Гипербарическая сварка
Гипербарическая сварка – это процесс экстремальной сварки при повышенном давлении , обычно под водой . [1] [2] Гипербарическая сварка может проводиться либо мокрой в самой воде, либо сухой в специально сконструированном кожухе с положительным давлением и, следовательно, в сухой среде. Ее преимущественно называют «гипербарической сваркой» при использовании в сухой среде и « подводной сваркой » при использовании во влажной среде. Применение гипербарической сварки разнообразно — ее часто используют для ремонта судов , морских нефтяных платформ и трубопроводов . Сталь является наиболее распространенным свариваемым материалом.
Сухая сварка предпочтительнее мокрой подводной сварки, когда требуются сварные швы высокого качества, из-за повышенного контроля над условиями, которые можно поддерживать, например, за счет применения термической обработки до и после сварки . Этот улучшенный контроль окружающей среды напрямую приводит к улучшению производительности процесса и, как правило, к гораздо более высокому качеству сварного шва, чем сравнительная мокрая сварка. Таким образом, когда требуется сварка очень высокого качества, обычно используется сухая гипербарическая сварка. Исследования по использованию сухой гипербарической сварки на глубине до 1000 метров (3300 футов) продолжаются. [3] В целом, обеспечение целостности подводных сварных швов может быть затруднено (но возможно с использованием различных методов неразрушающего контроля ), особенно для мокрых подводных сварных швов, поскольку дефекты трудно обнаружить, если дефекты находятся под поверхностью сварного шва.
Подводную гипербарическую сварку изобрел советский металлург Константин Хренов в 1932 году. [4]
Приложение [ править ]
Сварочные процессы приобретают все большее значение практически во всех отраслях обрабатывающей промышленности, а также в конструкционных целях (металлические каркасы зданий). [5] Из многих методов сварки в атмосфере большинство не могут быть применены на шельфе и в море при контакте с водой. Большая часть работ по ремонту и наплавке на море выполняется на небольшой глубине или в зоне, периодически покрытой водой (зона заплеска). Однако наиболее технологически сложной задачей является ремонт на больших глубинах, особенно при строительстве трубопроводов и ремонте разрывов и разрывов морских сооружений и судов. Подводная сварка может быть наименее дорогостоящим вариантом технического обслуживания и ремонта морских судов, поскольку она позволяет избежать необходимости вытаскивать конструкцию из моря и экономит драгоценное время и затраты на сухой док. Это также позволяет проводить экстренный ремонт, позволяя безопасно транспортировать поврежденную конструкцию на сухие объекты для постоянного ремонта или сдачи на слом.Подводная сварка применяется как на суше, так и на море, хотя сезонная погода препятствует подводной сварке на море зимой. В любом случае воздух, подаваемый с поверхности, является наиболее распространенным методом погружения для подводных сварщиков.
Сухая сварка [ править ]
Сухая гипербарическая сварка предполагает, что сварка выполняется при повышенном давлении в камере, заполненной газовой смесью, герметизирующей свариваемую конструкцию.
Большинство процессов дуговой сварки, таких как дуговая сварка в защитной среде (SMAW), дуговая сварка порошковой проволокой (FCAW), газовая вольфрамовая дуговая сварка (GTAW), газовая дуговая сварка металлом (GMAW), плазменно-дуговая сварка (PAW), могут выполняться при гипербарическом давлении. давление, но все страдают от увеличения давления. [6] газовая вольфрамовая дуговая сварка Чаще всего используется . Деградация связана с физическими изменениями поведения дуги, поскольку изменяется режим течения газа вокруг дуги, корни дуги сжимаются и становятся более подвижными. Следует отметить резкое увеличение дуги напряжения , связанное с увеличением давления. В целом, по мере увеличения давления происходит ухудшение возможностей и эффективности.
Были применены специальные методы контроля, которые позволили производить сварку на глубине до 2500 м (8200 футов) в условиях искусственной воды в лаборатории, но сухая гипербарическая сварка до сих пор в эксплуатации ограничивалась глубиной воды менее 400 м (1300 футов) из-за физиологических возможностей. водолазов по работе со сварочным оборудованием при высоких давлениях и практические соображения по устройству автоматизированной баро/сварочной камеры на глубине. [7]
Мокрая сварка [ править ]
Мокрая подводная сварка подвергает дайвера и электрод непосредственному воздействию воды и окружающих элементов. Дайверы обычно используют постоянный ток силой около 300–400 ампер для питания своего электрода и используют различные виды дуговой сварки . В этой практике обычно используется разновидность дуговой сварки в среде защитного металла с использованием водонепроницаемого электрода . [2] Другие используемые процессы включают дуговую сварку порошковой проволокой и сварку трением . [2] В каждом из этих случаев источник сварочного тока подключается к сварочному оборудованию посредством кабелей и шлангов. Этот процесс обычно ограничивается с низким углеродным эквивалентом сталями , особенно на больших глубинах, из-за растрескивания, вызванного водородом . [2]
Мокрая сварка стержневым электродом производится на оборудовании, аналогичном тому, которое используется для сухой сварки, но электрододержатели рассчитаны на водяное охлаждение и имеют более тяжелую изоляцию. Они перегреются, если использовать их вне воды. Для ручной дуговой сварки используется сварочный аппарат постоянного тока. Используется постоянный ток, а в сварочном кабеле в положении управления на поверхности установлен сверхмощный разъединитель, чтобы сварочный ток можно было отключить, когда он не используется. Сварщик инструктирует оператора на поверхности устанавливать и разрывать контакт в соответствии с требованиями во время процедуры. Контакты следует замыкать только во время сварки и размыкать в другое время, особенно при замене электродов. [8]
Электрическая дуга нагревает заготовку и сварочный стержень, а расплавленный металл переносится через газовый пузырь вокруг дуги.Газовый пузырь частично образуется в результате разложения флюсового покрытия на электроде, но обычно он в некоторой степени загрязняется паром. Поток тока вызывает перенос капель металла с электрода на заготовку и позволяет квалифицированному оператору выполнять позиционную сварку. Отложение шлака на поверхности сварного шва помогает замедлить скорость охлаждения, но быстрое охлаждение является одной из самых больших проблем при получении качественного сварного шва. [8]
и риски Опасности
Опасности подводной сварки включают в себя риск поражения электрическим током сварщика . Чтобы предотвратить это, сварочное оборудование должно быть адаптировано к морской среде, иметь надлежащую изоляцию и контролировать сварочный ток. Коммерческие дайверы также должны учитывать проблемы безопасности труда , с которыми сталкиваются дайверы, в первую очередь риск декомпрессионной болезни из-за повышенного давления дыхательных газов . [9] Многие дайверы сообщали о металлическом привкусе, связанном с гальваническим распадом зубной амальгамы . [10] [11] [12] также может иметь долгосрочные когнитивные и, возможно, скелетно-мышечные последствия. Подводная сварка [13]
См. также [ править ]
- Газокислородная сварка и резка - Техника металлообработки с использованием топлива и кислорода.
Ссылки [ править ]
- ^ Китс, диджей (2005). Подводная мокрая сварка — помощник сварщика . ООО «Специал Сварс» с. 300. ИСБН 1-899293-99-Х .
- ^ Jump up to: Перейти обратно: а б с д Кэри, HB; Хельцер, Южная Каролина (2005). Современные сварочные технологии . Река Аппер-Сэддл, Нью-Джерси: Pearson Education. стр. 677–681. ISBN 0-13-113029-3 .
- ^ Беннетт П.Б., Шафстолл Х. (1992). «Масштаб и структура международной исследовательской программы ГУСИ» . Подводные биомедицинские исследования . 19 (4): 231–41. ПМИД 1353925 . Архивировано из оригинала 14 декабря 2008 года . Проверено 5 июля 2008 г.
{{cite journal}}: CS1 maint: неподходящий URL ( ссылка ) - ^ Карл В. Холл Биографический словарь инженеров: от самых ранних записей до 2000 года , Том. 1, Издательство Университета Пердью, 2008 г. ISBN 1-55753-459-4 стр. 120
- ^ Ханна, 2004 г.
- ^ Свойства суженной газовой вольфрамовой (плазменной) дуги при повышенном давлении . Том. доктор философии Диссертация. Крэнфилдский университет, Великобритания. 1991.
- ^ Харт, PR (1999). Исследование процессов неплавящейся сварки для бездиверной глубоководной гипербарической сварки на глубине воды 2500 м . Том. доктор философии Диссертация. Крэнфилдский университет, Великобритания.
- ^ Jump up to: Перейти обратно: а б Беван, Джон, изд. (2005). «Раздел 3.3». Справочник профессиональных дайверов (второе изд.). Алверсток, ГОСПОРТ, Хэмпшир: Submex Ltd., стр. 122–125. ISBN 978-0950824260 .
- ^ Руководство по водолазному делу ВМС США, 6-я редакция . США: Командование морских систем ВМС США. 2006. Архивировано из оригинала 2 мая 2008 г. Проверено 5 июля 2008 г.
- ^ Ортендаль Т.В., Дален Г., Рёкерт Х.О. (март 1985 г.). «Оценка проблем полости рта у водолазов, выполняющих электросварку и резку под водой» . Подводные биомедицинские ресурсы . 12 (1): 69–76. ПМИД 4035819 . Архивировано из оригинала 14 декабря 2008 года . Проверено 5 июля 2008 г.
{{cite journal}}: CS1 maint: неподходящий URL ( ссылка ) - ^ Ортендаль Т.В., Хёгстедт П. (ноябрь 1988 г.). «Воздействие магнитного поля на зубную амальгаму при сварке и резке водолазами под водой» . Подводные биомедицинские ресурсы . 15 (6): 429–41. ПМИД 3227576 . Архивировано из оригинала 14 декабря 2008 года . Проверено 5 июля 2008 г.
{{cite journal}}: CS1 maint: неподходящий URL ( ссылка ) - ^ Ортендал Т.В., Хёгштедт П., Оделиус Х., Норен Дж.Г. (ноябрь 1988 г.). «Влияние магнитных полей при подводной электрической резке на коррозию зубной амальгамы in vitro» . Подводные биомедицинские ресурсы . 15 (6): 443–55. ПМИД 3227577 . Архивировано из оригинала 14 декабря 2008 года . Проверено 5 июля 2008 г.
{{cite journal}}: CS1 maint: неподходящий URL ( ссылка ) - ^ Макдиармид Дж.И., Росс Дж.А., Семпл С., Осман Л.М., Ватт С.Дж., Кроуфорд Дж.Р. (2005). «Дальнейшее исследование возможного скелетно-мышечного и когнитивного дефицита из-за сварки у дайверов, выявленных в исследовании дайвинга ELTHI» (PDF) . Исполнительный директор по охране труда и технике безопасности . Технический отчет rr390 . Проверено 5 июля 2008 г.
Внешние ссылки [ править ]
- Руководитель по охране труда и технике безопасности - проводит исследования долгосрочных последствий подводной сварки для здоровья.
