Принцип, технологія роботи, заходи безпеки при проведенні робіт по різання і зварювання під водою.
Принцип і технологія екзотермічної різання
Сутність процесу різання полягає в тому, що залізо, будучи підігрітий до температури 1100-1300 ° С, набуває здатності згоряти в струмені кисню. Процес окислення заліза екзотермічен, тобто протікає з виділенням тепла, тим самим сусідні ділянки заліза підігріваються до температури спалаху. Таким чином, створюються умови для продовження процесу різання, і він стає безперервним. Ріжучий струмінь кисню поступово проникає в метал, розрізаючи його наскрізь і одночасно видуваючи утворилися шлаки.
При різанні стали протікають наступні реакції окислення:
2Fe + O2 = 2FeO + 130 ккал / моль
4Fe + 3O2 = 2Fe2O3 + 395.2 ккал / моль
Устаткування для екзотермічної різання.
Устаткування для екзотермічної різання і зварювання складається з ряду компонентів, повний комплект яких забезпечує подачу в Електродотримачі кисню (до 2100 л / хв) і електричної енергії (постійний струм 150-200 А):
Кисень, що міститься під високим тиском в балоні, надходить в кисневий редуктор, де його тиск знижується. При відкритті вентиля кисень по шлангу надходить до кисневого клапану електродотримача. При натисканні на важіль, розташований на електродотримачі, кисневий клапан відкривається, і потік кисню надходить у внутрішню циліндричну порожнину електрода.
При виникненні аварійних ситуацій, по команді водолаза закриваються вентилі на балоні і кисневому редукторі, подача кисню до електродотримача припиняється.
Електрод запалюється в кисневої струмені, завдяки впливу на нього слаботочной електричної дуги, що виникає між ним і розрізати об'єктом (або спеціальною пластиною контактного воспламенителя дуги). На відміну від традиційної електрокіслородной різання, для підпалювання електрода досить слаботочного (150-200 А) джерела електроживлення, який використовується тільки для підпалювання електрода протягом 5-15 сек, а потім електроживлення може бути відключено.
Як джерело електроживлення можна використовувати акумуляторну батарею судна або катера (12В або 24В ПОСТІЙНИЙ ТОК), звичайний автомобільний акумулятор або інше джерело постійного струму. Використання акумуляторної батареї в якості джерела електроенергії рекомендується при проведенні підводних робіт на глибинах до 20 м.
Для безпеки підводних робіт електричний ланцюг обладнана двополюсним рубильником, розрахованим на дискретний ток 400 А.
Монтаж обладнання для екзотермічної різання.
1. Перед початком роботи огляньте обладнання і переконайтеся в тому, що кисневий шланг і електричні кабелі не мають видимих ушкоджень, надрізів та проколів, а фітинги та з'єднувальні адаптери не пошкоджені корозією; всі електричні з'єднання водонепроникні і ретельно ізольовані принаймні на 10 см в обидві сторони від місць з'єднання; корпус електродотримача в хорошому стані, неопренові прокладки ущільнювачів не мають пошкоджень.
2. Приєднайте кисневий редуктор до кисневого балона, а вихід редуктора з'єднайте з кисневим шлангом електродотримача.
3. Встановіть вихідний тиск кисневого редуктора на 6.1 бар більше передбачуваного зовнішнього тиску на робочій глибині.
4. Проведіть чистку електродотримача. Перевірте всі фітинги, з'єднання на герметичність, використовуючи для цього мильну воду.
5. Приєднайте один кінець кабелю заземлення до позитивної (+) клеми джерела електроенергії, а інший - до «масі» (розрізається металу).
6. Встановіть джерело електроенергії на силу струму 150 А.
7. Перевірте полярність системи.
- Підключіть силовий кабель (-) і кабель заземлення (+) до відповідних клем джерела електроенергії.
- Підключіть один електрод до кабелю заземлення, а інший електрод закріпіть в електродотримачі.
- Занурте кінці обох електродів в ємність з солоною водою, тримаючи їх на видаленні 5 см один від одного.
