Оборудование для подводной сварки

Обновлено: 20.09.2024

• В чем отличие экзотермической резки от электродуговой и электрокислородной?
Электродуговая резка происходит вследствие выплавления (выжигания) токопроводящих материалов - чугуна, нержавеющих сталей, цветных металлов и их сплавов - при горении электрической дуги. Качество резки невысокое, а производительность низкая.
Электрокислородная резка происходит вследствие сгорания разогретого металла в струе кислорода. Возможна резка металлов, температура возгорания которых ниже температуры их плавления: малоуглеродистых, низколегированных и некоторых сортов специальных сталей. Чугун, медь, алюминий и нержавеющие стали электрокислородной сварке не поддаются.
Экзотермическая резка – это вид кислородной резки специальными трубчатыми электродами, при горении которых происходит экзотермическая (с выделением тепла) химическая реакция, и образующаяся плазма (5500°С) обеспечивает резку не только всех видов металлов, но и бетона, дерева, композитных материалов. Экзотермическая резка может проводится без непрерывной подачи электрического тока, который необходим лишь на начальном этапе для поджига электрода в кислородной струе.

• Какие требования предъявляются к источнику тока для подводной сварки?
Для подводной сварки применяются генераторы постоянного тока с пределами регулирования силы тока 100-500 А. Ток короткого замыкания, когда напряжение на клеммах равно нулю, в генераторах для сварки не должен превышать рабочий ток более чем в два раза. Восстанавливать напряжение до 25 В генераторы должны не более чем за 0,5 сек. Для повышения надежности зажигания сварочной дуги и компенсации потерь напряжения в силовом кабеле, рабочее напряжение выбирают 35-40 В. При работе на небольших глубинах (до 20 м) возможно краткосрочное использование аккумуляторных батарей (12 В или 24 В).

• Как проверить полярность системы при монтаже оборудования BROCO?
- Подсоедините силовой кабель (-) и кабель заземления (+) к соответствующим клеммам генератора постоянного тока.
- Подсоедините один электрод к кабелю заземления, а другой электрод закрепите в электрододержателе BR-22.
- Погрузите концы обоих электродов в емкость с соленой водой, держа их на удалении 5 см друг от друга.
- Включите генератор. Пузыри газа потекут от отрицательного полюса (-) к положительному (+).
- Полярность системы корректна, если пузыри образуются на электроде, закрепленном в электрододержателе. В противном случае кабели на генераторе следует поменять местами.

• Как правильно выбрать силу тока при сварке под водой?
Зажигание сварочной дуги под водой осуществляется чиркающим движением конца электрода по изделию. Для обеспечения качества подводной сварки большое значение имеет правильный выбор силы сварочного тока. Рекомендуется диапазон 120-240 А. Ориентировочный подбор силы тока при горизонтальной сварке производят по диаметру электрода, руководствуясь следующей эмпирической формулой:
I = K x d,
где K = 40 . . . 50, d – диаметр электрода (мм).
При вертикальной сварке ток принимают на 10%, а при потолочной – на 15% меньше, чем при сварке в горизонтальном нижнем положении.

В Таблице приведены рекомендованные значения силы тока для каждого типа электродов BROCO SofTouch. Значения силы тока являются осредненными и должны быть уточнены по результатам пробной сварки в конкретных условиях.

• Как правильно выбрать силу тока при экзотермической резке под водой?
Для поджигания электрода BROCO достаточно слаботочного (150–200 А) источника питания, который используется только для поджигания электрода в течение 5-15 сек. Затем электропитание может быть отключено. Перед началом работ установите генератор постоянного тока на выходную силу тока 150 А.
Если длина кабеля превышает 152 м, BROCO рекомендует увеличивать ток на 2 ампера на каждые последующие 17 метров кабеля.

Пример.
Рабочая глубина - 200 м, длина силового кабеля - 240 м.
Требуемая сила тока в электроде - 150 А.
Расчет силы тока в генераторе:
К значению 169 А для силового кабеля длиной 152 м следует добавить 2 А * (240-152) / 17 = 10.4 А.
ВСЕГО = 179.4 А.
Таким образом, генератор постоянного тока следует настроить на выходную силу тока 179.4 А, чтобы получить необходимую силу тока 150 А в электроде на глубине 200 м при длине силового кабеля 240 м.

• Можно ли использовать аккумуляторную батарею в качестве источника постоянного тока?
Использование аккумуляторной батареи судна, катера или автомобиля (12В или 24В ПОСТОЯННЫЙ ТОК) в качестве источника постоянного тока при резке/сварке возможно при проведении подводных работ на глубинах до 20 м.

• Какие существуют комплекты ЗИП для электрододержателя BROCO BR-22?
Существуют два комплекта запасных частей для BR-22: большой (артикул SPK-C) и малый (артикул SPK-M).
В большой комплект входят практически все составляющие части электрододержателя. В малом комплекте имеются запасные цанги, пластиковые болты и гайки, шток кислородного клапана, словом все, что в первую очередь подвергается износу и требует замены.

• Каков ресурс накидной муфты и цанги электрододержателя BR-22?
Ресурс накидной муфты - приблизительно 150-200 электродов, а цанги - 20-30 электродов. Можно заказать муфту, сменные цанги.
Сменная цанга с прокладкой – артикул ТА22хх (например, ТА2214 для цанги 6.4 мм (1/4”), ТА2238 для цанги 9.5 мм (3/8”)).

• Как подобрать электрод BROCO для резки конкретного материала?
Электроды диаметром 6.4 мм предназначены для резки металла толщиной до 12 мм и позволяют получать более узкую линию реза.
Электродами диаметром 9.5 мм рекомендуют работать по металлу толщиной более 12 мм.
Электроды длиной 915 мм позволяют резать на больших глубинах, выполнять длинные прямолинейные резы, работать в условиях, исключающих приближение водолаза к линии реза, а также тогда, когда невозможно часто менять электроды.
Для резки (плавления) бетона и камня всегда используются электроды диаметром 9.5 мм.

• Как подобрать электрод BROCO для сварки конкретного материала?
Электрод для сварки BROCO представляет собой цилиндрический металлический стержень длиной 450 мм и диаметром 3.2, 4.0 или 4.8 мм. На его поверхность нанесено минеральное покрытие “Mil-Spec” толщиной 0.5-1.3 мм. Участок примерно в 50 мм на одном конце остается без покрытия и предназначен для закрепления электрода в держателе и для подвода сварочного тока. Сварочные электроды BROCO поставляются в прочных герметичных тубусах.
BROCO выпускает две серии электродов для сварки: недорогая серия EasyTouch предназначена для выполнения неконструкционных соединений из углеродистых сталей. Серия электродов SofTouch применяется для сварки ответственных конструкций из углеродистых и нержавеющих сталей. Проведенные испытания электродов EasyTouch показали механические свойства сварного шва на уровне Э42. Электроды SofTouch обеспечивают качество сварного шва, сравнимое со сваркой на поверхности.

• Как поджечь электрод для резки в отсутствие генератора постоянного тока?
При работе на мелководье электрод можно поджечь над поверхностью воды, а затем погрузить под воду и выполнять работу. Электрод может быть зажжен с помощью газовой горелки или иного источника пламени (например, горящей древесиной). Подача кислорода – минимальна. Воспламенение электрода произойдет через 3-7 секунд. После воспламенения подачу кислорода следует плавно увеличить.

Оборудование для подводной сварки

Главная > FAQ > Оборудование для резки и сварки > Принцип, технология работы, меры безопасности при проведении работ по резки и сварке под водой.

Принцип, технология работы, меры безопасности при проведении работ по резки и сварке под водой.

Принцип и технология экзотермической резки

Сущность процесса резки заключается в том, что железо, будучи нагрето до температуры 1100-1300°С, приобретает способность сгорать в струе кислорода. Процесс окисления железа экзотермичен, то есть протекает с выделением тепла, тем самым соседние участки железа подогреваются до температуры возгорания. Таким образом, создаются условия для продолжения процесса резки, и он становится непрерывным. Режущая струя кислорода постепенно проникает в металл, разрезая его насквозь и одновременно выдувая образовавшиеся шлаки.

При резке стали протекают следующие реакции окисления:
2Fe + O2 = 2FeO + 130 ккал/моль
4Fe + 3O2 = 2Fe2O3 + 395.2 ккал/моль

Оборудование для экзотермической резки.

Оборудование для экзотермической резки и сварки состоит из ряда компонентов, полный комплект которых обеспечивает подачу в электрододержатель кислорода (до 2100 л/мин) и электрической энергии (постоянный ток 150-200 А):

Кислород, содержащийся под высоким давлением в баллоне, поступает в кислородный редуктор, где его давление понижается. При открытии вентиля кислород по шлангу поступает к кислородному клапану электрододержателя. При нажатии на рычаг, расположенный на электрододержателе, кислородный клапан открывается, и поток кислорода поступает во внутреннюю трубчатую полость электрода.

При возникновении аварийных ситуаций, по команде водолаза закрываются вентили на баллоне и кислородном редукторе, подача кислорода к электрододержателю прекращается.

Электрод зажигается в кислородной струе, благодаря воздействию на него слаботочной электрической дуги, возникающей между ним и разрезаемым объектом (или специальной пластиной контактного воспламенителя дуги). В отличие от традиционной электрокислородной резки, для поджигания электрода достаточно слаботочного (150–200 А) источника электропитания, который используется только для поджигания электрода в течение 5-15 сек, а затем электропитание может быть отключено.

В качестве источника электропитания можно использовать аккумуляторную батарею судна или катера (12В или 24В ПОСТОЯННЫЙ ТОК), обычный автомобильный аккумулятор или иной источник постоянного тока. Использование аккумуляторной батареи в качестве источника электроэнергии рекомендуется при проведении подводных работ на глубинах до 20 м.

Для безопасности подводных работ электрическая цепь оборудована двухполюсным рубильником, рассчитанным на разрывный ток 400 А .

Монтаж оборудования для экзотермической резки.

1. Перед началом работы осмотрите оборудование и убедитесь в том, что кислородный шланг и электрические кабели не имеют видимых повреждений, надрезов и проколов, а фитинги и соединительные адаптеры не повреждены коррозией; все электрические соединения водонепроницаемы и тщательно изолированы по крайней мере на 10 см в обе стороны от мест соединения; корпус электрододержателя в хорошем состоянии, неопреновые уплотнительные прокладки не имеют повреждений.

2. Присоедините кислородный редуктор к кислородному баллону, а выход редуктора соедините с кислородным шлангом электрододержателя.

3. Установите выходное давление кислородного редуктора на 6.1 бар больше предполагаемого внешнего давления на рабочей глубине.

4. Произведите чистку электрододержателя. Проверьте все фитинги, соединения на герметичность, используя для этого мыльную воду.

5. Присоедините один конец кабеля заземления к положительной (+) клемме источника электроэнергии, а другой - к «массе» (разрезаемому металлу).

6. Установите источник электроэнергии на силу тока 150 А.

7. Проверьте полярность системы.
- Подсоедините силовой кабель (-) и кабель заземления (+) к соответствующим клеммам источника электроэнергии.
- Подсоедините один электрод к кабелю заземления, а другой электрод закрепите в электрододержателе.
- Погрузите концы обоих электродов в емкость с соленой водой, держа их на удалении 5 см друг от друга.
- Включите источник электроэнергии. Пузыри воздуха потекут от отрицательного (-) к положительному (+) полюсу.
- Полярность системы корректна, если пузыри образуются на электроде, закрепленном в электрододержателе. В противном случае кабели на источнике электроэнергии следует поменять местами.

Предупреждение:Никогда не стойте спиной к месту заземления электрического кабеля. Водолаз, стоящий между горящим электродом и местом заземления, рискует получить электрический удар или электролитическое повреждение шлема. Никогда не прикасайтесь горящим электродом к металлическим деталям водолазного гидрокостюма или иного оборудования.

8. Зафиксируйте клемму заземления максимально близко к месту резки.

9. Проверьте правильность установки выходного давления в кислородном редукторе. При нажатом рычаге кислородного клапана электрододержателя факел кислорода из электрода не должен быть короче 15 см.

Методика экзотермической резки.

Для экзотермической резки под водой применяются электроды BROCO диаметром 6.4 или 9.5 мм. При резке электродами диаметром 6.4 мм рекомендуется непрерывная подача электроэнергии, поскольку иначе трудно поддерживать горение электродов.

1. Вставьте электрод в держатель.
2. Разместите конец электрода в начальной точке реза и в течение 4-х секунд держите нажатым рычаг подачи кислорода, чтобы потоком кислорода прочистить электрод изнутри.
3. Продолжая удерживать нажатым рычаг подачи кислорода, дайте команду оператору водолазного поста на включение источника электроэнергии.
4. Чиркните концом электрода по разрезаемому металлу или специальной медной или металлической пластине с заземлением, чтобы возникла электрическая дуга.
5. Как только возникла дуга и зажегся электрод, приступайте к резке. В зависимости от толщины разрезаемого металла, электрод должен иметь наклон 45- 90 градусов к разрезаемой поверхности.
6. Когда длина электрода сократится до 7-8 см, дайте оператору водолазного поста команду на отключение электроэнергии.
7. Прекратите работу и отпустите рычаг подачи кислорода, чтобы остановить горение электрода.
8. После того, как оператор подтвердил отключение электроэнергии, удалите остаток сгоревшего электрода из электрододержателя.
9. Вставьте в держатель новый электрод и продолжайте резку.

Резка стали.

Электроды диаметром 6.4 мм используются для подводной резки стали, толщина которой не превышает 12.7 мм. Электрод диаметром 6.4 мм оставляет узкий разрез и потому предпочтителен при фигурной резке.
В условиях плохой видимости или для резки более толстых сталей, используются электроды диаметром 9.5 мм. Электрод 9.5 мм предпочтительней использовать для резки стали толщиной более 12.7 мм. Для резки металла толщиной более 3 см, используйте гидравлическую пилу и клинья.

Резка чугуна, нержавеющей стали и цветных металлов.

Электроды BROCO позволяют резать все эти материалы. При резке толстого металла может потребоваться гидравлический режущий инструмент (пила) и распорные клинья. Максимальная эффективность резки может быть достигнута методом прожигания ряда отверстий и последующим их соединением распилом.

Резка толстых цветных металлов.

