Все о сварке

Сварка под водой


Сварка под водой

Способ дуговой сварки под водой основан на способности дуги устойчиво гореть в газовом пузыре при интенсивном охлаждении окружающей водой. Газовый пузырь образуется за счет испарения и разложения воды, паров и газов расплавленного металла и покрытия электрода.

Рисунок. Дуговая сварка под водой (1 – шлак; 2 – дуга; 3 – газовый пузырь; 4 – козырек электрода; 5 – сварочная ванна;6 – облако мути; 7 – металлический стержень электрода;

9 – водонепроницаемый слой покрытия; 10 – пузырьки газа)

Вокруг горящей дуги выделяется большое количество газов, что приводит к повышению давления в газовом пузыре и частичному выделению газов в виде пузырьков на поверхность воды. Вода разлагается в дуге на свободный водород и кислород, последний соединяется с металлом, образуя оксиды. Взвешенные в воде продукты сгорания металла и обмазки, состоящие преимущественно из окислов железа, образуют облако взвесей, которое затрудняет наблюдение за дугой.

Устойчивое горение дуги под водой можно объяснять принципом минимума энергии Штеенбека, т. е. усиленное охлаждение какого-либо участка дуги компенсируется увеличением количества выделяемой на нем энергии. Для компенсации тепловых потерь из-за охлаждающего действия воды и наличия большого количества водорода напряжение на дуге под водой требуется более высокое (30–35 В).

Сварку под водой выполняют на постоянном и переменном токе. На постоянном токе дуга горит более устойчиво, чем на переменном, поскольку постоянный ток разлагает воду еще до возбуждения дуги, а переменный ток разлагает воду и образует газовый пузырь в момент короткого замыкания под действием высокой температуры.

С увеличением глубины и давления окружающей среды устойчивость дуги не нарушается, возрастает только напряжение и увеличивается ток. Подводная сварка возможна в пресной речной и соленой морской воде. В качестве источников питания используют однопостовые и многопостовые сварочные агрегаты, сварочные преобразователи и трансформаторы, имеющие напряжение холостого хода 70–110 В.

Для ручной дуговой сварки под водой используют электроды диаметром 4–6 мм. Водонепроницаемость покрытия достигается пропиткой такими составами, как парафин, раствор целлулоида в ацетоне, раствор синтетических смол в дихлорэтане, нитролаки и др.

Для подводной сварки применяют специальные электрододержатели, которые имеют надежную электроизоляцию по всей поверхности. Смена электрода производится только после отключения сварочного тока. Сварочная цепь имеет прямой и обратный кабели.

При сварке под водой выполняют соединения внахлестку, тавровые, угловые, реже стыковые, причем чаще всего способом опирающегося электрода. Сварщик перемещает дугу без колебаний поперек шва с сохранением постоянного угла наклона электрода. Способом опирающегося электрода можно сваривать швы во всех пространственных положениях. Сварку в вертикальном положении производят сверху вниз, при этом электрод наклонен в сторону ведения сварки.

Силу тока при подводной сварке опирающимся электродом в нижнем положении устанавливают выше, чем при сварке в обычных условиях. При сварке в вертикальном положении сила тока снижается на 10%, а в потолочном положении – на 15%.

Техника выполнения водолазом-сварщиком сварных соединений под водой более сложна, чем на воздухе. Это связано с плохой видимостью в воде, стесненностью, тяжелым и неудобным для движения водолазным снаряжением, необходимостью дополнительных затрат на преодоление течения, возможностью нарушения устойчивости сварщика на грунте, неприспособленностью человеческого организма к работе на больших глубинах. В связи с этим в сварных соединениях часто наблюдаются дефекты: непровар одной из кромок, подрезы, наплывы, поры и т.п.

Кроме ручной сварки для подводных работ применяются полуавтоматы типа ППСР-300-2, «Нептун». Полуавтоматом ППСР-300-2 можно сваривать сталь на глубине до 60 м. В качестве защиты используют углекислый газ. Полуавтомат рассчитан на номинальную силу тока 300 А. При полуавтоматической сварке дуга горит устойчиво, взвесей образуется мало, что почти не мешает наблюдению за дугой.

www.osvarke.com

Pereosnastka.ru

Электросварка под водой

Категория:

Техника дуговой сварка

Электросварка под водой

В работах по строительству подводных частей различных сооружений, подводных трубопроводов, гидростанций, портовых сооружений, мостов и пр., в судоподъемных, судоремонтных и спасательных работах и т. д. часто возникает необходимость выполнения сварочных работ под водой. Пока удалось практически применить под водой дуговую электросварку. Возможность получения устойчивого дугового разряда в жидкой среде — воде, масле и др- — была установлена опытным путем еще в конце прошлого столетия. Дуга горит в газовом пузыре, образуемом и непрерывно возобновляемом за счет испарения и разложения окружающей жидкости тепловым действием дугового разряда.

Дуговая электросварка под водой впервые осуществлена и изучена в Советском Союзе в 1932 г. автором настоящей книги. Оказалось, что дуга постоянного тока при питании от обычного источника тока горит под водой вполне устойчиво при условии, что электрод покрыт достаточно толстым слоем водонепроницаемого покрытия. Особенно удивительно, что под водой дуга плавит металл почти так же быстро, как и на водухе, несмотря на интенсивное охлаждение окружающей средой. Это обстоятельство объясняется саморегулированием состояния дугового разряда. Сила тока в разряде устанавливается регулированием источника, саморегулирование дуги меняет падение напряжения на отдельных участках разряда. Усиление отдачи энергии в окружающую среду автоматически повысит напряжение и мощность дуги, компенсирующие увеличение отдачи энергии; уменьшение потерь энергии во внешнюю среду вызовет снижение напряжения дугового разряда.

Охлаждение дуги водной средой повышает напряжение и теп-ломощность дуги, в результате идет интенсивное плавление металла. Для успеха сварки существенное значение имеет покрытие электрода; оно должно иметь достаточную толщину, 30% веса электродного стержня. Покрытие электрода, омываемое водой, расплавляется медленнее электродного стержня, поэтому при горении дуги покрытие на конце электрода образует так называемый козырек, способствующий формированию и удержанию газового пузыря, необходимого для нормального горения дуги.

Газовый пузырь нри горении дуги непрерывно растет, увеличиваясь в объеме; затем газы его прорываются и поднимаются На поверхность, газовый пузырь уменьшается в объеме до минимума и снова начинает расти, что повторяется несколько раз в секунду. Газ пузыря состоит преимущественно из водорода, получаемого при разложении паров воды; кроме того, в нем имеются продукты разложения электродного покрытия, пары железа, пары воды, окись углерода, азот и пр. Водород, растворяющийся в наплавленном металле, образует поры и снижает пластичность металла. Поэтому необходима водонепроницаемость покрытия и отсутствие влаги в нем. Испарение воды в покрытии и электролиз с обильным выделением водорода на поверхности электродного стержня разрушают покрытие, срывают его с электродного стержня и быстро приводят электрод в негодность. Особенно водонепроницаемым должно быть покрытие для работ в соленой морской воде.

Водонепроницаемость придают электродам специальной обработкой. После нанесения покрытия, его просушки и прокалки, покрытие пропитывают и покрывают различными водонепроницаемыми составами. Например, проваривают электроды в расплавленном парафине (этот состав очень слабый, пригоден лишь для пресной воды). Лучший результат дает раствор целлулоида в ацетоне, а также бакелитовый лак. Наилучшим считается раствор синтетических смол в дихлорэтане. Стержни электродов из сварочной стальной проволоки Св-08 имеют диаметр 4—5 мм.

Пары железа и материалов электродного покрытия, соприкасаясь с водой, конденсируются, образуя мельчайшие коллоидальные частицы, в первую очередь окислов железа; эти частицы долгое время не осаждаются в воде и образуют в зоне сварки темно-бурое облако мути, мешающее наблюдению и работе сварщика-водолаза. Образование мути зависит и от состава электродного покрытия, одно из требований к нему — минимальное образование мути.

При удовлетворительном качестве электродов дуга почти так же устойчива, как и при работе па воздухе. Обычно работа производится на постоянном токе нормальной полярности. Возможна работа и на переменном токе. На постоянном токе вполне устойчива и угольная дуга, но она пока не находит применения» Интенсивное расплавление металла дугой позволяет выполнять обычные формы сварных соединений во всех пространственных положениях.

Наплавленный металл удовлетворителен по прочности, содержит повышенное количество водорода и его показатели пластичности понижены. Зона влияния сужена, структура металла носит признаки ускоренного охлаждения после сварки.

Водолаз-сварщик работает в тяжелом мягком водолазном снаряжении, обеспеченном телефонной связью. Излучения дуги, проходя сквозь толстый слой воды, уменьшают свою интенсивность; все же для уменьшения утомляемости глаз в передний иллюминатор шлема вставлено цветное стекло; меняя положение головы, сварщик может смотреть через цветное стекло или помимо него. Держатель электродов имеет особую конструк-дню, тщательно изолирован по всей поверхности для уменьшения утечек тока. Сварочный ток подается по гибкому кабелю с усиленной изоляцией. Водолаз-сварщик находится в особенно трудных условиях работы. Видимость зоны сварки, как правило, недостаточна. Сварщик стеснен в движениях водолазным снаряжением; недостаточна устойчивость сварщика, его постоянно сносит с занятого положения; каждое резкое движение отбрасывает сварщика в сторону. Поэтому для сварки под водой характерны дефекты, не встречающиеся в наземных работах, — пропуски, сбой с линии сварки, нерасплавление одной из кромок шва и т. п.

Рис. 1. Горение дуги под водой: 1 — дуга; 2 — ванна расплавленного металла; 3 — козырек; 4 — пузырьки газа; 5 — обмазка; в — стержень; 7 — облачко мути; 8 — брызги металла; 9 — газовый пузырь вокруг дуги

Сварка возможна как в пресной, так и в соленой морской воде; в последней необходима тщательная изоляция электродо-держателя. Даже небольшие неизолированные участки металлических деталей могут вызывать значительные утечки тока, до нескольких десятков ампер. В соленой воде дуга может зажигаться без касания электродом, лишь при приближении его к любому металлическому предмету, находящемуся в воде, хотя бы и не присоединенному проводом к источнику тока. Все металлические предметы в зоне сварки оказываются подсоединенными к источнику тока через воду. Поэтому в результате неосторожного приближения электрода к металлическим частям водолазного снаряжения, например к шлему или нагрудной манишке, водолаз может прожечь их.

Несмотря на трудности работы водолаза-сварщика и не очень высокое качество сварных соединений, подводная сварка получила Довольно широкое практическое применение в судоподъемных, судоремонтных, аварийно-спасательных и прочих работах. Успешному применению подводной сварки способствует пригодность для подводных работ без всяких переделок обычных нормальных источников тока для сварки на воздухе. При обычных подводных работах сварочный ток берется в пределах 180—240 а, напряжение дуги 30—35 в; лишние 5—7 в против сварки на воздухе идут на покрытие тепловых потерь, создаваемых окружающей водной средой.

Рис. 2. Сварка стыка трубопровода под водой

Значительный интерес представляет возможность применения сварки на больших глубинах. Опыт сварки на глубинах до 100 м показал, что дуга горела устойчиво, ее расплавляющее действие усиливалось, что благоприятно для сварки. Имеются лабораторные исследования горения дуги при давлениях до 1200 am, что превышает давление на дне величайших глубин океанов; горение дуги протекало нормально, и она сохраняла свои обычные свойства.

Однако условия подводных работ весьма тяжелы для человека. При глубине свыше 20 м начинается интенсивное растворение азота в крови; при подъеме водолаза с уменьшением давления мельчайшие пузырьки азота выделяются, вызывая болезненные ощущения (кессонная болезнь). Поэтому подъем со значительных глубин опасен для жизни водолаза, и его производят медленно, с остановками по определенному графику. Кроме того, с увеличением давления на значительных глубинах самочувствие человека ухудшается. На глубинах 50—70 м нормальная продолжительность работы водолаза составляет всего 15 мин, а продолжительность его подъема в несколько раз превышает эту величину. Поэтому работа становится практически невыполнимой на глубине, превышающей 30—40 м.

Единственный путь увеличения производительности подводной сварки и распространения ее на значительные глубины — это механизация и автоматизация процесса сварки с максимальным сокращением времени пребывания человека подводой. Основная цель автоматизации в этом случае освободить человека от выполнения работ в особо тяжелых условиях. Имеются успешные результаты применения шланговых полуавтоматов и автоматов в подводных условиях с голой проволокой диаметром около 2 мм с вдуванием защитного газа аргона в зону дуги или без подачи газа. Применение простейшего шлангового полуавтомата повышает производительность труда водолаза-сварщика и сокращает время его пребывания под водой в 5 —10 раз. В дальнейшем, с созданием комплекса автоматических устройств с телевизионным наблюдением и надводным управлением, станут возможными подводные сварочные работы на любых глубинах.

—-

Впервые в мире дуговую сварку под водой предложил и разработал К. К. Хренов (1932 г.).

Сварка под водой производится плавящимися штучными электродами, порошковой проволокой, а также и неплавящимся электродом. Для питания дуги используют постоянный или переменный ток. Напряжение дуги, горящей под водой, на 6—7 В больше, чем на воздухе. Для сварки применяют электроды с водонепроницаемыми покрытиями.

Институт электросварки им. Е. О. Патона разработал специальную порошковую проволоку для шланговой полуавтоматической сварки под водой.

Если швы, выполненные штучными электродами, имеют пористость, низкую пластичность и вязкость металла, объясняемую влиянием водорода, то при сварке порошковой проволокой плотность и прочность швов отвечает требованиям, предъявляемым к сварке ответственных изделий.

Техника сварки под водой штучными электродами и порошковой проволокой аналогична сварке на воздухе. Сила тока для сварки выбирается на 10—25% выше, чем для работы на воздухе.

Сварку под водой можно производить на глубине до 50 м. При большей глубине работа почти невозможна, так как сварщик не может находиться под водой длительное время.

Сварка под водой широко используется для ремонта подводной части судов, прокладки трубопроводов, строительства оснований нефтяных вышек и других работ.

Наиболее перспективными видами подводной сварки и резки являются дуговая полуавтоматическая шланговая, плазменно-ду-говая и электроннолучевая.

Читать далее:

Плазменная (плазменно-дуговая) сварка свойства плазмы

Статьи по теме:

pereosnastka.ru

Электросварка под водой - Справочник сварщика

  Очень специфичным  видом сварки, является электросварка под водой. Впрочем, специфичным является не столько тип сварки, сколько условия, в которых приходиться работать, и с которыми приходиться сталкиваться. Согласитесь, сварка под водой является очень необычной, ведь она проходит в среде, где нет воздуха, где нечем дышать, и где есть определенный уровень давления воды. А ведь без этого вида сварки, сегодня невозможно, так как выполнения сварочных работ необходимы для строительства мостов, создания путепроводов и трубопроводов, при судостроительных работах и так далее. В общем, давайте более подробно рассмотрим сам процесс электросварки.

  Итак, как и в обычной сварке, в подводной сварке, используется электросварка. Однако, из-за воздействия водной среды, происходит интенсивное охлаждение дуги, что, в свою очередь, существенно повышает напряжение и тепловую мощность дуги. Как результат, происходит интенсивное плавление металла. Во многом, успеху подводной электросварки, заслуга электродов, а точнее их покрытий. Так, они должны иметь достаточную для работы толщину, а также до 30% веса самого электродного стержня. Покрытие, которое омывается водой, расплавляется гораздо медленнее, чем стержень электрода, поэтому во время горения дуги, это покрытие, образует на поверхности, некий козырек. Он способствует формированию и последующему удержанию газового пузыря, который крайне важен для нормальной работы и горения дуги.

  Однако, в процессе сварки, газовый пузырь интенсивно растет, поэтому со временем, газы все же не удерживаются под козырьком, и начинают подыматься наружу. Потому, газовый пучок снова накапливается, и так происходит до бесконечности. Во время сварки, также образуются пары железа и материалов электрода, и при соприкосновении с водой, конденсируются, образовывая мелкие коллоидальные частички, как правило, из окисла железа. Эти частички на протяжении долгого времени не осаждаются в воде, и поэтому, образуют в воде темно-бурое облако, которое мешает сварщику видеть область сварки.

Дуга под водой: 1 — сварочная дуга; 2 — ванна с расплавленным металлом; 3 — электродный козырек; 4 — пузырьки; 5 — электродная обмазка; 6 — рабочий стержень; 7 — муть; 8 — брызги от металла; 9 — газовый пузырь.

