مقدمه

بيش از يك صد سال است كه قوس الكتريكي در جهان شناخته شده و بكار گرفته مي شود . اما اولين جوشكاري زير از زمان جنگ جهانی دوم هنگامی که کشتی‌های خسارت دیده باید سریعاً در آب تعمیر می‌شدند توسط نيروي دريايي بريتانيا انجام شد. بیرون آوردن کشتی برای تعمیر کردن آن، هم اکنون هم بسیار هزینه بر است و صرفه اقتصادی ندارد. در آن زمان يك كارخانه كشتي سازي براي آب بند كردن نشتي هاي موجود در پرچ هاي زير كشتي كه در آب واقع شده بود از جوشكاري زير آبي بهره گرفت . در كار هاي توليدي كه در زير آب انجام مي پذيرد جوشكاري زير آبي يك ابزار مهم و كليدي به شمار مي آيد .

در سال 1946 الكترودهاي ضد آب ويژه اي توسط وان در و وبلجين در هلند توسعه يافت . سازه هاي فرا ساحلي از قبيل دكل هاي حفاري چاه هاي نقت ، خطوط لوله و سكوهاي ويژه اي كه در آب ها احداث مي شوند ، در سالهاي اخير به طرز چشمگيري در حال افزايش اند . بعضي از اين سازه ها نواقصي را در عناصر تشكيل دهنده اش و يا حوادث غير مترقبه از قبيل طوفان تجربه خواهند كرد . در اين ميان هر گونه روش باز سازي و مرمت در اين گونه ساه ها مستلزم استفاده از جوشكاري زير آبي است و مطالب علمی سودمند

آشنایی با جوشکاری زیر آب

بسیاری از مردم جوشکاری زیر آب را بسیار عجیب می‌دانند، چون ماهیت جوشکاری را از آتش می‌دانند.

ولی جوشکاری ماهیت قوس الکتریکی دارد و روشن شدن آن زیر آب کار عجیبی نیست. برای جوشکاری در خشکی، هوا یونیده می‌شود و در آب، بخار آب یونیزه می‌شود.

.

جوشكاري زير آبي را مي توان در دو دسته طبقه بندي كرد :

1- جوشكاري مرطوب

2- جوشكاري خشك

در روش جوشكاري مرطوب ، عمليات جوشكاري در زير آب اجرا شده و مستقيما ً با محيط مرطوب سرو كار دارد . آثار منفی جوشکاری مرطوب عبارت‌اند از ترک خوردگی هیدروژنی، افت شدید دما که باعث تغییرات ساختاری و متالورژیکی می‌شود و همچنین اکسیژن با عناصر آلیاژی ترکیب می‌شود و اکسید این آلیاژها در آب حل می‌شوند. جوشکاری خشک در یک اتاقک در داخل آب انجام می‌گیرد و داخل اتاقک هوای فشرده وجود دارد که فشار داخل و خارج اتاقک را بالانس می‌کند. اتاقک‌ها را دو تکه می‌سازند و داخل آب، و روی قطعه مورد نظر دو تکه را به هم وصل می‌کنند. یک لوله رابط بین کشتی و اتاقک است و وسایل مورد نیاز را به وسیله این لوله به اتاقک می‌فرستند. این روش برای اولین بار در آمریکا انجام گرفت اما چون بسیار پرهزینه و وقت گیر است دانشمندان سعی می‌کنند مشکلات جوشکاری مرطوب را حل کنند چون سریعتر و ارزانتر است. وسایل ایمنی همان وسایل ایمنی جوشکاری روی خشکی است بعلاوه تجهیزات غواصی.

جوشکاری زیر آب با صنعت نفت و گاز گره خورده‌است.

جوشكاري مرطوب :

نام جوشكاري مرطوب حاكي ازآن است كه اين نوع جوشكاري در زير آب صورت پذيرفته و مستقيما ً در تماس با محيط مرطوب قرار دارد . در اين روش از جوشكاري از نوعي الكترود ويژه استفاده شده و جوشكاري به صورت دستي درست مانند همان جوشكاري كه در فضاي بيرون آب انجام مي شود ، صورت مي گيرد . آزادي عملي كه جوشكار در حين جوشكاري در اين روش دارد ، جوشكاري مرطوب را مؤثر تر و به روشي كارا و از نقطه نظر اقتصادي مقرون به صرفه كرده است . تأمين كننده نيروي جوشكاري روي سطح مستقر شده است و توسط كابل ها و شيلنگ ها به غواص يا جوشكار متصل مي شود .

در جوشكاري مرطوب MMA (جوشكاري به روش دستي) دو مشخصه زير به كار گرفته مي شود :

تأمين كننده نيرو : dc و قطبيت : منفي

اگر از جريان DC و قطب مثبت استفاده شود ، برقكافت روي داده و سبب خراشيدگي و از بين رفتن سريع اجزاء فلزي نگهدارنده الكترود مي شود . براي جوشكاري مرطوب از جريان AC نيز به دليل عدم امنيت كافي و وجود مشكلاتي كه در حفاظت از قوس در زير آب وجود دارد ، استفاده نمي شود .

منبع تغذيه مي بايستي يك دستگاه جريان مستقيم كه داراي رده بندي آمپر بين 300 تا 400 است ، باشد . دستگاه هاي جوشكاري ژنراتور موتور اغلب براي جوشكاري مرطوب مورد استفاده قرار مي گيرند.

پيكره دستگاه جوشكاري مي بايستي در پايين ، زير كشتي قرار داده شده باشد . مدار جوشكاري مي بايستي شامل نوعي سوئيچ مثبت باشد كه معمولا ً از يك كليد تيغه اي استفاده مي شود و از جوشكار غواص فرمان مي گيرد . كليد تيغه اي در مدار الكترود مي بايستي در تمام طول جوشكاري در برابر شكست مقاوم باشد و نيز از امنيت كافي برخوردار باشد . منبع تغذيه جوشكاري مي بايستي در حين فرايند جوشكاري تنها به نگهدارنده الكترود وصل باشد . در اين روش از جريان مستقيم همراه با الكترود منفي و نيز از نگهدارنده الكترود ويژه اي كه در برابر آب عايق است استفاده مي شود . نگهدارنده هاي الكترود جوشكاري كه در زير آب بكار گرفته مي شوند از يك سر خميده براي گرفتن الكترود و نگه داشتن آن در خود بهره مي برند و ظرفيت پذيرش دو نوع الكترود رادارد .

نوع الكترودي كه به كار گرفته مي شود بر طبق استاندارد AWS (انجمن جوشكاري آمريكا) در طبقه بندي E6013 قرار گرفته است اين الكترود ها مي بايستي ضد آب باشند و تمامي اتصالات نيز بايد طوري عايق بندي شده باشد كه آب نتواند با قسمت هاي فلزي كوچكترين تماسي داشته باشد. اگر عايق بندي شكستگي داشته باشد و يا قسمتي از آن ترك داشته باشد ، آنگاه آب مي تواند به فلز رسانا تماس پيدا كرده ، موجب ايجاد نقص و در نهايت كار نكردن قوس شود . به علاوه اينكه ممكن است خوردگي سريع مس در قسمتي كه عايق ترك خورده است ، ايجاد شود .

 نحوه عملكرد جوشكاري مرطوب :

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

قطعه كاري كه قرار است جوش داده شود به يك طرف مدار الكتريكي متصل بوده و الكترود فلزي در طرف ديگر مدار . اين دو قسمت از مدار ( الكترود و قطعه كار ) كمي به يكديگر نزديك شده ولي بعد از مدتي از يكديگر فاصله مي گيرند . در حين نزديك شدن الكترود به قطعه كار ، جريان الكتريكي وارد شكاف شده و باعث ايجاد يك جرقه الكتريكي پايستار مي شود (قوس ) و باعث ذوب شدن فلز در آن ناحيه و شكل گرفتن حوضچه جوش مي شود . در اين زمان ، نوك الكترود ذوب شده و ذره هاي كوچك فلز در حوضچه مذاب جمع مي شود . در طول اين عمل جريان مذابي نوك الكترود را پوشش داده و روكش گاز محافظ را ايجاد مي كند ، كه موجب استحكام بخشيدن به قوس شده و همان طور كه گفته شد از جريان فلز مذاب محافظت مي كند . قوس در يك منطقه حفره مانند ذوب مي شود و جوش را پديدار مي سازد .

جوشكاري بيش فشا (جوشكاري خشك) :

جوشكاري بيش فشار در اتاقك هاي پلمپ شده در اطراف سازه يا قطعه اي كه مي خواهد جوشكاري شود ، استفاده مي شود . اين اتاقك در يك فشار معمولي پر از آب مي شود (كه معمولا ً از هليوم حاوي نيم باراكسيژن است ) . اين جايگاه روي خطوط لوله قرار گرفته و با هوايي مخلوط از هليوم و اكسيژن كه قابل تنفس باشد پرذ شده و در فشاري كه جوشكاري آنجا صورت مي گيرد و يا فشاري بيشتر از آن اجرا مي شود . در اين روش در اتصالات جوش بسيار با كيفيتي ايجاد مي شود به طوري كه با اشعه ايكس و جوشكاري قوس گاز تنكستن در اين قسمت به كار گرفته خواهد شد . محوطه زير جايگاه در معرض آب قرار دارد . بنابر اين جوشكاري در محل خشكي صورت گرفته ولي در فشار هيدرواستاتيكي آب دريا كه در محيط مجاور آن قرار دارد ، انجام مي گيرد .

خطرات بغرنج :

براي غواص يا جوشكار خطر شوك الكتريكي وجود خواهد داشت . اقدامات احتياطي كه انجام شده اند عبارتند از عايق بندي مناسب و در حد كافي تجهيزات جوشكاري ، بسته شدن منبع الكتريسيته درست زماني كه قوس به پايان مي رسد و نيز محدود كردن ولتاژ جوشكاري قوس فلزي دستي در مدار باز دستگاه جوشكاري ، خطر ديگر توليد شدن هيدروژن و اكسيژن در جوشكاري مرطوب توسط قوس است.

اقدام هاي احتياطي مي بايستي در مورد بلند كردن كپسول هاي گاز نيز رعايت شود . به اين دليل كه آنها به صورتي بالقوه توانايي زيادي براي منفجر شدن دارند. خطر بعدي اي كه سلامت يا جان جوشكار را تهديد مي كند نيتروژني ايست كه در فشار زياد در معرض هوا قرار گرفته و مي تواند به وي آسيب برساند . اقدامات احتياطي شامل فراهم آوري يك منبع گاز يا هواي اضطراري مي شود كه در كنار غواص قرار گرفته است و نيز اتاقك فشار زدايي براي جلوگيري از خفگي توسط نيتروژن كه بعد از اشباع شدن روي سطح پخش مي شود .

در سازه هايي كه از جوشكاري مرطوب زير آب استفاده مي كنند ، بازرسي بعد از جوشكاري ممكن است بسيار مشكل تر از جوشكاري هايي باشد كه در محيط بيرون و در معرض هوا انجام مي پذيرد . اطمينان از بي نقص بودن چنين جوشكاري هايي به مراتب اهميت بيشتري پيدا كرده و در واقع احتمال اينكه عيب و كاستي ناشناخته اي پديدار شود ، وجود دارد .

 مزاياي جوشكاري مرطوب :

جوشكاري مرطوب كه درزير آب به صورت دستي صورت مي گيرد ، در مرمت و بازسازي سازه هاي فراساحلي در سالهاي اخير به سرعت در حال رشد و گسترش است . از جمله فوايد جوشكاري مرطوب مي توان به موارد زير اشاره كرد :

1- چند كاره بودن و داشتن هزينه كمتر در جوشكاري مرطوب باعث شده كه 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 جوشكاري خشك هزينه كمتري دارد .

4- در اين روش جوشكار مي تواند به قسمت هايي از سازه هاي فراساحلي دسترسي داشته باشد كه با استقاده از روش هاي ديگر قابل جوشكاري نيست .

5- احتياج به هيچ نوع محصور سازي نبوده و بنابر اين زماني نيز براي آن تلف نخواهد شد و تجهيزات و دستگاه هاي استاندارد مرسوم به آساني قابل استفاده است . وسايل زيادي هم براي انجام يك كار جوشكاري مورد نياز نيست.

معايب جوشكاري مرطوب :

اگر چه جوشكاري مرطوب كاربرد گسترده اي پيدا كرده است ولي همچنان از وجود نواقصي رنج مي برد ، از آن جمله مي توان به موارد زير اشاره كرد :

-1آبديدگي سريع فلز جوشكاري :

دليل اين آبديدگي آبي است كه در اطراف آن وجود دارد . اگر چه آبديدگي نيروي تنش پذيري را در جوشكاري افزايش مي دهد ولي ميزان كش پذيري و مؤثر بودن جوش را كاهش داده ، سختي و روزن داري آن را بالا مي برد .

-2توليد زياد هيدروژن :

حجم بسيار زيادي از هيدروژن در منطقه جوشكاري ايجاد مي شود كه بر اثر تفكيك بخار آب در منطقه قوس به وجود آمده است .هيدروزن موجود در محيط تحت تأثير گرما( (HAZ(8)در فلز جوشكاري حل مي شود كه باعث ايجاد ترك و شكاف هاي ميكروسكوپيك مي شود .

3- از ديگر معايب آن ديد پذيري كم است . گاهي اوقات جوشكار نمي تواند به درستي منطقه مورد نظر را جوش بدهد .

مزاياي جوشكاري خشك :

1-    ايمني غواص

جوشكاري در يك اتاقك صورت گرفته كه موجب مصون ماندن جوشكار از جريانات اقيانوسي و يا احتمالا ً موجودات دريايي مي شود . اين جايگاه خشك و گرم از روشنايي مطلوبي برخوردار بوده و از سيستم كنترل محيط خاصي نيز بهره مي گيرد (ESC) (6)

2- كيفيت خوب جوش

اين روش توانايي ايجاد جوش هايي را دارد كه حتي مي توان آن را با جوش هاي موجود در فضاي باز و در مجاورت هوا مقايسه كرد . دليل اين امر اينست كه ديگر آبي وجود ندارد كه بخواهد جوش را خاموش و يا قطع كند و نيز اينكه ميزان هيدروژن توليدي آن خيلي كمتر از جوشكاري هاي مرطوب است .

نظرات شما عزیزان:

نام :

آدرس ایمیل:

وب سایت/بلاگ :

متن پیام:

نظر خصوصی

 کد را وارد نمایید:

 

 

 

عکس شما

آپلود عکس دلخواه: