Оборудование для сварки под водой

Обновлено: 05.05.2024

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.

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.

Технология подводной сварки

Каким образом обеспечивается работа сварки под водой и какое оборудование применяют. Требования к расходным материалам и к специалистам. Об этом далее.

Сварка под водой — поистине уникальный технологический процесс, ведь, казалось бы, как можно совместить несовместимое? Но с развитием кораблестроения, нефтяной отрасли и строительством морских установок возникла необходимость в проведении сварочных работ под водой. Впервые возможность подводной сварки была опытно доказана советским ученым К.К. Хреновым, а впоследствии данная технология получила широкое применение при осуществлении строительных и ремонтных работ на глубине.

Сферы применения подводной сварки

Сварка под водой — неотъемлемая часть любых ремонтных или монтажных работ металлических конструкций и деталей, находящихся ниже ватерлинии:

нефтяных трубопроводов, по которым передается нефть и газ в различные страны и регионы
морских и речных судов, которые подвергаются коррозии, различным повреждениям во время шторма и боевых действий и т.п.
причалов и портовых сооружений, значительная часть которых находится ниже ватерлинии
буровых вышек, платформ или дамб
специальных технических сооружений вокруг скважин на морском дне и т.д.

Для того чтобы понимать, каким образом возможно воплотить настолько сложные задачи, необходимо иметь представление о технологических особенностях и принципах подводной сварочной деятельности.

Принципы работы подводной сварки

Сварка под водой может быть произведена разными способами, технологически значительно отличающимися друг от друга — сухая и мокрая:

Сухая подводная сварка подразумевает под собой использование дорогостоящего дополнительного оборудования, обеспечивающего создание вокруг сварочного объекта под водой условий, при которых можно использовать обычные сварочные аппараты, применяемые и на суше. Это может быть подводная камера, отсек с кислородом, бокс и т.д. Как это происходит, мы опишем ниже.
Мокрая подводная сварка осуществляется специалистом-сварщиком непосредственно в водной среде с использованием только приведенного в работу электрода и собственных навыков и умений. Каким образом это происходит?

В данном случае применяется метод дуговой сварки, который является наиболее распространенным. Сварочная дуга во время работы на глубине выделяет много тепловой энергии и испаряет воду вокруг себя, что создает заполненную газом сферу, позволяющую ей гореть вне зависимости от слоя воды вокруг. При этом продукты сгорания поднимают вокруг себя взвеси, затрудняющие видимость сварочного шва специалисту. В свою очередь, данный вид сварки подразделяется на подвиды:

Полуавтоматическая. Сварщик вручную регулирует направление автоматической подачи проволоки. К плюсам данного метода можно отнести его длительность и лучшую видимость при рабочем процессе, поскольку в данном случае производится намного меньше продуктов горения, чем при ручном методе.

Ручная. Сварщик использует электроды для подводной сварки, может свободно передвигаться и применять сварочное оборудование в труднодоступных местах.

Конечно, для проведения работ такой сложности используются не стандартное оборудование и расходные материалы, а специализированные, адаптированные под тяжелые условия применения. Каким требованиям они должны отвечать, рассмотрим далее.

Оборудование и расходные материалы для сварки на глубине

Сварочный процесс происходит в холодной воде с содержанием большого количества водорода. Для того чтобы компенсировать потерю тепла, дуге в водной среде необходимо более высокое напряжение, чем на суше, 30-35 В. Поэтому сварочные аппараты имеют напряжение 70-110 В. При сварочных работах может быть использован как переменный, так и постоянный ток. Наиболее часто используется постоянный ток с силой 180-220 А.

Электроды для сварки под водой имеют специальное водонепроницаемое покрытие (пленку), пропитанное водостойкими составами: парафином, нитролаками и т.д. Вес пленки должен быть не менее 150% от массы самого электрода, чтобы обеспечить надежную и длительную защиту стержня при работах в воде. Диаметр электрода составляет 4-6 мм.

Поверхность держателей и кабелей для такого вида работ герметична и обладает надежной электроизоляцией для обеспечения бесперебойной работы сварочной цепи.

Организация сварочного процесса под водой

Ранее уже упоминалось, что подводная сварка подразделяется на два основных типа: сухую и мокрую, принцип организации рабочего процесса которых значительно отличается друг от друга:

Сухая сварка под водой. Данный вид работ используется нечасто, поскольку требует больших финансовых затрат, времени, подготовки и специализированного дополнительного оборудования (краны, суда, контролирующие и измерительные приборы и т.п.). Подвиды сухой сварки на глубине:
Сварка в сухой глубоководной камере или передвижном боксе. Данный вид работ используется нечасто, поскольку требует больших финансовых затрат и специализированного дополнительного оборудования (краны, суда и т.п.). При данном методе под воду погружается или сооружается глубоководная герметичная камера («кессон»), которая также герметично закрепляется вокруг рабочей поверхности. Сварщик работает внутри данной конструкции, в которой поддерживается атмосферное давление путем наполнения ее газом и вытеснения воды. Качество швов и условия работы при данном виде сварки ничем не уступают тем, что проводятся на суше.
Гипербарическая сварка. Сварочный процесс осуществляется в камерах, где поддерживается газовая среда, вытесняющая воду. Сам специалист-сварщик находится вне данного бокса, сварка производится посредством электродной проволоки. Самое главное условие, которое должно соблюдаться при данном виде сварки — это очень плотное прилегание сварочных элементов в месте соединения.
Мокрая сварка под водой. При данном виде сварки и водолаз и рабочий объект находятся в водной среде. Никакого специализированного дополнительного оборудования (помимо сварочного) при данном методе не требуется. Это существенно экономит время, дает свободу передвижения сварщику и не требует дополнительных затрат. Качество швов же, к сожалению, ввиду особенностей сварки, проводимой непосредственно в воде, уступает сухой подводной сварке.

Требования к подводным сварщикам

Данная профессия сопряжена со многими трудностями и риском, требует от специалистов абсолютного соблюдения техники безопасности и определенных знаний и навыков. Для того чтобы стать подводным сварщиком, вам необходимо иметь диплом по специальности «сварщик» и диплом технического дайвера. Только имея на руках данные специализации, вы сможете поступить в школу подводных сварщиков, где вас обучат всем необходимым нюансам и умениям для дальнейшей работы по данной специальности.

Если у вас есть вопросы, связанные с данной темой, или, может быть, вы работаете по данной специальности, оставьте свой комментарий или поделитесь личным опытом.

Как проводят сварку под водой

С появлением объектов жизнедеятельности человека, которые располагаются на водоемах – трубопроводов, мостов, причалов – появилась необходимость их обслуживания и ремонта. Для ремонта подводного металлического оборудования и конструкций часто используется сварка.

Каким бы странным это ни казалось, она успешно работает в условиях, где на первый взгляд ничего гореть не может, в том числе и сварочная дуга. На самом деле дуга горит, хоть и под водой, но в среде газа. А вот природа этого газа может быть различна, и зависит она от технологии и способов подводной сварки.

Сухой и мокрый способ

Подводная сварка может производиться двумя способами:

Разница между способами улавливается уже в названии, но нюансов гораздо больше.

Сухой способ представляет собой сварку в искусственной созданной воздушной среде, то есть когда электрод и свариваемые детали полностью находятся в среде воздуха или иного газа.

Для этого применяют специальные камеры, боксы, которые могут быть настолько велики, что и сварщик, находясь внутри, производит работы по технологии практически ничем не отличающиеся от сварки на воздухе.

При использовании мокрого способа деталь, электрод, а зачастую и сварщик, и все остальное оборудование находится в воде, что, несомненно, осложняет производство работ.

Для сварки под водой от сварщика требуется высокая квалификация, к тому же еще необходимы навыки водолаза. Этот способ стоит рассмотреть подробнее, потому что при нем и используются все принципы подводной сварки.

В результате сварки обоими способами шов получается разного качества. При использовании мокрого способа качество ниже. Но, в отличие от сухого, этот способ требует меньших затрат на оборудование и занимает меньше времени.

Технология

Суть такого явления, как сварка под водой, объясняется тем, что при горении дуги, выделяется газ, который образует пузырь. Обволакивая электрод и свариваемые детали, газ высвобождает пространство для горения дуги.

В результате все тепло, выделяемое ею, расходуется на разогрев и плавление металла, который активно сопротивляется этому, охлаждаясь постоянно окружающей водой.

Температура ее в отдельных случаях может доходить и до отрицательных значений, если вода насыщена достаточным количеством солей.

Газ, выделяемый при горении дуги, частично является продуктом сгорания металлов. Некоторая его доля (водород и кислород) образуюся при разложении воды под действием электрического тока и высокой температуры.

Пузыри газа постоянно стремятся вверх, обладая меньшим весом и плотностью, чем вода, а в зоне сварки постоянно образуется новая порция газа.

Форма шва

Из-за всплывающего в беспорядочном движении газа, а также из-за продуктов сгорания, находящихся в нем (сажи, дыма), видимость в зоне сварки сильно затруднена.

Это обстоятельство определяет особенности конструкции швов при сварке под водой. Они производятся в виде тавров, то есть, когда соединяемые детали располагаются относительно друг друга под углом, близким к прямому. Если же соединяемые детали должны располагаться в одной плоскости, то сваривают их не встык, а внахлест.

Эти виды швов дают возможность работать электродом под водой даже при отсутствии достаточной видимости, ориентируясь по кромке соединяемых деталей, как бы «на ощупь».

Напряжение и ток

Напряжение, при котором производят сварку под водой, должно быть достаточно высоким, обеспечивающим устойчивое горение дуги. Как правило, оно варьируется в пределах 30-35 В.

Для подачи такого напряжения на глубину, требуются сварочные аппараты, способные «выдавать» напряжение 80-120 В и сварной ток 180-220 А. Подводная сварка может производиться как постоянным, так и переменным током, но лучшие результаты получаются при использовании постоянного тока.

При увеличении глубины, на которой производятся сварочные работы, интенсивность горения дуги, а так же качество получаемых швов не изменяется. Необходимо только повышение напряжения для устойчивого горения. Поэтому возможности сварки под водой технически ничем не ограниченны. Предел глубины устанавливается только возможностями человеческого организма сварщика и устойчивостью оборудования для подводного использования.

Полуавтоматический способ

В силу того, что во время сварки в воде присутствует большое количество водорода, шов получается пористым. Одновременно отрицательное действие оказывает усиленное охлаждение материала водой.

Шов получается хрупким, неустойчивым на изгиб. Для получения удовлетворительного результата приходится при расчете конструкций учитывать большой запас прочности и надежности.

Сварка под водой в среде аргона не дает ощутимого эффекта, так как лишь немного снижает содержание водорода в шве.

Хороший результат дает применение полуавтоматической сварки с применением порошковой проволоки. Она имеет меньший диаметр, чем электрод.

При сварке полуавтоматом можно организовать постоянную и непрерывную механизированную подачу проволоки, что в сочетании с применением неплавящихся электродов позволит получить однородные швы большой длины.

Сварочная проволока не имеет покрытия, и поэтому контролировать процесс сварки под водой становится легче.

Материалы и оборудование

Силовое оборудование для сварки под водой – трансформаторы, преобразователи – могут ничем не отличаться от применяемых для обычной сварки. Исключение составляют конструкции, работа которых предусмотрена на большой глубине. Иногда изменена система охлаждения таких аппаратов.

Шланги и кабели

Шланги и кабели необходимо тщательно подбирать и проверять их целостность. Это необходимость обусловлена как требованиями электробезопасности, так и технологией производства работ.

Сварка очень часто проводится в морской воде, содержание солей в которой высоко. Такая вода является хорошим проводником электричества, поэтому при негерметичных кабелях возможна его утечка, что может оказать отрицательное воздействие на качество дуги.

Скафандр

Очевидно, что для защиты сварщика необходимо подводное снаряжение. Для работы на большой глубине костюм или скафандр может быть металлическим. Здесь кроется очередной подвох.

В соленой воде дуга может загореться на приличном расстоянии от металла, даже не касаясь его. А так как в воде может установиться положительная проводимость между свариваемой деталью и скафандром сварщика, то при небольшом расстоянии между электродом и скафандром может возникнуть разряд.

Электроды и проволока

Отдельного внимания заслуживают электроды для подводной сварки. Они должны быть выполнены из материала, не подверженного воздействию воды. Сварка под водой производится электродами из малоуглеродистой стали.

Обмазка покрывается специальными составами, препятствующими ее разрушению длительное время, создавая на поверхности водонепроницаемый слой.

В качестве таких составов могут применяться парафин, воск, растворенный в ацетоне целлулоид. Диаметр электродов для подводной сварки 4-6 миллиметров. Существуют специальные марки – Св-08, Св-08А, Св-08ГА, Св-08Г2.

При сварке полуавтоматом используется сварочная проволока следующих марок – СВ-08Г2С, ППС-АН1.

Затрудненные условия производства работ требуют правильной организации рабочего места, и соблюдения всех мер безопасности. Рабочее место должно быть выбрано таким образом, чтобы волны и течения не оказывали помех сварщику.

Рядом с местом работ не должно быть плавающих незакрепленных предметов. Смена электродов должна производиться только при выключенном питании.

Соблюдение всех правил и технологии подводных сварочных работ позволит получить отличные результаты при устройстве и ремонте гидросооружений, судов, монтаже подводного оборудования.

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: