струя кислорода выдувает расплав из разрезаемого шва.

В процессе резки также образуется большое количество испарений и пузырьков, затрудняющих обзор. Поэтому сварщику бывает необходимо предварительно отметить направление шва устанавливаемыми магнитными маячками, либо нанесением насечек на поверхность.

Сварка под водой

Подводная сварка — это метод соединения металлических изделий находящихся в жидкой среде. Он используется для строительства и ремонта опор мостов, прокладки трубопроводов через водоемы, и аварийных работах на судах. В зависимости от глубины, на которой будет вестись сварка, применяется разнообразное оборудование. Каковы нюансы этого метода? Как выполняется сварка под водой и какое используется для этого оборудование? Подробные ответы в статье ниже и в прилагаемом видео.

Читайте также  Технология выполнения укладки трубопроводов

Особенности сварки под водой

Сварочный процесс выполняемый под слоем воды — довольно опасное занятие ввиду полного нахождения сварщика в токопроводящей среде. Организм испытывает и перегрузки из-за давления жидкости. Но благодаря этому методу соединения металлических изделий возможна быстрая прокладка трубопровода для водоснабжения поселка или микрорайона. Связать две части города мостом через реку тоже реально благодаря подводной сварке.

Сам процесс возможен из-за оттеснения жидкости испаряющимися газами от плавления металла и обмазки электрода. Данная воздушная смесь выталкивает воду из сварочной ванны и позволяет удерживать дугу и вести шов. У этого способа сваривания стали есть ряд особенностей:

  • Хотя дуга горит в воздушном пузыре, на его стенки давит вода, что создает давление и на вплавляемый металл. Благодаря этому швы получают глубокую степень проплавления.
  • Из-за наружного давления и быстрого охлаждения наложенного металла чешуя шва получает грубую форму.
  • Испаряющиеся газы постоянно вспенивают воду и мешают наблюдения за сварочной ванной. Чистота самой жидкости тоже влияет на видимость сварщика. Вследствие чего частым дефектом является смещение центра шва. Начало процесса осложнено попаданием электрода в точку соединения деталей. Поскольку через защитный фильтр ничего не видно в темноте, то сварщику приходится второй рукой браться за кончик электрода и направлять его на начало шва.
  • Подводная сварка отличается повышенными режимами тока, чем при аналогичной работе на суше. Это необходимо из-за быстрого охлаждения металла. В результате, можно получить надежное герметичное соединение. Но быстрая кристаллизация молекулярной решетки делает шов слабым для сопротивления на излом, и с низкой ударной вязкостью.
  • Еще одной особенностью является трудный розжиг. Металлические конструкции, находящиеся под слоем воды, частично покрыты коррозией, что усложняет возбуждение дуги. Сварщику приходится буквально ковырять электродом по изделию (постукивать не получиться ввиду медленности этого движения в воде).
  • Вертикальные швы выполняются сверху вниз, поскольку сила притяжения действует и под водой. Только дуга должна гореть непрерывно, чтобы производить газовый пузырь и обеспечивать возможность накладки шва.

Виды подводной сварки

Сварка под водой имеет несколько вариантов. Все они основаны на создании сварочной ванны путем горения электрической дуги, но отличаются видами исполнения и предназначения.

Ручная мокрая и полуавтоматическая

Самым простым и дешевым методом подводного соединения металлов считается мокрая ручная сварка. Она выполняется покрытыми электродами или горелкой с механизмом подачи проволоки и продувкой защитным газом. Этим методом можно быстро заварить стык трубы или тавровое соединение опоры моста. Так легко поставить латку на днище корабля в чрезвычайных условиях, когда до ремонтной верфи еще далеко.

Работа покрытыми электродами в подводных условиях схожа на аналогичный процесс на суше. Так выполняется сварка и резка металлов погруженных в жидкость. Только для разрезания стали необходимо еще больше поднять силу тока и удерживать электрод на одном месте, пока там не появиться сквозное отверстие. Этому можно содействовать, если после расплавления верхнего слоя пытаться проткнуть стержнем электрода оставшуюся толщину металла. Эти работы могут проводиться на глубине максимум 40 метров. Но вести их следует короткими этапами с перерывами. Кабеля, подаваемые в воду, должны быть цельные (без скруток) для избежания потерь напряжения и ударов тока. Держатель специализированный для подводной сварки, содержит минимум открытых токопроводящих частей. Электроды должны вставляться и фиксироваться одним движением.

В рабочей камере

Подводная сварка в небольшой камере используется там, где требуется особо прочное соединение. Метод заключается в применении небольшого резервуара, который накладывается вокруг трубы. Из него откачивается вода. Стенки камеры имеют прозрачную структуру, через которую легко наблюдать за горением дуги и формированием шва. Сварщик управляет горелкой через специальные отверстия.

Благодаря этому шов выполняется в сухой среде, как обычное соединение. Металл остывает постепенно, что содействует хорошим показателям ударной вязкости. Испаряющиеся газы не создают бульбы, мешающие обзору. Но метод имеет недостатки ввиду специализированного изготовления камеры под конкретные виды работ. Поэтому применяется только на очень ответственных стыках. Поскольку сам сварщик продолжает находится под водой, максимальная глубина работ остается 40 метров.

В сухом боксе

Еще один метод подводной сварки заключается в помещении изделия и сварщика в мобильный бокс, из которого выкачивается вода. Рабочий остается в водолазном костюме, но работает в полностью сухой среде, или стоя по пояс в воде. Швы получаются как на суше. На сварщика не давит окружающая жидкость. Работы ведутся с большей продолжительностью и скоростью. Метод используется на ответственных соединениях, объемных конструкциях, или больших глубинах. Является одним из самых дорогих ввиду необходимости подъемного крана и аренды самого бокса.

Режимы сварки

Чаще всего используется первый из описанных видов подводной сварки. Он самый дешевый, и позволяет получать качественные соединения. Для этого важны правильные режимы. Под водой лучше выполнять сварочные работы на постоянном токе, так дуга горит более стабильно. Сила тока устанавливается выше, чем на суше, из-за быстрого охлаждения металла покрывающей жидкостью. Оптимальные параметры для работы электродами диаметром 4-5 мм составляют 200-250 А, с коэффициентом наплавки около 6 г/А х Ч.

Напряжение при подводной сварке не должно превышать 35 В. Это важно для безопасности рабочего. Дефекта прожига металла не происходит ввиду постоянного охлаждения изделия водой.

Применяемые электроды

Электроды для подводной сварки в своем составе похожи на применяемые аналогичные материалы на суше. Проволока для стержня изготавливается из малоуглеродистой стали. Это содействует хорошей интеграции в основной металл и предотвращению пор.

Обмазка, создающая газовое облако, идентична электродам для сварки на воздухе. Отличаются эти изделия более толстым слоем покрытия. Еще в ее состав добавляют целлулоидный лак, смолу и парафин, что создает защитный слой от влаги. Благодаря этому обмазка электродов не раскисает в воде.

Возможности подводной резки

Хотя разрезать металлическое изделие под водой возможно и покрытыми электродами, существуют и более быстрые методы, применяемые для объемных работ. В данном случае используется электрод-кислородная резка. В процессе участвуют: аппарат с постоянным током, кислородный баллон, рукав с кабелем и шлангом, специальный держатель. Суть заключается в разогревании металла электрической дугой от неплавящегося электрода. Последний имеет трубчатую структуру, через отверстие в котором подается струя кислорода, разделяющая расплавленный металл. Испарения от дуги предотвращают попадание воды в зону сварки.

Сваривание металлов под водой трудоемкий и рискованный процесс. В зависимости от глубины и характера соединения используются различные виды этой сварки. Но благодаря такому методу возможно очень быстро возводить мосты, и прокладывать магистрали из труб.

Подводная сварка

Содержание:

  1. Особенности
  2. Технология
  3. Интересное видео

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:

  1. 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.
  2. В связи с тем, что оказывается наружное давление и осуществляется моментальное остывание наложенного металла. При этом чешуя соединения приобретает углубленные формы.
  3. 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.
  4. 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.
  5. 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.
  6. 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.
  7. Поскольку под водой действует сила притяжения, то швы должны выполняться сверху вниз.
  8. 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.

Читайте также  Трехслойные трубы для канализации

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

Технология подводной сварки

Впервые о возможности сварочного процесса в морской среде заговорили в конце XIX веке: за счет оттеснения жидкости испаряющимися газами, образующимися при плавлении электродов, поддерживается горение дуги.

Официально подводная сварка признана в 1932-м году. Инженер Константин Хренов в длинных резиновых перчатках сваривал детали в смывном бачке с проточной водой, электрод он покрывал водонепроницаемой обмазкой.

Первое практическое применение технологии зарегистрировано в 1936 году, подводная сварка применялась при подъеме судна в акватории Черного моря. Через два года водолазы-сварщики без завода в ДОК отремонтировали пароход Уссури, затем восстановили герметичность днища ледокола Сибиряков после снятия с каменистой отмели.

В начале 1942 года в одном из институтов Москвы была создана специальная лаборатория. Подводная сварка проводилась в огромной учебной камере, изобретались новые способы создания прочных сварных соединений под водой. Сейчас подобных учебных центров много. Технология совершенствуется, разрабатываются новые виды наплавочных материалов, оборудование.

Особенности сварки под водой

Сначала о человеческом факторе:

  • организм подводного сварщика во время работы испытывает давление толщи воды, работать с оборудованием сложно;
  • из-за поднимающихся пузырьков, вспенивания воды снижена видимость сварочной ванны, чаще происходит смещение наплавки;
  • велик риск поражения током – вода хорошо проводит электричество, любой пробой смертельно опасен.

Основные отличия сварочного процесса:

  • затруднен розжиг электрода из-за слоя ржавчины;
  • работать можно только сверху вниз;
  • под давлением воды на воздушный пузырь шов проплавляется глубоко;
  • металл сразу остывает, образуются вдавленные чешуйки на соединении;
  • работа ведется на повышенных токах;
  • при быстрой кристаллизации металл становится хрупким.

Понятно, что работы осуществляет только опытный сварщик, имеющий подготовку водолаза.

Область применения

Методика подводной сварки используется:

  • при возведении мостов;
  • для быстрого ремонта трубопроводов, проложенных по дну водоемов;
  • во время аварийных ситуаций на нефтяных платформах, гидротехнических сооружениях, дамбах;
  • когда нужно срочно восстановить целостность судовых гребных винтов, обшивки корабля после повреждений.

Технология разрабатывалась для оперативных действий в боевой обстановке, но сейчас все чаще применяется в мирных целях.

Виды подводной сварки

Сваривать металл в воде можно несколькими способами:

  • с изоляцией рабочей зоны (в глубоководной или рабочей камере, портативном боксе);
  • непосредственно в воде;
  • с использованием ручного или автоматического оборудования.

Сухая подводная сварка в боксе или камере используется редко, слишком велики расходы:

  • на подъемно-транспортные механизмы, удерживающие изолирующую конструкцию;
  • нагнетателей воздуха;
  • приборов, контролирующих показатели создаваемой среды.

Только, когда нужно получить прочные соединения, прибегают к сухим методам.

Гипербарическая сварка – частичное совмещение мокрой и сухой сварки: водолаз-сварщик находится в водной среде, а сварочный процесс происходит в небольшом боксе, из которого воздух вытесняет жидкость.

Мокрая подводная сварка подразумевает розжиг электрода в воде, не требует предварительной подготовки, но качество соединения в этом случае страдает.

Ручная подводная сварка применяется в экстренных случаях, когда важна герметичность, шов не работает на излом, кручение. Для работы необходимы специальные электроды с непромокающей обмазкой. Полуавтоматическая с использованием наплавочной порошковой проволоки применяется для создания однородных прочных швов большой длины. Результат получается хороший. Контролировать процесс проще, чем при использовании электродов по двум причинам:

  • у проволоки небольшой диаметр;
  • нет вспенивающей воздух обмазки.

Работать полуавтоматами в жидкой среде проще.

К сухим методам прибегают тогда, когда нужно получить прочные соединения.

Технология подводной сварки

Принцип любых сварочных процессов – расплавление металла под воздействием электрической дуги. При розжиге электрода образуется газовый пузырь – вода разлагается под воздействием электротока. Образующийся газ высвобождает пространство для дальнейшего горения электродуги.

Расплав моментально охлаждается окружающей жидкостью без образования шлакового слоя. Температура соленой морской или океанской воды может быть минусовой. Металл не успевает впитать водород, окислиться. Процесс образования пузырей во время горения дуги непрерывный. При пользовании электродами их количество увеличивается, при работе сварочной проволокой их меньше.

Форма шва

Стыковые соединения при плохой видимости выполнить сложно. Для глубинных работ приемлемы тавровые швы и сварка внахлест. Наплавочный шов получается ровным, положение присадки можно скорректировать на ощупь.

Напряжение и ток

Под водой сваривают металл на высоком напряжении, чтобы поддерживалось стабильное горение дуги. В сравнении с обычными настройками, увеличивают от 30 до 35 В. Ток делают максимальным.

Желательно работать на постоянном токе, при переменном электродуга менее стабильная. Напряжение и сила тока увеличиваются с глубиной погружения. Технических ограничений по глубинности нет, можно варить металл при любом давлении воды.

Оборудование и расходные материалы

Подводная сварка производится типовыми генераторами тока: трансформаторами, инверторами, выпрямителями. Рекомендуемые параметры применяемого оборудования:

  • напряжение 80 – 120 В;
  • ампераж 180 – 220 А.

Кабель, шланги должны соответствовать стандартам электробезопасности, подводная сварка сопряжена с поражениями током, особенно в морской воде с высоким содержанием солей. При энергопотерях ухудшается горение дуги.

Электроды для подводной сварки делают с парафиновым или нитролаковым покрытием, часто применяют СВ-08, СВ-08ГА и подобные. Рекомендуемая порошковая проволока – СВ-08Г2С, ППС-АН1. Размер выбирается в зависимости от толщины свариваемых металлов.

Подводная сварка невозможна без использования скафандра. Когда применяется глубоководный металлический, важно соблюдать расстояние до рабочей зоны, чтобы не возникал разряд между инструментом и скафандром.

Требования к водолазам-сварщикам

Глубинность подводной сварки под водой ограничена возможностями человеческого организма. Во время резкого всплывания возникает декомпрессия – в крови образуются пузырьки газа. Водолаз-сварщик проходит двойное обучение:

  • профессиональный курс сварщика на присвоение высокого разряда;
  • профподготовку водолазов, дайверов, важно научиться правильно пользоваться аквалангом, рассчитывать время пребывания под водой, определять временные интервалы глубинной выдержки во время всплытия на поверхность.

В процессе подготовки кадров особое внимание уделяется технике безопасности, специалист должен уметь хорошо плавать, проверять оборудование, знать нюансы сварочного процесса. В затрудненных условиях важно правильно организовать рабочее место, чтобы не создавались лишние помехи от течений, волн. В рабочей зоне не должны находиться незакрепленные предметы.

Для подводной работы необходимо иметь представление об устройстве обшивки ремонтируемых судов, особенностях гидросооружений, возводимых мостовых конструкций. Обучение водолазов-сварщиков проводится в специализированных центрах, где есть бассейны, разнообразное сварочное оборудование.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: