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.

Общая информация

Подводная сварка может проводиться несколькими способами. Но общий принцип ее проведения сводится к тому, что покрытия электродов для сварки формируют особый козырек, благодаря которому обеспечивается беспрерывное горение сварочной дуги. В самой дуге содержатся газы, за счет которых происходит выталкивание воды. Все это происходит под большим давлением.

Сваривание деталей под водой может проходить в следующих формах:

  • в сухой камере;
  • в форме мокрой сварки, которая делится на полуавтоматическую и дуговую ручную;
  • в сухом боксе, способном передвигаться под водой;
  • в специальной рабочей камере.

Наибольшее распространение получили первые два вида сварочных работ под водой.

Сухая глубоководная сварка, проводимая в специальной камере, отличается особой технологической сложностью. Для ее проведения требуются специальные подводные электроды и дорогостоящее оборудование. Но главное преимущество работ, проведенных таким способом, – качество шва. Шов при сваривании получается такого же высокого качества, как и при сварке на суше.

Гидросварка, проводимая в специальном сухом боксе, отличается еще большей сложностью. Для ее проведения необходим бокс, в котором поддерживается неизменная сухая среда на протяжении всего процесса сваривания деталей. Сварка проводится с помощью электродной проволоки. Сварка таким методом требует особой герметичности и плотного прилегания всех элементов. При проведении работ необходимо использовать несколько инертных газов, которые будут выталкивать воду из камеры.

При мокрой полуавтоматической сварке применяется проволока, отличающаяся от электрода тем, что не имеет покрытия. Благодаря этому у сварщика имеется возможность более точно формировать шов. Проволока имеет диаметр меньший, чем диаметр самого электрода. Перед началом работ рекомендуется уменьшить уровень водорода в самом металле. При сваривании необходимо использовать смесь углекислого газа и аргона.

При дуговой мокрой сварке возникает пузырь из газа, благодаря которому дуга может гореть на протяжении длительного времени. Пузырь образуется за счет распада продуктов плавки изделия и испарений от воды. При взаимодействии выделяемых из воды водорода с кислородом и самого металла возникают окислы.

Дуговая подводная сварка

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.

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.

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.
Читайте также  Диван в коридор

Что это такое и где применяется?

Описание подробной технологии осуществления подводной сварки было представлено инженером из СССР К. К. Хреновым в 1932 году. Однако впервые сварка под водой была применена в 1936 году, когда со дна Черного моря поднимали затонувшее судно. Спустя несколько лет с помощью подводной сварки отремонтировали днище ледокола под названием «Сибиряков».

Сейчас диапазон применения подводной сварки значительно расширился.

  1. Как уже было сказано, сварка используется при ремонте судов, в частности, при помощи сварки восстанавливают гребные винты и обшивки днищ.
  2. Довольно часто такую сварку используют при ремонте подводных трубопроводов – газовых или нефтяных. Они чаще всего наделены значением межгосударственной важности, что увеличивает и важность роли подводной сварки.
  3. Применяется при различных ремонтных работах на нефтяных вышках и даже дамбах.
  4. Часто используется на гидротехнических сооружениях. В частности, каждое строительство подобных конструкций требует проведения подводных сварочных работ.
  5. Применяется при ремонте подводных частей причалов, портов или мостов.

Сейчас есть школы, которые предлагают обучение по данной специальности. По завершении обучения выпускники получают две специальности – дайвера и сварщика.

Подводные сварочные работы по методу осуществления можно разделить на следующие виды.

  • Работы, которые проводятся в воде. Также называют мокрой сваркой. Не требуют больших усилий, лишь соответствующей сноровки. Осуществляются традиционным способом – в воде разжигается электрод, нужные детали спаиваются. Не является надёжным способом сварки. Из-за большого количества водорода в воде при сварке шов металла получается пористым.

  • Работы, которые проводятся в подводной, но изолированной среде. Также называют сухой сваркой. Такого рода сварка производится в особой камере, которая изолирует место сварки от окружающей среды. Такой способ является затратным, так как возникает необходимость спуска камеры с помощью особого дорогостоящего оборудования, а также приборов, заменяющих параметры окружающей среды и нагревателей вместе с ней. Нередки случаи, когда камера бывает настолько большой, что способна вместить в себя даже самого сварщика.

Методом пользуются лишь в том случае, когда есть высокая необходимость получить крепкое соединение.

  • Работы, которые проводятся с использованием особого оборудования. Также называют ручной сваркой. Являются подвидом мокрой сварки. Производятся посредством электрода с непромокающей обмазкой. Используются в случаях, когда необходимо добиться герметичности шва. Для швов большой длины используют наплавочную порошковую проволоку.

  • Также существует и гипербарическая сварка – она совмещает в себе два вида (сухую и мокрую). Весь процесс осуществляется в небольшом боксе, откуда вода вытесняется воздухом.

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.

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.

Способ проведения сварки

Работы в условиях повышенного давления подразделяются на несколько методов их проведения. Таковыми являются:

  • ручной метод;
  • полуавтоматический;
  • в специальной кабине либо отсеке;
  • углубленном боксе;
  • отсеке с присутствием воздушной среды;
  • мокрый;
  • сухой.

Наиболее используемыми считаются два первых и последних. Технологический процесс сочленения подводных элементов подбирается исходя из его обстоятельств.

Полуавтомат обусловливается механической подачей стержня с техникой ручного метода, что гарантирует стабильность проведения операции.

Используемая электронная проволока — соединительный элемент, имеет маленький диаметр. Это качество улучшает ее равномерное распределение на поверхностях заготовок.

Применяя газовую смесь из аргона и двуокиси углерода, можно получить однообразное стыковое соединение, однако это потребует уменьшенную концентрацию водорода в рабочей детали.

Порошкообразная проволока служит своеобразным защитным барьером, предотвращая проникновение в сварочную ванну посторонних примесей, что сказывается высокой прочностью соединения.

Гипербар содействует монотонному горению газа с образованием пузырей, которые формируются в испарении, продуктах плавления. Окисление же вытекает из химического соприкосновения металлических волокон с элементами водного распада.

Сухая сварка

Подобный метод соединения рабочих поверхностей проводится в специализированной камере либо перемещаемом боксе.

Из отделения полностью откачивается вода, и создается повышенное давление с использованием специальной газовой смеси, что ограничивает соприкосновение детали с водой.

Способ также требует присутствие плавучего или судового крана. Процесс считается дорогостоящим ввиду применения специальных устройств и приспособлений, однако сварной шов получается высокого качества.

Специальные механизмы и приборы проводят контроль над изменением температуры внутри отсека. Дистанционный блок, который размещен над водой, устанавливает подачу мощности тока, что оказывает влияние на сварочную операцию.

Преимуществами сухого процесса являются следующие факторы:

  1. Высокая безопасность водолаза-сварщика.
  2. Хороший результат получения швов.
  3. Наблюдение за прохождением процесса на поверхности.

Мониторинг сварного изделия происходит без разрушения поверхности элементов.

Недостатками же представлены таковые нюансы:

  • высокая стоимость операции, обучения специализированного водолаза;
  • присутствие большого количества сложных механизмов и устройств;
  • глубокое залегание рабочих поверхностей требует повышенной мощности электрической энергии.

Процесс не представляется возможным в недоступных для проведения подводной сухой сварки местах.

Читайте также  Изделия из цемента своими руками

Мокрая сварка

Операции такого типа осуществляются в трудно обустраиваемых с помощью боксов местах. Да и сам вид гипербара представляется сложней, по сравнению с сухим. Подобная процедура обусловливается установкой силы тока не более 220 A и напряжением — 35 вольт.

Работа затрудняется даже слабым потоком воды, вследствие чего электропроводные стержни теряют направление. Поэтому работы при мокрой подводной сварке обычно проводятся внахлест либо тавровым соединением.

Кромки деталей служат направляющими элементами для электрода.

Активом мокрого типа операции имеются таковые факторы:

  1. Самый дешевый и спешный метод.
  2. Искусственная прочность детали на растяжение.
  3. Легкий доступ к соединяемым элементам.
  4. Отсутствие специального объемного оборудования.

Для мокрой сварки не требуется присутствие плавучего крана, защитной камеры.

Негативными условиями считаются следующие:

  • быстрое тушение сварочной ванны сказывается на уменьшении прочности и пластичности шва;
  • излишнее присутствие водорода увеличивает хрупкость, образование трещин;
  • не всегда достаточная видимость сварочного шва.

Подводные сварочные работы проводят только опытные водолазы с использованием подачи сжатого воздуха для дыхания с поверхности.