جوشکاری زیر آب چیست

جوشکاری زیر آب

جوشکاری زیر آب در نگاه اول ممکن است غیرممکن به نظر برسد. جوشکاری با نور، جرقه و حرارت همراه است و آب می‌تواند این عوامل را خاموش کند یا باعث سرد شدن جوش شود. علاوه بر این، آب رسانای الکتریسیته است و می‌تواند باعث برق گرفتگی جوشکار شود.

با وجود این چالش‌ها، جوشکاری زیر آب کاربردهای زیادی در صنعت دارد. این نوع جوشکاری برای تعمیر و نگهداری سازه‌های زیر آب مانند کشتی‌ها، سکوهای نفتی و خطوط لوله ضروری است.

در اداکه این مطلب از سایت تکنوجوش امروز به بررسی جوشکاری زیر آب می پردازیم تا انتهای این مطلب همراه ما باشید

جوشکاری زیر آب چیست و چگونه انجام می‌شود؟

جنگ جهانی اول شرایط ویژه‌ای را برای صنعت ایجاد کرد و بسیاری از ایده‌های خلاقانه صنعتی نیز در این دوران شکل گرفت. یکی از این ایده‌ها، جوشکاری زیر آب بود.

نیروی دریایی در آن زمان برای تعمیرات و جوشکاری کشتی‌ها مجبور بود آنها را به خشکی منتقل کند. این کار زمان‌بر بود و باعث می‌شد کشتی‌های جنگی برای مدتی از میدان نبرد خارج شوند.

نیاز به بازگشت سریع کشتی‌های جنگی به میدان نبرد منجر به ابداع جوشکاری زیر آب شد. غواصان جوشکار با استفاده از این روش توانستند تعمیرات مورد نیاز را در زیر آب انجام دهند و کشتی‌ها را به سرعت به میدان نبرد بازگردانند.

با گذشت زمان، کاربردهای جوشکاری زیر آب گسترده‌تر شد. این روش امروزه برای تعمیر و نگهداری انواع سازه‌های زیر آب مانند کشتی‌ها، سکوهای نفتی و خطوط لوله استفاده می‌شود.

جوشکاری زیر آب یک فرآیند شبیه به جوشکاری برقی در هوا است. در هر دو روش، حرارت لازم برای ذوب فلزات و جوش دادن آنها از طریق ایجاد قوس الکتریکی حاصل از تخلیه الکتریکی بین الکترود و قطعه فلزی تأمین می‌شود.

در جوشکاری زیر آب، آب به جای هوا عمل رسانای جریان الکتریکی را انجام می‌دهد. این امر باعث می‌شود که مخلوطی از بخار آب، هیدروژن و اکسیژن در محل جوشکاری ایجاد شود. این مخلوط گازی به یونیزه شدن قوس الکتریکی کمک می‌کند و امکان جوشکاری را در زیر آب فراهم می‌کند.

برای انجام جوشکاری زیر آب، تجهیزات خاصی مانند لباس غواصی و دستگاه‌های تولید قوس الکتریکی مورد نیاز است. این تجهیزات به جوشکار کمک می‌کنند تا در زیر آب کار کند و جوش‌های باکیفیتی ایجاد کند.

جوشکاری زیر آب چیست و چگونه انجام میشود

کاربردهای جوشکاری زیر آب

فناوری جوشکاری زیر آب یک روش پیشرفته و پیچیده است که برای ساخت و تعمیر سازه‌های زیر آب استفاده می‌شود. این روش در ابتدا برای تعمیر کشتی‌های آسیب دیده در جنگ جهانی اول ابداع شد، اما امروزه کاربردهای گسترده‌تری دارد.

کاربردهای مهم جوشکاری زیر آب در صنعت عبارتند از:

  • تعمیر بخش‌های زیر آب مانند کشتی‌ها، اسکله‌ها و پایه‌های سازه‌های دریایی
  • نصب سکوهای حفاری نفت و گاز
  • نصب و تعمیرات خطوط لوله زیر آب
  • تعمیر بدنه کشتی‌ها
  • اجرای سازه‌های سنگین مانند خطوط انتقال نفت و گاز

کاربرد جوشکاری زیر آب

انواع جوشکاری زیر آب

جوشکاری زیر آب یک فرآیند چالش‌برانگیز است که به مهارت و تجربه زیادی نیاز دارد. جوشکاران زیر آب باید آموزش‌های ویژه‌ای را در زمینه کار در شرایط خاص زیر آب دریافت کنند.

