Гипербарическая сварка - Hyperbaric welding

Водолаз в водолазном шлеме сваривает ремонтную заплату на подводной лодке
Подводная сварка

Гипербарическая сварка это процесс сварка на повышенном давление, обычно подводный.[1][2] Гипербарическая сварка возможна смачивать в самой воде или сухой внутри специально построенного корпус с положительным давлением а значит, и сухая среда. При использовании в сухой среде ее обычно называют «гипербарической сваркой», и «подводная сварка«во влажной среде. Применение гипербарической сварки разнообразно - она ​​часто используется для ремонта корабли, оффшор нефтяные платформы, и трубопроводы. Стали это наиболее распространенный свариваемый материал.

Сухая сварка используется вместо мокрой подводной сварки, когда требуются высококачественные сварные швы из-за повышенного контроля над условиями, которые могут быть выполнены, например, путем нанесения предварительной и послесварочной сварки. термообработка. Этот улучшенный контроль окружающей среды напрямую ведет к улучшенным характеристикам процесса и, как правило, к гораздо более высокому качеству сварки, чем сравнительная влажная сварка. Таким образом, когда требуется сварка очень высокого качества, обычно применяется сухая гипербарическая сварка. Исследования по применению сухой гипербарической сварки на глубине до 1000 метров (3300 футов) продолжаются.[3] В общем, обеспечение целостности подводных сварных швов может быть трудным (но возможно при использовании различных неразрушающий контроль применения), особенно для мокрых подводных сварных швов, поскольку дефекты трудно обнаружить, если они находятся под поверхностью сварного шва.

Подводная гипербарическая сварка изобретена российским металлургом. Константин Хренов в 1932 г.[4]

Заявление

Сварочные процессы приобретают все большее значение почти во всех отраслях обрабатывающей промышленности и в строительстве.[5] Несмотря на то, что для сварки в атмосфере доступно большое количество методов, многие из них не могут применяться на море и на море, где присутствие воды вызывает серьезную озабоченность. В этой связи уместно отметить, что подавляющее большинство морских ремонтных работ и работ по наплавке выполняется на относительно небольшой глубине, в области, периодически покрытой водой, известной как зона брызг. Хотя численно большая часть судоремонтных и сварочных работ выполняется на небольшой глубине, наиболее технологически сложной задачей является ремонт на большей глубине, особенно трубопроводов и ремонт аварийных отказов. Преимущества подводной сварки в значительной степени носят экономический характер, поскольку подводная сварка при техническом обслуживании и ремонте судов исключает необходимость извлечения конструкции из моря и экономит драгоценное время и затраты на установку в сухой док. Это также важный метод аварийного ремонта, который позволяет безопасно транспортировать поврежденную конструкцию на сухие объекты для постоянного ремонта или сдачи в лом. Подводная сварка применяется как на суше, так и на море, хотя сезонная погода препятствует подводной сварке на море зимой. В любом месте воздух с поверхностной подачей это самый распространенный метод погружения для подводных сварщиков.[6]

Сухая сварка

Сухая гипербарическая сварка подразумевает, что сварка выполняется на приподнятом давление в камере, заполненной газовой смесью, герметично закрывающей свариваемую конструкцию.

Большинство процессов дуговой сварки, таких как дуговая сварка в среде защитного металла (SMAW), порошковая сварка (FCAW), газовая вольфрамовая дуговая сварка (GTAW), газовая дуговая сварка (GMAW), плазменная сварка (PAW) может работать при гипербарическом давлении, но все страдают при повышении давления.[7] Газовая вольфрамовая дуговая сварка чаще всего используется. Ухудшение связано с физическими изменениями поведения дуги, поскольку режим потока газа вокруг дуги изменяется, а корни дуги сжимаются и становятся более подвижными. Следует отметить резкое увеличение дуга Напряжение что связано с увеличением давления. В целом, снижение производительности и эффективности приводит к увеличению давления.

Были применены специальные методы контроля, которые позволили проводить сварку на имитируемой глубине воды до 2500 м (8200 футов) в лаборатории, но сухая гипербарическая сварка до сих пор была ограничена в эксплуатации до глубины менее 400 м (1300 футов) из-за физиологических возможностей из дайверы для работы сварочного оборудования при высоких давлениях и практических соображений, касающихся строительства автоматизированной напорной камеры / сварки на глубине.[8]

Мокрая сварка

Дайвер занимается подводной сваркой в ​​тренировочном бассейне

Мокрая подводная сварка подвергает водолаза и электрод воздействию воды и окружающих элементов.[9] Дайверы обычно используют около 300–400 ампер постоянного тока для питания своих электродов, и они сваривают, используя различные формы дуговая сварка.[9] В этой практике обычно используется вариант дуговая сварка в среде защитного металла, используя водонепроницаемый электрод.[2] Другие используемые процессы включают порошковая сварка и сварка трением.[2] В каждом из этих случаев источник питания для сварки подключается к сварочному оборудованию с помощью кабелей и шлангов. Процесс обычно ограничивается низким углеродный эквивалент стали, особенно на больших глубинах, из-за водородное растрескивание.[2]

