Как сваривают под водой

Сварка под водой

Подводная сварка — это метод соединения металлических изделий находящихся в жидкой среде. Он используется для строительства и ремонта опор мостов, прокладки трубопроводов через водоемы, и аварийных работах на судах. В зависимости от глубины, на которой будет вестись сварка, применяется разнообразное оборудование. Каковы нюансы этого метода? Как выполняется сварка под водой и какое используется для этого оборудование? Подробные ответы в статье ниже и в прилагаемом видео.

Особенности сварки под водой

Сварочный процесс выполняемый под слоем воды — довольно опасное занятие ввиду полного нахождения сварщика в токопроводящей среде. Организм испытывает и перегрузки из-за давления жидкости. Но благодаря этому методу соединения металлических изделий возможна быстрая прокладка трубопровода для водоснабжения поселка или микрорайона. Связать две части города мостом через реку тоже реально благодаря подводной сварке.

Сам процесс возможен из-за оттеснения жидкости испаряющимися газами от плавления металла и обмазки электрода. Данная воздушная смесь выталкивает воду из сварочной ванны и позволяет удерживать дугу и вести шов. У этого способа сваривания стали есть ряд особенностей:

Виды подводной сварки

Сварка под водой имеет несколько вариантов. Все они основаны на создании сварочной ванны путем горения электрической дуги, но отличаются видами исполнения и предназначения.

Ручная мокрая и полуавтоматическая

Самым простым и дешевым методом подводного соединения металлов считается мокрая ручная сварка. Она выполняется покрытыми электродами или горелкой с механизмом подачи проволоки и продувкой защитным газом. Этим методом можно быстро заварить стык трубы или тавровое соединение опоры моста. Так легко поставить латку на днище корабля в чрезвычайных условиях, когда до ремонтной верфи еще далеко.

Работа покрытыми электродами в подводных условиях схожа на аналогичный процесс на суше. Так выполняется сварка и резка металлов погруженных в жидкость. Только для разрезания стали необходимо еще больше поднять силу тока и удерживать электрод на одном месте, пока там не появиться сквозное отверстие. Этому можно содействовать, если после расплавления верхнего слоя пытаться проткнуть стержнем электрода оставшуюся толщину металла. Эти работы могут проводиться на глубине максимум 40 метров. Но вести их следует короткими этапами с перерывами. Кабеля, подаваемые в воду, должны быть цельные (без скруток) для избежания потерь напряжения и ударов тока. Держатель специализированный для подводной сварки, содержит минимум открытых токопроводящих частей. Электроды должны вставляться и фиксироваться одним движением.

В рабочей камере

Подводная сварка в небольшой камере используется там, где требуется особо прочное соединение. Метод заключается в применении небольшого резервуара, который накладывается вокруг трубы. Из него откачивается вода. Стенки камеры имеют прозрачную структуру, через которую легко наблюдать за горением дуги и формированием шва. Сварщик управляет горелкой через специальные отверстия.

Благодаря этому шов выполняется в сухой среде, как обычное соединение. Металл остывает постепенно, что содействует хорошим показателям ударной вязкости. Испаряющиеся газы не создают бульбы, мешающие обзору. Но метод имеет недостатки ввиду специализированного изготовления камеры под конкретные виды работ. Поэтому применяется только на очень ответственных стыках. Поскольку сам сварщик продолжает находится под водой, максимальная глубина работ остается 40 метров.

В сухом боксе

Еще один метод подводной сварки заключается в помещении изделия и сварщика в мобильный бокс, из которого выкачивается вода. Рабочий остается в водолазном костюме, но работает в полностью сухой среде, или стоя по пояс в воде. Швы получаются как на суше. На сварщика не давит окружающая жидкость. Работы ведутся с большей продолжительностью и скоростью. Метод используется на ответственных соединениях, объемных конструкциях, или больших глубинах. Является одним из самых дорогих ввиду необходимости подъемного крана и аренды самого бокса.

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.

Применяемые электроды

Электроды для подводной сварки в своем составе похожи на применяемые аналогичные материалы на суше. Проволока для стержня изготавливается из малоуглеродистой стали. Это содействует хорошей интеграции в основной металл и предотвращению пор.

