Сварка в воде: мифы и реальные способы

Погружение металлоконструкций под воду не делает невозможной работу с ними. В морской и речной инженерии применяются технологии, позволяющие соединять элементы в условиях полной или частичной затопленности.

Для выполнения соединений в жидкости применяют два основных способа: мокрый и сухой. Первый используется чаще из-за меньших затрат, однако требует особых навыков, иначе качество шва резко снижается.

В мокром методе сварщик работает в воде в специальном костюме с подачей кислорода. Используются электроды с покрытием, устойчивым к воздействию воды. На практике применяются типы УОНИИ-13/55, МР-3 и ОЗЛ-6. Для работы на глубине до 30 метров подойдут электроды диаметром 4 мм с рутиловым или основным покрытием.

При больших глубинах возможно применение электродов Ø 5 мм с повышенным содержанием легирующих элементов. Угол наклона электрода должен составлять 45–60 градусов к поверхности детали, иначе дуга будет нестабильной. При переменном токе длина дуги не должна превышать 3 мм.

В сухом варианте создаётся герметичная камера с подачей воздуха, вытесняющего воду. Такой метод применяется для точных соединений, когда необходимо обеспечить повышенную прочность. Камера оснащается осветительными приборами, вентиляцией, средствами наблюдения.

Внутри обеспечивают давление, соответствующее глубине. При превышении 10 метров давление внутри камеры составляет около 2 атмосферы. Сварку ведут в среде защитных газов или с использованием порошковой проволоки. Расход аргона достигает 10 литров в минуту при работе на режимах 180–200 ампер.

Наиболее распространённая ошибка – попытка использовать обычные электроды, предназначенные для сухих условий. При контакте с водой они разрушаются, а изоляция провода обугливается. Подходит только специально подготовленный инструмент. Класс защиты сварочного кабеля – не ниже IP68.

Питание подаётся через трансформатор с защитой от утечки. Сечение кабеля должно соответствовать мощности аппарата: при 200 амперах – не менее 25 мм². Прокладка кабеля осуществляется в герметичной изоляции с гидрофобной пропиткой.

В условиях полной затопленности часто возникают брызги расплавленного металла. Чтобы снизить их количество, сварку ведут короткой дугой, уменьшая напряжение на 10–15% от сухого режима. Если при обычной сварке ток устанавливается на уровне 120 ампер, то под водой – 100–105. Также желательно использовать устройства с плавной регулировкой, чтобы оперативно менять параметры без подъема к поверхности.

Стыковку трубопроводов под водой осуществляют кольцевыми швами. Диаметр свариваемых труб варьируется от 50 до 400 мм, стенка – от 5 до 12 мм. Перед работой торцы очищаются от загрязнений, ржавчины и морских отложений. Применяется абразивная обработка с помощью гидропескоструйного аппарата. Минимальный радиус кривизны при соединении труб – 1,5 диаметра. При меньших значениях возрастает риск образования трещин на переходах.

Для сварки металлических конструкций применяют полярность обратную, так как она даёт более глубокое проплавление. В случае прямой полярности увеличивается разбрызгивание и ухудшается формирование шва. Инверторы с цифровым управлением позволяют быстрее настраивать параметры, особенно в нестабильной среде. Влагозащищенные модели, такие как модели с IP67, допускаются к использованию до глубины 15 метров без изменения рабочих характеристик.

Работа с алюминием в подводных условиях затруднена из-за быстрого окисления поверхности. Применяют аргонодуговую сварку с использованием неплавящегося вольфрамового электрода. Для обеспечения стабильной дуги необходим постоянный ток и тщательная зачистка кромок. Ширина разделки – 2–3 мм, при толщине металла до 6 мм. Газ подаётся через узкое сопло под давлением до 1,5 атмосферы. Расход аргона при этом – 12–15 л/мин.

Чугун практически не соединяется под водой из-за пористой структуры и высокого содержания углерода. Даже при использовании специальных покрытий результат нестабилен. Лучше выполнить вставку или фланцевое соединение вне жидкости и погрузить уже собранный блок.

Оценка качества соединения под водой проводится визуально, по структуре наплавленного валика. При неравномерной форме и наличии кратеров работу повторяют. Наплывы и подрезы устраняются механически. Для зачистки шва используют подводные шлифмашины с гидроприводом. Диаметр круга – 125 мм, скорость вращения – до 9000 об/мин, давление в системе – от 6 до 10 МПа.

Для крепления пластин к корпусу судна применяют угловые соединения с прокладкой уплотнительных элементов. Толщина пластины – от 6 до 14 мм. Расстояние от края до шва – не менее 10 мм. Положение пластины фиксируется временными прихватками длиной до 25 мм через каждые 100 мм.

При температуре воды ниже +4°C снижается вязкость металла, что приводит к хрупкости соединения. Для стальных деталей толщиной 10–12 мм рекомендуется предварительный подогрев, если работа ведётся при глубине менее 5 м и открытом пространстве. Температура нагрева – до 80°C с последующей сваркой на токе до 140 ампер.

Часто возникает вопрос о применении полуавтоматических аппаратов. При наличии сухой камеры допускается использование проволоки диаметром 0,8–1,2 мм. Рекомендуемая скорость подачи – 6–10 м/мин. Положение горелки строго под углом 70° к плоскости детали, иначе проволока залипает на поверхности.

В случае ремонта свайного основания под мостом, швы наносят точечно, фиксируя основную арматуру через каждые 300 мм. Толщина арматурного стержня – 16–25 мм. Учитывается коррозийная стойкость – применяются нержавеющие стали марок 08Х18Н10Т и 10Х17Н13М2Т.

Монтаж элементов из низколегированных сталей допускается при толщине от 8 до 20 мм, при этом усилие фиксации перед сваркой – не менее 300 Н. Применение струбцин возможно при глубине до 12 метров, выше – только фиксирующие замки с антикоррозийным покрытием.

По мере увеличения глубины работа осложняется за счёт изменения давления, снижения освещённости и увеличения сопротивления среды. Поэтому часто применяются роботы-манипуляторы, особенно при монтаже трубопроводов на глубине свыше 30 метров. Механическое соединение выполняется при помощи гидравлических устройств, а провар осуществляется дистанционно через управляемую платформу.

Мифы об опасности сварки в воде безосновательны при соблюдении технологических параметров. Работы подобного рода выполняются десятилетиями в судостроении, при ремонте нефтяных платформ, обустройстве портовых сооружений. Главное – знание методики, точный подбор оборудования и строгое соблюдение режимов. Это трудоёмкий, но вполне реализуемый процесс, требующий высокой квалификации исполнителя и точного расчёта каждого действия.