4. Совершенствование методов подводной сварки
В настоящее время ведется постоянная работа по совершенствованию качества подводной сварки и облегчения ее осуществления водолазом-сварщиком путем применения полуавтоматизированного процесса сварки. Ниже рассмотрены некоторые новейшие достижения в этой области.
Принцип импульсной сварки заключается в том, что сварочный ток не сохраняет постоянную величину, а усиливается импульсами, в результате осуществляется стабильный и контролируемый перенос металла. При подаче импульса капля жидкого металла отрывается от проволоки и электродинамическими силами переносится вдоль оси дуги. Затем ток снижается до постоянного уровня, достаточного для поддержания дуги, но позволяющего горячему металлу сварного шва несколько остыть, прежде чем произойдет следующий перенос. Описанный процесс позволяет проводить позиционную сварку при большем количестве подводимой теплоты (примерно на 30% по сравнению с полуавтоматической сваркой в среде инертного газа), что значительно улучшает и проплавление.
Для импульсной сварки применяют оборудование, аналогичное применяемому для полуавтоматической сварки в среде инертного газа, только источник постоянного тока снабжен импульсным генератором. В зависимости от глубины, на которой выполняют сварку, применяют защитную среду смесей аргона с 2 или 1% кислорода. В табл. 3 приведены результаты механических испытаний швов, выполненных с помощью подводной импульсно-дуговой сварки.
Импульсно-дуговая сварка в настоящее время применяется в реальных условиях.
Нагрев металла до и после осуществления подводной сварки. При ремонте подводных сооружений иногда возникает необходимость предварительного подогрева исходного металла, при этом должна поддерживаться минимально необходимая температура между выполнением последующих проходов, чтобы избежать затруднений, вызываемых действием водорода. Необходимая температура определяется химическим составом исходного материала, толщиной соединения, энергией дуги (подводимым теплом) и водородным потенциалом.
Предварительный нагрев внутри созданной местной сухой среды осуществляется при помощи коврика контактного нагрева (способ, применяемый для нагрева и при сварке в обычных условиях). Если температуру соединения необходимо повысить до 80°С, то внутренняя часть свариваемой конструкции должна быть обезвожена по меньшей мере в участках, Прилегающих к сварному шву. При ремонте трубопровода обезвоживание обеспечивается установкой пневматической заглушки в трубе с каждой стороны свариваемого соединения. Элементы конструкции, как правило, обезвоживаются через соединение, которое подлежит сварке.
Рекомендации относительно осуществления предварительной тепловой обработки могут быть самыми различными и зависят от конкретных условий. При предварительной тепловой обработке сварных швов, изготовляемых под водой в гидробоксе, учитывают соответствующие требования, разработанные для сварки на воздухе. Часто пользуются таблицами, разработанными Кое [3].
Было доказано, что последующую термообработку свариваемого соединения можно выполнить при помощи того же оборудования (580—650° для С-Mn сталей), что и для сварки на воздухе. Однако при осуществлении ремонтных работ применение местной термообработки оказывается не всегда желательным.
Сварка электродной проволокой, заполненной флюсом. В настоящее время разрабатывают методы сварки электродной проволокой, заполненной флюсом внутри гидробокса. Такая технология сварки представляется чрезвычайно перспективной. Однако для применения ее в реальных условиях накоплено еще слишком мало экспериментального материала. Преимущество этой технологии в том, что при ее применении улучшается проплавка и увеличивается допуск на изменение параметров сварки, а это облегчает работу водолаза-сварщика.
Подводная сварка алюминия. Раньше считалось, что применять сварку алюминия под водой невозможно. Однако оказалось, что сварка алюминия может производиться в гидробоксе, обеспечивающем защитную среду из инертных газов. Испытания показали, что даже если вода соприкасается с задней стороной сварного шва, качество его остается высоким. Сварка алюминия применялась в Южной Америке при ремонте обширных повреждений алюминиевой уравнительной цистерны с открытым днищем. Результаты оказались очень хорошими.
Сварка на большой глубине. Было выполнено несколько работ по изучению влияния давления на сварочную дугу [4]. Испытания, проводимые в сосудах высокою давления, показали, что давление, большее, чем возникающее на глубине 60 м, отрицательно влияет на процесс полуавтоматической сварки металлической проволокой в среде инертного газа, применяемой для подводных работ. В качестве других методов для применения на большой глубине рассматривалась ручная дуговая сварка металлическим электродом, дуговая сварка вольфрамовым электродом в среде инертного газа и плазменная дуговая сварка.
При проведении испытаний моделировались условия, возникающие на глубине до 183 м. Оказалось, что при правильном выборе электрода ручная дуговая сварка металлическим электродом относительно малочувствительна к повышению давления, хотя по мере увеличения глубины в металле сварного шва повышается содержание углерода. Ручная дуговая сварка успешно применялась в гидробоксе, при этом принимались меры для сохранения электродов сухими. Дуговая сварка вольфрамовым электродом в среде инертного газа не выдержала испытания, так как оказалось, что по мере увеличения глубины происходит разрушение электродов, вследствие чего возникает недопустимое блуждание дуги.
При давлении, соответствующем глубине 183 м, успешно применялась дуговая плазменная сварка с цилиндрической сжатой плазменной струей, причем подача проволоки осуществлялась автоматически. Метод плазменной сварки представляется чрезвычайно перспективным для применения на больших глубинах, и в настоящее время ведутся работы по его совершенствованию.