Подводная резка и сварка

Подводная резка и сварка — это методы металлообработки, используемые подводными водолазами при подводном строительстве , спасании на море и водолазных работах по очистке . Большая часть подводной сварки — это сварка мокрым электродом на постоянном токе, а большая часть подводной резки металла — это кислородно-дуговая резка под давлением и резка защитным электродом, хотя доступны и иногда используются и другие технологии. Эти процессы в основном применяются к стальным конструкциям, поскольку это наиболее распространенный материал для дуговой сварки, используемый в подводной среде. ^[1]

Объем

Резка кислородной дугой и дуговая сварка под водой требуют большего мастерства и выносливости, чем работа в сухой и стабильной среде. Подводная среда накладывает ряд ограничений и запретов как на оборудование, так и на оператора, а ограничение короткого времени нахождения на дне на больших глубинах для водолазов, ориентированных на поверхность, делает эффективную работу важной для выполнения работы в разумные сроки. ^[1]^{: Гл. 1}

Водолазное снаряжение обременяет водолаза, движение воды, неустойчивое положение и ограниченная видимость ухудшают ситуацию. Быстрое охлаждение воды затрудняет достижение хорошего качества сварки, поэтому, когда это осуществимо, решения, использующие резку, предпочтительнее решений, требующих сварки в спасательных операциях. ^[1]^{: Гл. 1}

Приложения

Подводное строительство — это промышленное строительство в подводной среде . Часто, но не обязательно, в него вовлечен значительный компонент коммерческого дайвинга . ^[2]^[3] Это часть морской строительной отрасли. ^[4] Может использоваться подводная сварка, а для ремонтных работ может потребоваться резка стали или бетона.

Спасение на море — это процесс подъема судна и его груза после кораблекрушения или морской аварии. Спасение может включать буксировку, спуск судна на воду или проведение ремонта судна. Защита прибрежной среды от разлива нефти или других загрязняющих веществ также является первоочередной задачей. До изобретения радио спасательные услуги оказывались пострадавшему судну любым судном, которое случайно проходило мимо. Большинство спасательных работ выполняется специализированными спасательными фирмами с выделенным экипажем и оборудованием. ^[5]

Методы, применяемые при спасении на море, в значительной степени являются вопросом адаптации имеющихся материалов и оборудования к ситуации, которая часто ограничивается срочностью, погодными и морскими условиями, доступностью места и финансовыми соображениями. Дайвинг — это медленно, трудоемко, опасно, дорого, ограничено условиями и часто неэффективно, но может быть единственным или наиболее эффективным способом выполнения некоторых задач. ^[6]^{: Гл. 4}

Shipskeeping — это все аспекты обслуживания, очистки, ^[7] и общего содержания корпуса , такелажа и оборудования судна. Он также может использоваться для обозначения аспектов обслуживания, которые не охватываются техническими отделами. ^[8] Термин используется как в военно-морском, так и в торговом судоходстве, ^[9] но naval vesselkeeping может также использоваться для обозначения конкретных военных судов. ^[10]

Подводная резка

Наиболее часто используемые из имеющихся технологий — кислородно-дуговая резка и резка защитной дугой металла. Для дуговой резки и сварки заготовка должна быть очищена и заземлена до того, как может быть зажжена дуга, а качество реза будет зависеть от состояния поверхности заготовки. Заземляющий зажим должен быть надежно прикреплен к голому чистому металлу. ^[1]^{: Гл. 2}

Чистый металл резать легче, чем корродированный или покрытый коркой. Сталь, покрытая обычной прокатной окалиной и одним или двумя тонкими слоями краски, можно резать легко. Толстая окалина, толстая краска, ракушки и подобные морские обрастания затрудняют резку и должны быть удалены в первую очередь. Обычный скребок для краски полезен для удаления легкой окалины и краски, но для более сильных обрастаний можно дополнительно использовать инструмент для очистки струей воды под высоким давлением. Если возможно, обе стороны металла следует очистить перед резкой. Обрастание и сильная коррозия на обратной стороне металла могут засорить разрез и помешать струе резки продувать его. Если это недоступно, удары по области резки тяжелой кувалдой могут достаточно ослабить окалину на противоположной стороне. ^[1]^{: Гл. 2}

Кислородно-дуговая резка

Кислородно-дуговая резка , также называемая горением, представляет собой процесс, при котором металл разрезается путем окисления нагретого металла, который затем сдувается газом, он может использовать стальные трубчатые электроды или экзотермические электроды, которые продолжают гореть независимо от дуги после зажигания и подачи кислорода. ^[1]^{: Гл. 1} Кислородно-дуговая резка предпочтительна там, где это возможно, поскольку она хорошо режет обычную и низкоуглеродистую сталь. Обычно она используется с генератором постоянного тока для сварки, установленным на прямую полярность, и дуга должна зажигаться, когда электрод касается изделия. Кончик электрода расходуется и должен часто заменяться, поскольку он сгорает до огарка.

