Подводная сварка решения проблем разного характера

Подводная сварка сегодня может быть разделена на три основных вида

• «Hyperbaric dry welding» {Гипербарическая сухая сварка), выполняемая в сухой среде внутри глубоководной камеры, собранной вокруг свариваемых частей, в которой поддерживается давление, зависящее от глубины погружения. Следует заметить, что еще в конце восьмидесятых годов считалось невозможным добиться приемлемых результатов путем сварки в водной среде, в связи с этим наиболее привычным являлось простое применение технологии гипербарической сварки.

• «Wet welding» (Мокрая сварка), выполняемая в непосредственном контакте с водой и при давлении, зависящем от глубины, на которой производятся работы.

• «Coffer dam welding» (Сварка в кессоне), выполняемая в сухой среде и при атмосферном давлении сварщиком, находящимся внутри погружаемой металлической конструкции, которая герметично закрепляется на подлежащей ремонту детали.

В связи с тем. что «сварка в кессоне» выполняется в обычных условиях земной среды, будут рассмотрены только проблемы, касающиеся гипербарической сухой сварки и мокрой сварки.

Гипербарическая сварка

Сварка в гипербарической камере широко использовалась в последние тридцать лет для монтажа структурных элементов платформ и для соединения морских трубопроводов, следовательно, как для добычи, так и для транспортировки газообразных и жидких углеводородов, более 50% залежей которых находится на океанском дне. В самых авторитетных Институтах Сварки (в числе которых IIS - Итальянский Институт Сварки) и в известных исследовательских Центрах постоянно развивалась интенсивная научная деятельность и экспериментальные разработки с целью определения целесообразных решений для приспособления сварочных технологий (Покрытые Электроды, полуавтоматическая сварка в среде инертных или активных газов MIG/MAG с применением сплошной или снабженной сердечником проволоки, аргонодуговая сварка TIG) к использованию в крайне влажной среде, в атмосферах, отличных от воздуха и. главное, при повышенном давлении.

Особо исследовалось влияние давления и защитных смесей на перенос расходных материалов и на потерю элементов, перенесенных в сварочную ванну, влияние расхода защитного газа на раскисление ванны и на стабильность дуги и. безусловно, воздействия на микроструктуру сварного шва и его механические характеристики. В связи с тем, что вновь открытые месторождения как в Средиземном море, так и в Мексиканском заливе и у побережья Бразилии, залегают на глубине более чем 500 метров, были усилены исследования по развитию полностью автоматических и дистанционно управляемых сварочных систем с целью ограничения пребывания подводных сварщиков на этих глубинах. Как для TIG сварки, так и для более производительной сварки непрерывным швом в атмосфере защитных газов были отобраны процедуры. которые гарантируют высокое качество и воспроизводимость результатов сварки на глубине до 450 метров.

Газовая атмосфера в гипербарической камере

Следует различать два типа атмосфер: атмосфера сварочной камеры: атмосфера, предназначенная для дыхания сварщика.

В связи с загрязнением среды камеры продуктами процесса сварки, сварщик должен носить респиратор и иметь независимый источник воздуха для дыхания.

Однако в связи с наличием подготовительных работ, предшествующих сварке, и поскольку есть риск, что сварщик неосторожно вдохнет атмосферу внутри камеры, необходимо, чтобы эта среда была пригодна для дыхания.

Азот - это недорогой газ. и его использование было бы выгодным: однако он является сильным анестетиком даже при низком давлении; кроме того, при контакте с горячими, едва затвердевшими поверхностями вне зоны защитного газа образуется значительное количество оксидов азота.

Гелий, напротив, очень дорог, однако в смесях с кислородом пригоден для дыхания даже при увеличении глубины, и его окисление незначительно.

Что касается кислорода, физиологически он пригоден для дыхания в широком диапазоне концентраций; необходимо однако поддерживать компромисс между биологической потребностью и исключением риска возгорания. Следует также заметить, что если выдыхаемый сварщиком газ выводится в камеру, содержание в ней кислорода может стать недопустимым: сварщик должен быть снабжен респиратором, который позволяет вывести газ наружу, в противном случае должна быть предусмотрена система регенерации воздуха, позволяющая держать под контролем и содержание кислорода. Наиболее широко используемая на глубинах до 300 метров смесь состоит из гелия и кислорода при парциальном давлении 300+400 бар. Общее давление смеси должно уравновешивать давление, создающееся на дне сварочной камеры.

В процессе сварки выделяются и такие загрязняющие вещества, как N0, О3 СО С02 и пыль, которые должны удерживаться в пределах предельных пороговых значений (TLV - Threshold Limit Values).

Необходимо держать под контролем не только состав атмосферы сварочной камеры, но также влажность и температуру: влажность влияет как на металлургический процесс, так и на хорошее самочувствие сварщиков; температура же важна д\я хорошего самочувствия сварщиков и должна регулироваться с помощью электрических отопительных (и охладительных) систем, особенно в случае использования гелиевой смеси, которая обладает большей теплопроводностью по сравнению с воздухом и азотом.