Обмазка, создающая газовое облако, идентична электродам для сварки на воздухе. Отличаются эти изделия более толстым слоем покрытия. Еще в ее состав добавляют целлулоидный лак, смолу и парафин, что создает защитный слой от влаги. Благодаря этому обмазка электродов не раскисает в воде.

Возможности подводной резки

Хотя разрезать металлическое изделие под водой возможно и покрытыми электродами, существуют и более быстрые методы, применяемые для объемных работ. В данном случае используется электрод-кислородная резка. В процессе участвуют: аппарат с постоянным током, кислородный баллон, рукав с кабелем и шлангом, специальный держатель. Суть заключается в разогревании металла электрической дугой от неплавящегося электрода. Последний имеет трубчатую структуру, через отверстие в котором подается струя кислорода, разделяющая расплавленный металл. Испарения от дуги предотвращают попадание воды в зону сварки.

Сваривание металлов под водой трудоемкий и рискованный процесс. В зависимости от глубины и характера соединения используются различные виды этой сварки. Но благодаря такому методу возможно очень быстро возводить мосты, и прокладывать магистрали из труб.

Источник

Подводная сварка

Есть много металлических объектов, расположенных в воде: мосты, причалы, трубопроводы и т.д., и периодически требуется проводить их ремонт. Это позволяют сделать существующие виды, режимы и особенности сварки под водой, т.к. данный метод соединения или резки дает возможность проводить ремонтные работы не только на суше.

Сварка металла под водой – это один из самых сложных и уникальных процессов соединения элементов.

В чем особенности подводной сварки

При выполнении подводной сварки человек находится в среде, хорошо проводящей ток, кроме этого, он испытывает давление массы жидкости.

Отличия подводной сварки:

Где в основном применяется

Такой способ соединения деталей применяется при выполнении разных работ на объектах, расположенных под водой:

Как работает подводная сварка

Принцип действия любой сварки заключается в расплавлении металла. Когда в воде разжигается электрод, жидкость начинает разлагаться и образуется газовый пузырь, он освобождает место для горения дуги.

За счет низкой температуры окружающей среды расплав моментально остывает, поэтому шлаковый слой не образуется.

Разновидности процесса

Есть несколько способов выполнения подводной сварки, между собой они различаются видом и особенностями проведения.

В сухой среде

Эта разновидность сварки подразумевает, что сварщик и место на предмете, с которым он будет работать, помещаются в специальный бокс, из которого откачивают воду. Хотя человек не снимает водолазный костюм и может находиться по пояс в воде, но в месте наложения шва сухая среда. Результат получается такой же, как на суше. Это дорогой метод, требующий аренды специального бокса, техники, которая его опускает и поднимает. Он используется, когда работы проводятся на большой глубине или надо соединять объемные детали и к качеству шва предъявляются высокие требования.

Сварка в сухой среде подразумевает работу в специальном боксе.

При помощи защитного газа

Для выполнения небольших швов, когда не стоит задача получить особо прочное соединение, работа осуществляется с помощью резервуара небольшого размера, накладываемого там, где будет проводиться сварка. Из него откачивают воду, а т.к. стенки прозрачные, то сварщик может визуально контролировать процесс формирования шва. Рабочим инструментом управляют через специальное отверстие.

Здесь сварка также выполняется в сухой среде, что позволяет шву остывать постепенно, а это положительно сказывается на показателях его ударной вязкости. Образующиеся газы не мешают обзору, но недостаток метода в том, что под каждый вид работ придется делать отдельную камеру.

Используется он при необходимости выполнения особо ответственных соединений. Здесь сварщик находится в воде, поэтому может работать на глубине до 40 м.

Мокрая ручная и полуавтоматическая

Этот способ соединения деталей под водой отличается простотой и дешевизной. Для мокрой сварки необходимы электроды со специальной обмазкой. При полуавтоматическом методе используется горелка, в которую встроен механизм, способный подавать проволоку и продувать защитный газ. Применяется для ремонта судов вдалеке от порта, когда надо заварить трубопровод и т.д.

Мокрая ручная сварка отличается дешевизной.

Что потребуется сварщику

Для сварки под водой понадобится силовое оборудование, его конструкция почти не отличается от того, что используется на суше. То, что предназначено для работы на больших глубинах, может иметь некоторые различия в конструкции.

Кабели и специальные шланги

Технология выполнения работ, а также соблюдение мер электробезопасности предъявляют особые требования к целостности кабелей и шлангов, по которым подводится питание, откачивается вода, подается проволока, защитный газ. Часто такие работы выполняются в морской воде, а она хорошо проводит электрический ток. Наличие на кабелях скруток может стать причиной не только утечки тока, но и быть опасным для сварщика.

Для выполнения работ под водой понадобятся специальные шланги.

Скафандр или подобное оборудование

Сварщик вынужден работать на большой глубине, поэтому ему понадобится специальное снаряжение, это может быть скафандр или подобное оборудование. Соленая вода имеет высокую проводимость, поэтому дуга может образоваться на расстоянии от свариваемых деталей.

При установлении положительной проводимости между ними и металлическими частями скафандра и при сокращении расстояния от них до электрода может появиться разряд.

Электроды, проволоки и т. д.

Используют электроды из низкоуглеродистой стали, т.к. они менее подвержены негативному воздействию жидкости. Имеющаяся на них обмазка дополнительно покрывается защитными средствами, которые за счет создания водонепроницаемого слоя не дают ей преждевременно разрушаться.

Работу выполняют электродами диаметром 4-6 мм, например, марки Св-08 и аналогичными. Для полуавтоматической сварки используют проволоку СВ-08Г2С и аналогичную. При смене электрода оборудование отключается.

Для сварки под водой используют электроды из низкоуглеродистой стали.

Технологический процесс

Принцип действия сварки под водой: в месте проведения работ из выделяемого во время горения дуги газа получается пузырь, он освобождает пространство от воды, и уже в нем образуется и поддерживается дуга. При ее горении выделяется тепло, плавящее материал, но его быстрое охлаждение водой усложняет сваривание. Иногда температура соленой воды может опускаться ниже нуля.

При горении дуги распадается металл и образуется газ, кроме этого, под действием тока и температуры разлагается вода, в результате выделяется водород и кислород. Такие пузыри легче жидкости, поэтому устремляются вверх, а на их месте появляется новая порция газа.

Настройка напряжения

Для выполнения такой сварки необходимо напряжение 30-35 В. Чтобы подать его на глубину, сварочный аппарат должен вырабатывать 80-120 В и 180-220 А. Более качественные результаты будут при работе с постоянным током, но это можно делать и переменным.

Для качества получаемого шва не важно, на какой глубине выполняется сварка, надо только создавать условия для устойчивого горения дуги (увеличивать напряжение). Предел глубины, на которой могут выполняться такие работы, не имеет технических ограничений, на это влияют только физические возможности человека.

Характеристики шва

Под водой сварщику работать тяжело, т.к. постоянно движется не только газ, но и сажа, дым, образующиеся в процессе сварки, что ухудшает видимость. В связи с этим сварочный шов делают в виде тавров, для чего свариваемые изделия располагают практически под прямым углом друг к другу. Если надо работать в одной плоскости, выполняется сварка внахлест, а не встык.

Такие швы можно создавать даже при плохой видимости, при этом опытный сварщик все делает практически на ощупь, ориентируясь только по кромке деталей.

Как обрабатывать шов

При выполнении подводной сварки остывание шва происходит намного быстрее, чем при проведении таких работ на суше. Это связано с высокой теплопроводностью жидкости. Так как все происходит быстро, металл не успевает впитывать выделяющийся водород, поэтому не окисляется. Если нет окалины, то и удалять ее не надо.

При подводной сварке остывание шва происходит намного быстрее.

Резка металлов под водой

Часто необходимо проводить резку под водой. Сделать это можно с помощью подводных электродов или кислородно-электродным способом. В держателе фиксируют неплавящийся электрод, внутри которого есть отверстие для подачи кислорода под давлением. Резка выполняется электрической дугой, вода закипает и создается пузырь, не дающий воде попасть в место резки, а кислородом выдувают из шва расплавленный металл. Постоянно идущие пузырьки ухудшают видимость, поэтому сварщик при помощи магнитных маячков или насечек отмечает место проведения работ, а затем начинает резку.

Контроль за процессом и исправление дефектов

Когда сварка под водой выполняется электродами, это связано с рядом проблем:

Большое количество газа ухудшает видимость, в результате чего образуются такие дефекты, как непровары и несплавления. Качество шва во многом зависит от квалификации сварки, поэтому к выполнению подводных работ допускаются только сварщики, имеющие высокий разряд.

Решить описанные проблемы помогает использование герметичного механизированного оборудования с применением специальной проволоки. Это позволяет уменьшить выбросы сварочных газов, улучшить качество шва и получить требуемые его характеристики.

Как произвести в домашних условиях

Проводить такие работы в домашних условиях не рекомендуется. Для этого необходимо иметь не только навыки сварщика высокого разряда, но и дайвера, а получить их самостоятельно вряд ли удастся. При наличии соответствующих навыков, оборудования и помощника выполнить сварку под водой можно и в домашних условиях.

Требования к безопасности

При проведении таких сварочных работ надо соблюдать следующие правила:

Необходимые инструменты и оборудование

Для выполнения подводной варки понадобятся специальные электроды и универсальный их держатель. Здесь не надо подавать кислород, поэтому и оборудование не требуется. Для создания и поддержки электрической дуги понадобится генератор постоянного тока, например BROCO BR-22.

Осуществление отвода водорода

В процессе проведения работ вода, под действием тока и высокой температуры, преобразуется в кислород и водород. Так как получившийся газ легче воды, он самостоятельно поднимается, а на его месте образуются новые пузырьки.

Общее описание процесса

Под водой можно выполнить 2 вида сварки:

О профессии подводного сварщика

Человек, выполняющий подводную сварку, работает в особо сложных условиях, поэтому к проведению работ допускаются люди, прошедшие специальное обучение и получившие высокую квалификацию.

Требования

Сварка в воде подразумевает наличие дополнительных сложностей, по сравнению с тем, когда эта работа выполняется на суше. При резком подъеме с глубины на поверхность в крови образуются пузырьки газа, поэтому такой процесс должен выполняться правильно.

Во время обучения будущий подводный сварщик изучает:

Много внимания уделяется изучению правил безопасности. Человек не только должен знать все тонкости сварочного процесса, но и уметь проверять оборудование, организовывать рабочее место, хорошо плавать.

Перед выполнением подводных работ надо ознакомиться с особенностями предметов, с которыми придется работать (обшивка судна, мосты, гидросооружения и т.д.). Обучение проводят в специализированных центрах, где обязательно есть бассейны и все необходимое оборудование.

Заработная плата

Средняя зарплата простого сварщика в РФ составляет 50-60 тыс. руб. в месяц. Выполнение таких работ под водой оплачивается намного выше, в среднем 100-120 тыс. руб. На величину зарплаты влияет разряд и навыки сварщика, регион проведения работ, уровень компании, в которой он работает.

Сложность обучения

Человек, выбравший профессию подводного сварщика, должен быть готов к существующим рискам и трудностям. Получить эту профессию можно в специализированных учебных центрах, организациях, работающих в указанном направлении, водолазных школах. Чтобы поступить в такое заведение, он должен иметь дипломы сварщика и технического дайвера.

В зависимости от степени подготовки человека и навыков, которые он хочет приобрести, длительность обучения составляет от 14 дней до 2 лет. Одновременно дают теоретические знания и проводят практические занятия, изучаются и отрабатываются правила проведения сварки под водой, работы с аквалангом, техника безопасности.

При выполнении подводной сварки надо строго соблюдать технологический процесс, а также разработанные правила безопасности, только так можно получить качественный результат и максимально обезопасить сварщика и других людей, принимающих участие в таких работах.

Источник

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:

Основные отличия сварочного процесса:

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

Область применения

Методика подводной сварки используется:

Виды подводной сварки

Сваривать металл в воде можно несколькими способами:

Сухая подводная сварка в боксе или камере используется редко, слишком велики расходы:

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:

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:

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:

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