Трубчатый стальной электрод состоит из стальной трубки с водонепроницаемым флюсовым покрытием, которое наносится во время производства. Типичный электрод имеет длину 14 дюймов с внешним диаметром 5/16 дюйма и диаметром отверстия чуть меньше 1/8 дюйма. Водонепроницаемое флюсовое покрытие похоже на покрытие на сварочных электродах, и оба способствуют легкому зажиганию и поддержанию дуги, а выделяемые им газы образуют пузырь вокруг дуги, который удерживает воду достаточно долго, чтобы сжечь нагретый металл под дугой. Флюс также является электрическим изолятором, который защищает водолаза в случае случайного прикосновения к электроду, и предотвращает боковое дугообразование в узких пространствах. ^[1]^{: Гл. 2}

Экзотермические электроды будут продолжать гореть после зажигания, пока течет кислород, поэтому водолаз может отключить ток после начала резки, хотя система будет резать металлы быстрее, если питание остается включенным, поскольку дуга производит дополнительное тепло. Экзотермические электроды могут расплавить или прожечь почти любые материалы после того, как они были зажжены. ^[1]^{: Гл. 2}

Экзотермическая резка электродом проста и легка в освоении, и может использоваться для резки тонкого металла при отключенном питании. Скорость резки высокая, можно резать черные и цветные металлы любой толщины, а также широкий спектр непроводящих материалов, таких как бетон и камень. Они не требуют высокого рабочего тока и могут быть зажжены от 12-вольтовой автомобильной стартерной батареи. ^[1]^{: Гл. 2}

Резка металла дугой в защищенном пространстве

Резка металла в защищенной дуге разрезает металл, расплавляя его интенсивным теплом дуги, без сжигания его кислородом, что лучше подходит для листов углеродистой стали толщиной менее 6 мм, а также для цветных и коррозионно-стойких металлов любой толщины. ^[1]^{: Гл. 1}

Подводная экранированная дуговая резка металла — простой процесс. Можно использовать практически любой водонепроницаемый электрод из мягкой стали стержневого типа, который может резать коррозионно-стойкие стали и цветные металлы любой толщины. Кислород не требуется, а тепло дуги просто расплавляет металл, который либо стекает под действием силы тяжести, либо выталкивается из пропила водолазом с помощью наконечника электрода. ^[1]^{: Гл. 1} Полагаться на силу тяжести нежелательно, поскольку вода слишком быстро охлаждает расплавленный металл.

Подводная сварка

Мокрая сварка выполняется с использованием как водолаза, так и заготовки, полностью погруженных в воду, при этом наиболее широко используется дуговая сварка в защищенном металле . ^[1]^{: Гл. 1} Большая часть мокрой сварки выполняется с использованием постоянного тока (DC) с отрицательным электродом, также известным как прямая полярность, поскольку держатель электрода служит дольше при такой полярности, но иногда лучших результатов можно добиться с положительным электродом постоянного тока, также известным как обратная полярность. ^[1]^{: Гл. 3} Переменный ток не используется из соображений безопасности. ^[1]^{: Гл. 2}

Сварка защитным металлическим электродом

Сварка защитной дугой металла производится путем нагрева электрической дугой, создаваемой между покрытым флюсом металлическим электродом и изделием. Дуга создает интенсивное тепло, как правило, от 7000 до 11 000 °F (от 3900 до 6100 °C), сконцентрированное на очень небольшой площади. Это приводит к плавлению частей основного металла, сердечника проволоки и части флюсового покрытия. Другие элементы флюсового покрытия разлагаются, образуя газообразный экран вокруг дуги. Этот экран защищает расплавленные металлы от загрязнения окружающей атмосферой, в данном случае в основном перегретым паром. По мере плавления электрода образуются небольшие капли или шарики расплавленного металла, которые проталкиваются через дугу и осаждаются на изделии в расплавленную ванну, которая затвердевает, образуя шарик сварного металла. Капли или шарики не просто падают в ванну под действием силы тяжести, а выталкиваются потоком электрического тока. В противном случае потолочная сварка была бы невозможна. ^[1]^{: Гл. 3}

Процесс мокрой сварки, используемый для спасательных операций, обычно представляет собой простую технику подводного соединения. В качестве оборудования используется серийно выпускаемое защитное оборудование для дуговой сварки и водонепроницаемые электроды. Требуется минимальное количество вспомогательных устройств. К ним относятся освещение, подмостки и ручные инструменты. Преимущества мокрой сварки заключаются в том, что подводный сварщик может свободно работать на любой части сложных конструкций или на участках с ограниченным доступом, тогда как другие методы подводной сварки могут столкнуться с трудностями доступа. Заплатки можно выполнять быстрее и с меньшими затратами, поскольку не теряется время на строительство и установку корпусов. Используются стандартные источники питания и оборудование для сварки, поэтому мокрую сварку можно легко начать на удаленных рабочих площадках. Мокрая сварка также обеспечивает большую свободу в дизайне заплаток и размерах секций заплаток. ^[1]^{: Гл. 3}

Оборудование

Подводная кислородно-дуговая резка, резка защитной дугой металла и мокрая сварка выполняются по сути тем же самым сварочным оборудованием постоянного тока, к которому для кислородно-дуговой резки добавляются специальные держатели электродов и источник кислорода. Для замыкания и размыкания сварочной цепи рекомендуется использовать предохранительный выключатель ножевого типа, поскольку сразу видно, замкнут он или разомкнут. Дополнительные принадлежности включают скребки, шлифовальные машины и проволочные щетки, оборудование для струйной обработки под высоким давлением и абразивной струей воды, которые используются для подготовки поверхности как для подводной резки, так и для сварки. ^[1]^{: Гл. 4}

Используемое водолазное снаряжение представляет собой базовое водолазное снаряжение с голосовой связью, снабженное сварочными щитками, которые можно откинуть на лицевую панель для защиты зрения водолаза. В дополнение к водолазному костюму, соответствующему общим подводным условиям, можно использовать подходящие прочные резиновые перчатки и комбинезоны. ^[1]^{: Гл. 4}

Для выполнения конкретной задачи может потребоваться такелажное и подъемное оборудование.

Безопасность

Несоблюдение мер предосторожности при выполнении подводной резки или сварки может привести к серьезным травмам или смерти. ^[1]^{: Гл. 3}

Опасные для жизни факторы подводной резки и сварки связаны с электрическим током и газами, используемыми или образующимися в ходе процесса:

Если дайвер проходит между положением заземления и электродом, он становится частью электрической цепи, что может привести к поражению электрическим током. Электрический шок, вызванный переменным током, может помешать произвольному расслаблению мышц, управляющих рукой. Следовательно, дайвер может быть не в состоянии отпустить свое тело или оборудование случайно становится частью электрической цепи переменного тока, поэтому переменный ток не используется для подводной резки или сварки. Удар постоянным током менее опасен, но все равно неприятен, по крайней мере. Чтобы не попадать в цепь, дайверу требуется постоянное внимание и осознанность. ^[1]^{: Гл. 3}
Чрезвычайно горячие электроды и детали могут обжечь водолаза через защитную одежду и нанести серьезный ущерб водолазному оборудованию, например, шлангам. ^[1]^{: Гл. 3}
Сварочный ток генерирует взрывоопасные газовые смеси, которые могут попадать в соседние конструкции и накапливаться, а при детонации могут нанести вред водолазу и другому оборудованию и конструкции. ^[1]^{: Гл. 3}
Сварочные токи могут вызвать ускоренную гальваническую коррозию. ^[1]^{: Гл. 3}
Парциальное давление кислорода увеличивается с глубиной воды, тем самым создавая опасность возгорания в среде обитания. На глубинах более 60 FSW газонаполненные сварочные среды обитания должны быть заполнены инертным газом. ^[1]^{: Гл. 3}

Смотрите также

Спасение на море – Подъем судна или груза после морской аварии.
Подводные работы – работы, выполняемые под водой во время водолазных работ.
Водолаз-очиститель – специалист по взрывчатым веществам ВМС США
Коммерческий дайвинг – Профессиональный дайвинг на промышленных объектах
Оффшорный дайвинг – погружение за пределами территориальных вод страны.
Подводное строительство – Промышленное строительство в подводной среде

Ссылки

^ abcdefghijklmnopqrstu vwx Руководство ВМС США по подводной резке и сварке (PDF) (редакция B). Вашингтон, округ Колумбия: Министерство ВМС, Командование военно-морских систем. 1 июня 2002 г. {{cite book}}: |work=проигнорировано ( помощь ) В данной статье использован текст из этого источника, который находится в общественном достоянии .
^ Браун, Дж. Мэрайя (27 января 2011 г.). «Подводное строительство». buildipedia.com . Получено 1 августа 2020 г. .
^ "Гражданское подводное строительство". www.ducmarinegroup.com . Получено 1 августа 2020 г. .
^ "Наша отрасль". imca-int.com . Международная ассоциация морских подрядчиков . Получено 15 сентября 2020 г. .
^ Урбина, Иэн (28 декабря 2015 г.). «Морские «репоменщики»: последнее средство для украденных судов (опубликовано в 2015 г.)». The New York Times». The New York Times . Архивировано из оригинала 8 ноября 2020 г. . Получено 12 октября 2020 г. .
^ US Navy Salvage Manual (PDF) . Том 1: Strandings, Harbor Clearance and Afloat Salvage S0300-A6-MAN-010. Соединенные Штаты. Военно-морское министерство. Supervisor of Salvage and Diving. 31 мая 2013 г. Архивировано (PDF) из оригинала 5 апреля 2023 г. Получено 28 марта 2023 г.
^ Нельсон, Марк. «Корабельное хозяйство». Джекспик Королевского канадского флота . ReadyAyeReady.com . Получено 19 марта 2017 г.
^ Сотрудники. "1: Техническое обслуживание корпуса". Ship Husbandry (PDF) . Королевский австралийский военно-морской флот.
^ Дженсен, Милинда Д. (3 марта 2004 г.). «Подводное судоходство объединяет военно-морских и гражданских водолазов в успешную команду». Номер статьи: NNS040303-02 . Командование военно-морских систем по связям с общественностью . Получено 19 марта 2017 г.
^ Staff (2014). "Naval Vessel Husbandry". Strategy Logistics . Получено 19 марта 2017 г.