Metoda mokrego podwodnego spawania

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

Mokre podwodne spawanie ma cztery główne warianty: spawanie łukiem elektrycznym z gazem (GMAW), spawanie łukiem krytym, spawanie plazmowe i spawanie łukowe w osłonie (SMAW). GMAW pod wodą jest podobny do tego stosowanego w warunkach otwartego powietrza z CO2, argonem, helem lub ich mieszaninami jako gazem osłonowym. Poza głównymi problemami mokrego podwodnego spawania, a mianowicie niską plastycznością i kruchością wodorową spoin, proces GMAW całkowicie wyeliminował ten proces.

Aby zwiększyć wykorzystanie podwodnego procesu GMAW, zaproponowano nowe innowacje, których celem jest zapobieganie przedostawaniu się otaczającej wody do obszaru łuku za pomocą obracających się lub stacjonarnych szczotek, elastycznej gumowej dyszy ochronnej lub dysz wodnych. W dyszy kurtyny wodnej pokazanej na ryc. 22.3, strumień wody o dużej prędkości wychodzący z pierścieniowej dyszy tworzy wypełnioną gazem wnękę wokół łuku i jeziorka spawalniczego.

Gaz ochronny we wgłębieniu jest utrzymywany w sposób ciągły pod ciśnieniem nieznacznie przekraczającym ciśnienie otoczenia, aby zapobiec przedostawaniu się wody. Spawanie odbywa się zatem w atmosferze gazowej, zmniejszając lub eliminując wychwyt wodoru i minimalizując nagłe ochłodzenie metalu spoiny.

W osłoniętym łukiem spawanie łukiem elektrycznym miejsce do spawania jest pokryte akrylową osłoną o kształcie półkulistym z przewidzianymi w niej dwoma lub trzema otworami. Powleczona elektroda przepuszczana jest przez jeden z otworów, a pozostałe otwory służą do wydostawania się gazów z osłony.

Gazy wytwarzane przez wypalanie powłok elektrodowych wydalają wodę z osłony, a miejsce to, w sposób suchy, otoczone mieszaniną gazów składającą się głównie z wodoru, CO ₂ i CO. Proces poprawia ciągliwość spawanie, ale problem kruchości wodorowej utrzymuje się z powodu obecności dużej ilości wodoru w gazowej atmosferze wewnątrz osłony.

W przypadku spawania łukiem plazmowym jako medium ekranujące zastosowano podwodne, argonowe i wodne szkło w lepkiej płynnej postaci. Spoiny wykonane za pomocą spawania plazmowego mają wysoką ciągliwość, niską twardość HAZ i wysoką stabilność łuku.

W podwodnej instalacji SMAW, której układ pokazano na rys. 22.4, elektrody powlekane są stosowane bezpośrednio w warunkach podwodnych bez większych różnic w porównaniu do warunków na otwartym powietrzu. Najczęściej stosowane elektrody są typu rutylowego, chociaż stosuje się także elektrody z proszkiem żelaza. Wszystkie elektrody do spawania podwodnego mają wodoodporną powłokę, która może składać się z szelaka lub celuloidu rozpuszczonego w acetonie, lakieru winylowego lub po prostu wcierania wosku parafinowego.

Powłoki mają tendencję do rozpadania się na głębokościach większych niż 180 m. Zwężenie łuku również rośnie wraz z głębokością i istnieje obawa, że ​​na głębokościach przekraczających 300 m nie będzie możliwe spawanie, może to spowodować przecięcie. Chociaż zarówno źródła zasilania prądem przemiennym, jak i prądem stałym są używane do mokrego podwodnego spawania, ale najbardziej popularny jest dc z elektrodą ujemną. Napięcie w obwodzie otwartym jest zwykle ograniczone do 105 woltów.

Pomimo wielu wad SMAW jest to najczęściej stosowany podwodny proces spawania, ze względu na jego prostotę i możliwość stosowania w różnych pozycjach w celu tworzenia nietypowych i złożonych połączeń. Wytworzone połączenia mają zwykle 80% wytrzymałości na rozciąganie i 50% ciągliwości spoin na wolnym powietrzu. Poza naprawami awaryjnymi i ratownictwem, mokre podwodne spawanie jest również wykorzystywane do wykonywania połączeń, ponieważ nowe odwierty naftowe są wprowadzane do produkcji.

W przypadku podwodnej stali SMAW o równoważniku węgla (CE) mniej niż 0, 40% jest spawane elektrodami ze stali miękkiej, a te o zawartości węgla większej niż 0, 40% są spawane za pomocą austenitycznych elektrod ze stali nierdzewnej. Podczas gdy elektrody ze stali miękkiej często prowadzą do podcięć, elektrody austenityczne i niklowe są na ogół wolne od podcięć i pęknięć pod perełkami, ale porowatość może wzrastać wraz ze wzrostem prądu spawania.

Oprócz tych czterech wariantów mokrych podwodnych prób spawalniczych przeprowadzono również podwodne spawanie z wykorzystaniem procesów takich jak spawanie krakingu ogniowego, zgrzewanie kołków i spawanie laserowe. Okazało się, że spawanie za pomocą krakingu ogniowego działa na głębokości do 60 m, jednak stwierdzono, że takie spoiny mają otwory blowholes dla głębokości wody powyżej 20 m.

Stwierdzono, że podwodne zgrzewanie kołków działa w zadowalający sposób. Praktyczne zastosowania procesu są przewidywane przy odzyskiwaniu i naprawie konstrukcji stalowych oraz w utrzymaniu na lądzie w celu wymiany anod protekcyjnych.

Zastosowanie wiązki laserowej CO2 do spawania podwodnego na płytkich głębokościach również zakończyło się powodzeniem, ale faktyczne wykorzystanie pola będzie zależało od mocy wiązki laserowej i technik stosowanych do jej rzeczywistego rozmieszczenia.

Ponieważ praca na głębokościach powyżej 100 m powoduje wiele trudności, jeśli spawanie ręczne jest wykonywane, opracowano zdalne spawanie pod wodą do prac na pełnym morzu, w których ruchy palnika są w pełni zmechanizowane. Oczekuje się, że takie jednostki znajdą zwiększone zastosowanie wraz ze wzrostem wierceń głębinowych w wydobywaniu ropy i oceanów, wymagających instalacji odpowiednich struktur i rurociągów do transportu produktów.