جوشکاری زیر آب در طی پنجاه سال گذشته توجه محققان زیادی را به خود جلب کرده است. این روند با محدودیتهای ذاتی متعددی همراه است که سرعت پیشرفت در آن را کند می کند. مشکلات جوشکاری زیر آب، مشکلاتی هستند که در جوشکاری های معمولی رخ نمی دهند. برای روشن شدن موضوع ادامه مقاله را بررسی می کنیم.
بالای آب یا زیر آن ، تکنسین ها جوشکاری را نسبت به سایر روش های اتصال به هم ترجیح می دهند زیرا جوشکاری راندمان بالاتر و خواص مکانیکی بهتری با تأثیر کاربرد بیشتر دارد. جوشکارهای امروزی باید ضمن کاهش هزینه ها ، با چالش های تهیه جوش با کیفیت نیز کنار بیایند .
تحقیقات تمرکز زیادی بر بهبود بازده فرآیندهای جوشکاری زیر آب معمولی دارند . همچنین بررسی عملکرد فرآیندهای جدید ، به حداقل رساندن تأثیر محیط های مرطوب بر روی اتصالات جوش ، آزمایش رفتار مواد تازه و استفاده از اتوماسیون بیشتر ، مکانیزاسیون و تکنیکهای بهبود بازرسی از جمله کارهایی است که در که جوشکاری زیر آب باید به آن اهمیت داد .
تحولات underwater welding : فرآیندها ، مواد مورد نیاز و مشکلات جوشکاری زیر آب
جوشکاری در زیر آب به دلیل فشارهای بالاتر ، میزان خنک کننده بالاتر و میزان هیدروژن در اتصالات جوش که قوس را بی ثبات می کند ، تخلخل را در اتصالات جوش وارد می کند و سختی اتصالات جوش را کاهش می دهد ، سخت تر از جوشکاری بیرون آب و در هوا است.
جوش مرطوب فقط از جریان مستقیم (DC) استفاده می کند. جریان متناوب (AC) می تواند فرد جوشکار را از بین ببرد . به علاوه ، حفظ قوسهای AC در زیر آب سخت تر است. منابع برق DC با نرخ آمپر 300-400 برای جوشکاری در مناطق مرطوب گزینه خوبی هستند . در حالی که دستگاه های جوشکاری ژنراتور برای همه جوشکاری های زیر آب مناسب ترین گزینه هستند.
تکنیک های پیشرفته جوشکاری زیر آب:
- جوش مقاوم در برابر اصطکاک (FRW)
- جوش لیزری
روشهای معمولی جوشکاری زیر آب:
- جوش مرطوب: جوشکاری قوس فلزی محافظ (SMAW) ، جوشکاری استیک و جوش قوس الکتریکی تو پودری (FCAW)
- جوش خشک: جوشکاری گازی قوس تنگستن (GTAW) یا جوشکاری گاز بی اثر تنگستن (TIG)
- جوشکاری حفره محلی: جوشکاری قوس الکتریکی فلز گازی (GMAW)
جدا از ارائه یک محافظ ، الکترودهای پوشیده از فلوکس در SMAW حباب هایی ایجاد می کنند که آب را از حوضچه جوش جابجا می کنند تا جوشکاری بهتری داشته باشند. تکنسین ها از قطبیت مستقیم DC برای SMAW مرطوب استفاده می کنند. الکترودهای فریت با روکش مبتنی بر اکسید آهن در برابر ترکیدگی هیدروژن مقاومت می کنند.
جوش مقاوم در برابر اصطکاک
FCAW نیمه اتوماتیک است و برای جوشکاری با رسوب زیاد استفاده می شود. سوختگی و تخلخل از جمله معایب FCAW است .سوختگی در اثر ذوب شدن با استفاده از الکترود با جریان تماس مستقیم و به دلیل طولانی شدن نگهداری قوس است.
پیشرفت های اخیر ، قابلیت جوش مرطوبفرایند FCAW را بهبود بخشیده اند و فلوکس هایار عاری از هالوژن را برای مواد پرکننده نیکل مبتنی بر نیکل و سیم های تو پودری فولاد ضد زنگ فراهم کرده است.