При толщине металла более 7.5 см давление кислорода в электроде должно превышать внешнее давление на 7.5 бар.
Резка (плавление) бетона и скальных пород.
При резке (плавлении) бетона или скальных пород используйте электроды диаметром 9.5 мм.
Зажгите электрод, чиркнув для этого его концом по медной или металлической пластине, прикрепленной к заземленному кабелю. Держа нажатым рычаг кислородного клапана, перенесите электрод с пластины к разрезаемому материалу. Прижмите конец электрода к материалу и приступайте к резке. Периодически вынимайте электрод из разреза, чтобы струя кислорода уносила продукты резки и очищала рабочую поверхность.

Резка канатов и древесины.

Зажгите электрод, чиркнув для этого его концом по медной или металлической пластине, прикрепленной к заземленному кабелю. Держите нажатым рычаг кислородного клапана, перенесите электрод с пластины к разрезаемому материалу. При проведении подводных работ на корпусе судна электрод можно сгибать на угол до 90°, чтобы предотвратить повреждение корпуса судна, рулевых устройств и вала гребного винта. При резке витых канатов можно использовать электрод диаметром 6.4 мм. При работе с электродом 6.4 мм необходим постоянный контакт «металл-металл» для поддержания горения электрода.

Резка в мелкой воде, резка без электрической дуги.

При экзотермической резке в очень мелкой воде электрод поджигается над поверхностью воды, а затем погружается в воду к месту работ. В случае, если источник электроэнергии недоступен, электрод может быть зажжен с помощью газовой горелки или иного источника пламени (например, горящей древесины). Воспламенение произойдет через 3-7 секунд.

Принцип и технология сварки под водой.

Мокрая сварка предполагает непосредственное горение сварочной дуги в воде. Способ основан на способности дуги устойчиво гореть в подводном газовом пузыре, образующемся при испарении и разложении воды электрическим током.

Ручная сварка предполагает, что пространственное управление электрической дугой, а также смена электродов осуществляются вручную. Сварочный электрод, закрепленный в электрододержателе, находится в руках у водолаза-сварщика. Сварщик «ведет» электрическую дугу движениями руки. При сгорании электрода приходится останавливать сварочный процесс и электрод заменять.

Достоинства мокрой ручной сварки:

1. Процесс происходит без каких-либо дополнительных сооружений или устройств.
2. Водолаз-сварщик имеет большую свободу перемещений и может вести работу в труднодоступных местах.
3. Сварка проводится быстро и с меньшими затратами.

Недостатки мокрой ручной сварки:

1. Невысокая производительность.
2. Значительное количество газовой фазы и механической взвести в рабочей зоне затрудняет визуальный контроль горения дуги и формирование шва.
3. Прочностные и пластические свойства получаемых соединений отличаются неоднородностью и существенно зависят от условий сварки и от глубины, на которой выполняются работы.

При сварке под водой в качестве источника тепла, расплавляющего металл электрода и изделия, используют электрическую дугу. Сварочная дуга является длительным и устойчивым электрическим разрядом и сопровождается выделением значительного количества тепла и света.

Дуга заключена в газовый пузырь, который состоит из продуктов горения металла электрода, изделия, а также паров и продуктов диссоциации воды (водород, кислород).
Газовый пузырь, образующийся вокруг дуги под водой, не только неизбежно сопутствует процессу ее горения, но и является необходимым условием ее существования. Пузырь возникает прежде, чем образуется дуговой разряд. То есть дуга зажигается в парогазовой атмосфере, а не в воде. Главная причина образования пузыря – электропроводимость воды и тепло, выделяющееся при разогреве электрода.

Максимальными токами для сварки низкоуглеродистых и низколегированных сталей следует считать 180-240 А, причем установлено, что чем больше глубина, на которой выполняется сварка, тем более следует приближаться к минимальному режиму тока (180 А).

Оборудование для сварки под водой.

Для сварки под водой используется универсальный электрододержатель BROCO BR-22 и электроды BROCO диаметром 3.2 мм (1/8"), 4.0 мм (5/32"), 4.8 мм (3/16"). Подача кислорода к электродам не требуется. Электрическая дуга поддерживается генератором постоянного тока.

Монтаж оборудования для сварки под водой.

1. Подключите рубильник (400 А) в кабельную линию между отрицательным полюсом генератора постоянного тока и электрододержателем. Рубильник должен быть расположен на водолазном посту, в непосредственной близости от оператора.
2. Проверьте полярность подключения кабелей к генератору: силовой кабель (-) – через рубильник к электрододержателю, кабель заземления (+) – к обрабатываемому водолазом металлу.
3. Проверьте выходную силу тока с помощью амперметра.
4. Тщательно изолируйте все электрические соединения.
5. Убедитесь в отсутствии сгибов, перехлестов силового кабеля.
6. Проверьте работоспособность клеммы заземления.

Методика сварки под водой.

В современной практике применяют два метода подводной сварки – «саморегулируемую» и «управляемую». При саморегулируемой сварке электрод перемещается перпендикулярно линии сварки под небольшим давлением, находясь в постоянном контакте со свариваемым металлом. При управляемой сварке электрод перемещается водолазом дугообразными движениями из стороны в сторону, практически не прикасаясь к металлу.

Саморегулируемая сварка.

При данном методе сварки металл сваривается серией швов, которые образуются вследствие перемещения электрода поперек линии сварки. Тесты показывают, что если сварные швы имеют форму валика, они обеспечивают надежную сварку на длине, равной диаметру электрода. Так, при использовании электрода 4 мм, образуются прочные сварные швы шириной 4 мм каждый.

Саморегулируемая сварка на горизонтальной плоскости.

1. Убедитесь в том, что рубильник отключен.
2. Тщательно очистите поверхности, предназначенные для сварки.
3. Установите необходимую силу тока, проверьте силу тока амперметром.
4. Расположите электрод под углом 15-45о по отношению к линии сварки.
5. Дайте команду на водолазный пульт о включении генератора постоянного тока.
6. Начинайте сварку. Электрод длиной 25 см может обеспечить 20 см сварного шва.
7. При полном сгорании электрода, дайте команду на водолазный пульт об отключении электроэнергии.
8. Вставьте новый электрод и дайте команду на водолазный пульт о включении электроэнергии.
Саморегулируемая сварка на вертикальной плоскости.
Следуйте рекомендациям, перечисленным выше для сварки на горизонтальной плоскости. Сварку следует начинать с наивысшей точки и продолжать вниз, чтобы образующиеся при сварке пузыри не мешали обзору водолаза.

Саморегулируемая сварка над головой водолаза (потолочная сварка).

Следуйте рекомендациям, перечисленным выше для сварки на горизонтальной и вертикальной плоскостях. Прежде чем приступить к потолочной сварке, водолазу следует выполнить несколько пробных сварных швов в реальных рабочих условиях. Эти швы покажут, насколько точно установлена сила тока в источнике электроэнергии. Если пробные швы капают, просачиваются, значит слишком велика сила тока в электроде или недостаточное давление электрода на свариваемый материал.

Управляемая сварка.

Этот метод подводной сварки подразумевает, что водолаз-сварщик непрерывно совершает дугообразные движения электродом, практически не нажимая на обрабатываемую поверхность. Метод применим, если требуется выполнить длинный прямой или слабо изогнутый сварные швы.
Метод управляемой сварки имеет ряд преимуществ, по сравнению с методом саморегулируемой сварки. В частности, можно осуществлять сварку на вертикальной плоскости в направлении снизу-вверх.

Меры безопасности при резке и сварке

• При экзотермической резке и сварке под водой следует строго руководствоваться Едиными правилами безопасности труда на водолазных работах (РД 31.84.01-90) и иными наставлениями и инструкциями по производству подводных электросварочных работ.
• К подводным работам по резке/сварке допускаются только специально обученные водолазы.
• Не следует самостоятельно модифицировать оборудование или использовать его не по назначению.
• Выполняйте работы по резке/сварке только с использованием подачи дыхательного воздуха с поверхности. Никогда не работайте в автономных дыхательных аппаратах.
• Не допускайте контакта оборудования с жиро- и маслосодержащими жидкостями.
• Никогда не используйте сжатый воздух, масло, растворители для чистки кислородной системы.
• Электрическая цепь должна размыкаться рубильником, расположенным на водолазном посту.
• Все электрические соединения и детали оборудования, находящиеся под током, должны быть надежно изолированы.
• Никогда не используйте переменный ток для подводной резки/сварки.
• Перед началом работы убедитесь, что источник электроэнергии заземлен надлежащим образом.
• При монтаже и обслуживании кабелей, источника электроэнергии и электрододержателя работайте в резиновых перчатках.
• При замене электродов оборудование должно быть обесточено.
• Передний иллюминатор водолазного шлема должен быть закрыт на 2/3 темным защитным стеклом (светофильтром).
• Подводную резку/сварку следует выполнять только в снаряжении, полностью изолирующем водолаза от воды.
• Убедитесь в том, что все электропроводящие части электрододержателя надлежащим образом изолированы.
• Осмотрите электрододержатель и изоляцию на предмет наличия поломок, неисправностей, повреждений. Неисправные части оборудования должны быть заменены перед началом работ.
• Кабели должны быть рассчитаны на передачу максимальных (до 400 А) токов к электрододержателю.
• Кабели и шланги не должны иметь сгибов, перехлестов.
• Никогда не держите электрододержатель прямо перед собой.
• Водолаз не должен располагаться между кабелем заземления и электродом.

Какие электроды используются для подводной сварки

Под водой можно вести полноценные сварочные работы при выполнении определенных условий. Примером таких работ может служить ремонт судов, строительство мостов и опор, возведение подводного трубопровода. Совместить такие понятия, как сварка и вода, можно только при помощи специальных электродов. Они существенно отличаются от традиционных расходных материалов, использующихся при сварке черных металлов.

Существует несколько способов ведения сварочных работ под водой. Принцип работы электрода заключается в том, чтобы создать в месте горения своеобразный «козырек», который бы сохранял дугу. Этот козырек образуется за счет газов, вытесняющих воду. Газы образуются при горении веществ, входящих в состав электрода. Весь этот процесс осуществляется под высоким давлением.

Процедура сварки металлов под водой может осуществляться одним из стандартных методов:

Сварка в сухой среде.
Мокрая сварка, подразумевающая работу в полуавтоматическом режиме и режиме ММА.
Сварка в специальном боксе, способном перемещаться в воде.
Сварка с использованием рабочей камеры.

Популярностью пользуются именно два первых способа, так как являются наименее затратными. Покрытие электродов, состоящее из парафина или особого лака целлулоида, растворенного в ацетоне, при горении образует газовый пузырь. При изготовлении таких электродов заготовки погружают в расплавленный парафин.

Принципиально иной способ подразумевает создание мастеру таких условий, которые были бы схожи с наземными. В непосредственной близости к месту сварки монтируется камера, из которой откачивается воздух. Естественно в данном случае можно пользоваться обычными электродами, однако такой способ обладает существенным недостатком – большие затраты для создания камеры. Полуавтоматическая сварка мокрым способом ведется специальной проволокой в среде аргона и углекислого газа.

Нюансы

Особые электроды – это далеко не все особенности, которыми отличается сварка под водой. Подводная сварка осложняется трудным розжигом дуги. Факторами, негативно влияющими на розжиг, является высокая плотность воды, наличие ржавчины и плохая обработка поверхности металла. Внешнее давление воды, а также ускоренная теплоотдача становятся причиной крайне неровного и грубого шва, который впоследствии приходится обрабатывать. К герметичности шва предъявляются повышенные требования.

Сварка в воде требует определенного навыка. Дуга должна оставаться постоянной на протяжении всего процесса, ведь именно при горении дуги выделяется газ, который является защитным пузырем. Большое давление воды нельзя рассматривать только как негативный фактор. Благодаря ему увеличивается глубина проплавления металла.

Преломление света, не всегда хорошая прозрачность, наличие пены мешают сварщику точно наложить шов, поэтому часто приходится исправлять дефекты. Помимо этого, техника сварки под водой отличается от техника на суше. Шов накладывается только сверху вниз.

Сразу выделим три наименования электродов, которыми часто пользуются в промышленности для проведения подводной сварки. Заметим, что это далеко не полный перечень марок с подобными свойствами. Многие мастера лестно отзываются об электродах немецкой фирмы ZELLER 555. Мы рассмотрим только продукцию российского производителя — ЦМ-7С, АНО-1 и ОЗС-3. Они предназначены не только для сварки в окружении воды, причем удовлетворяют всем требованиям качества и безопасности.

В плате технических требований они позиционируются, как и обычные расходные материалы для ручной дуговой сварки. Внутренний стержень изготовлен из стали с низким содержанием углерода. В составе обмазки особых отличий нет, однако она наносится на стержень более толстым и плотным слоем. В нее добавлены такие вещества, как парафин, целлулоидный лак и некоторые смолы. Они защищают обмазку от влаги, в противном случае покрытие просто раскиснет. Диаметр электродов для сварки под водой составляет 4-6 мм. Напряжение сети при подключении сварочного аппарата может варьироваться от 220 до 340 В.

Внимание мастеров могут привлечь электроды марки broco. Эти электроды рассчитаны не только на сварку, но и на резку металлов. Под водой можно проводить сварочные работы с углеродистой и нержавеющей сталью. Диаметр электродов может быть разным, он меняется от 3,2 мм до 9,5 мм. В составе стержня присутствует медь, которая улучшает проводимость. Серия SofTouch от компании broco характерна высокой температурой горения, достигающей 5000°C градусов.

Электроды марки МГМ-50К производят в России. Они считаются универсальными, то есть, адаптированы для проведения работ в условиях повышенной влажности. Важным показателем является то, что данная марка не избирательно к поверхности. Нет необходимости удалять ржавчину или предварительно зачищать плоскость контакта.

Наконец, еще один популярный вариант – ЭПС-52. При сварке практически не образуется дыма. Эти электроды предназначены для сварки постоянным и переменным током. Основные параметры, на которые следует ориентироваться при выборе электродов, — диаметр, наличие гидроизолятора, повышенная проводимость металла и высокая температура горения.

Как осуществляется подводная сварка

Сварка металла под водой – это один из самых сложных и уникальных процессов соединения элементов, находящихся ниже уровня воды, и которые технологически невозможно или нерентабельно сваривать на суше. Данный процесс требует высокой квалификации сварщика, наличия у него водолазных навыков и крепкого здоровья, так как работы проводятся в холодной воде, а также на глубине вплоть до 100 метров.

Подводная сварка применяется:

при кораблестроении и ремонте кораблей без постановки в сухой док;
при прокладке нефтяных, газовых и иных трубопроводов;
при строительстве и модернизации мостов, портовых сооружений, дамб;
при строительстве плавучих доков, платформ, буровых вышек и других технических сооружений.

Оборудование и сварочные материалы

Для подводной сварки применяется оборудование с конструкцией, аналогичной их «сухопутным» вариантам. Даже при проведении мокрой сварки может применяться обычный сварочный аппарат, находящийся на поверхности. Специальные трансформаторы для мокрой сварки оснащены безвоздушной системой охлаждения.

Держатели практически полностью покрываются изолирующим материалом, обеспечивающим герметичность. При смене электрода в держателе производится отключение подачи тока. Кабель не должен иметь скруток и повреждений покрытия для предотвращения потери мощности и поражения сварщика током.

В зависимости от глубины погружения может применяться различная экипировка. Работы на небольшой глубине могут проводиться в эластичном гидрокостюме, а на значительных глубинах требуется применение металлического скафандра. Работа в таком скафандре требует большой внимательности, так как в воде может возникнуть положительная проводимость между скафандром и свариваемыми деталями. В такой ситуации, если какая-либо часть скафандра, например, вторая рука сварщика окажется ближе к электроду, чем свариваемая деталь, то может возникнуть разряд.

Классификация

Существует два технологических способа, применяющихся в зависимости от требований к проведению работ.

Сухой способ

При данном методе вокруг свариваемого шва создается сухая зона с помощью дополнительного оборудования. Кислородный отсек, изолирующая камера или кессон позволяют откачать воду, создать повышенное давление и произвести сварку обычным сварочным оборудованием. Таким образом, работа сварщика, находящегося в кессоне, не отличается от сварочных работ на суше.

Сухая среда предотвращает резкое охлаждение металла, сохраняя высокую ударную вязкость, а отсутствие мутной воды и обильного образования газовых пузырей не затрудняет обзор шва во время работы. Этот вид сварки довольно затратный и применяется при необходимости провести работу повышенной надежности.

Так как высокое давление в камере приводит к уменьшению катодного и анодного пятен дуги, происходит изменение химического состава шва, что должно учитываться при расчете прочности конструкции.

Мокрый

Сварка деталей при таком способе осуществляется электродом прямо в воде. За счет высокой температуры электрической дуги происходит испарение воды, создавая своеобразную газовую сферу. Таким образом, не нужно производить сложный монтаж оборудования вокруг шва.

Однако, у данного способа есть существенный недостаток – визуальный контроль шва затруднен, так как вокруг места сварки образуется большое количество газовых пузырьков, а вода мутнеет из-за различных взвесей в продуктах сгорания.

Мокрая сварка бывает двух типов:

Ручная – производится электродами, что позволяет сварщику самостоятельно передвигаться и выбирать удобное место для работы. Главное преимущество такого способа – возможность контроля скорости сваривания и обеспечение удобного доступа к шву. Этот способ считается самым дешевым и быстрым. Однако применяется он для быстрой сварки отдельных стыков труб, и конструкций.
Полуавтоматическая – производится сварочной проволокой, направление которой регулируется сварщиком вручную. Преимуществами данного типа сварки являются длительность и непрерывность процесса, а также меньшее количество выделяемых взвесей.

Преимущественно в мокрой сварке применяется постоянный ток силой 180-220А. Высокое напряжение 30-35 Вольт призвано компенсировать тепловые потери при плавлении металла, которые вызваны холодной водой. Дополнительно охлаждение металла предотвращает его возможное прожигание.

Глубина мокрой сварки ограничена только физической подготовкой сварщика, качеством скафандра и оборудования.

Такой способ соединения металлов имеет ряд важных особенностей:

Сварные швы имеют более глубокое проплавление, чем на суше, так как давление от воды снаружи воздушного пузыря передается металлу.
Внешняя поверхность шва получается грубой формы вследствие быстрого охлаждения металла.
Для подводных соединений требуется рассчитывать большой запас прочности, поскольку сварной шов может получиться неоднородным и подверженным излому.
Вода и испарения газов затрудняют наблюдение и могут привести к отклонению шва от центра стыка, поэтому сварщик вынужден направлять электрод второй рукой.
Из-за быстрой кристаллизации структуры сплавляемого металла шов получается слабым на излом и с низкой ударной вязкостью.
В случае наличия коррозии на свариваемом металле затруднено получение дуги.
Вертикальный шов выполняется сверху вниз, чтобы газовый пузырь производился непрерывно.

Электроды для мокрой сварки покрываются специальной водостойкой смесью, содержащей парафин, нитролаки и другие вещества. Причем вес пленки составляет 1,5 веса самого электрода, а диаметр электрода равняется 4-6 мм.

Вода под действием высокой температуры дуги закипает и распадается на водород и кислород, которые устремляются к поверхности, а кислород частично образует окислы железа (шлаки) на поверхности металла.

Высокое напряжение сварочной дуги позволяет компенсировать постоянное охлаждение металла окружающей водой.

Отработанные газы и взвеси поднимаются к поверхности воды, создавая мутное облако, поэтому сварщику приходится работать фактически на ощупь. Здесь проявляется удобство электродов, потому что сварщик может выбрать позицию, с которой ему удобнее наблюдать шов.

С другой стороны, применение проволоки для полуавтомата позволяет варить длинный равномерный шов. Так как на проволоке нет покрытия и она тоньше электрода в 2-3 раза, то в воду выделяется меньше взвеси. Таким образом, удобнее контролировать качество шва.

Плохая видимость в зоне формирования шва влияет на выбор соединения деталей. Шов выполняется либо в форме тавра под углом, близким к прямому, либо детали устанавливаются внахлест. Такой способ позволяет сварщику соединять детали на ощупь, ориентируясь по их кромкам.

Резка металла

Помимо сварки металла под водой, может возникать технологическая необходимость в проведении резки стали. Она может производиться как стандартным подводным электродом, так и методом кислородно-электродной резки.

В держатель устанавливается неплавящийся электрод, напоминающий трубку, через который подается кислород под давлением. Металл разогревается электрической дугой, при этом закипающая вода создает пузырь, предотвращающий попадание воды в разрез. В это время струя кислорода выдувает расплав из разрезаемого шва.

В процессе резки также образуется большое количество испарений и пузырьков, затрудняющих обзор. Поэтому сварщику бывает необходимо предварительно отметить направление шва устанавливаемыми магнитными маячками, либо нанесением насечек на поверхность.

Подводная сварка

О СВАРКЕ

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.

В чем особенности подводной сварки

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

Возможность держать дугу и вести шов достигается за счет вытеснения воды из сварочной ванны испаряющимися газами. Они возникают при плавлении электрода.

Отличия подводной сварки:

вода давит на образовавшийся пузырь и на вплавляемый металл, поэтому шов лучше проплавляется;
за счет быстрого остывания и внешнего давления шов получается более грубым;
загрязненность воды и постоянно выделяющиеся газы ухудшают сварщику обзор, из-за чего может смещаться центр шва;
по сравнению с выполнением этой работы на суше, здесь требуется повышенный ток;
высокая скорость охлаждения шва приводит к снижению его показателей на излом и ударную вязкость;
коррозия, которой покрыты объекты под водой, затрудняет розжиг дуги, чтобы ее получить, по изделию надо не стучать, а ковырять электродом.

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.

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.

С помощью таких электродов работа выполняется по той же технологии, что и на суше. При проведении резки надо использовать большую силу тока и держать электрод в одном месте, пока не образуется сквозное отверстие. Чтобы ускорить процесс, когда расплавляется верхний слоя металла, его остаток протыкают электродом. Работы проводятся на глубине не более 40 м. Чтобы не было потерь напряжения и риска получить удар током, используемые кабеля должны быть сплошными.

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.

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.

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.

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:

работу нужно проводить с постоянным током;
в электроцепи обязательно должен быть аварийный выключатель;
между сварщиком и контролером должна быть качественная связь;
костюм водолаза должен обеспечивать высокую степень изоляции сварщика от свариваемых деталей;
за обрабатываемым изделием могут появляться взрывоопасные газовые карманы, поэтому во время таких работ надо быть внимательным и острожным; подача напряжения осуществляется только при непосредственной сварке или резке, в другое время оборудование должно быть отключено;
сварщик должен постоянно контролировать свое положение, чтобы не оказаться между заземленным изделием и электрододержателем и стать частью электроцепи;
соединения должны быть надежными, а зажим к заземлению крепким;
при замене электрода ток должен быть обязательно отключен;
с электрододержателем обращаются осторожно, его нельзя направлять на себя или других людей.

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:

Саморегулируемую. Здесь электрод перемещают относительно линии сварки в перпендикулярном направлении и немного прижимают к детали, чтобы он с ней постоянно контактировал. Выполняется серия швов за счет перемещения электрода поперек линии соединения. Прочный шов получается на длине, равной диаметру электрода, если он 4 мм, то сварные швы получаются шириной 4 мм каждый. При проведении вертикальной сварки движутся сверху вниз, чтобы образующийся газ не ухудшал обзор.
Управляемую. Сварщик выполняет дугообразные движения электродом, двигая его со стороны в сторону, при этом не касается им свариваемых изделий. Используется при необходимости получения длинного прямого или немного изогнутого шва. Этим способом вертикальный шов выполняется как сверху вниз, так и наоборот.

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:

курс по выполнению сварочных работ;
правила поведения под водой, использования акваланга, расчета времени пребывания на глубине, особенности выдержки при всплытии.

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.

Читайте также: