История сварки под водой

Технология подводной сварки

Впервые о возможности сварочного процесса в морской среде заговорили в конце XIX веке: за счет оттеснения жидкости испаряющимися газами, образующимися при плавлении электродов, поддерживается горение дуги.

Официально подводная сварка признана в 1932-м году. Инженер Константин Хренов в длинных резиновых перчатках сваривал детали в смывном бачке с проточной водой, электрод он покрывал водонепроницаемой обмазкой.

Первое практическое применение технологии зарегистрировано в 1936 году, подводная сварка применялась при подъеме судна в акватории Черного моря. Через два года водолазы-сварщики без завода в ДОК отремонтировали пароход Уссури, затем восстановили герметичность днища ледокола Сибиряков после снятия с каменистой отмели.

В начале 1942 года в одном из институтов Москвы была создана специальная лаборатория. Подводная сварка проводилась в огромной учебной камере, изобретались новые способы создания прочных сварных соединений под водой. Сейчас подобных учебных центров много. Технология совершенствуется, разрабатываются новые виды наплавочных материалов, оборудование.

Особенности сварки под водой

Сначала о человеческом факторе:

• организм подводного сварщика во время работы испытывает давление толщи воды, работать с оборудованием сложно;
• из-за поднимающихся пузырьков, вспенивания воды снижена видимость сварочной ванны, чаще происходит смещение наплавки;
• велик риск поражения током – вода хорошо проводит электричество, любой пробой смертельно опасен.

Основные отличия сварочного процесса:

• затруднен розжиг электрода из-за слоя ржавчины;
• работать можно только сверху вниз;
• под давлением воды на воздушный пузырь шов проплавляется глубоко;
• металл сразу остывает, образуются вдавленные чешуйки на соединении;
• работа ведется на повышенных токах;
• при быстрой кристаллизации металл становится хрупким.

Понятно, что работы осуществляет только опытный сварщик, имеющий подготовку водолаза.

Область применения

Методика подводной сварки используется:

• при возведении мостов;
• для быстрого ремонта трубопроводов, проложенных по дну водоемов;
• во время аварийных ситуаций на нефтяных платформах, гидротехнических сооружениях, дамбах;
• когда нужно срочно восстановить целостность судовых гребных винтов, обшивки корабля после повреждений.

Технология разрабатывалась для оперативных действий в боевой обстановке, но сейчас все чаще применяется в мирных целях.

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.

Технология подводной сварки

Принцип любых сварочных процессов – расплавление металла под воздействием электрической дуги. При розжиге электрода образуется газовый пузырь – вода разлагается под воздействием электротока. Образующийся газ высвобождает пространство для дальнейшего горения электродуги.

Расплав моментально охлаждается окружающей жидкостью без образования шлакового слоя. Температура соленой морской или океанской воды может быть минусовой. Металл не успевает впитать водород, окислиться. Процесс образования пузырей во время горения дуги непрерывный. При пользовании электродами их количество увеличивается, при работе сварочной проволокой их меньше.

Форма шва

Стыковые соединения при плохой видимости выполнить сложно. Для глубинных работ приемлемы тавровые швы и сварка внахлест. Наплавочный шов получается ровным, положение присадки можно скорректировать на ощупь.

Напряжение и ток

Под водой сваривают металл на высоком напряжении, чтобы поддерживалось стабильное горение дуги. В сравнении с обычными настройками, увеличивают от 30 до 35 В. Ток делают максимальным.

Желательно работать на постоянном токе, при переменном электродуга менее стабильная. Напряжение и сила тока увеличиваются с глубиной погружения. Технических ограничений по глубинности нет, можно варить металл при любом давлении воды.

Оборудование и расходные материалы

Подводная сварка производится типовыми генераторами тока: трансформаторами, инверторами, выпрямителями. Рекомендуемые параметры применяемого оборудования:

• напряжение 80 – 120 В;
• ампераж 180 – 220 А.

Кабель, шланги должны соответствовать стандартам электробезопасности, подводная сварка сопряжена с поражениями током, особенно в морской воде с высоким содержанием солей. При энергопотерях ухудшается горение дуги.

Электроды для подводной сварки делают с парафиновым или нитролаковым покрытием, часто применяют СВ-08, СВ-08ГА и подобные. Рекомендуемая порошковая проволока – СВ-08Г2С, ППС-АН1. Размер выбирается в зависимости от толщины свариваемых металлов.

Подводная сварка невозможна без использования скафандра. Когда применяется глубоководный металлический, важно соблюдать расстояние до рабочей зоны, чтобы не возникал разряд между инструментом и скафандром.

Требования к водолазам-сварщикам

Глубинность подводной сварки под водой ограничена возможностями человеческого организма. Во время резкого всплывания возникает декомпрессия – в крови образуются пузырьки газа. Водолаз-сварщик проходит двойное обучение:

• профессиональный курс сварщика на присвоение высокого разряда;
• профподготовку водолазов, дайверов, важно научиться правильно пользоваться аквалангом, рассчитывать время пребывания под водой, определять временные интервалы глубинной выдержки во время всплытия на поверхность.

В процессе подготовки кадров особое внимание уделяется технике безопасности, специалист должен уметь хорошо плавать, проверять оборудование, знать нюансы сварочного процесса. В затрудненных условиях важно правильно организовать рабочее место, чтобы не создавались лишние помехи от течений, волн. В рабочей зоне не должны находиться незакрепленные предметы.

Для подводной работы необходимо иметь представление об устройстве обшивки ремонтируемых судов, особенностях гидросооружений, возводимых мостовых конструкций. Обучение водолазов-сварщиков проводится в специализированных центрах, где есть бассейны, разнообразное сварочное оборудование.

Источник

Развитие подводной сварки

Подводная электросварка и электрорезка—область, сравни­тельно новая не только у нас, но и за границей. Первые опыты, показавшие практическую осуществимость процесса дуговой электросварки под водой, были проведены автором настоящей книги в начале 1932 г.

В СССР впервые подводная электросварка была применена в 1936—1938 гг. при подъеме парохода Борис на Черном море, затем при ремонте подводной части парохода Уссури и снятии с камней ледокола Сибиряков. Кадры подводных электросварщиков в то время ограничивались несколькими наиболее способными водо* лазами-самоучками, освоившими новую профессию и не имевшими возможности совершенствовать технику своего дела из-за отсут­ствия квалифицированного руководства. Накануне отечественной войны Советский Союз располагал незначительным практическим опытом подводной электросварки и весьма ограниченными кад­рами специалистов. В период отечественной войны отношение к новому производственному процессу коренным образом изме­нилось. Вследствие массовых повреждений судов в результате военных действий, недостаточности ремонтных баз и доков приш­лось более серьезно заняться изучением и освоением подводной электросварки.

В настоящее время в составе Аварийно-спасательной службы Военно-Морских Сил нет ни одного отряда или группы, где бы не применялись подводная электросварка и электрорезка. Решающим фактором успеха нового дела явилась массовая подго­товка подводных электросварщиков и резчиков, в совершенстве овладевших своей новой специальностью. Сварка и резка под водой нашли широкое применение в судоподъемных работах, что в значительной степени содействовало развитию подводного судо­ремонта, дающего возможность производить серьезные исправле­ния повреждений подводной части судов на плаву, не прибегая к постановке корабля в док. С применением электросварки на­много сократились сроки подводного судоремонта и более чем в 10 раз удешевилась его стоимость. В период войны при ремонте кораблей Военно-Морского Флота во многих случаях использова­лись подводная электросварка и резка, и корабли в кратчайшие сроки восстанавливали свою боеспособность.

До сего времени вся литература по электросварке и резке металлов под водой (отечественная и иностранная) ограничива­лась лишь несколькими статьями, помещенными в технических журналах, по преимуществу теоретического и описательного характера, содержащими очень мало практических указаний, необ­ходимых для производства работ.

Успех подводной электросварки и резки в первую очередь решается наличием хорошо обученных кадров электросварщиков и резчиков, в совершенстве владеющих своим делом. Успешная подготовка кадров, однако, немыслима без соответствующего учебного пособия, что и побудило Аварийно-спасательное управ­ление Военно-Морских Сил издать настоящую книгу, обобщаю­щую опыт экспериментальных исследований, производственных работ и подготовки кадров за период отечественной войны.

Наряду с описанием совершенно освоенных и проверенных производственных приемов с твердо установленными числовыми данными книга содержит сведения по новейшим процессам, испы­танным пока еще только в лаборатории, которые затем могут подвергнуться значительным изменениям и уточнениям. Это заме­чание в особенности следует отнести к совсем еще новым и только начинающим осваиваться процессам полуавтоматической подвод­ной электросварки и кислородно-электрической резки.

Настоящее учебное пособие рассчитано на подготовку кур­санта, имеющего образование в объеме не ниже 5 классов сред­ней школы. В первых главах учебника изложены необходимые основы сварочной техники, причем сначала идет описание уже изученных и освоенных приемов сварки на воздухе, с которых и должно начинаться практическое обучение курсанта. В даль­нейшем излагаются особенности подводной электросварки н резки. Осиовные положення, обязательные для производства сварки и резки металлов на воздухе, переносятся и на подвод­ные работы. В необходимых случаях на страницах данной книги приводятся элементарные сведения по свойствам металлов, основ­ным законам электротехники и прочности металлов.

Аварийно-спасательное Управление обращается с просьбой ко всем подразделениям аварийно-спасательной службы, а также ко всем читателям книги — присылать свои замечания и поже­лания относительно содержания настоящей книги, которые будут способствовать улучшению качества при ее повторном издании.

Начальник АСУ ВМС инженер-вице-адмирал А. А. ФРОЛОВ

Источник

Сварка под водой или подводная сварка

В основе дуговой подводной сварки лежит устойчивый принцип горения в газовом пузыре, который имеет место при сильном охлаждении окружающей среды. Образование пузыря становится возможным посредством улетучивания и деления газов, воды жидких металлов. Около горящей дуги происходит выделение значительного числа газов. Это вызывает частичное выделение газов в виде пузырьков. Вода, в свою очередь, в дуге делится на водород и кислород. Кислород вместе с металлом образуют окислы.

Чем объясняется стабильное горение под водой? Такое явление основывается на принципе минимума энергии Штеенбека – относительное охлаждение любого элемента дуги возмещается увеличением уровня энергии, которая выделяется на участке. Компенсирование тепловых потерь происходит под высоким напряжением (35 вольт).

Сварка под водой выполняется с использованием постоянного и переменного тока. Постоянный ток делает дугу намного устойчивей, нежели, переменный.

История открытия подводной сварки

Доказательства горения дуги под водой, с теоретической точки зрения, было известно еще в 80 годах XIX столетия. А вот практическое обоснование было продемонстрировано в 1932 году советским инженером К.К. Хреновым. Середина 30 годов ознаменовалась использованием ручной дуговой сварки для множества работ. Такой вид применялся для ремонта парохода, носивший название «Уссури».

Особенности сварки под водой

Людям далеких от такой сферы деятельности подобный процесс кажется удивительным, и непонятным. Также он противоречит законам физики, однако, именно эта особенность дает право сварки на существование. За счет испарения воды и выделения газа образуется пузырь, в котором и происходит горение дуги. Без сомнения, подводный способ характеризуется повышенными требованиями к изоляции: Как известно, любая вода, в том числе и морская выступает отличным проводником. Поэтому для того чтобы не допустить потери электричества все провода нуждаются в тщательном изолировании. Подобные требования выдвигаются и к технике безопасности.

Применение подводной сварки

Подводная сварка нашла применение в следующих сферах:

• в строительстве гидротехнических сооружений;
• возведение подводной части трубопроводных, судовых и других конструкций.

Разновидность сварки под водой

На сегодня известно четыре основных способа подводной сварки:

1. в сухой глубоководной камере;
2. в рабочей камере;
3. в портативном сухом боксе;
4. мокрая сварка.

Процесс подводной сварки в сухой обстановке

Такая разновидность предполагает содержание в камере не только сварщика, но и сварного узла. Процесс сваривания в глубоководной камере характеризуется высоким качеством сварных швов. Однако, используемые камеры крупные и массивные. Для ее сооружения потребуется большое количество дополнительных денежных средств и вспомогательного оборудования. Для того чтобы создать естественную среду, камера непосредственно устанавливается на места, где будут соединяться трубы. После помещения уплотнений между трубой и камерой, а также пневматической заглушки, происходит вытеснение морской воды с помощью газа. После того как вода была вытеснена сварка выполняется в сухой среде.

Понятие «сварка в сухой среде» означает процесс сваривания, который происходит под высоким давлением и в абсолютно изолированной среде от воды.

Сухая гидросварка

Для выполнения такой разновидности сварки, прежде всего, должна присутствовать стабильная сухая газовая среда вокруг мест сваривания и сварочной головки. Это становится возможным за счет использования специальных камер, изготовленных на заказ или невесомых портативных боксов. Что характерно, в этих случаях полуавтоматическая сварка, основываясь, на работу электродной проволоки происходит в сухой среде.

Мокрая сварка под водой

Она может быть выполнена в двух режимах:

Соединение ручной сваркой может быть выполнено внахлестку, угловым, иногда стыковым, но чаще всего используется способ опирающегося электрода. Горение дуг при таком способе характеризуется устойчивостью. Подобным способом можно заварить швы, не завися от пространственного положения. Многообещающим выступает полуавтоматический вариант, в котором комбинируется механическая подача проволоки в зону дуги с подвижностью и глобальностью ручного варианта. За счет механической подачи проволоки становится возможным длительное время выполнять подводную сварку без перерывов.

Источник