برای جوشکاری زیر آب از روش‌های گوناگونی استفاده می‌شود که این روش‌ها از لحاظ محیط اطراف جوش به دو دسته کلی تقسیم می‌شوند:

جوشکاری مرطوب

در جوشکاری مرطوب، فرآیند جوشکاری در تماس کامل با آب صورت می‌گیرد. این روش ارزان‌تر از جوشکاری خشک است، اما جوش‌های تولید شده در این روش معمولاً ضعیف‌تر هستند.

جوشکاری خشک

در جوشکاری خشک، تجهیزاتی به منظور ایجاد فضای خشک درون آب به کار گرفته می‌شوند. این روش جوش‌های محکم‌تری تولید می‌کند، اما هزینه بیشتری دارد.

همچنین بخوانید : جوشکاری لوله گاز چگونه انجام می‌شود

جوشکاری مرطوب

هر نوع جوشکاری انجام شده در محیط آب، به عنوان جوشکاری مرطوب شناخته می‌شود و با استفاده از الکترودهای مقاوم در برابر آب انجام می‌شود. معمولاً منبع تغذیه بر روی سطح آب قرار می‌گیرد و به وسیله کابل‌های خاص به تجهیزات جوشکاری متصل می‌شود.

جوشکاری مرطوب نسبت به جوشکاری خشک با خطرات بیشتری همراه است، اما هزینه‌ی آن کمتر است. همچنین به دلیل وجود رطوبت و محیط آب، امکان سرد شدن ناگهانی مهره‌های جوش وجود دارد که ممکن است به ترک‌ها و خوردگی قطعات کاری منجر شود.

به همین دلیل حفظ کیفیت جوش در جوشکاری مرطوب بسیار دشوار است و نیاز به تجربه و مهارت خاصی دارد. به همین دلیل آموزش جوشکاری زیر آب اکنون بسیار حائز اهمیت است.

جالب است بدانید که در جوشکاری مرطوب از جریان برق مستقیم و الکترودهای مقاوم در برابر آب استفاده می‌شود. همچنین تورچ‌های جوشکاری زیر آب قابلیت نگهداری دو نوع الکترود را دارند و دارای یک سر خمیده برای نگه‌داشتن الکترودها هستند.

مانند جوشکاری خشک، جوشکاری مرطوب نیز کاربردهای متعددی دارد، اما هیچ نوع جوشکاری کامل و بدون عیب و نقصی وجود ندارد.

بررسی جوشکاری مرطوب زیر آب

مزایای جوشکاری مرطوب

یکی از مزیت‌های اصلی جوشکاری مرطوب، آزادی عمل بیشتری است که به جوشکار ارائه می‌دهد. جوشکاران در این روش می‌توانند با آسانی در محیط آبی کار کنند و قطعات را به هر موقعیتی که نیاز دارند، جوش دهند

بنابراین، جوشکاری مرطوب به طور عمده برای تعمیرات و کارهایی که نیازمند اجرای در آب هستند استفاده می‌شود،

معایب جوشکاری مرطوب

جوشکاری قوس الکتریکی زیر آب با چالش‌های متعددی روبرو است که باعث کاهش کیفیت جوش می‌شود. این چالش‌ها عبارتند از:

سرد شدن سریع جوش: آب به عنوان یک رسانای گرما عمل می‌کند و باعث سرد شدن سریع جوش می‌شود. این امر باعث سخت و ترد شدن جوش می‌شود.

تخلخل در جوش: حباب‌های گازی که در اطراف قوس الکتریکی ایجاد می‌شوند، می‌توانند پس از سرد شدن، در جوش ایجاد تخلخل کنند.

