stringtranslate.com

Гипербарическая сварка

Водолаз в водолазном шлеме приваривает заплатку к подводной лодке
Подводная сварка
Подводная сварочная среда для сухой гипербарической сварки

Гипербарическая сварка — это процесс экстремальной сварки при повышенном давлении , обычно под водой . [1] [2] Гипербарическая сварка может выполняться либо мокрой в самой воде, либо сухой внутри специально сконструированного корпуса с положительным давлением и, следовательно, в сухой среде. Ее преимущественно называют «гипербарической сваркой», когда она используется в сухой среде, и « подводной сваркой », когда она используется во влажной среде. Применение гипербарической сварки разнообразно — ее часто используют для ремонта судов , морских нефтяных платформ и трубопроводов . Сталь является наиболее распространенным свариваемым материалом.

Сухая сварка используется вместо мокрой подводной сварки, когда требуются высококачественные сварные швы из-за повышенного контроля за условиями, которые можно поддерживать, например, путем применения предварительной и послесварочной термообработки . Этот улучшенный контроль окружающей среды приводит непосредственно к улучшению производительности процесса и, как правило, к гораздо более высокому качеству сварки, чем сравнительная мокрая сварка. Таким образом, когда требуется очень высококачественная сварка, обычно используется сухая гипербарическая сварка. Исследования по использованию сухой гипербарической сварки на глубинах до 1000 метров (3300 футов) продолжаются. [3] В целом, обеспечение целостности подводных сварных швов может быть сложным (но возможным с использованием различных приложений неразрушающего контроля ), особенно для мокрых подводных сварных швов, поскольку дефекты трудно обнаружить, если они находятся под поверхностью сварного шва.

Подводная гипербарическая сварка была изобретена советским металлургом Константином Хреновым в 1932 году. [4]

Приложение

Сварочные процессы становятся все более важными почти во всех производственных отраслях и для структурных применений (металлические каркасы зданий). [5] Из многих методов сварки в атмосфере большинство не могут применяться в морских и оффшорных применениях при контакте с водой. Большинство морских ремонтных и наплавочных работ выполняется на небольшой глубине или в регионе, периодически покрытом водой (зона заплеска). Однако наиболее технологически сложной задачей является ремонт на больших глубинах, особенно при строительстве трубопроводов и ремонте разрывов и поломок в морских конструкциях и судах. Подводная сварка может быть наименее дорогим вариантом для морского обслуживания и ремонта, поскольку она исключает необходимость вытаскивать конструкцию из моря и экономит драгоценное время и расходы на сухой док. Она также позволяет проводить аварийный ремонт, чтобы поврежденную конструкцию можно было безопасно транспортировать на сухие объекты для постоянного ремонта или утилизации. Подводная сварка применяется как во внутренних, так и в морских условиях, хотя сезонные погодные условия препятствуют подводной сварке в открытом море зимой. В любом месте подача воздуха с поверхности является наиболее распространенным методом погружения для подводных сварщиков.

Сухая сварка

Сухая гипербарическая сварка подразумевает выполнение сварки при повышенном давлении в камере, заполненной газовой смесью, герметично закрытой вокруг свариваемой конструкции.

Большинство процессов дуговой сварки, таких как сварка защитным металлом (SMAW), дуговая сварка порошковой проволокой (FCAW), газовая дуговая сварка вольфрамовым электродом (GTAW), газовая дуговая сварка металлическим электродом (GMAW), плазменная дуговая сварка (PAW), могут работать при гипербарическом давлении, но все они страдают при повышении давления. [6] Чаще всего используется газовая дуговая сварка вольфрамовым электродом . 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 , которое связано с увеличением давления. В целом, ухудшение возможностей и эффективности происходит при повышении давления.

Были применены специальные методы контроля, которые позволили проводить сварку на глубине до 2500 м (8200 футов) имитируемой воды в лабораторных условиях, однако сухая гипербарическая сварка до сих пор была ограничена эксплуатационной глубиной менее 400 м (1300 футов) из-за физиологических возможностей водолазов управлять сварочным оборудованием при высоких давлениях и практических соображений, касающихся строительства автоматизированной камеры давления/сварки на глубине. [7]

Мокрая сварка

Водолаз отрабатывает подводную сварку в учебном бассейне.

Мокрая подводная сварка напрямую подвергает водолаза и электрод воздействию воды и окружающих элементов. Водолазы обычно используют около 300–400 ампер постоянного тока для питания своего электрода, и они сваривают, используя различные формы дуговой сварки . Эта практика обычно использует вариацию дуговой сварки защищенным металлом , используя водонепроницаемый электрод . [2] Другие используемые процессы включают дуговую сварку порошковой проволокой и сварку трением . [2] В каждом из этих случаев источник питания для сварки подключается к сварочному оборудованию через кабели и шланги. Процесс, как правило, 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 используемому для сухой сварки, но держатели электродов рассчитаны на водяное охлаждение и более надежно изолированы. Они перегреваются, если используются вне воды. Для ручной дуговой сварки металлом используется сварочный аппарат постоянного тока. Используется постоянный ток, а в сварочном кабеле на позиции управления поверхностью установлен мощный изолирующий выключатель, так что сварочный ток можно отключить, когда он не используется. Сварщик дает указание оператору поверхности замыкать и размыкать контакт по мере необходимости во время процедуры. Контакты должны быть замкнуты только во время фактической сварки и разомкнуты в остальное время, особенно при смене электродов. [8]

Электрическая дуга нагревает заготовку и сварочный стержень, а расплавленный металл переносится через газовый пузырь вокруг дуги. Газовый пузырь частично образуется в результате разложения флюсового покрытия на электроде, но обычно он в некоторой степени загрязнен паром. Поток тока вызывает перенос капель металла с электрода на заготовку и позволяет опытному 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

Опасности подводной сварки включают риск поражения электрическим током сварщика. Чтобы предотвратить это, сварочное оборудование должно быть адаптировано к морской среде, надлежащим образом изолировано, а сварочный ток должен контролироваться. Коммерческие водолазы также должны учитывать проблемы безопасности труда , с которыми сталкиваются водолазы, в частности, риск декомпрессионной болезни из-за повышенного давления дыхательных газов . [9] Многие водолазы сообщали о металлическом привкусе, который связан с гальваническим разрушением зубной амальгамы . [10] [11] [12] Также могут быть долгосрочные когнитивные и, возможно, мышечно-скелетные эффекты, связанные с подводной сваркой. [13]

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ Китс, DJ (2005). Подводная мокрая сварка - помощник сварщика. Speciality Welds Ltd. стр. 300. ISBN 1-899293-99-X.
  2. ^ abcd Кэри, HB; Хельзер, SC (2005). Современные технологии сварки . Верхняя Сэддл-Ривер, Нью-Джерси: Pearson Education. стр. 677–681. ISBN 0-13-113029-3.
  3. ^ Bennett PB, Schafstall H (1992). «Масштаб и дизайн международной исследовательской программы GUSI». Undersea Biomedical Research . 19 (4): 231–41. PMID  1353925. Архивировано из оригинала 14 декабря 2008 г. Получено 05.07.2008 .{{cite journal}}: CS1 maint: неподходящий URL ( ссылка )
  4. ^ Карл В. Холл Биографический словарь людей в области инженерии: от самых ранних записей до 2000 года, т. 1, Purdue University Press, 2008 ISBN 1-55753-459-4 стр. 120 
  5. ^ Кханна, 2004
  6. ^ Свойства сжатой газовой вольфрамовой (плазменной) дуги при повышенных давлениях . Том. Кандидатская диссертация. Университет Крэнфилда, Великобритания. 1991.
  7. ^ Харт, П. Р. (1999). Исследование процессов сварки неплавящимся электродом для глубоководной гипербарической сварки без водолаза на глубине до 2500 м . Том. Кандидатская диссертация. Университет Крэнфилда, Великобритания.
  8. ^ ab Bevan, John, ed. (2005). "Раздел 3.3". The Professional Divers's Handbook (второе издание). Alverstoke, GOSPORT, Hampshire: Submex Ltd. стр. 122–125. ISBN 978-0950824260.
  9. ↑ Руководство по подводному плаванию ВМС США, 6-е издание. США: Командование военно-морских систем США. 2006. Архивировано из оригинала 2008-05-02 . Получено 2008-07-05 .
  10. ^ Ortendahl TW, Dahlén G, Röckert HO (март 1985). «Оценка проблем полости рта у водолазов, выполняющих электросварку и резку под водой». Undersea Biomed Res . 12 (1): 69–76. PMID  4035819. Архивировано из оригинала 14 декабря 2008 г. Получено 05.07.2008 .{{cite journal}}: CS1 maint: неподходящий URL ( ссылка )
  11. ^ Ortendahl TW, Högstedt P (ноябрь 1988 г.). «Влияние магнитного поля на зубную амальгаму при электросварке и резке водолазами под водой». Undersea Biomed Res . 15 (6): 429–41. PMID  3227576. Архивировано из оригинала 14 декабря 2008 г. Получено 05.07.2008 .{{cite journal}}: CS1 maint: неподходящий URL ( ссылка )
  12. ^ Ortendahl TW, Högstedt P, Odelius H, Norén JG (ноябрь 1988 г.). «Влияние магнитных полей подводной электрической резки на in vitro коррозию стоматологической амальгамы». Undersea Biomed Res . 15 (6): 443–55. PMID  3227577. Архивировано из оригинала 14 декабря 2008 г. Получено 05.07.2008 .{{cite journal}}: CS1 maint: неподходящий URL ( ссылка )
  13. ^ Macdiarmid JI, Ross JA, Semple S, Osman LM, Watt SJ, Crawford JR (2005). "Дальнейшее исследование возможного дефицита опорно-двигательного аппарата и когнитивных функций из-за сварки у водолазов, выявленных в исследовании ELTHI" (PDF) . Health and Safety Executive . Технический отчет rr390 . Получено 05.07.2008 .

Внешние ссылки

На Викискладе есть медиафайлы по теме «Подводная сварка» .