جوشکاری GTAW یا TIG جوش های متخلخل کمتری و قوس های با ثبات تر را برای جوشکاری خشک زیر آب ارائه می دهند . جوشکاری TIG همراه با جریان AC برای جوشکاری ورق ها تا ضخامت 5 میلی متر مقرون به صرفه است. صفحات جوشکاری بیش از ضخامت 5 میلی متر نیاز به جوشکاری TIG با جریان DC دارند.
اتصالات FRW با استفاده از گرمای حاصل از اصطکاک ناشی از حرکت نسبی بین این قسمت ها ، به قطعات وصل می شود. جوشکارها فشار بیشتری را بعد از افزایش قابل توجه دما اعمال می کنند. اکنون FRW برای ترمیم ترک های زیر آب در خطوط لوله و سازه های دریایی استفاده می شود
زمان چرخش ، فشار و زمان جوشکاری سه پارامتر کنترل در FRW هستند. گر گرفتگی در محیط بیرونی جوش اتفاق می افتد. ویژگی های فلش نشان می دهد که آیا سه پارامتر کنترل به درستی استفاده شده اند یا خیر .
فرایند FRW گران است و به تجهیزات پیچیده ای نیاز دارد ، اما دارای مزیت های زیر است :
- بدون استفاده از پودر ، فلز پرکننده یا گاز محافظ ، جوش های عالی را در زمان های چرخه کوتاه فراهم می کند .
- جوش های جعلی ریز دانه ای را بدون جوشکاری یا رقیق کردن جوش ارائه می دهد .
- عاری از هیدروژن هستند زیرا حوضچه جوش وجود ندارد .
- می تواند به فلزات متفاوت ، حتی آلومینیوم همراه با سرامیک بپیوندد .
جوشکاری لیزر
جوشکاری لیزر به دلیل تحولات اخیر و حجم زیاد کار در این فرآیند مهمترین عمل در بین فرآیندهای اتصال لیزر است. لیزرها منابع انرژی کاملاً منسجمی هستند و جوشکاری سریع و با کیفیتی را با حداقل منطقه تحت تأثیر گرما (HAZ) ارائه می دهند.
مشکلات پیش رو در جوشکاری زیر آب
درجه حرارت زیر آب همیشه سردتر از بالاتر از سطح است. بدن غواص در این شرایط دمای بسیار سردتری را تجربه می کند. آب سرد گرما را از بدن دور می کند. اگر بدن بیش از حد و بصورت طولانی سرد باشد ، از دست دادن گرما می تواند باعث مشکلات متابولیسم یا حتی نارسایی اعضای بدن شود. پوشیدن یک لباس گرم لاستیکی با عایق مناسب می تواند به محافظت از بدن در معرض دمای کم شدید کمک کند.
مشکل بعدی جوشکاری زیر آب این است که ، حتی بهترین غواصان نیز باید از خطر غرق شدن آگاه باشند. این مورد حتی زمانی که غواص دارای یک مخزن هوا و تجهیزات ضد آب باشد نیز می تواند اتفاق بیفتد .
تجهیزات قدیمی یا بد نگهداری شده یکی از دلایل غرق شدن است. دلیل دیگر این است که غواص ممکن است در موانع موجود در زیر آب گیر بیفتد . هرچه عمیق تر وارد آب شوید ، قدرت دیدن سخت تر است. بعضی اوقات ، جوشکارهای زیر آب حتی ممکن است در خطوط تجهیزات خودشان هم گیر کنند .
قبل از شیرجه ، به خصوص برای جوشکاری ، باید همیشه تجهیزات خود را بررسی کنید تا مطمئن شوید که هیچ چیزی شکسته نشده است و یا از آن جدا نشده است. مطمئن باشید مخزن هوا کاملا پر است .
کسانی که در آبهای عمیق تر کار می کنند با مشکلات جوشکاری زیر آب بیشتری نسبت به افرادی که در اعماق کم عمق کار می کنند مواجه هستند. خطر انفجار می تواند در موقعیت های جوشکاری زیر آب دریایی به دلیل میزان سوخت ذخیره شده در سکوهای نفتی دریایی و کشتی های دریایی بیشتر باشد.
یکی دیگر از مشکلات جوشکاری زیر آب، وارد شده بر بدن غواص ، تغییر فشار وارد شده بر بدن او به دلیل جابجایی سریع از عمق آب به سطح آب است . این روند باید به تدریج انجام شود تا تغییر فشار صدمه ای به بدن فرد جوشکار وارد نکند . همچنین نیتروژن موجود در مخزن هوای همراه با جوشکار ، وقتی به سرعت از مخزن هوا خارج می شود ، می تواند وارد سیستم خونی فرد شود . وجود نیروژن در خون باعث از دست دادن حافظه ، قدرت عقل ، فلج شدن و حتی مرگ فرد می شود .
همچنین در آب شیرین ، قوس الکتریکی جوش اغلب به صورت نامنظم و ناپایدار رفتار می کند . در نتیجه به راحتی با فلزی که قرار است جوش شود ، ارتباط پیدا نمی کند . اگر غواص در برخورد با قوس و محکم نگه داشتن آن تجربه ای نداشته باشد ، خطر برق گرفتگی غواص بسیار زیاد است .
مدیریت خطرهای جوشکاری زیر آب
- شوک های برقی: این شوک ها از طریق عایق بندی مناسب ، محدود کردن ولتاژ مدار باز مجموعه های جوشکاری ، خاموش کردن بلافاصله منبع تغذیه پس از خاموش کردن قوس ، استفاده از کابل های عایق دو لایه و قطع کننده های تکی / دوتایی ، کاهش می یابند .
ولتاژ مدار باز ، ولتاژ در پایانه های خروجی منبع برق جوش هنگام اجرای جوشکاری نیست . - انفجار: با جلوگیری از منفجر شدن پاکت های هیدروژن و گاز اکسیژن ، باطل می شود .
- مواد مخدر نیتروژن : در اثر استنشاق هوا هنگام ورود نیتروژن به جریان خون خواب آلودگی رخ می دهد . تأمین هوای اضطراری و غواصان آماده به کار این خطر را کاهش می دهند .
مواد قابل جوش در زیر آب
جوشکاری زیر آب معمولاً فولادهای با آلیاژ کم ، فولادهای کربن و فولادهای دوبلکس و آستنیتی را به یکدیگر جوش می دهد .
- فولادهای با استحکام بالا با بیش از 0.4% کربن معادل بدترین توانایی جوش را نشان می دهند.
- ترکیدگی هیدروژن در هنگام جوشکاری فولادهای کم آلیاژ با استحکام زیاد و فلزات متفاوت ، رخ می دهد .
- فولادهای ضد زنگ کاملاً آستنیتی مستعد ابتلا به گرمازدگی هستند .
رفع ترک خوردگی نیازمند به حداقل رساندن :
- مقدار هیدروژن قابل استفاده است . با استفاده از مصرف کنندگی هایی که هیدروژن کمتری تولید می کنند و پارامترهای جوش را تنظیم می کنند تا رشد هیدروژن را توسط حوضچه های جوش کاهش دهند .
- ریزساختارهای سخت در مناطق تحت تأثیر گرما (HAZ) با کنترل نرخ سرد کردن منطقه .
- تنش های باقیمانده در اتصال جوش می شود . این امر با استفاده از آماده سازی لبه است که باعث کاهش رسوب جوش می شود . همچنین انتخاب مواد مصرفی ای که ضرایب انبساط حرارتی با مواد پایه سازگار باشد .
سرانجام ، با افزایش تعداد سازه های زیر آب جوش داده شده در روز ، اهمیت آینده جوشکاری زیر آب را نمی توان نادیده گرفت . در این مقاله به روش های مقابله با مشکلات جوشکاری زیر آب پرداختیم . امیدواریم این مطالب برای شما مفید باشد . منتظر نظرات شما هستیم .
منابع : kemplon – offshoreinjuryfirm