  Если во время работы используются качественные электроды, то сварочная дуга, в принципе, такая же качественная и устойчивая, как и во время работы на свежем воздухе. Как правило, работа происходит при постоянном токе, причем нормальной полярности. В целом, допускается и проведение подводных сварочных работ при переменном токе, однако на постоянном токе, сварочная дуга будет более качественной и устойчивой, следовательно, и качество сварного шва будет куда лучше.

www.vse-o-svarke.org

Сварка под водой

Способ дуговой сварки под водой основан на способности дуги устойчиво гореть в газовом пузыре при интенсивном охлаждении окружающей водой. Газовый пузырь образуется за счет испарения и разложения воды, паров и газов расплавленного металла и покрытия электрода. Рисунок. Дуговая сварка под водой (1 – шлак; 2 – дуга; 3 – газовый пузырь; 4 – козырек электрода; 5 – сварочная ванна; 6 – облако мути; 7 – металлический стержень электрода; 9 – водонепроницаемый слой покрытия; 10 – пузырьки газа) Вокруг горящей дуги выделяется большое количество газов, что приводит к повышению давления в газовом пузыре и частичному выделению газов в виде пузырьков на поверхность воды. Вода разлагается в дуге на свободный водород и кислород, последний соединяется с металлом, образуя оксиды. Взвешенные в воде продукты сгорания металла и обмазки, состоящие преимущественно из окислов железа, образуют облако взвесей, которое затрудняет наблюдение за дугой. Устойчивое горение дуги под водой можно объяснять принципом минимума энергии Штеенбека, т. е. усиленное охлаждение какого-либо участка дуги компенсируется увеличением количества выделяемой на нем энергии. Для компенсации тепловых потерь из-за охлаждающего действия воды и наличия большого количества водорода напряжение на дуге под водой требуется более высокое (30–35 В). Сварку под водой выполняют на постоянном и переменном токе. На постоянном токе дуга горит более устойчиво, чем на переменном, поскольку постоянный ток разлагает воду еще до возбуждения дуги, а переменный ток разлагает воду и образует газовый пузырь в момент короткого замыкания под действием высокой температуры. С увеличением глубины и давления окружающей среды устойчивость дуги не нарушается, возрастает только напряжение и увеличивается ток. Подводная сварка возможна в пресной речной и соленой морской воде. В качестве источников питания используют однопостовые и многопостовые сварочные агрегаты, сварочные преобразователи и трансформаторы, имеющие напряжение холостого хода 70–110 В. Для ручной дуговой сварки под водой используют электроды диаметром 4–6 мм. Водонепроницаемость покрытия достигается пропиткой такими составами, как парафин, раствор целлулоида в ацетоне, раствор синтетических смол в дихлорэтане, нитролаки и др. Для подводной сварки применяют специальные электрододержатели, которые имеют надежную электроизоляцию по всей поверхности. Смена электрода производится только после отключения сварочного тока. Сварочная цепь имеет прямой и обратный кабели. При сварке под водой выполняют соединения внахлестку, тавровые, угловые, реже стыковые, причем чаще всего способом опирающегося электрода. Сварщик перемещает дугу без колебаний поперек шва с сохранением постоянного угла наклона электрода. Способом опирающегося электрода можно сваривать швы во всех пространственных положениях. Сварку в вертикальном положении производят сверху вниз, при этом электрод наклонен в сторону ведения сварки. Силу тока при подводной сварке опирающимся электродом в нижнем положении устанавливают выше, чем при сварке в обычных условиях. При сварке в вертикальном положении сила тока снижается на 10%, а в потолочном положении – на 15%. Техника выполнения водолазом-сварщиком сварных соединений под водой более сложна, чем на воздухе. Это связано с плохой видимостью в воде, стесненностью, тяжелым и неудобным для движения водолазным снаряжением, необходимостью дополнительных затрат на преодоление течения, возможностью нарушения устойчивости сварщика на грунте, неприспособленностью человеческого организма к работе на больших глубинах. В связи с этим в сварных соединениях часто наблюдаются дефекты: непровар одной из кромок, подрезы, наплывы, поры и т.п.

Кроме ручной сварки для подводных работ применяются полуавтоматы типа ППСР-300-2, «Нептун». Полуавтоматом ППСР-300-2 можно сваривать сталь на глубине до 60 м. В качестве защиты используют углекислый газ. Полуавтомат рассчитан на номинальную силу тока 300 А. При полуавтоматической сварке дуга горит устойчиво, взвесей образуется мало, что почти не мешает наблюдению за дугой.

proffi95.ru


Смотрите также