Зварювання під водою

                                                                        Вступ

                             Зварювання під водою

Уперше у світовій практиці підводне дугове різання вугільним електродом у лабораторних умовах здійснили в 1887 р. Н.Н. Бенардос і проф.Д.А. Лачинов. Продовження ці роботи не отримали. Тільки на початку 30-х рр. ХХ ст. були відновлені роботи із застосування зварювання під водою. В 1932 р. К. К. Хренов розробив електроди для підводного зварювання й провів натурні випробування їх у Чорному морі. У середині 30-х рр. ручне дугове зварювання під водою була застосована для ряду робіт, наприклад ремонту пароплава «Уссурі» і підйому пароплава «Борис». Однак у ті роки підводне зварювання застосовувалося епізодично. Тільки в роки війни виникла насущна потреба в підводному зварюванні й різанні при ремонті кораблів, мостів, при аварійних і рятувальних роботах. К.К. Хронів продовжив дослідження й розробку техніки зварювання й різання під водою в спеціальній лабораторії, організованої в березні 1942 р. при Московському електромеханічному інституті інженерів залізничного транспорту. У результаті були створені електродні покриття, що забезпечують стабільне горіння дуги під водою. Результати всебічних досліджень властивостей і з’єднання метала швів, зварених під водою, показали можливість застосування зварювання для ремонту підводних частин корпусів кораблів прямо на плаву. У післявоєнні роки значно розширилися області застосування й об'єми підводного зварювання. Будівництво морських нафтопромислових гідротехнічних споруджень, підводних трубопроводів різного призначення, ремонт судів на плаву, відновлення шлюзових затворів портових споруджень і інших об'єктів виявилися немислимими без застосування підводного зварювання. Однак забезпечити прочноплотні шви й високу продуктивність праці існуючі тоді способи підводного зварювання не могли. Крім того, для виконання підводного зварювання по «мокрому» методу були потрібні водолази-зварники високої кваліфікації. «Мокрий» метод - процес, що здійснюється без видалення води із зони зварювання. У той же час ручне підводне зварювання мало виняткову маневреність і простотою встаткування, а для її здійснення не були потрібні спеціальні пристосування для видалення води із зони зварювання, що спричинялося низьку вартість робіт. Спроби поліпшити механічні властивості зварених сполук і механізувати процес наприкінці 50-х рр. ХХ століття не увінчалися успіхом.                        У ці роки за рубежем розробляється «сухий» спосіб підводного зварювання. Спосіб заснований на застосуванні спеціальних населених камер різної конструкції. Камери можуть бути різного розміру й конструкції:

- більші глибоководні, коли й місце зварювання й зварник ізольовані від водного середовища за рахунок подачі повітря в камеру й відтискування води за її межі;

- водолазні дзвони, що забезпечують виконання зварювання в «сухому» середовищі, хоча сам зварник перебуває по пояс у воді;

- портативний сухий бокс, що забезпечує «сухе» середовище тільки в зоні зварювання.

 Застосування кожного варіанта показало, що зварені шви виходять такої ж якості, як і на суші, але є й істотні недоліки, які не привели до широкого поширення «сухого» підводного зварювання.                                                                                              При застосуванні глибоководних камер, як показала практика, необхідні попередня підготовка й спеціальний технічний супровід. Виявилося, що необхідно розробити й виготовити камеру потрібної конструкції, підготувати технічні засоби (плавучі крани, насоси й інше устаткування), задіяти обслуговуючий персонал. Такий варіант виконання підводного зварювання виявився досить дорогим. Два інших варіанти виявилися менш дорогими, але й менш маневреними та універсальними, чим «мокрий» спосіб підводного зварювання. В 1965 р. були початі дослідження, що дозволили усунути недоліки «мокрого» способу. Аналіз підводного зварювання «мокрим» способом показав, що основними причинами низьких механічних характеристик зварних швів є пористість за рахунок розчинення водню, жужільні включення за рахунок окислювання компонентів металу киснем, збільшення швидкості охолодження за рахунок контакту нагрітого металу з водою. Низька продуктивність підводного зварювання не може бути переборена при використанні покритих електродів, тому що зміна їх через кожні 1-2 хвилини є в підводних умовах складною операцією, а козирок обмазки погіршує спостереження за формуванням шва.                                                                                                                                   Проведені роботи показали, що найбільш перспективним є напівавтоматичне зварювання. Метод досить маневрений та універсальний, а механізована подача дроту дозволяє тривалий час вести процес зварювання без перерв. Оскільки дріт має менший діаметр, чим електрод, і не має покриття, створюються сприятливі умови для спостереження за формуванням зварного шва.                                                                                   Застосування суцільного дроту без захисту зони зварювання й з подачею захисних газів (аргон, вуглекислий газ) не забезпечили одержання необхідних механічних властивостей зварних з'єднань. Подальші дослідження показали, що ефективний захист зони зварювання можлива при використанні порошкових самозахисних дротів. Розроблена в Інституті електрозварювання ім. Е.О. Патона порошковий дріт марки ППС-АН1 діаметром 1,2-2,0 мм уперше дозволив провести підводне зварювання «мокрим» способом з одержанням якісних зварних з'єднань. При сучасному рівні техніки дугове зварювання порошковим дротом «мокрим» способом здійснюється на глибині до 30 м. Існують серйозні обмеження по номенклатурі металів, придатних для зварювання таким способом. Зі збільшенням глибини різко змінюються властивості дуги, інтенсифікується взаємодія розплавленого металу з навколишнім середовищем і стає проблематичним одержання якісного з’єднання. Крім того, варто враховувати, що «мокрий» спосіб підходить для глибини, доступної для людини в скафандрі - не більше 120-160 м.                                                                 Розробка спеціального устаткування для підводного напівавтоматичного зварювання також зажадала рішення ряду складних завдань, які були успішно завершені створенням напівавтомата для підводного зварювання А1660.

 Механізоване підводне зварювання застосовується для будівництва й ремонту металоконструкцій різного призначення. Проводяться роботи з подальшої механізації й автоматизації процесу підводного зварювання. Розробляються автомати, які зможуть здійснювати зварювання під водою з мінімальною участю людини. Удосконалюються системи дистанційного спостереження й керування процесом.                                                                                                     Не виключена можливість застосування в зазначених умовах контактного стикового зварювання оплавленням. Попередні експерименти й дослідно-промислова перевірка розробленої в ІЕЗ ім. Є.О. Патона установки для автоматичного стикового зварювання оплавленням труб під водою при будівництві й ремонті морських трубопроводів підтвердили перспективність використання цього способу зварювання.                                                                                       Очевидно, що в найближчому майбутньому необхідно буде вдосконалювати як «мокрий», так і «сухий» способи зварювання, а також розробляти нові механізовані способи зварювання й устаткування, придатні для використання на кілометровій глибині.