ترک خوردگی هیدروژنی: هیدروژن موجود در آب می‌تواند در جوش نفوذ کند و پس از خشک شدن، باعث ترک خوردگی شود.

این چالش‌ها در عمق زیاد دریا و فشار بالای آب و همچنین در مواردی که شوری آب بیش‌تر است، تشدید می‌شوند.

برای غلبه بر این چالش‌ها، از روش‌های مختلفی استفاده می‌شود. یکی از این روش‌ها استفاده از فولادهای کربنی است که حساسیت کمتری نسبت به سخت شدن در اثر خنک شدن با سرعت بالا دارند.

جوشکاری خشک

جوشکاری خشک به دو روش مختلف انجام می‌شود:

در روش اول، جوشکار در یک محیط خشک و بدون تماس با آب عمل جوش داده و کار می‌کند.

در روش دوم، تنها محل جوش و دست‌های جوشکار در یک مکان خشک قرار دارند و هیچ تماسی با آب وجود ندارد. نکته مهم این است که در این روش، محل جوش به هیچ وجه با رطوبت و آب در تماس مستقیم نیست، و این مسئله به دلیل استفاده از یک محفظه مناسب برای جلوگیری از تأثیر آب در جوشکاری خشک ایجاد می‌شود.

بنابراین، یک اتاقک کوچک در اطراف سازه‌ای که نیاز به جوش دادن دارد، قرار می‌گیرد. این اتاقک با هوای فشرده و تنفسی پر شده و یک لوله تماس با کشتی را به آن متصل می‌کند و وسایل مورد نیاز برای جوشکار را به داخل اتاقک ارسال می‌کند.

بررسی جوشکاری به روش خشک زیر آب

مزایای جوشکاری خشک

جوشکاری خشک، روشی ایمن‌تر و با کیفیت‌تر از جوشکاری مرطوب است. در این روش، جوشکار در یک اتاقک خشک کار می‌کند که از او در برابر خطرات زیر آب محافظت می‌کند. همچنین، جوشکاری خشک جوش‌های باکیفیتی ایجاد می‌کند که قابل مقایسه با جوش‌های در هوای آزاد هستند.

این امر به دلیل عدم وجود آب و رطوبت در جوشکاری خشک است که باعث سرد شدن سریع جوش نمی‌شود و از ایجاد تخلخل و ترک خوردگی در جوش جلوگیری می‌کند.

علاوه بر این، کنترل جوشکاری خشک آسان‌تر از جوشکاری مرطوب است. در جوشکاری خشک، می‌توان به راحتی سطح آماده‌سازی اتصال، همترازی لوله و نتایج آزمایش‌های غیر مخرب را بررسی کرد.

در مجموع، جوشکاری خشک روشی ایمن‌تر، با کیفیت‌تر و قابل کنترل‌تر از جوشکاری مرطوب است.

معایب جوشکاری خشک

جوشکاری خشک زیر آب نیازمند تجهیزات ویژه‌ای است. به عنوان مثال، برای اجرای این نوع جوشکاری، یک اتاقک یا مکان جوشکاری خشک برای پیاده‌سازی نیازمند تجهیزات و فرآیندهایی است که به طریق غیرمعمول و پیچیده‌ای انجام می‌شوند.

بنابراین، هزینه و ارزش مالی مرتبط با این اتاقک جوشکاری به طریق چشمگیری افزایش می‌یابد و با توجه به عمق محل جوشکاری، این هزینه نیز افزایش خواهد یافت.

باید توجه داشت که عمق محل جوشکاری بر روی نحوه انجام کار تأثیرگذار است، زیرا در عمق‌های بیشتر نیاز به جمع کردن قوس جوش و استفاده از ولتاژ‌های بالاتر ضرور می‌شود که این مسئله باعث افزایش هزینه‌ها می‌شود.

تجهیزات مورد نیاز برای جوشکاری زیر آب

جوشکاری زیر آب یک فرآیند تخصصی است که نیاز به تجهیزات ویژه ای دارد. این تجهیزات برای محافظت از جوشکار در برابر خطرات آب و برق طراحی شده اند.

  • دستگاه جوشکاری DC 400 آمپر: این دستگاه برای تولید قوس الکتریکی مورد نیاز برای جوشکاری استفاده می شود.
  • سوییچ ایمنی ۴۰۰ آمپر ۲۵۰ ولت: این سوییچ برای قطع جریان برق در صورت بروز مشکل استفاده می شود.
  • کابل جوش: این کابل برای انتقال جریان برق از دستگاه جوشکاری به انبر اتصال استفاده می شود.
  • انبر اتصال: این انبر برای اتصال کابل جوش به قطعه کار استفاده می شود.
  • انبر تست آمپر: این انبر برای اندازه گیری جریان برق جوشکاری استفاده می شود.
  • ولت متر DC: این ولت متر برای اندازه گیری ولتاژ جوشکاری استفاده می شود.
  • انبر نگهدارنده الکترود: این انبر برای نگه داشتن الکترود جوشکاری استفاده می شود.
  • برس سیمی: این برس برای تمیز کردن سطح قطعه کار قبل از جوشکاری استفاده می شود.
  • چکش گل زنی: این چکش برای ایجاد حفره در سطح قطعه کار قبل از جوشکاری استفاده می شود.
  • سوهان: این سوهان برای تمیز کردن ناحیه جوش استفاده می شود.
  • الکترود عایق: این الکترود برای جوشکاری زیر آب استفاده می شود.
  • دستکش: این دستکش برای محافظت از دست ها در برابر گرما و برق استفاده می شود.
  • ماسک: این ماسک برای محافظت از چشم ها در برابر نور و جرقه استفاده می شود.

تجهیزات مورد نیاز برای جوشکاری زیر آب

مقایسه بین جوشکاری زیر آب با جوشکاری معمولی

برای شروع باید اشاره کرد که در این دو حالت جوشکاری، سرعت جوشکاری تا حد زیادی مشابه است.

به طور جالب، در هر دو محیط، شدت جریان به عنوان متغیر مؤثر اصلی بر روی فرآیند نفوذ در نظر گرفته می‌شود. در واقعیت، محیط جوشکاری و اندازه الکترود تأثیر معمولی‌تری بر شدت جریان دارند.

در هر دو نوع جوشکاری زیر آب و بیرون از آب، نفوذ ناقص و بریدگی در کنار خط جوش به عنوان مشکلات رایجی شناخته می‌شوند. از نظر ابعاد نیز، تفاوت چشمگیری بین این دو حالت مشاهده نمی‌شود.

به طور طبیعی، در جوشکاری زیر آب، برای حفظ فرآیند جوشکاری نیاز به شدت جریان بیشتری داریم در مقایسه با جوشکاری خشک.

در جوشکاری زیر آب، درصد مواد موجود در مخلوط گازی ایجاد شده در اطراف قوس (که حباب‌هایی را تشکیل می‌دهد) به صورت متغیر است، که علت آن، گرمای تولید شده از قوس و تبخیر آب، همچنین خروج حباب‌های بخار و گاز از آب است.

جالب است بدانید که تقریباً تعداد حباب‌های تولیدی در ثانیه در این فرآیند تقریباً ۱۵ حباب است.

یک نکته جالب در جوشکاری زیر آب این است که فشار مخلوط گازی با فشار محیطی برابر است و با عمق، فشار نیز افزایش می‌یابد.

با توجه به اینکه هدایت حرارتی در آب ۲۵ برابر و ظرفیت گرمایی ویژه آب نیز ۳۵۰۰ برابر هواست، جوش و ناحیه تحت تأثیر آن در محیط آب به سرعت سرد می‌شوند.

یک نکته مهم در جوشکاری زیر آب حرکت مداوم حباب‌های گاز و بخار آب به سمت بالا و تأثیر این پدیده بر تعادل قوس است. به همین دلیل الکترودهای بدون پوشش و سیم‌های جوش معمولی در زیر آب مفید نیستند.

برای حفظ کیفیت جوش، مواردی از قبیل جلوگیری از جرقه‌زدن، برقراری قوس الکتریکی، تعادل در قوس و ساکن بودن جریان مذاب در جوش بسیار مهم است.

در مورد گاز هیدروژن نیز باید ذکر کرد که درصد آن در مخلوط حباب‌های گاز – بخار آب که از سوختن الکترود به وجود می‌آید، ۷۰ درصد است.

از نظر قطب‌ها هم، در قطب مثبت یون‌های منفی کلر و در قطب منفی یون‌های مثبت مانند H+ و Na+ مشاهده می‌شوند.

به علت سرعت سرد شدن بالاتر جوش در آب نسبت به هوا، جنس فلز جوش باید کمتر حساسیت به حفره انقباضی و سختی در اثر سریع سرد شدن داشته باشد.

در فولادهای فریتی، استحکام کششی خط جوش به دلیل سختی بالاتر، از استحکام کششی قطعه اصلی بیشتر است. اما به علت نفوذ هیدروژن، چکش‌خوری خیلی کمتری دارد.

با توجه به روابط تجربی، استحکام کششی خط جوش زیر آب باید حدود ۸۰ درصد استحکام کششی در هوا و تغییر طول نسبی آن نیز ۵۰ درصد فلز جوش در هوا باشد.

عوارض و خطرات جوشکاری زیر آب

شوک الکتریکی :

یکی از مهمترین و بزرگترین تهدیدها برای جوشکاران زیر آبی خطر برق گرفتگی است. آب مقاومت الکتریکی بسیار کمی دارد و در صورتی که موانعی برای عبور برق از آب وجود نداشته باشد، به سهولت از درون آب عبور می‌کند.

انفجار :

در طول فرآیند جوشکاری، به دلیل برق‌گرفتگی، گاز‌های هیدروژن و اکسیژن به مقدار زیادی تولید می‌شوند. ترکیب این دو گاز می‌تواند منجر به ایجاد توده‌های گازی بی‌شمار شود، و در صورت وقوع یک جرقه، به انفجاری بسیار خطرناک منجر شود.

غرق شدگی :

حتی غواصان با تجربه، با وجود تجهیزات مناسب، همچنان با خطر غرق شدگی مواجه هستند. اما معمولاً دلیل این خطرات فرسودگی یا نگهداری نامناسب تجهیزاتی مانند ماسک، لوله‌های تأمین هوا و مخزن‌های اکسیژن است.

سرما زدگی :

دمای زیر آب می‌تواند بسیار سرد شود و باعث هدر رفتن گرمای بدن غواص شود. حضور طولانی مدت در آب بسیار سرد می‌تواند منجر به مشکلات متابولیسمی و تنفسی شود و حتی می‌تواند باعث از کار افتادن اندام‌ها شود و در نهایت به مرگ غواص منتهی شود.

مشکلات شنوایی :

حضور طولانی مدت در نواحی عمیق آب با فشار بالا می‌تواند منجر به مشکلات شنوایی کوتاه مدت یا دائمی گردد.

در نهایت

کلیت جوشکاری زیر آب و شیوه‌های مختلف انجام آن و جزییات و نکات مربوط به هرکدام شرح داده شد. همچنین شباهت‌ها و تفاوت‌های جوشکاری زیر آب با جوشکاری در خشکی و ملاحظات مربوط به آن بیان شد.

با وجود اینکه جوشکاری خشک دارای مزیت‌های زیادی نسب به جوشکاری مرطوب است، به دلیل هزینه بالای آن ، همچنان در اکثر موارد از جوشکاری مرطوب استفاده می‌گردد. معمولا برای ساخت و سازهای سکوها و خطوط لوله زیر آب، از جوشکاری خشک و برای اهداف تعمیراتی از جوشکاری مرطوب استفاده می‌گردد.

لازم به ذکر است که جوشکاری زیر آب دارای خطرات زیادی است که ملاحظات مخصوص به خود را می‌طلبد. امیدواریم مطالعه محتویات این مقاله به خواننده در درک صحیح این نوع جوشکاری کمک کند.

امتیاز ۰ از ۵ – ۰ رای
spinner در حال ثبت رای
0/5 (0 نظر)
adminweb
دیدگاه کاربران
2 دیدگاه
ارسال دیدگاه

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *