Подводная сварка и резка металлов

Подводная сварка — способ соединения изделий из металла, которые находятся в жидкой среде. Он незаменим при возведении опор мостов, строительстве трубопроводов, работах на судах и т.д. Какое оборудование применять — зависит от того, на какой глубине будут вестись работы. Что входит в процесс и как его выполняют, разберем ниже.

Сварка под водой сопряжена с опасностью, ведь известно, что вода — это сильный проводник тока. Плюс, тело человека испытывает давление жидкости. Но такая сварка — это самый быстрый способ построить трубопроводную сеть для целого населенного пункта или связать два поселка мостом через широкую реку, поэтому востребованность ее высока.

Как происходит сваривание деталей?

Газы, испаряющиеся при плавке металла и обмазке электрода, выталкивают жидкость из сварочной ванны — и в таком "окне" удается удержать дугу и сварить шов.

Особенности сварки под водой

Швы получаются глубоко проплавленными. Это обеспечивается горением дуги в воздухе и давлением на него воды, что в конечном итоге создает давление также на рабочий металл
Швы получаются грубыми — этому способствует наружное давление и быстрое охлаждение
Газы, которые испаряются при работе, создают водную пену, а это мешает наблюдать за сварочной ванной. Также видимость зависит от чистоты воды. Если видимость малая, это чревато смещением центра шва.
Сложность сварочных работ — в трудности попасть электродом точно в место соединения деталей. Сварщику приходится брать кончик электрода и направлять его в начало шва.
При подводной сварке в отличие от наземных работ используются повышенные режимы тока. Это опасно, но так ускоряется охлаждение металла — а оно обеспечивает хорошую герметичность шва. Единственный минус — из-за быстрой кристаллизации шов получается нестойким к излому и ударам.
Еще одна сложность — розжиг. Конструкции из металла, которые расположены в воде, часто подвергаются коррозии. А это затрудняет возбуждение дуги. В результате — сварщик практически ковыряет электродом по металлу (т.к. постукивать в жидкой среде просто не получится)
Под водой тоже действует закон притяжения, поэтому вертикальные швы создаются сверху вниз. Единственное — горение дуги должно быть непрерывным, чтобы газовый пузырь был постоянно и можно было качественно сварить детали.

Разновидности подводной сварки

Все виды объединяет то, что они создаются в результате горения электрической дуги и образования сварочной ванны. А об отличиях поговорим далее.

1. Ручная мокрая

Ручная мокрая подводная сварка является самой простой и доступной. Для нее понадобятся покрытые электроды или горелка с подачей проволоки и продувкой газом. Таким путем можно сварить стыки труб, мостовую опору или временно отремонтировать дно корабля.

Сварка покрытыми электродами под водой аналогична тому, как это происходит на земле. Работы можно проводить, уходя под воду максимум на 40 метров. При этом они должны быть поэтапными. Кабеля в воде должны быть целыми, чтобы обезопасить рабочего от токовых ударов, а также от потерь напряжения. Держатель для сварки имеет минимальное количество открытых частей, проводящих ток. Электроды вставляются и закрепляются одним движением.

2. Сварка в рабочей камере

Данный вид применяют там, где важно соединить детали максимально прочно. Для этого используется небольшой резервуар, который накладывают вокруг трубы и откачивают из него воду. Камера прозрачная, что позволяет наблюдать, как горит дуга и создается шов. Управлять процессом можно через специальные отверстия.

Шов при подводной сварке выполняется в сухих условиях, как это происходит на земле. Остывание постепенное, а это гарантирует хорошую ударную вязкость шва. Плюс, испаряющиеся газы не создают пену на воде, которая мешает следить за процессом. Однако пара недостатков все же есть: камеру можно использовать только на крайне ответственных стыков; максимальная глубина, как и в предыдущем пункте, не более 40 метров для безопасности сварщика.

3. В сухом боксе

Изделие и сам сварщик входят в специальный бокс, откуда выкачивают воду. Таким образом, получается полностью сухая среда или бокс остается наполовину заполненным водой. Это не мешает получить такие же швы, как получаются на суше. Окружающая жидкость на рабочего не давит, поэтому работать в таких условиях можно дольше и быстрее. Такой способ сварки под водой применяют на ответственных соединениях и больших глубинах. Минус — высокая стоимость, т.к. необходимо арендовать бокс и подъемный кран.

Вывод: наиболее часто используют первый способ. Причина — в дешевизне и получении хороших швов. Но для этого необходимо задавать правильные режимы. Так, например, в работах под водой нужны:

постоянный ток для стабильного горения дуги;
более высокая, чем на суше, сила тока — во избежание быстрого охлаждения металла. Оптимальное значение — 200-250 Ампер для работы электродами 4-5 миллиметров в диаметре. Коэффициент наплавки — 6 г/А х Ч.
напряжение не более 35 Вольт, чтобы гарантировать безопасность сварщику.

Какие используют электроды?

Для подводной сварки используют практически те же материалы, что и на суше. Электрод создается из малоуглеродистой стали, что обеспечивает хорошее соединение металла без пор.

Обмазка тоже аналогична той, что используется на суше. Единственная разница — в более толстом слое покрытия. Также в состав добавляется смола, целлулоидный лак и парафин, чтобы защитить слой от влаги. Это предупреждает раскисание обмазки электродов в воде.

Подводная резка металлов

Покрытые электроды позволяют также резать металл под водой. Однако есть и более скоростные методы. Например: электрод-кислородная подводная резка металла. Для нее необходим аппарат, создающий постоянный ток, кислородный баллон, рукав со шлангом и кабелем и держатель. Смысл такого способа резки в том, что металл разогревается электродугой от электрода. Структура электрода — трубчатая, через отверстие в него подают струю кислорода, которая разделяет расплавленный металл. Вода в рабочую зону не проникает — ее отводят испаряющиеся от дуги газы.

Главное преимущество электрокислородной подводной резки металла стальным электродов: малый диаметр последних, за счет чего они свободно проходят в полость реза. Результат — легкость резки. Ее можно проводить даже на больших глубинах (до 100 метров) и справляться с металлом 100-120 миллиметров толщиной. При этом для питания электрической дуги достаточного одного хорошего электросварочного агрегата.

Из минусов — большой расход стальных электродов. Они довольно быстро сгорают под действием электрической дуги, служа около 1 минуты. Как итог — большой расход электродов и потери времени на их замену.

Используют также графитные электроды. сверху они покрыты металлической оболочкой и водонепроницаемой обмазкой. В среднем они служат 10-12 минут, но имеют больший диаметр (15-18 миллиметров), что затрудняет резку, т.к. электрод трудно проходит в полость реза.

На смену графитному пришел карборундовый электрод. Срок его службы около 15 минут, но он, как и предыдущий его аналог, имеет большой диаметр 15-18 мм, что затрудняет ввод в полость реза.

Вывод

Подводя итог, стоит сказать, что сварка и резка металлов, погруженных в жидкость — это всегда большой труд, сопряженный с риском. Какой вид сварки использовать — зависит от глубины и степени ответственности соединения. Но плюс такого способа очевиден — с его помощью можно быстро прокладывать трубы, строить мосты и ремонтировать крупные морские суда.