جوشکاری زیرآب

جوشکاری زیر آب

بيش از يک صد سال است که قوس الکتريکي در جهان شناخته شده و بکار گرفته مي شود،اما اولين جوشکاری زیرآب توسط نيروي دريايي بريتانيا انجام شد.در آن زمان يک کارخانه کشتي سازي براي آب بند کردن نشت هاي موجود در پرچ هاي زيرکشتي که در آب واقع شده بود از جوشکاري زير آبي بهره گرفت. در کارهاي توليدي که در زير آب انجام مي پذيرد،جوشکاري زير آبي يک ابزار مهم و کليدي به شمار مي آيد. در سال ۱۹۴۶ الکترود هاي ضد آب ويژه اي توسط وان در ويليجن۱ در هلند توسعه يافت. سازه هاي فرا ساحلي از قبيل دکل هاي حفاري چاه هاي نفت، خطوط لوله و سکوهاي ويژه اي که در آب ها احداث مي شوند، در سال هاي اخير به طرز چشمگيري در حال افزايش اند. بعضي از اين سازه ها نواقصي را در عناصر تشکيل دهنده اش و يا حوادث غير مترقبه از قبيل طوفان تجربه خواهند کرد. در اين ميان هرگونه روش بازسازي و مرمت در اين گونه سازه ها مستلزم استفاده از جوشکاري زير آبي است.

● طبقه بندي

 جوشکاري زير آبي را مي توان در دو دسته طبقه بندي کرد:

1-جوشکاري مرطوب

2- جوشکاري خشک

در روش جوشکاري مرطوب، عمليات جوشکاري در زير آب اجرا شده و مستقيماً با محيط مرطوب سرو کار دارد. در روشجوشکاري خشک، يک اتاقک خشک در نزديکي محلي که مي بايستي جوشکاري شود ايجاد شده و جوشکار کار خود را با قرار گرفتن در داخل اتاقک انجام مي دهد.

● جوشکاري مرطوب:

نام جوشکاري مرطوب حاکي از آن است که جوشکاري که در زير آب صورت مي پذيرد، مستقيماً در معرض محيط مرطوب قرار دارد. در اين روش از جوشکاري از نوعي الکترود ويژه استفاده مي شود و جوشکاري به صورت دستي درست مانند همانجوشکاري که در فضاي بيرون آب انجام مي شود، صورت مي گيرد. آزادي عملي که جوشکار در حين جوش کاري از اين روش دارد، جوشکاري مرطوب را موثر تر و به روشي کارا و از نقطه نظر اقتصادي مقرون به صرفه کرده است. تامين کننده نيروي جوشکاري روي سطح مستقر شده است و توسط کابل ها و شيلنگ ها به غواص يا جوشکار متصل مي شود.

 در جوشکاري مرطوب MMA (جوشکاري قوس فلزي دستي)۲ دو مشخصه زير بکار گرفته مي شود:

1-تامين کننده نيرو: dc

2-قطبيت: قطبيت منفي

اگر از جريان DC و قطب + استفاده شود، برقکافت روي داده و سبب خراب شدگي و از بين رفتن سريع اجزاء فلزي نگهدارنده الکترود مي شود. براي جوشکاري مرطوب از جريان AC نيز به دليل عدم امنيت کافي و وجود مشکلاتي که در حفاظت از قوس درزير آب وجود دارد، استفاده نمي شود.

منبع تغذيه مي بايستي يک دستگاه جريان مستقيم که داراي رده بندي آمپر بين ۳۰۰ تا ۴۰۰ است، باشد. دستگاه هاي جوشکاري ژنراتور موتور اغلب براي جوشکاري مرطوب مورد استفاده قرار مي گيرد. پيکره دستگاه جوشکاري مي بايستي در پايين، زير کشتي قرار داده شده باشد. مدار جوشکاري مي بايستي شامل نوعي سوئيچ مثبت باشد که معمولاً از يک کليد تيغه اي استفاده مي شود و از جوشکار غواص فرمان مي گيرد. کليد تيغه اي در مدار الکترود مي بايستي در تمام طول جوشکاري در برابر شکسته شدن مقاوم باشد و نيز از امنيت کافي برخوردار باشد. منبع تغذيه جوشکاري مي بايستي در حين فرايند جوشکاري تنها به نگهدارنده الکترود وصل باشد. در اين روش از جريان مستقيم همراه با الکترود منفي و نيز از نگهدارنده الکترود ويژه اي که در برابر آب عايق هستند استفاده مي شود. نگهدارنده هاي الکترود جوشکاري که در زير آب بکار گرفته مي شوند از يک سر خميده براي گرفتن الکترود و نگه داشتن آن در خود بهره مي برند و ظرفيت پذيرش دو نوع الکترود را دارد.

نوع الکترودي که به کار گرفته مي شود بر طبق استاندارد AWS (انجمن جوشکاري امريکا)۳ در طبقه بندي E۶۰۱۳ قرار گرفته است. اين الکترود ها مي بايستي ضد آب باشند و تمامي اتصالات نيز بايد طوري عايق بندي شده باشد که آب نتواند با قسمت هاي فلزي کوچکترين تماسي داشته باشد. اگر عايق بندي شکستگي داشته باشد و يا قسمتي از آن ترک داشته باشد، آنگاهآب مي تواند با فلز رسانا تماس پيدا کرده ، موجب ايجاد نقص و در نهايت کار نکردن قوس شود. به علاوه اينکه ممکن است خوردگي سريع مس در قسمتي که عايق ترک خورده است، ايجاد شود.

● جوشکاري بيش فشار۴(جوشکاري خشک):

جوشکاري بيش فشار در اتاقک هاي پلمپ شده در اطراف سازه يا قطعه اي که مي خواهد جوشکاري شود، استفاده مي شود. اين اتاقک در يک فشار معمولي پر از گاز مي شود (که معمولاً از هليوم حاوي نيم بار۵ اکسيژن است). اين جايگاه روي خطوط لوله قرار گرفته و با هوايي مخلوط از هليو و اکسيژن که قابل تنفس باشد پر شده و در فشاري که جوشکاري آنجا صورت مي پذيرد و يا فشاري بيشتر از آن اجرا مي شود. در اين روش در اتصالات جوش بسيار با کيفيتي ايجاد مي شود به طوري که با اشعه ايکس و ديگر تجهيزات لازم ايجاد مي شود. فرايند جوشکاري قوس گاز تنگستن در اين قسمت بکار گرفته خواهد شد. محوطه زير جايگاه در معرض آب قرار دارد. بنابراين جوشکاري در محل خشکي صورت گرفته ولي در فشار هيدرو استاتيکي آب دريا که در محيط مجاور آن قرار دارد.

● مزاياي جوشکاري خشک

1-ايمني غواص – جوشکاري در يک اتاقک صورت گرفته که موجب مصون ماندن جوشکار از جريانات اقيانوسي و يا احتمالاً موجودات دريايي مي شود. اين جايگاه خشک و گرم از روشنايي مطلوبي برخوردار بوده و از سيستم کنترل محيط خاصي نيز بهره مي گيرد(ESC)۶ .

2-کيفيت خوب جوش – اين روش توانايي ايجاد جوش هايي را دارد که حتي مي توان آن را با جوش هاي موجد در فضاي باز و در مجاورت هوا مقايسه کرد. دليل اين امر اينست که ديگر آبي وجود ندارد که بخواهد جوش را خاموش و يا قطع کند. و نيز اينکه ميزان هيدروژن (H۲) توليدي آن خيلي کمتر از جوشکاري هاي مرطوب است.

3-کنترل سطح– آماده سازي اتصال، هم ترازي لوله، بررسي آزمايش ضد مخرب (NDT)(۷) و غيره به صورت عيني کنترل و تنظيم مي شوند.

4-آزمون غير مخرب ( NDT) – آزمون غير مخرب براي محيط خشک جايگاه تسهيل شده است.

اينکه عيب و کاستيِ ناشناخته اي پديدار شود، وجود دارد.

● معايب جوشکاري خشک

1- اتاقک يا جايگاه جوشکاري تجهيزات پيچيده و خدمات پشتيباني زيادي را مستلزم مي داند و خود اتاقک به طرز غير متعارفي پيچيده است.

2-هزينه و ارزش مالي اين اتاقک به صورت قابل ملاحظه اي بالا بوده و بسته به عمق محل کار هزينه آن افزايش مي يابد. عمق محل جوشکاري در کار تاثير مي گذارد، طوري که در اعماق بيشتر جمع کردن قوس و استفاده از ولتاژ هاي بالتر و متناسب با آن لازم و ضروري مي باشد. انجام يک کار جوشکاري بدين شکل هزينه اي بالغ بر ۸۰۰۰۰ دلار دارد. و نيز گاهي اوقات نمي توان از يک اتاقک براي چند کار مختلف استفاده کرد، که البته اين مشکل بستگي به نوع کارها و ميزان تفاوت آنها دارد.

● مزاياي جوشکاري مرطوب

جوشکاري مرطوب که در زير آب به صورت دستي صورت مي گيرد، در مرمت و بازسازي سازه هاي فراساحلي در سال هاي اخير به سرعت در حال رشد و گسترش است.

 از جمله فوايد جوشکاري مرطوب مي توان به موارد زير اشاره کرد:

1-چند کاره بودن و داشتن هزينه کمتر در جوشکاري مرطوب باعث شده که ميل و اشتياق بيشتري به اين روش وجود داشته باشد.

2- برخورداري از سرعت مناسب در هنگام اجراي طرح از ديگر مزاياي اين روش است.

3-در مقايسه با جوشکاري خشک هزينه کمتري دارد.

4-در اين روش جوشکار مي تواند به قسمت هايي از سازه هاي فرا ساحلي دسترسي داشته باشد که با استفاده از روش هاي ديگر قابل جوشکاري نيست.

5-احتياج به هيچ نوع محصور سازي نبوده و بنابراين زماني نيز براي آن تلف نخواهد شد. تجهيزات و دستگاههاي استاندارد مرسوم به آساني قابل استفاده است . به وسايل زيادي هم براي انجام يک کار جوشکاري مورد نياز نيست.

● معايب جوشکاري مرطوب

اگر چه جوشکاري مرطوب کاربرد گسترده اي پيدا کرده است ولي همچنان از وجود نواقصي رنج مي برد، از آن جمله مي توان به موارد زير اشاره کرد:

1-آبديدگي سريع فلز جوشکاري– دليل اين آبديدگي آبي است که در اطراف آن وجود دارد. اگرچه آبديدگي نيروي تنش پذيري را در جوشکاري افزايش مي دهد ولي ميزان کش پذيري و موثر بودن جوش را کاهش داده، سختي و روزن داري آن را بالا مي برد.

2-توليد زياد هيدروژن- حجم بسيار زيادي از هيدروژن در منطقه جوشکاري ايجاد مي شود که بر اثر تفکيک بخار آب در منطقه قوس به وجود آمده است.H۲ موجود در محيط تحت تاثير گرما (HAZ)(۸) در فلز جوشکاري حل مي شود که باعث ايجاد ترک خوردگي و شکاف هاي ميکروسکوپيک مي شود.

3-از ديگر معايب آن ديد پذيري کم است. گاهي اوقات جوشکار نمي تواند به درستي منطقه مورد نظر را جوش دهد

● نحوه عملکرد جوشکاري مرطوب

 پروسه ي جوشکاري مرطوب در زير آب طي مراحل زير صورت مي پذيرد:

قطعه کاري که قرار است جوش داده شود به يک طرف مدار الکتريکي متصل بوده و الکترود فلزي در طرف ديگر مدار. اين دو قسمت از مدار (الکترود و قطعه کار) کمي به يکديگر نزديک شده ولي بعد از مدتي از يکديگر فاصله مي گيرند. در حين نزديک شدن الکترود به قطعه کار، جريان الکتريکي وارد شکاف شده و باعث ايجاد يک جرقه الکتريکي پايستار مي شود(قوس) و باعث ذوب شدن فلز در آن ناحيه و شکل گرفتن حوضچه جوش مي شود. در اين زمان، نوک الکترود ذوب شده و ذره هاي کوچک فلز در حوضچه مذاب جمع مي شود. در طول اين عمل جريان مذابي، نوک الکترود را پوشش داده و روکش الکترود گاز محافظ را ايجاد مي کند. که موجب استحکام بخشيدن به قوس شده و همان طور که گفته شد از جريان فلز مذاب محافظت مي کند. قوس در يک منطقه حفره مانند ذوب مي شود و جوش را پديدار مي سازد.

● پيشرفت هاي حاصل در زمينه جوشکاري در زير آب

مدت هاي مديدي جوشکاري مرطوب به عنوان يک تکنيک جوشکاري، در زير آب مورد استفاده قرار مي گرفته و هنوز هم ابن روش مرسوم است. اخيراً با پيشرفت هايي که در زمينه ساخت سازه هاي فرا ساحلي صورت گرفته، اهميت جوشکاري زيرآبي را به طرز پيش بيني شده اي بالا برده است. اين امر منجر به توسعه يافتن روش هاي جوشکاري ديگر از قبيل جوشکاري سايشي۹، جوشکاري انفجاري۱۰ و جوشکاري عمودي۱۱ شده است که هم اکنون مطالب قابل قبول و کافي در اين زمينه براي ارائه وجود ندارد.

● گستره ي پيشرفت هاي آينده

جوشکاري قوس فلزي دستي مرطوب همچنان براي نوسازي و احياء سازه هاي زير آبي مورد استفاده قرار مي گيرد اما کيفيت آن کافي نبوده و مستعد شکست هيدروژني مي باشداز اين رو جوشکاري هاي بيش فشار خشک کيفيت بهتري نسبت به جوشکاري هاي مرطوب دارند.امروزه گرايش و رويه ميل به سوي اتوماسيون دارد.THOR-۱ ۱۲ يا ربات تحت کنترل مدارِ بيش فشار که از گاز بي اثر تنگستن استفاده مي کند، توسعه بخشيده شد تا در جاهايي که غواص عمليات لوله کشي و نصب خط لوله را انجام مي دهد، بقيه پروسه کار را بر عهده گیرد.

برای کسب اطلاعات بیشتر با کارشناسان ما در ارتباط باشید.
شرکت پترو فرهان گستر جنوب واردکننده برند‌های مطرح تجهیزات جوشکاری و بازرسی فنی و NDT از سراسر دنیا
برای کسب اطلاعات بیشتر و ثبت سفارش با واحد فروش تماس حاصل فرمائید.

02165565901