Подводная сварка технология и особенности проведения под водой

Преимущества и недостатки

В результате сгорания водорода не образуются вредные вещества, в отличие от случаев, когда для сварки используется ацетилен. Это происходит потому, что при горении водорода в кислородной среде образуется вода, точнее водяной пар, не содержащий вредных примесей.

Температуру пламени водородно-кислородной смеси можно регулировать в диапазоне 600-2600 ° C, что позволяет сваривать и резать даже самые тугоплавкие материалы.

Все вышеперечисленные свойства позволяют использовать водородную сварку в закрытых помещениях, помещениях с плохой вентиляцией, в колодцах, тоннелях, подвалах домов.

Стоит отметить такое преимущество водородной сварки, как возможность смены сопла горелки. Водород поддерживает пламя практически любой конфигурации и размера.

можно использовать тонкую струю газа, которая дает пламя не толще швейной иглы, даже при работе с драгоценностями из драгоценных металлов. Для тонкого пламени не нужен дополнительный кислород, который достаточно растворен в воздухе.

Бытовой водородный генератор

Недостатком водородной сварки можно считать ее зависимость от наличия источника электроэнергии, необходимой для получения водорода. Использование баллонов с водородом не допускается из-за опасности их транспортировки и эксплуатации.

Атомно-водородный способ

Одним из видов водородной сварки является атомарная водородная сварка. Его процесс основан на явлении диссоциации (распада) молекулярного водорода на атомы.

Для распада молекула водорода должна получить значительное количество тепловой энергии. Атомарное состояние водорода настолько нестабильно, что длится всего доли секунды. А затем водород восстанавливается с атомарного до молекулярного.

Во время восстановления выделяется большое количество тепла, которое используется при сварке с атомарным водородом для нагрева и плавления свариваемых металлических деталей.

На практике весь процесс осуществляется электросваркой двумя неплавящимися электродами. Для получения требуемого тока зажигания дуги можно использовать обычный сварочный аппарат. Но у подставки или горелки необычный дизайн.

Электроды и горелка

Электроды с горелкой, на которую подается водород, расположены под углом друг к другу. Между этими двумя электродами зажигается дуга. Водород, или азотно-водородная смесь, подаваемый в зону дуги, под действием высоких температур переходит в состояние атомарного водорода.

Кроме того, возвращаясь к молекулярной форме, водород выделяет тепло, создавая температуру, которая в сумме с температурой дуги может достигать 3600 ° C.

Поскольку диссоциация происходит с поглощением тепла (водород имеет охлаждающий эффект), напряжение для зажигания дуги должно быть достаточно высоким – около 250-300 В. В будущем напряжение можно снизить до 60-120 В, и дуга сможет гореть отлично.

Интенсивность горения будет зависеть от расстояния между электродами и количества водорода, подаваемого в зону сварки.

Горение дуги

Дуга возникает при кратковременном замыкании электродов друг с другом или на графитовой пластине при продувке электродов газом. После зажигания дуги расстояние до свариваемых деталей выдерживают в пределах 5-10 мм.

Если дуга не касается свариваемого металла, она горит равномерно и устойчиво. Они называют это спокойствием. На небольшом расстоянии от детали, когда пламя дуги почти касается детали, издается громкий резкий звук. Такая дуга называется кольцом.

Технология сварки аналогична традиционной технологии газовой сварки.

Сварка атомарным водородом была изобретена и изучена в 1925 году американским ученым Ленгмюром. В процессе исследования вместо дуги использовалась теплота сгорания вольфрамовой нити, через которую проходил водород.

Технология

Суть такого явления, как подводная сварка, объясняется тем, что при горении дуги выделяется газ, который образует пузырь. Обернув электрод и свариваемые детали, газ освобождает пространство для горения дуги.

В результате все выделяемое им тепло расходуется на нагрев и плавление металла, который активно этому сопротивляется, охлаждаясь постоянно окружающей водой.

Его температура в некоторых случаях может достигать отрицательных значений, если вода насыщена достаточным количеством солей.

Дуговый газ частично является продуктом сгорания металла. Часть его (водород и кислород) образуется при разложении воды под действием электрического тока и высокой температуры.

Пузырьки газа постоянно бегут вверх, имея меньший вес и плотность, чем вода, и в зоне сварки постоянно образуется новая порция газа.

Форма шва

Из-за газа, поднимающегося при хаотическом движении, а также из-за содержащихся в нем продуктов горения (сажа, дым) видимость в зоне сварки очень затруднена.

Это обстоятельство определяет особенности конструкции швов при сварке под водой. Их выпускают в виде Т-образных стержней, то есть когда соединяемые детали расположены друг относительно друга под углом, близким к правому. Если соединяемые детали должны быть размещены в одной плоскости, они не свариваются от одного конца к другому, а внахлест.

Технология подводной сварки

Эти типы швов позволяют работать с электродом под водой даже при отсутствии достаточной видимости, ориентируясь на кромку стыкуемых деталей, как на «прикосновение».

Напряжение и ток

Напряжение, при котором выполняется сварка под водой, должно быть достаточно высоким, чтобы обеспечить стабильное горение дуги. Как правило, она колеблется в пределах 30-35 В.

Чтобы подать такое напряжение на глубину, вам понадобятся сварочные аппараты, которые могут «выдавать» напряжение 80–120 В и сварочный ток 180–220 А. Подводная сварка может выполняться как на постоянном, так и на переменном токе, но лучше всего результаты получены при использовании постоянного тока.

С увеличением глубины, на которой выполняется сварка, не меняется интенсивность горения дуги, а также качество получаемых швов. Для стабильного горения необходимо только увеличивать напряжение. Поэтому возможности подводной сварки технически безграничны. Предел глубины устанавливается только возможностями человеческого тела сварщика и устойчивостью оборудования для работы под водой.

Сварка труб высокого давления особенности.

При выборе вида сварки необходимо учитывать как материал, из которого изготовлены трубы, так и их диаметр.

Сварка трубопровода высокого давления выполняется газовой или электродуговой сваркой. В этом случае газовая сварка может применяться только при диаметре трубопровода от 6 до 25 мм. Для труб большего диаметра следует использовать дуговую сварку. При диаметре трубы от 25 до 100 мм применяется ручная электродуговая сварка, но если диаметр трубы превышает 100 мм, требуется полуавтоматическая или автоматическая сварка под флюсом, а нижняя сварка в любом случае выполняется вручную. Также следует учитывать, что в случаях, когда диаметр трубы не превышает 40 мм, как правило, применяется обычная сварка и делается V-образный паз. Но при сварке труб диаметром более 60 мм мм, часто используются опорные кольца.

И еще одна особенность сварочных работ, выполняемых с трубами высокого давления, заключается в том, что необходимо выполнить несколько слоев сварного шва – количество слоев зависит от типа трубопровода и характеристик металла и может составлять от 4 до 10 штук.

Контроль сварных соединений. Исправление дефектов сварного соединения

При доработке на месте эксплуатации, монтажа, ремонта, реконструкции оборудования под давлением должна применяться система контроля качества сварных соединений, обеспечивающая выявление недопустимых дефектов, высокое качество и надежность работы данного оборудования и его элементов.

Контроль качества сварных соединений должен осуществляться в порядке, предусмотренном конструкторско-технологической документацией.

Все сварные соединения подлежат визуальному осмотру и замерам с целью выявления следующих дефектов:

а) трещины всех видов и направлений;

б) свищи и пористость внешней поверхности шва;

в) поднутрения;

г) узелки, ожоги, незаплавленные кратеры;

д) отклонения геометрических размеров и взаимного расположения свариваемых элементов;

е) смещение и стыковое удаление кромок свариваемых элементов сверх установленных норм;

ж) несоответствие формы и размера шва требованиям технологической документации;

з) дефекты на поверхности основного металла и сварных швов (вмятины, отслоения, полости, непровары, поры, включения и т д.).

Ультразвуковая дефектоскопия и радиографический контроль выполняются для выявления внутренних дефектов сварных соединений (трещины, непровара, шлаковые включения и т.д.).

Метод контроля (ультразвуковой, рентгенографический, оба метода в сочетании) выбирается исходя из возможности обеспечения наиболее полного и точного выявления дефектов конкретного типа сварных соединений с учетом особенностей физических свойств металла и этот метод управления.

Объем контроля для каждого конкретного типа оборудования, работающего под давлением, устанавливается согласно требованиям соответствующих руководств по безопасности и указывается в технологической документации.

Сварные соединения не должны иметь внешних или внутренних дефектов (повреждений), которые могут поставить под угрозу безопасность оборудования. Минимальные значения механических характеристик сварных соединений оборудования не должны быть ниже минимальных значений механических характеристик соединяемых материалов.

Собранные вместе элементы оборудования должны обеспечивать безопасность оборудования и соответствовать своему назначению. Все неразрывные или сварные соединения элементов оборудования должны быть доступны для неразрушающего контроля.

Контроль качества монтажа (дополнительное изготовление) должен подтверждаться сертификатом качества монтажа.

Акт качества монтажа должен быть составлен организацией, проводившей монтаж, за подписью руководителя этой организации, а также руководителем организации – владельцем оборудования, смонтированного под давлением и опломбированного.

Организация, некачественно выполнившая монтаж (дополнительное производство), ремонт, реконструкцию оборудования под давлением, несет ответственность в соответствии с действующим законодательством.

Неприемлемые дефекты, обнаруженные при монтаже (доизготовлении), реконструкции, ремонте, испытании, должны быть устранены с последующей проверкой исправленных участков.

Технология устранения дефектов устанавливается технологической документацией. Отклонения от принятой технологии исправления дефектов необходимо согласовывать с ее разработчиком.

Методы и качество устранения дефектов должны обеспечивать необходимую надежность и безопасность оборудования.

Устранение дефектов следует производить механическим способом с плавными переходами в местах отбора проб. Максимальные размеры и форма свариваемых образцов устанавливаются технологической документацией.

допускается применение методов термической резки (строжки) для удаления внутренних дефектов с последующей механической обработкой поверхности образца.

Полноту устранения дефекта необходимо проверять визуально и с помощью неразрушающего контроля (капиллярный или магнитопорошковый контроль или травление).

Отбор образцов из обнаруженных дефектов без последующей сварки допускается при условии соблюдения минимально допустимой толщины стенки детали в точке максимальной глубины отбора образцов и подтверждения расчетом на прочность.

Если при осмотре исправленного участка обнаруживаются дефекты, необходимо произвести второе исправление в том же порядке, что и первое.

Исправление дефектов на одном и том же участке сварного шва можно проводить не более трех раз.

В случае разрезания дефектного сварного соединения труб с последующей вставкой участка трубы в виде сварного шва два вновь выполненных сварных соединения не считаются закрепленными.

Полуавтоматический способ

Из-за того, что при сварке в воде присутствует большое количество водорода, шов получается пористым. В то же время отрицательно сказывается усиленное охлаждение материала водой.

Шов хрупкий, неустойчивый при складывании. Для получения удовлетворительного результата необходимо учитывать большой запас прочности и надежности при расчете конструкций.

Сварка под водой в атмосфере аргона ощутимого эффекта не дает, так как лишь незначительно снижает содержание водорода в шве.

Хороший результат дает использование полуавтомата сварки порошковой проволокой. Он имеет меньший диаметр, чем электрод.

При сварке полуавтоматом можно организовать постоянную и непрерывную механизированную подачу проволоки, что в сочетании с применением неплавких электродов позволит получить ровные швы большой длины.

Материалы и оборудование

Электрооборудование для подводной сварки – трансформаторы, преобразователи – не может отличаться от того, что используется для традиционной сварки. Исключение составляют конструкции, работа которых предполагается на большой глубине. Система охлаждения таких устройств иногда видоизменяется.