Мокрая сварка стержневым электродом выполняется с помощью оборудования, аналогичного тому, что используется для сухой сварки, но держатели электродов предназначены для водяного охлаждения и имеют более надежную изоляцию. Они будут перегреваться, если их использовать вне воды. Сварочный аппарат на постоянном токе используется для ручной дуговой сварки металла. Используется постоянный ток, а сверхмощный изолирующий выключатель установлен в сварочном кабеле в положении поверхностного контроля, так что сварочный ток можно отключать, когда он не используется. Сварщик инструктирует поверхностного оператора устанавливать и разрывать контакт в соответствии с требованиями во время процедуры. Контакты должны быть замкнуты только во время самой сварки и разомкнуты в другое время, особенно при замене электродов.[10]

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 загрязнен паром. . Поток тока вызывает перенос капель металла от электрода к заготовке 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.[10]

Опасности и риски

Опасности подводной сварки включают риск поражение электрическим током для сварщика. Во избежание этого сварочное оборудование должно быть адаптировано к морской среде, должно быть должным образом изолировано, а сварочный ток должен контролироваться. Коммерческие водолазы необходимо также учитывать профессиональные вопросы безопасности это лицо дайверов; в первую очередь, риск декомпрессионная болезнь из-за повышенного давления дышащие газы.[11] Многие дайверы сообщают о металлическом привкусе, который связан с гальваническим разрушением стоматологическая амальгама.[12][13][14] Также могут быть долгосрочные познавательный и возможно опорно-двигательный аппарат эффекты, связанные с подводной сваркой.[15]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Китс, ди-джей (2005). Подводная мокрая сварка - помощник сварщика. Specialty Welds Ltd. стр. 300. ISBN  1-899293-99-X.
  2. ^ а б c d Кэри, HB; Helzer, SC (2005). Современные сварочные технологии. Река Аппер Сэдл, Нью-Джерси: Образование Пирсона. С. 677–681. ISBN  0-13-113029-3.
  3. ^ Беннетт ПБ, Шафстолл Х (1992). «Объем и дизайн международной исследовательской программы GUSI». Подводные биомедицинские исследования. 19 (4): 231–41. PMID  1353925. Получено 2008-07-05.
  4. ^ Карл В. Холл Биографический словарь инженеров: с самых ранних записей до 2000 г., Vol. 1, Purdue University Press, 2008 г. ISBN  1-55753-459-4 п. 120
  5. ^ Ханна, 2004 г.
  6. ^ Смит, Мэтт. «Заработная плата и фактор риска для подводной сварки». Сварщики воды. Мэтт Смит. Получено 8 мая 2015.
  7. ^ Свойства сжатой газовой вольфрамовой (плазменной) дуги при повышенных давлениях. Кандидат наук. Тезис. Крэнфилдский университет, Великобритания. 1991 г.
  8. ^ Харт, PR (1999). Исследование процессов сварки неплавящимся материалом при глубоководной гипербарической сварке без водолазов на глубине до 2500 м.. Кандидат наук. Тезис. Крэнфилдский университет, Великобритания.
  9. ^ а б Смит, Мэтт. «Сухая или мокрая сварка? Сходства, различия и цели». Сварщики воды. Получено 8 апреля 2014.
  10. ^ а б Беван, Джон, изд. (2005). «Раздел 3.3». Справочник профессиональных дайверов (второе изд.). 5 Nepean Close, Alverstoke, GOSPORT, Hampshire PO12 2BH: Submex Ltd., стр. 122–125. ISBN  978-0950824260.CS1 maint: location (связь)
  11. ^ Руководство по дайвингу ВМС США, 6-е издание. США: Командование военно-морских систем США. 2006 г.. Получено 2008-07-05.
  12. ^ Ортендаль Т.В., Дальен Г., Рёкерт ХО (март 1985 г.). «Оценка проблем полости рта у водолазов, выполняющих электросварку и резку под водой». Подводная биомедицинская резервация. 12 (1): 69–76. PMID  4035819. Получено 2008-07-05.
  13. ^ Ортендаль TW, Högstedt P (ноябрь 1988 г.). «Влияние магнитного поля на зубную амальгаму при сварке и резке под водой под водой». Подводная биомедицинская резервация. 15 (6): 429–41. PMID  3227576. Получено 2008-07-05.
  14. ^ Ортендаль Т.В., Хёгштедт П., Оделиус Х., Норен Дж. Г. (ноябрь 1988 г.). «Влияние магнитных полей от подводной электрической резки на коррозию зубной амальгамы in vitro». Подводная биомедицинская резервация. 15 (6): 443–55. PMID  3227577. Получено 2008-07-05.
  15. ^ 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 подводного плавания ELTHI» (PDF). Руководитель по охране труда и технике безопасности. Технический отчет rr390. Получено 2008-07-05.

внешняя ссылка