- Увімкніть джерело електроенергії. Бульбашки повітря потечуть від негативного (-) до позитивного (+) полюсу.
- Полярність системи коректна, якщо бульбашки утворюються на електроді, закріпленому в електродотримачі. В іншому випадку кабелі на джерелі електроенергії слід поміняти місцями.
8. Зафіксуйте клему заземлення максимально близько до місця різання.
9. Перевірте правильність установки вихідного тиску в кисневому редукторі. При натиснутому важелі кисневого клапана електродотримача факел кисню з електрода не повинен бути коротше 15 см.
Методика екзотермічної різання.
Для екзотермічної різання під водою застосовуються електроди BROCO діаметром 6.4 або 9.5 мм. При різанні електродами діаметром 6.4 мм рекомендується безперервна подача електроенергії, оскільки інакше важко підтримувати горіння електродів.
1. Вставте електрод в тримач.
2. Додайте кінець електрода в початковій точці різу і протягом 4-х секунд тримайте натиснутим важіль подачі кисню, щоб потоком кисню прочистити електрод зсередини.
3. Продовжуючи утримувати натиснутим важіль подачі кисню, дайте команду оператору водолазного посту на включення джерела електроенергії.
4. чіркну кінцем електрода по розрізається металу або спеціальної мідної або металевій пластині з заземленням, щоб виникла електрична дуга.
5. Як тільки виникла дуга і загорівся електрод, приступайте до різання. Залежно від товщини металу, що розрізає, електрод повинен мати нахил 45 90 градусів до поверхні, що розрізає.
6. Коли довжина електрода скоротиться до 7-8 см, дайте оператору водолазного посту команду на відключення електроенергії.
7. Слід припинити і відпустіть важіль подачі кисню, щоб зупинити горіння електрода.
8. Після того, як оператор підтвердив відключення електроенергії, видаліть залишок згорілого електрода з електродотримача.
9. Вставте в тримач новий електрод і продовжуйте різання.
Різка стали.
Електроди діаметром 6.4 мм використовуються для підводної різки сталі, товщина якої не перевищує 12.7 мм. Електрод діаметром 6.4 мм залишає вузький розріз і тому кращий при фігурної різки.
В умовах поганої видимості або для різання більш товстих сталей, використовуються електроди діаметром 9.5 мм. Електрод 9.5 мм краще використовувати для різання сталі товщиною понад 12.7 мм. Для різання металу товщиною понад 3 см, використовуйте гідравлічну пилку і клини.
Різка чавуну, нержавіючої сталі і кольорових металів.
Електроди BROCO дозволяють різати всі ці матеріали. При різанні товстого металу може знадобитися гідравлічний ріжучий інструмент (пила) і розпірні клини. Максимальна ефективність різання може бути досягнута методом пропалювання ряду отворів і подальшим їх з'єднанням розпилом.
Різка товстих кольорових металів.
Різка канатів і деревини.
Запаліть електрод, чиркнув для цього його кінцем по мідній або металевій пластині, прикріпленій до заземленого кабелю. Тримайте натискує важіль кисневого клапана, перенесіть електрод з пластини до розрізається матеріалу. При проведенні підводних робіт на корпусі судна електрод можна згинати на кут до 90 °, щоб запобігти пошкодженню корпусу судна, рульових пристроїв і вала гребного гвинта. При різанні кручених канатів можна використовувати електрод діаметром 6.4 мм. При роботі з електродом 6.4 мм необхідний постійний контакт «метал-метал» для підтримки горіння електрода.
Різка в мілкій воді, різання без електричної дуги.
При екзотермічної різанні в дуже мілкій воді електрод підпалюється над поверхнею води, а потім занурюється у воду до місця робіт. У разі, якщо джерело електроенергії недоступний, електрод може бути запалений за допомогою газового пальника або іншого джерела полум'я (наприклад, палаючої деревини). Займання відбудеться через 3-7 секунд.
Принцип і технологія зварювання під водою.
Мокра зварювання передбачає безпосереднє горіння зварювальної дуги в воді. Спосіб заснований на здатності дуги стійко горіти в підводному газовому міхурі, що утворюється при випаровуванні і розкладанні води електричним струмом.
Ручне зварювання передбачає, що просторове управління електричною дугою, а також зміна електродів здійснюються вручну. Зварювальний електрод, закріплений в електродотримачі, знаходиться в руках у водолаза-зварювальника. Зварювальник «веде» електричну дугу рухами руки. При згорянні електрода доводиться зупиняти зварювальний процес і електрод замінювати.
Переваги мокрою ручного зварювання:
1. Процес відбувається без будь-яких додаткових споруд або пристроїв.
2. Водолаз-зварювальник має велику свободу переміщень і може вести роботу в важкодоступних місцях.
3. Сварка проводиться швидко і з меншими витратами.
Недоліки мокрою ручного зварювання:
1. Невисока продуктивність.
2. Значна кількість газової фази і механічної звести в робочій зоні ускладнює візуальний контроль горіння дуги і формування шва.
3. Характеристики міцності і пластичні властивості одержуваних сполук відрізняються неоднорідністю і суттєво залежать від умов зварювання і від глибини, на якій виконуються роботи.
При зварюванні під водою в якості джерела тепла, розплавляється метал електрода і вироби, використовують електричну дугу. Зварювальний дуга є тривалим і стійким електричним розрядом і супроводжується виділенням значної кількості тепла і світла.
Дуга укладена в газовий міхур, який складається з продуктів горіння металу електрода, вироби, а також парів і продуктів дисоціації води (водень, кисень).
Газовий міхур, що утворюється навколо дуги під водою, не тільки неминуче супроводжує процесу її горіння, але і є необхідною умовою її існування. Пузир виникає перш, ніж утворюється дугового розряд. Тобто дуга запалюється в парогазової атмосфері, а не в воді. Головна причина утворення міхура - електропровідність води і тепло, що виділяється при розігріві електрода.
Максимальними струмами для зварювання низьковуглецевих і низьколегованих сталей слід вважати 180-240 А, причому встановлено, що чим більше глибина, на якій виконується зварювання, тим більше слід наближатися до мінімального режиму струму (180 А).
Устаткування для зварювання під водою.
Для зварювання під водою використовується універсальний Електродотримачі BROCO BR-22 і електроди BROCO діаметром 3.2 мм (1/8 "), 4.0 мм (5/32"), 4.8 мм (3/16 "). Подача кисню до електродів не потрібно. Електрична дуга підтримується генератором постійного струму.
Монтаж обладнання для зварювання під водою.
1. Підключіть рубильник (400 А) в кабельну лінію між негативним полюсом генератора постійного струму і електродотримачем. Рубильник повинен бути розташований на водолазному посту, в безпосередній близькості від оператора.
2. Перевірте полярність підключення кабелів до генератора: силовий кабель (-) - через рубильник до електродотримача, кабель заземлення (+) - до оброблюваного водолазом металу.
3. Перевірте вихідну силу струму за допомогою амперметра.
4. Ретельно ізолюйте всі електричні з'єднання.
5. Перевірте, чи не згинів, перехлестов силового кабелю.
6. Перевірте працездатність клеми заземлення.
Методика зварювання під водою.
У сучасній практиці застосовують два методу підводного зварювання - «саморегульовану» і «керовану». При саморегулівної зварюванні електрод переміщається перпендикулярно лінії зварювання під невеликим тиском, перебуваючи в постійному контакті зі зварюваних металом. При керованої зварюванні електрод переміщається водолазом дугоподібними рухами з боку в бік, практично не торкаючись до металу.
При цьому методі зварювання метал зварюється серією швів, які утворюються внаслідок переміщення електрода поперек лінії зварювання. Тести показують, що якщо зварні шви мають форму валика, вони забезпечують надійну зварювання на довжині, що дорівнює діаметру електрода. Так, при використанні електрода 4 мм, утворюються міцні зварні шви шириною 4 мм кожен.
Саморегульована зварювання на горизонтальній площині.
1. Переконайтеся в тому, що рубильник відключений.
2. Ретельно очистіть поверхні, призначені для зварювання.
3. Встановіть необхідну силу струму, перевірте силу струму амперметром.
4. Розмістіть електрод під кутом 15-45о по відношенню до лінії зварювання.
5. Дайте команду на водолазний пульт про включення генератора постійного струму.
6. Починайте зварювання. Електрод довжиною 25 см може забезпечити 20 см зварного шва.
7. При повному згорянні електрода, дайте команду на водолазний пульт про відключення електроенергії.
8. Вставте новий електрод і дайте команду на водолазний пульт про включення електроенергії.
Саморегульована зварювання на вертикальній площині.
Дотримуючись вказівок, перерахованим вище для зварювання на горизонтальній площині. Зварювання слід починати з найвищої точки і продовжувати вниз, щоб утворюються при зварюванні бульбашки не заважали огляду водолаза.
Саморегульована зварювання над головою водолаза (стельова зварювання).
Дотримуючись вказівок, перерахованим вище для зварювання на горизонтальній і вертикальній площинах. Перш ніж приступити до стельового зварювання, водолазу слід виконати кілька пробних зварних швів в реальних робочих умовах. Ці шви покажуть, наскільки точно встановлена сила струму в джерелі електроенергії. Якщо пробні шви капають, просочуються, значить занадто велика сила струму в електроді або недостатній тиск електрода на зварюваний матеріал.
Цей метод підводного зварювання має на увазі, що водолаз-зварювальник безперервно здійснює дугоподібні руху електродом, практично не натискаючи на оброблювану поверхню. Метод застосуємо, якщо потрібно виконати довгий прямий або слабо вигнутий зварні шви.
Метод керованої зварювання має ряд переваг, порівняно з методом саморегулівної зварювання. Зокрема, можна здійснювати зварювання на вертикальній площині в напрямку знизу-вгору.
• При екзотермічної різанні і зварюванні під водою слід строго керуватися Єдиними правилами безпеки праці на водолазних роботах (РД 31.84.01-90) та іншими настановами та інструкціями з виробництва підводних електрозварювальних робіт.
• До підводним роботам з різання / зварюванні допускаються тільки спеціально навчені водолази.
• Не слід самостійно модифікувати обладнання або використовувати його не за призначенням.
• Виконуйте роботи з різання / зварюванні тільки з використанням подачі дихального повітря з поверхні. В жодному разі не в автономних дихальних апаратах.
• Не допускайте контакту обладнання з жиро-і олійних рідинами.
• Ніколи не використовуйте стиснене повітря, масло, розчинники для чищення кисневої системи.
• Електричне коло повинна розмикатися рубильником, розташованим на водолазному посту.
• Всі електричні з'єднання і деталі обладнання, що знаходяться під струмом, повинні бути надійно ізольовані.
• Ніколи не використовуйте змінний струм для підводної різки / зварювання.
• Перед початком роботи переконайтеся, що джерело електроенергії заземлений належним чином.
• При монтажі і обслуговуванні кабелів, джерела електроенергії і електродотримача працюйте в гумових рукавичках.
• При заміні електродів обладнання повинно бути знеструмлена.
• Передній ілюмінатор водолазного шолома повинен бути закритий на 2/3 темним захисним склом (світлофільтром).
• Підводний різання / зварювання слід виконувати тільки в спорядженні, повністю ізолює водолаза від води.
• Переконайтеся в тому, що всі електропровідні частини електродотримача належним чином ізольовані.
• Огляньте Електродотримачі і ізоляцію на предмет наявності поломок, несправностей, пошкоджень. Несправні частини обладнання повинні бути замінені перед початком робіт.
• Кабелі повинні бути розраховані на передачу максимальних (до 400 А) струмів до електродотримача.
• Кабелі та шланги не повинні мати згинів, перехлестов.
• Ніколи не тримайте Електродотримачі прямо перед собою.
• Водолаз не повинен розташовуватися між кабелем заземлення і електродом.