Задание:

1. Описать процесс сварки под водой и дать краткую характеристику входящему оборудованию в этот способ.

2. Подобрать режим сварки для металлов толщиною 16, 40 мм.

Содержание:

1. Задание……………………………………………………………………1

2.Введение…………………………………………………………………...2

3.Описание процесса………………………………………………………..2-4

4.Обородувания входящее в данный метод……………………………….4-7

5.Особенности сварки под водой…………………………………………..7-8

6.Область применения………………………………………………………8

7.Расчёты…………………………………………………………………….8

8.Вывод………………………………………………………………………8

9.Литература………………………………………………………………....9

1.Введение

Способ скреплять металлические конструкции сваркой возник еще в 1882 году. Н.Н. Бенардос изобрел электрическую сварку с применением угольного электрода. И уже в 1888 году Н.Г. Славянов впервые в мире применил на практике дуговую сварку металлическим (плавящимся) электродом под слоем флюса. С годами электродуговая сварка набирала попита и выходила на высокий уровень. Спустя десятков лет экономика стран развивалась и потребовалась сущность в добычи газа и нефти со дна морей, который должны транспортироваться по трубопроводам. И здесь возник вопрос как эти трубопроводы соединить в водной среде?

Впервые в мировой практике подводную дуговую резку угольным электродом в лабораторных условиях осуществили в 1887 г. Н.Н. Бенардос и проф. Д.А. Лачинов. Продолжения эти работы не получили.

Только вначале 30-х гг. ХХ ст. были возобновлены работы по применению сварки под водой. В 1932 г. К. К. Хренов разработал электроды для подводной сварки и провел натурные испытания их в Черном море. В середине 30-х гг. ручная дуговая сварка под водой была применена для ряда работ, например ремонта парохода «Уссури» и подъема парохода «Борис». Однако в те годы подводная сварка применялась эпизодически.

Только в годы войны возникла насущная потребность в подводной сварке и резке при ремонте кораблей, мостов, при аварийных и спасательных работах. К.К. Хренов продолжил исследования и разработку техники сварки и резки под водой в специальной лаборатории, организованной в марте 1942г. при Московском электромеханическом институте инженеров железнодорожного транспорта. В результате были созданы электродные покрытия, обеспечивающие стабильное горение дуги под водой. Результаты всесторонних исследований свойств и состава метала швов, сваренных под водой, показали возможность применения сварки для ремонта подводных частей корпусов кораблей прямо на плаву. По примеру нашей страны сварку и резку под водой начали применять и другие страны.

2.Описание процесса

В настоящее время существуют два основных метода выполнения сварочных работ под водой:

а) сварка в сухой камере

б) мокрая сварка.

Сухая сварка подводой выполняется в обитаемых камерах, входящих в состав стандартных водолазных комплексов. В камерах размещаются сварочные материалы и оборудования для сварки, резки, подгонки и контроля. Источник питания сварочной дуги либо стыкуется с камерой после ее установки, либо вмонтирован в самой камере. В комплекс оборудования для подводной сварки, кроме гипербарической камеры, могут, входит центраторы и подъёмники. Время, затрачиваемое на сборку и сварку одного стыка, до 10 суток. Средняя стоимость одного стыка сваренного на глубине 150 м колеблется то 500 до 1200 тыс. долларов. Учитывая высокую стоимость проведения работ, сварку в гипербарических камерах целесообразно выполнять при ремонте трубопроводов на глубинах более 45 м. Монтаж накидной камеры на корпуса судов, трубные элементы платформ и другие гидротехнические сооружения с развитой поверхностью связан с большими трудностями, т.к для каждого элемента сооружения нужно изготовлять свою камеру, повторяющую профиль данной конструкции.

Требуется также тщательная подготовка поверхности, по которой производится уплотнение.

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. Пузырь вокруг дуги, при сварке в нижнем положении, имеет форму, близкую к полусфере с основанием, лежащим на свариваемом изделии. В случае достижения критического объема часть пузыря начинает всплывать. Всплывающая часть составляет 70…90% объема. Оставшаяся часть составляет основу для роста следующего пузыря.

Размер пузыря зависит от плотности среды, определяемой соленостью и температурой воды. Наиболее значима соленость воды. В соленой воде объем пузыря увеличивается практически в два раза, по сравнению с пресной.

Линейные размеры пузыря находятся в пределах 0,7 — 1,65 см (объем 0,64-9,41 см³).

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, т.к. 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.

Рис. 1.1: Дуговая сварка под водой

(1− шлак; 2− дуга; 3 – газовый пузырь; 4 – козырёк электрода; 5 – сварочная ванна; 6 – облако мути; 7 – металлический стержень электрода; 8 –основной слой покрытия; 9 – водонепроницаемый слой покрытия; 10 – пузырьки газа).