Шланги и кабели

Трубы и кабели необходимо тщательно выбирать и проверять на целостность. Такая необходимость обусловлена ​​как требованиями электробезопасности, так и технологией проведения работ.

Сварка чаще всего выполняется в морской воде с высоким содержанием соли. Эта вода является хорошим проводником электричества, поэтому протекающие кабели могут терять электричество, что может негативно повлиять на качество дуги.

Скафандр

Очевидно, что для защиты сварщика требуется водолазное снаряжение. Для работы на большой глубине скафандр или скафандр можно сделать из металла. Вот еще одна загвоздка.

В соленой воде дуга может загореться на приличном расстоянии от металла, даже не касаясь его. А поскольку между свариваемой деталью и костюмом сварщика может быть установлена ​​положительная проводимость в воде, разряд может возникнуть при небольшом расстоянии между электродом и костюмом.

Электроды и проволока

Особого внимания заслуживают электроды для подводной сварки. Они должны быть изготовлены из материала, который не подвергается воздействию воды. Подводная сварка выполняется электродами из низкоуглеродистой стали.

Покрытие покрывают специальными составами, которые надолго предотвращают его разрушение, создавая на поверхности непроницаемый слой.

В качестве таких композиций можно использовать парафиновый воск, воск, целлулоид, растворенный в ацетоне. Диаметр электродов для подводной сварки 4-6 миллиметров. Есть специальные марки: Св-08, Св-08А, Св-08ГА, Св-08Г2.

При сварке полуавтоматом используется сварочная проволока следующих марок: СВ-08Г2С, ППС-АН1.

Сложные условия труда требуют правильной организации рабочего места и соблюдения всех мер безопасности. Рабочее место следует выбирать так, чтобы волны и токи не мешали паяльнику.

Рядом с местом проведения работ не должно быть плавающих и незащищенных предметов. Замена электрода должна производиться только при выключенном питании.

Соблюдение всех правил и технологий подводной сварки позволит добиться отличных результатов при строительстве и ремонте гидротехнических сооружений, кораблей и установке водолазного снаряжения.

Обработка сварного шва при соединении труб высокого давления.

При сварке толстостенных труб, составляющих трубопровод высокого давления, металл подвергается воздействию высоких температур, что приводит к изменению его структуры в месте самого сварного шва и на расстоянии примерно 1-2 сантиметра от него (т.е в зоне нагрева)… Это приводит к тому, что сварочные характеристики снижаются, а это значит, что нет гарантии, что он выдержит негативное воздействие трубопровода и окружающей его среды. Чтобы этого не произошло, необходимо провести специальную обработку сварного шва и прилегающей территории.

Чаще всего для этого применяется термическая обработка, характеристики которой зависят от марки стали, из которой изготовлены трубы, и их точных размеров. Если трубопровод изготавливается в производственных условиях, то для термообработки стыков используются специальные печи – это могут быть муфельные печи сопротивления, газовые горелки с кольцами или индукционные нагреватели.

Муфельная печь сопротивления предназначена для термообработки стыков толстостенных труб диаметром от 30 до 320 мм. В этом случае не имеет значения точная толщина стенки труб. В такой печи спай нагревается до 900 градусов.

Индукционные нагреватели обрабатывают стык труб, нагревая стык электрическим током с частотой сети (50 Гц). Такой утеплитель применяется для обработки стыков труб диаметром более 100 мм и толщиной стенки -10 мм. Для проведения такой термообработки само соединение и расположенный рядом с ним участок трубы оборачивают листом асбеста, поверх которого укладывают несколько витков медной нити, сечение которой должно быть не менее 100 кв. При наматывании провода необходимо следить за тем, чтобы витки при этом были достаточно затянуты между собой, но не касались друг друга, иначе может произойти короткое замыкание.

  

Как видно из вышесказанного, сварное соединение труб и его последующая обработка – задачи, рассчитанные на мастеров с большим опытом подобных работ.

При сварке необходимо учитывать все характеристики конкретного трубопровода, от которого он устанавливается и заканчивая условиями, в которых он будет использоваться. Что касается последующей термообработки, то также необходимо знать нюансы такой операции и соблюдать все технологические требования – только такой подход в итоге обеспечит высокое качество соединения.

Получение водорода

Водород можно получить электролизом воды, точнее щелочного раствора гидроксида натрия (каустическая сода, каустическая сода, все это названия одного и того же вещества). Гидроксид добавляют в воду для ускорения реакции.

Для получения водорода достаточно опустить в раствор два электрода и подать на них постоянный ток. В процессе электролиза на положительном электроде будет выделяться кислород, а на отрицательном – водород. Объем выделенного водорода будет вдвое больше объема выделенного кислорода.

Химически реакция выглядит так:

2H2O = 2H2 + O2

Остается технически разделить эти два газа и предотвратить их смешивание, поскольку в результате получается смесь с огромной потенциальной энергией. Оставлять процесс без контроля крайне опасно.

Для сварки водород получают с помощью специальных устройств – электролизеров. Для их питания понадобится электричество напряжением 230 В. Электролизеры в зависимости от конструкции могут работать как от трехфазного тока, так и от однофазного.

В бытовых условиях

Чтобы использовать водородную сварку в повседневной жизни, необязательно приобретать оборудование для производства водорода. Обычно они обладают отличной производительностью и мощностью. Кроме того, эти генераторы громоздки и дороги.

Питание и рабочая жидкость

Питание может осуществляться от автомобильного зарядного устройства или самодельного выпрямителя, который может быть выполнен с подходящим трансформатором и некоторыми полупроводниковыми диодами.

В качестве рабочей жидкости следует использовать раствор гидроксида натрия. Это будет лучший электролит, чем обычная вода. По мере уменьшения уровня раствора просто добавляйте воду. Количество гидроксида натрия всегда будет постоянным.

Корпус и трубки

В качестве корпуса для водородного генератора можно использовать обычную литровую банку с полиэтиленовой крышкой. Просверлите в крышке отверстия под диаметр стеклянных пробирок.

Трубы будут использоваться для отвода образующихся газов. Длина трубок должна быть достаточной, чтобы нижние концы можно было погрузить в раствор.

Технология подводной сварки

Внутри труб следует разместить электроды, по которым подается постоянный ток. Места прохождения трубок через крышку необходимо загерметизировать любым силиконовым герметиком.

Отвод водорода

Водород будет выделяться из трубки, содержащей отрицательный электрод. Необходимо предусмотреть возможность его удаления при помощи тубуса. Водород необходимо удалять через гидрозатвор.

это еще одна поллитровая банка воды с двумя трубками, вставленными в крышку. Один из них, по которому от генератора поступает водород, погружен в воду. Второй удаляет водород, прошедший через воду из заслонки, и по шлангам подает его в горелку.

Требуется водонепроницаемое уплотнение, чтобы пламя горелки не попало в генератор при падении давления водорода.

Горелка

Горелку можно сделать из иглы медицинского шприца. Его толщина должна составлять 0,6-0,8 мм. Подходящие пластиковые тубы, части корпуса шариковой ручки, автоматические карандаши могут быть адаптированы для иглодержателя. Необходимо обеспечить подачу кислорода к горелке от генератора.

Скорость образования водорода и кислорода в генераторе будет зависеть от величины приложенного напряжения. Экспериментируя с этими параметрами, можно достичь температуры пламени горелки 2000-2500 ° C.

Самодельный аппарат, выполняющий водородную сварку, с успехом можно использовать для резки или соединения путем сварки или пайки различных мелких деталей из черных и цветных металлов. Это может понадобиться при ремонте различных предметов домашнего обихода, автозапчастей, различных металлических инструментов.

Источник – https://mr-build.ru/newsanteh/kak-zavarit-trubu-s-vodoj.html
Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Все об инженерных системах
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: