رشته تخصصی جوشکاری در زیر آب
پردیس فناوری کیش_طرح ملی مشاوره متخصصین صنعت و مدیریت_گروه فنی و مهندسی
سکو و اسکله های در آب، دکل های نفتی، لوله کشی گاز در دریا و … همگی از جمله سازه هایی هستند که برای ایجاد آن ها نیاز به تکنولوژی جوشکاریداریم. گاهی اوقات نیز بروز حوادثی مانند طوفان، باعث می شود این سازه ها احتیاج به تعمیر و بازسازی توسط جوشکاری پیدا کنند. در ادامه همراه ما باشید تا به بررسی جوشکاری زیر آب و مزایا و معایب آن بپردازیم:
- جوشکاری زیر آب چیست؟
- انواع روش های جوشکاری در زیر آب
- جوشکاری مرطوب
- معایب جوشکاری مرطوب در زیر آب
- مزیت های جوشکاری مرطوب در زیر آب
- جوشکاری خشک
- معایب جوشکاری خشک در زیر آب
- مزیت های جوشکاری خشک در زیر آب
- جوشکاری مرطوب
جالب است بدانید تنها در شرایطی از جوشکاری زیر آب استفاده می شود که امکان انتقال دادن قطعات و سازه ها به محیط خشک و مناسب جوشکاری وجود نداشته باشد. همچنین در صورتی که جا به جایی و انتقال این سازه ها به محیط دیگر، بسیار هزینه بر باشد، با استفاده از تجهیزات جوشکاری سیار، در زیر آب به جوشکاری قطعات می پردازند.
جوشکاری زیر آب چیست؟
ایده استفاده از تکنولوژی جوشکاری در زیر آب، زمانی مطرح شد که کشتی ها در زمان جنگ جهانی دوم دچار آسیب می شدند و نیاز به تعمیر پیدا می کردند. در شرایط جنگی نیاز بود تا کشتی ها در کمترین زمان ممکن و با کمترین هزینه تعمیر شده و دوباره قابل استفاده شوند. از آنجایی که انتقال کشتی ها به خشکی و تعمیر آن ها زمان بر و پر هزینه بود، استفاده از جوشکاری در زیر آب در این سال ها مرسوم شد.
پس از اتمام جنگ جهانی دوم، بار دیگر در شروع دهه هفتاد میلادی، جوشکاری زیر آب (Underwater Welding) اهمیت زیادی پیدا کرد. در این برهه زمانی استخراج نفت و گاز از دریا، در اقتصاد و صنعت دریایی بسیار تاثیر گذار شده بود. نحوه انجام جوشکاری زیر آب در حالت کلی تفاوت چندانی با جوشکاری معمول ندارد، اما روشن است که روش آماده سازی تجهیزات جوشکاری و مهارت جوشکار زیر آب با روش های معمولی و متداول جوشکاری متفاوت است. همچنین خطرات جوشکاری زیر اّب نیز از دیگر مواردی است که حتما در این نوع جوشکاری باید در نظر گرفته شود.
انواع روش های جوشکاری در زیر آب
جوشکاری زیر آب را با توجه به محیط اطراف جوشکاری به دو دسته جوشکاری خشک (Dry) و جوشکاری مرطوب (Wet) تقسیم بندی می کنند. برای انتخاب هر یک از این روش های جوشکاری لازم است تا موارد بسیاری مانند عمق آب و نوع آلیاژ قطعه در نظر گرفته شود. جالب است بدانید از زمان پیداش این شیوه جوشکاری تا کنون، تحقیقات زیادی در مورد جوشکاری زیر آب انجام شده و پیشرفت های بسیاری در نحوه انجام این شیوه جوشکاری صورت گرفته است.
جوشکاری مرطوب
به دلیل اینکه این نوع جوشکاری در محیط آبی انجام میگیرد، جوشکاری مرطوب نامیده می شود. برای انجام جوشکاری مرطوب لازم است از انواع الکترود ضد آباستفاده شود. روش مرسوم جوشکاری زیر آب، جوشکاری قوسی با گاز یا الکترود فلزی (SMAW) است که به همان شیوه معمول انجام می گیرد. از دیگر روش های جوشکاری مرطوب می توان به جوشکاری اصطکاکی و جوشکاری قوسی با الکترود پوشش‌دار اشاره کرد.
در جوشکاری مرطوب، منبع تغذیه بر روی سطح آب قرار گرفته و به وسیله کابل های مخصوص به تجهیزات جوشکار متصل می شود. از این روش جوشکاری تنها برای اتصال و تعمیر فولاد های کم کربن استفاده می شود، زیرا به علت وجود هیدروژن زیاد، ترک خوردگی در جوش اتفاق می افتد.
در جوشکاری مرطوب از جریان مستقیم برق و الکترود های منفی استفاده می شود. نگهدارنده های الکترود در جوشکاری مرطوب، توانایی نگهداری از دو نوع الکترود را دارند و دارای یک سر خمیده جهت گرفتن الکترود می باشند. جوشکار مرطوب امروزه کاربرد های فراوانی پیدا کرده است، اما با وجود پیشرفت زیاد تکنولوژی، هنوز هم معایبی در این روش جوشکاری وجود دارد.
معایب جوشکاری مرطوب در زیر آب
- هیدروژن: به علت تفکیک شدن بخار آب در نزدیکی قوس جوشکاری، مقدار زیادی هیدروژن در جوشکاری مرطوب ایجاد می شود. مجاورت هیدروژن باگرمای ناشی از جوشکاری، می تواند باعث بروز مشکلات زیادی در روند جوشکاری شود.
- عیوب جوشکاری: وجود حجم زیادی از هیدروژن باعث بروز عیوب جوشکاری مانند ترک خوردگی می شود. از دیگر عیوب جوشکاری که به دلیل بخار زیاد آب در جوشکاری مرطوب به وجود می آید، می توان به تخلخل اشاره کرد. آبدیده شدن سریع فلز در شرایط جوشکاری مرطوب نیز باعث می شود سختی جوش بالا رفته و کش پذیری آن کم شود.
- دید جوشکار: یکی از مهم ترین معایب جوشکاری زیر آب به روش مرطوب، کاهش توانایی دید جوشکار است. این مسئله هم می تواند بر روی کیفیت جوشکاری تاثیر گذار باشد و هم در برخی مواقع ایمنی جوشکار را به خطر بیندازد.
مزیت های جوشکاری مرطوب در زیر آب
- هزینه کمتر: از آنجایی که تجهیزات و شرایط انجام این نوع جوشکاری زیر آب، در مقایسه با جوشکاری خشک ساده تر است، در نتیجه هزینه انجام آن نیز به مراتب کمتر می باشد. یکی از دلایلی که استفاده از جوشکاری مرطوب فراگیر شده است، ارزان بودن هزینه انجام آن است.
- سرعت مناسب: برای این نوع جوشکاری، مانند جوشکاری خشک احتیاجی به تاسیس اتاقک مخصوص نیست. در نتیجه سرعت انجام کار در این روش جوشکاری بسیار بالا می رود.
- دسترسی بالا: یکی از مهم ترین مزایای جوشکاری مرطوب این است که می توان با استفاده از آن بر روی تمامی نقاط سازه، عملیات جوشکاری را بدون هیچ محدودیتی انجام داد.
جوشکاری خشک
جوشکاری های خشک را می توان در حالت کلی به دو دسته جوشکاری تحت فشار اتمسفری و جوشکاری تحت فشار هیدرواستاتیک آب تقسیم بندی کرد. این روش جوشکاری زیر آب، به این دلیل خشک نامیده می شود که محل جوشکاری را با استفاده از یک محفظه، کاملا آب بندی می کنند. درون این اتاقک که در زیر آب قرار داردهوای فشرده وجود دارد تا از این طریق فشار داخل و خارج اتاقک متعادل شود.
اتاقک جوشکاری خشک زیر آب، به صورت دو تکه ساخته می شود تا هنگام نصب آن بر روی قطعه نیازمند جوشکاری، دو تکه را به هم وصل کنند. وسایل ایمنی مورد نیاز در این روش جوشکاری را وسایل ایمنی جوشکاری معمول به همراه لوازم مورد نیاز غواصی تشکیل می دهند.
جالب است بدانید از این شیوه جوشکاری در زیر آب، اولین بار در ایالات متحده آمریکا استفاده شد. جوشکاری خشک بسیار پر هزینه بوده و به همین دلیل به ندرت و تنها در موارد ضروری از آن استفاده می شود. منظور از موارد ضروری، شرایطی است که نیاز به ایجاد جوش بسیار با کیفیتی داشته باشیم. به دلیل اینکه در این نوع جوشکاری زیر آب می توان شرایط محیطی را کنترل کرد، کیفیت جوش ایجاد شده در مقایسه با جوشکاری مرطوب بسیار بهتر است.
معایب جوشکاری خشک در زیر آب
- تجهیزات مخصوص: برای انجام جوشکاری زیر آب به روش خشک، احتایج به تجهیزات مخصوص و پیچیده ای داریم. تنها ساخت اتاقک مخصوص این نوع جوشکاری نیازمند فرآیند بسیار پیچیده ای می باشد.
- هزینه بالا: همانطور که گفته شد هزینه انجام جوشکاری خشک به دلیل تجهیزات و اتاقک پیچیده ای که دارد بسیار بالا می باشد و تنها در برخی از مواقع می توان از یک اتاقک جوشکاری برای انجام کار های مختلف استفاده کرد، در غیر این صورت لازم است برای جوشکاری هر محل، اتاقک تازه ای ساخته شود.
- تاثیر عمق آب بر جوشکاری: یکی دیگر از معایب جوشکاری خشک در زیر آب، تاثیر گذاشتن عمق محل جوشکاری بر کل فرآیند است. در محل های عمیق تر لازم است از ولتاژ های بالاتری استفاده شود. نوع ساخت اتاقک نیز در اعماق مختلف متفاوت است. به صورت کلی می توان گفت هر چه عمق محل جوشکاری ببیشتری باشد، هزینه انجام جوشکاری خشک بالاتر خواهد بود.
مزیت های جوشکاری خشک در زیر آب
- ایمنی بالا: از آنجایی که در این روش جوشکاری زیر آب، جوشکار درون اتاقک مخصوص قرار می گیرد، ایمنی کار بسیار بالا رفته و غواص در برابر جریانات محفوظ است.
- کیفیت و تنوع جوشکاری: در این روش جوشکاری می توان اغلب روش های جوشکاری را که در فضای باز امکان پذیر است، انجام داد. همچنین به دلیل این که هیدروژن تولید شده در جوشکاری خشک نسبت به جوشکاری مرطوب کمتر است، جوش تشکیل شده کیفیت بسیار بالایی خواهد داشت.
- امکان کنترل کردن شرایط: یکی دیگر از مزایای جوشکاری خشک، امکان کنترل کردن شرایط جوشکاری است. در این روش می توان محل اتصال را پیش از انجام عملیات جوشکاری کاملا بررسی کرد و پس از انجام جوشکاری نیز، جوش ایجاد شده را به صورت عینی کنترل کرد.