Công nghệ hàn dưới nước

Có ba loại hàn dưới nước: phương pháp khô, phương pháp ướt và phương pháp khô một phần.

Hàn khô

Đây là phương pháp trong đó một buồng khí lớn được sử dụng để che phủ mối hàn và thợ hàn thực hiện hàn trong buồng khí.Vì quá trình hàn được thực hiện trong pha khí khô nên độ an toàn của nó sẽ tốt hơn.Khi độ sâu vượt quá phạm vi lặn của không khí, tia lửa điện dễ dàng được tạo ra do sự gia tăng áp suất oxy cục bộ trong môi trường không khí.Vì vậy, nên sử dụng khí trơ hoặc bán trơ trong buồng khí.Trong quá trình hàn khô, thợ hàn nên mặc quần áo bảo hộ đặc biệt chống cháy và chịu nhiệt độ cao.So với hàn khô và hàn khô một phần, hàn khô có độ an toàn tốt nhất, nhưng việc sử dụng nó rất hạn chế và ứng dụng không phổ biến.

hàn khô một phần

Phương pháp khô cục bộ là phương pháp hàn dưới nước, trong đó thợ hàn thực hiện hàn trong nước và xả nước nhân tạo xung quanh khu vực hàn, và các biện pháp an toàn của nó tương tự như phương pháp ướt.

Vì phương pháp làm khô tại chỗ vẫn đang được nghiên cứu nên việc sử dụng nó vẫn chưa được phổ biến.

Hàn ướt

Hàn ướt là phương pháp hàn dưới nước trong đó người thợ hàn hàn trực tiếp dưới nước thay vì xả nước nhân tạo xung quanh khu vực hàn.

Đốt hồ quang dưới nước cũng tương tự như hàn hồ quang chìm và cháy trong bọt khí.Khi điện cực cháy, lớp phủ trên điện cực tạo thành một ống bọc giúp ổn định bọt khí và do đó ổn định hồ quang.Để làm cho điện cực cháy ổn định dưới nước, cần phủ một lớp sơn có độ dày nhất định lên lõi điện cực và tẩm parafin hoặc các chất chống thấm khác để làm cho điện cực không thấm nước.Bong bóng là hydro, oxy, hơi nước và bong bóng được tạo ra do quá trình đốt cháy lớp phủ điện cực;các oxit khác được tạo ra bởi khói đục.Để khắc phục khó khăn trong việc đánh lửa hồ quang và ổn định hồ quang do áp suất và làm mát bằng nước, điện áp đánh lửa hồ quang cao hơn trong khí quyển và dòng điện của nó lớn hơn 15% đến 20% so với dòng hàn trong khí quyển.

So với hàn khô và hàn khô một phần, hàn ướt dưới nước có nhiều ứng dụng nhất nhưng độ an toàn lại kém nhất.Do tính dẫn điện của nước, việc bảo vệ chống điện giật là một trong những mối quan tâm chính về an toàn khi hàn ướt.

Hàn ướt dưới nước được thực hiện trực tiếp ở vùng nước sâu, nghĩa là trong điều kiện không có rào cản cơ học giữa khu vực hàn và nước.Quá trình hàn không chỉ bị ảnh hưởng bởi áp lực nước xung quanh mà còn bị làm mát mạnh bởi nước xung quanh.

Mặc dù hàn ướt dưới nước thuận tiện và linh hoạt, yêu cầu thiết bị và điều kiện đơn giản, nhưng do hồ quang hàn, bể nóng chảy, điện cực và kim loại hàn bằng nước bị làm lạnh mạnh nên độ ổn định của hồ quang bị phá hủy và hình dạng mối hàn kém. .Vùng cứng được hình thành trong vùng chịu ảnh hưởng nhiệt hàn và một lượng lớn hydro xâm nhập vào cột hồ quang và bể nóng chảy trong quá trình hàn, có thể dẫn đến các khuyết tật như vết nứt hàn và lỗ chân lông.Do đó, hàn ướt dưới nước thường được sử dụng ở những vùng nước nông có điều kiện đại dương tốt và hàn các bộ phận không đòi hỏi ứng suất cao.

Môi trường dưới nước khiến quá trình hàn dưới nước phức tạp hơn nhiều so với quá trình hàn trên đất liền.Ngoài công nghệ hàn còn liên quan đến nhiều yếu tố như công nghệ vận hành lặn.Đặc điểm của hàn dưới nước là:

1. Tầm nhìn thấp.Sự hấp thụ, phản xạ và khúc xạ ánh sáng của nước mạnh hơn nhiều so với không khí.Vì vậy, ánh sáng yếu đi nhanh chóng khi truyền trong nước.Ngoài ra, một số lượng lớn bong bóng và khói được tạo ra xung quanh hồ quang trong quá trình hàn, khiến hồ quang dưới nước có tầm nhìn rất thấp.Hàn dưới nước được thực hiện ở vùng đáy biển và vùng biển đầy bùn có cát và bùn, tầm nhìn trong nước thậm chí còn kém hơn.

2. Đường hàn chứa hàm lượng hydro cao và hydro là kẻ thù của hàn.Nếu hàm lượng hydro trong hàn vượt quá giá trị cho phép sẽ dễ gây ra vết nứt, thậm chí dẫn đến hư hỏng kết cấu.Hồ quang dưới nước sẽ gây ra sự phân hủy nhiệt của vùng nước xung quanh, dẫn đến lượng hydro hòa tan trong mối hàn tăng lên.Chất lượng kém của các mối hàn khi hàn hồ quang điện cực dưới nước không thể tách rời khỏi hàm lượng hydro cao.

3. Tốc độ làm mát nhanh.Khi hàn dưới nước, độ dẫn nhiệt của nước biển cao, gấp khoảng 20 lần so với không khí.Nếu sử dụng phương pháp ướt hoặc phương pháp cục bộ để hàn dưới nước, phôi được hàn trực tiếp trong nước và tác dụng làm nguội của nước đối với mối hàn là rõ ràng và dễ dàng tạo ra cấu trúc cứng có độ cứng cao.Vì vậy, hiệu ứng lạnh chỉ có thể tránh được khi sử dụng phương pháp hàn khô.

4. Ảnh hưởng của áp suất, khi áp suất tăng, cột hồ quang trở nên mỏng hơn, chiều rộng của hạt hàn hẹp hơn, chiều cao của đường hàn tăng và mật độ của môi trường dẫn điện tăng lên, làm tăng khó khăn của quá trình ion hóa , điện áp hồ quang tăng tương ứng và độ ổn định hồ quang giảm, tăng tia lửa và khói.

5. Khó thực hiện được hoạt động liên tục.Do ảnh hưởng và hạn chế của môi trường dưới nước nên trong nhiều trường hợp phải áp dụng phương pháp hàn một đoạn và dừng một đoạn dẫn đến mối hàn không liên tục.

Sự an toàn của hàn dưới nước ướt kém hơn nhiều so với trên đất liền.Các biện pháp an toàn chính là:

Nên sử dụng dòng điện một chiều để hàn dưới nước và cấm sử dụng dòng điện xoay chiều.Điện áp không tải thường là 50-80V.Điều khiển các thiết bị điện tiếp xúc trực tiếp với thợ hàn lặn phải sử dụng máy biến áp cách ly và được bảo vệ quá tải.Trước khi thợ hàn lặn bắt đầu hoạt động hoặc trong quá trình thay điện cực phải thông báo cho nhân viên mặt đất để cắt mạch điện.Thợ hàn lặn phải mặc quần áo bảo hộ đặc biệt và đeo găng tay đặc biệt.Trong quá trình đánh lửa hồ quang và tiếp tục hồ quang, nên tránh dùng tay chạm vào phôi, dây cáp, que hàn, v.v. Khi hàn trên kết cấu có điện, trước tiên phải cắt dòng điện trên kết cấu.Trong quá trình hàn dưới nước, cần trang bị bảo hộ vệ sinh lao động, đặc biệt là bảo vệ đô thị và chống bỏng.Thường xuyên kiểm tra hiệu suất cách nhiệt và hiệu suất chống thấm của thiết bị hàn dưới nước, kẹp hàn, dây cáp, v.v.