Metoda suchego podwodnego spawania

Po przeczytaniu tego artykułu dowiesz się o metodzie suchego podwodnego spawania za pomocą odpowiednich schematów.

W przypadku suchego podwodnego spawania punkt przeznaczony do spawania jest pokryty komorą, z której wyklucza się wodę pod ciśnieniem. Tak wykonane spawanie jest podobne do spawania przeprowadzanego w warunkach otwartego powietrza, z tym wyjątkiem, że spaliny i gazy powstające w procesie spawania mają wpływ na otoczenie. Jednak możliwe jest wytwarzanie spoin wysokiej jakości, spełniających wymagania dotyczące promieniowania rentgenowskiego i kodu. Również spawanie można wykonać znacznie szybciej, co powoduje znaczne oszczędności.

Istnieją dwa główne warianty suchego spawania podwodnego:

(i) Dry podwodne spawanie w jednej atmosferze, oraz

(ii) Suche podwodne spawanie w ciśnieniu hiperbarycznym.

W pierwszej technice obszar roboczy, w którym znajduje się obrabiany przedmiot i narzędzia, jest utrzymywany w stanie suchym i utrzymywany przy normalnym ciśnieniu atmosferycznym. Odbywa się to zwykle w łodzi podwodnej lub przy użyciu zbiornika ciśnieniowego. Spawanie odbywa się w taki sam sposób, jak w warsztacie, dlatego konieczne jest jedynie przyjęcie specjalnej procedury ze względu na ograniczoną przestrzeń roboczą i wynikające z tego środki bezpieczeństwa elektrycznego, szkodliwych gazów i pyłu.

W drugiej technice powierzchnia do spawania jest pokryta komorą przy ciśnieniu nieco wyższym niż otaczające ciśnienie wody. Odbywa się to w otwartej komorze dolnej lub w habitacie. Rys. 22.5 pokazuje konfigurację do spawania hiperbarycznego złącza rurociągu.

Rys. 22.5 Układ do hiperbarycznych połączeń rur spawalniczych

Również, w zależności od wielkości komory, istnieją dwie odmiany suchego podwodnego spawania, to jest nieruchoma komora i ruchoma komora. W pierwszej z nich komora jest trwale przymocowana w miejscu do czasu zakończenia pracy, a następnie cała instalacja jest rozmontowana, podczas gdy druga jest bardziej ruchliwa, w której operator przesuwa całą komorę wraz z sobą do pożądanego miejsca. Ta pierwsza jest więc bardziej użyteczna dla większych, a druga dla mniejszych.

W praktyce współczesnej, praktycznie tylko suche podwodne spawanie jest wykorzystywane na lądzie nie tylko dlatego, że daje pożądaną jakość spoin, ale także dlatego, że ii jest jedyną techniką, która może być stosowana w głębokich wodach. Choć obecnie większość prac przy brzegu odbywa się na maksymalnej głębokości około 300 m, oczekuje się, że do końca stulecia może być wymagane użycie na głębokości do 1000 m.

Procesy stosowane obecnie do większości suchego podwodnego spawania obejmują SMAW, GTAW i GMAW. SMAW nie jest zbyt lubiany ze względu na dużą ilość dymu i oparów wytwarzanych podczas operacji, które wymagają użycia rozległego systemu przesuwania, filtrowania i chłodzenia powietrza.

GTAW jest używany pod wodą głównie do wykonywania połączeń w rurach. Spoiny wykonane są w jakości rentgenowskiej, ale materiały o wysokiej częstotliwości używane do inicjacji łuku i konserwacji nie działają na głębokościach przekraczających 100 metrów. Problem jest przezwyciężany przez dotyk, ale może to prowadzić do włączenia wolframu.

Hel, choć obojętny, nie jest uważany za odpowiedni do GTAW, ponieważ poważnie uszkadza elektrodę wolframową, a rozruch łuku jest trudny przy wysokich ciśnieniach. Chociaż argon jest lepszy od helu dla GTAW, jest dwa razy tak narkotyczny jak azot, więc nie może być używany jako gaz komorowy. Aby rozwiązać ten problem, zastosowano dyszę ze szczotką drucianą ze stali nierdzewnej o podwójnej strukturze, przedstawioną na ryc. 22.6, do procesów GTAW i GMAW.

Proces GMAW wydaje się oferować największy potencjał spawania podwodnego na sucho. Jest stosunkowo szybki i można go stosować do wszystkich spawania pozycyjnego. W tym procesie stosuje się zwykle źródło zasilania o płaskiej charakterystyce woltamperowej. Jako gaz osłonowy stosuje się hel, argon, argon + 2% O2 lub argon + 5% CO2. Argon i azot powodują narkozę, podczas gdy hel jest oddychający i dlatego jest preferowany jako gaz komorowy.

Jeśli hel jest używany jako gaz osłonowy, powoduje to wyższe napięcie łuku dla tej samej długości łuku, co powoduje problem z inicjacją łuku. Jednakże hel, będący bardzo dobrym przewodnikiem ciepła, powoduje wyższą temperaturę topnienia drutu przy głębszej penetracji i szerszych ściegów spoiny. Ale hel jest znacznie bardziej kosztowny niż argon, a także przyspiesza tempo chłodzenia spoiny. Gaz CO ₂ może być używany do ekranowania na płytkich głębokościach. Na większą głębokość stosuje się mieszaninę argonu + CO do ekranowania i najlepsze wyniki uzyskuje się przy 95% argonie i mieszaninie 5% CO2.

Zwykle spawacze-spawacze pracują przez krótki okres czasu, co powoduje częste przerwy w pracy z wynikającymi z tego opóźnieniami w wykonywaniu prac. W celu wydłużenia czasu pracy stosuje się technikę nasycania. W tej technice wykonuje się tkanki ciała nurka, aby osiągnąć równowagowe granice rozpuszczalności, znane jako nasycenie gazu obojętnego.

Po nasyceniu, spawacz może być utrzymywany w takim samym ciśnieniu w środowisku przez dowolnie długi czas (powiedzmy tygodnie lub miesiące) i używany do normalnego cyklu roboczego do momentu rozpoczęcia cyklu dekompresji, co skraca czas między nurkowaniami i umożliwia wydajne spawanie operacja.

Wady systemu nurkowania nasycenia to wymagania dodatkowego sprzętu, załogi wsparcia nurka i wsparcie w zakresie wsparcia życia (w tym komunikacja telefoniczna, telewizja, kamery wideo do ciągłej obserwacji, atmosfera wsparcia dla załogi i pomieszczeń mieszkalnych), uruchomienie i odzyskanie nurków; wszystko to powoduje wysokie koszty operacyjne.

W przypadku większości nurkowań nasycających atmosfera oddechowa członków załogi wynosi w przybliżeniu 90-95% helu i 5-10% tlenu, a ta równowaga musi być utrzymywana dokładnie.

Spawacz nurkujący musi stosować specjalne środki ostrożności w celu podwodnego spawania przeciwko uwięzionym gazom w spawanych częściach. Gazy te są zwykle bogate w wodór i tlen, który może eksplodować podczas zapłonu.