Гипербарическая сварка - это процесс сварки при повышенном давлении , обычно под водой . [1] [2] Гипербарическая сварка может производиться либо влажной в воде, либо сухой внутри специально сконструированного корпуса с избыточным давлением и, следовательно, в сухой среде. В сухой среде ее называют «гипербарической сваркой», а во влажной - « подводной сваркой ». Применение гипербарической сварки разнообразно - ее часто используют для ремонта судов , морских нефтяных платформ и трубопроводов .Сталь - самый распространенный сварной материал.
Сухая сварка используется вместо мокрой подводной сварки, когда требуются высококачественные сварные швы из-за повышенного контроля над условиями, которые могут быть выполнены, например, путем применения термической обработки до и после сварки . Этот улучшенный контроль окружающей среды напрямую ведет к улучшенным характеристикам процесса и, как правило, к гораздо более высокому качеству сварки, чем сравнительная влажная сварка. Таким образом, когда требуется сварка очень высокого качества, обычно используется сухая гипербарическая сварка. Исследования использования сухой гипербарической сварки на глубине до 1000 метров (3300 футов) продолжаются. [3] В общем, обеспечение целостности подводных сварных швов может быть трудным (но возможно с использованием различных приложений неразрушающего контроля ), особенно для влажных подводных сварных швов, поскольку дефекты трудно обнаружить, если дефекты находятся под поверхностью сварного шва.
Подводная гипербарическая сварка была изобретена русским металлургом Константином Хреновым в 1932 году [4].
Заявление
Сварочные процессы приобретают все большее значение почти во всех отраслях обрабатывающей промышленности и в строительстве. [5] Несмотря на то, что для сварки в атмосфере доступно большое количество методов, многие из этих методов не могут применяться на море и на море, где наличие воды вызывает серьезную озабоченность. В этой связи уместно отметить, что подавляющее большинство морских ремонтных работ и работ по наплавке выполняется на относительно небольшой глубине, в области, периодически покрытой водой, известной как зона брызг. Хотя численно большая часть судоремонтных и сварочных работ выполняется на небольшой глубине, наиболее технологически сложной задачей является ремонт на большей глубине, особенно трубопроводов и ремонт аварийных отказов. Преимущества подводной сварки в значительной степени носят экономический характер, поскольку подводная сварка при техническом обслуживании и ремонте судов исключает необходимость извлечения конструкции из моря и экономит драгоценное время и затраты на установку в сухой док. Это также важный метод аварийного ремонта, который позволяет безопасно транспортировать поврежденную конструкцию в сухие помещения для постоянного ремонта или сдачи в лом. Подводная сварка применяется как на суше, так и на море, хотя сезонная погода препятствует подводной сварке зимой. В любом месте подводный воздух является наиболее распространенным методом погружения для подводных сварщиков.
Сухая сварка
Сухая гипербарическая сварка заключается в том, что сварка выполняется при повышенном давлении в камере, заполненной газовой смесью, герметично закрытой вокруг свариваемой конструкции.
Большинство процессов дуговой сварки, таких как дуговая сварка в защитном металлическом корпусе (SMAW), порошковая сварка (FCAW), дуговая сварка вольфрамовым электродом (GTAW), газовая дуговая сварка металлическим электродом (GMAW), плазменная дуговая сварка (PAW), могут выполняться в условиях гипербарического давления. давления, но все страдают, когда давление увеличивается. [6] Чаще всего используется газовая вольфрамовая дуговая сварка . Ухудшение связано с физическими изменениями поведения дуги, поскольку режим потока газа вокруг дуги изменяется, а корни дуги сжимаются и становятся более подвижными. Следует отметить резкое увеличение напряжения дуги , связанное с увеличением давления. В целом, снижение производительности и эффективности приводит к увеличению давления.
Были применены специальные методы контроля, которые позволили проводить сварку на имитируемой глубине воды до 2500 м (8200 футов) в лаборатории, но сухая гипербарическая сварка до сих пор была ограничена в эксплуатации до глубины менее 400 м (1300 футов) из-за физиологических возможностей. из водолазов для работы сварочного оборудования при высоких давлениях и практических соображениях , касающихся строительство автоматизированного давления / сварочной камеру на глубине. [7]
Мокрая сварка
Мокрая подводная сварка подвергает водолаза и электрод воздействию воды и окружающих элементов. Дайверы обычно используют около 300–400 ампер постоянного тока для питания своих электродов и выполняют сварку, используя различные виды дуговой сварки . В этой практике обычно используется разновидность дуговой сварки защищенным металлом с использованием водонепроницаемого электрода . [2] Другие используемые процессы включают сварку порошковой проволокой и сварку трением . [2] В каждом из этих случаев источник сварочного тока подключается к сварочному оборудованию с помощью кабелей и шлангов. Процесс обычно ограничивается сталями с низким углеродным эквивалентом , особенно на больших глубинах, из -за растрескивания, вызванного водородом . [2]
Мокрая сварка стержневым электродом выполняется с помощью оборудования, аналогичного тому, что используется для сухой сварки, но держатели электродов предназначены для водяного охлаждения и имеют более надежную изоляцию. Они будут перегреваться, если их использовать вне воды. Сварочный аппарат на постоянном токе используется для ручной дуговой сварки металла. Используется постоянный ток, а сверхмощный изолирующий выключатель установлен в сварочном кабеле в положении поверхностного контроля, так что сварочный ток можно отключать, когда он не используется. Сварщик инструктирует поверхностного оператора устанавливать и разрывать контакт в соответствии с требованиями во время процедуры. Контакты должны быть замкнуты только во время фактической сварки и разомкнуты в другое время, особенно при замене электродов. [8]
Электрическая дуга нагревает заготовку и сварочный стержень, а расплавленный металл переносится через газовый пузырь вокруг дуги. Пузырь газа частично образуется в результате разложения флюсового покрытия на электроде, но обычно он в некоторой степени загрязнен паром. Поток тока вызывает перенос капель металла от электрода к заготовке и позволяет квалифицированному оператору выполнять позиционную сварку. Отложение шлака на поверхности сварного шва помогает замедлить скорость охлаждения, но быстрое охлаждение является одной из самых больших проблем при получении качественного сварного шва. [8]
Опасности и риски
К опасностям подводной сварки относится опасность поражения сварщика электрическим током . Чтобы предотвратить это, сварочное оборудование должно быть адаптировано к морской среде, должно быть должным образом изолировано, а сварочный ток должен контролироваться. Коммерческие водолазы также должны учитывать проблемы безопасности труда, с которыми сталкиваются дайверы; прежде всего, риск декомпрессионной болезни из-за повышенного давления дыхательных газов . [9] Многие дайверы сообщают о металлическом привкусе, который связан с гальваническим разрушением зубной амальгамы . [10] [11] [12] Подводная сварка также может иметь долгосрочные когнитивные и, возможно, скелетно-мышечные эффекты. [13]
Смотрите также
- Газокислородная сварка и резка - Технология металлообработки с использованием газообразного топлива и кислорода.
Рекомендации
- ^ Китс, DJ (2005). Подводная мокрая сварка - помощник сварщика . Specialty Welds Ltd. стр. 300. ISBN 1-899293-99-X.
- ^ а б в г Кэри, HB; Helzer, SC (2005). Современные сварочные технологии . Река Аппер Сэдл, Нью-Джерси: Образование Пирсона. С. 677–681. ISBN 0-13-113029-3.
- ^ Беннетт ПБ, Шафстолл Х (1992). «Объем и дизайн международной исследовательской программы GUSI» . Подводные биомедицинские исследования . 19 (4): 231–41. PMID 1353925 . Проверено 5 июля 2008 .
- ↑ Карл В. Холл Биографический словарь инженеров: с самых ранних записей до 2000 г. , Vol. 1, Purdue University Press, 2008 г. ISBN 1-55753-459-4 стр. 120
- ^ Ханна, 2004
- ^ Свойства сжатой газовой вольфрамовой (плазменной) дуги при повышенных давлениях . Кандидат наук. Тезис. Крэнфилдский университет, Великобритания. 1991 г.
- ^ Харт, PR (1999). Исследование процессов сварки неплавящимся материалом для глубоководной гипербарической сварки без водолазов на глубине до 2500 м . Кандидат наук. Тезис. Крэнфилдский университет, Великобритания.
- ^ а б Беван, Джон, изд. (2005). «Раздел 3.3». Справочник профессиональных дайверов (второе изд.). 5 Nepean Close, Alverstoke, GOSPORT, Hampshire PO12 2BH: Submex Ltd., стр. 122–125. ISBN 978-0950824260.CS1 maint: location ( ссылка )
- ^ Руководство по дайвингу ВМС США, 6-е издание . Соединенные Штаты: Командование военно-морских систем США. 2006 . Проверено 5 июля 2008 .
- ^ Ортендаль Т.В., Дальен Г., Рёкерт ХО (март 1985 г.). «Оценка проблем полости рта у водолазов, выполняющих электросварку и резку под водой» . Undersea Biomed Res . 12 (1): 69–76. PMID 4035819 . Проверено 5 июля 2008 .
- ^ Ортендаль TW, Högstedt P (ноябрь 1988 г.). «Влияние магнитного поля на стоматологическую амальгаму при водолазной сварке и электрической резке под водой» . Undersea Biomed Res . 15 (6): 429–41. PMID 3227576 . Проверено 5 июля 2008 .
- ^ Ортендаль Т.В., Хёгштедт П., Оделиус Х., Норен Дж. Г. (ноябрь 1988 г.). «Влияние магнитных полей от подводной электрической резки на коррозию зубной амальгамы in vitro» . Undersea Biomed Res . 15 (6): 443–55. PMID 3227577 . Проверено 5 июля 2008 .
- ^ Макдиармид Дж. И., Росс Дж. А., Семпл С., Осман Л. М., Ватт С. Дж., Кроуфорд Дж. Р. (2005). «Дальнейшее исследование возможного скелетно-мышечного и когнитивного дефицита из-за сварки у дайверов, выявленных в исследовании подводного плавания ELTHI» (PDF) . Руководитель по охране труда и технике безопасности . Технический отчет rr390 . Проверено 5 июля 2008 .
Внешние ссылки
- Руководитель по охране труда и технике безопасности - проводит исследования долгосрочных последствий подводной сварки для здоровья.