دانلود مقاله جوش کاری زیر آب

جوش کاری زیر آب

مقدمه:

      اززمانیکه عملکرد قوس الکتریکی( شعله الکتریکی) شناخته شده است، بیش از صد سال می گذرد.اولین جوش کاری زیر آب توسط کارخانه کشتی سازی نیروی دریایی انگلستان برای مهر و موم کردن و محکم کردن قسمت هایی از کشتی که در زیر آب چکه می کرد، انجام شد. جوش کاری زیر آب وسیله مهمی برای کارهای ساختمانی زیر دریا محسوب می شود. در سال 1964 الکترودهای ضد آب ویژه ای توسط ون درویلینگین(van der Willingen) درهلند توسعه وگسترش یافت. در سالهای اخیر، تعدادی از ساختارها ویا ساختمان هایی که شامل لوازم حفاری نفتی، خط لوله و سکوها هستند، دوراز خشکی و دردریا به طور قابل ملاحظه ای نصب شده اند.بعضی از این ساختارها، خرابی و شکست اجزای تشکیل دهنده اشان رادر طول مدت استفاده های معمولی ویا به دلیل اتفاقات غیر منتظره وغیر قابل پیش بینی مثل طوفان و یاتصادف، تجربه خواهند کرد.

تقسیم بندی: جوشکاری زیر آب را می توان این چنین تقسیم بندی کرد:1-جوشکاری مرطوب(در تماس با آب) 2-جوشکاری خشک (بدون تماس با آب)

درجوشکاری مرطوب، جوشکاری در زیر آب انجام می شود، که مستقیما درتماس با محیط مرطوب خواهد بود. درجوشکاری خشک، یک حفره یا محفظه خشک در نزدیکی منطقه ای که قرار است جوشکاری شود، قرار داده می شود وجوشکار کار خود را با قرار گرفتن در این حفره انجام می دهد.

 جوشکاری مرطوب: درشکل نشان داده شده است :

که این نوع جوشکاری در زیر آب انجام می شود و مستقیما در مجاورت محیط مرطوب است. دراین نوع  جوشکاری ،الکترود ویژه ای استفاده می شود وجوشکاری به صورت دسق کنترل واجرا می شود، به همان صورت که یک جوشکار در شرایط معمولی ودر فضای باز این کار را انجام می دهد.آنچه که باعث می شود جوشکاری مرطوب بیش از پیش موثر، سودمند واقتصادی باشد، افزایش آزادی درحرکت است. مخزن انرژی برای جوشکاری، بر روی سطح آب قرار داده شده است که با استفاده از کابل ها و لوله هایی به غواص جوشکار متصل است. در جوشکاری مرطوب MMA که مخفف (شعله الکتریکی جوش دستی) است استفاده می شود. منبع انرژی استفاده شده:DC( برق باطری) قطب های مثبت و منفی: ve

 زمانیکه برق باطری با قطب مثبت استفاده می شود، نوعی تحلیل الکتریکی( فساد شیمیایی) اتفاق خواهد افتاد که موجب تخریب سریع هرشی فلزی که در تماس بادسته الکترود است، می شود. به دلیل امنیت وایمنی الکتریکی و مشکلاتی که در نگهداری دوام شعله جوش در زیر آب وجود دارد، نمی توان از برق شهری برای جوشکاری در زیر آب استفاده کرد. منبع انرژی می بایست یک دستگاه جریان مستقیم باقدرت 300یا400 آمپر باشد. موتورهای تولید نیرو(ژنراتورها) مخصوص ماشین های جوشکاری، اغلب برای جوشکاری های زیر آب مرطوب استفاده می شوند. دستگاه ماشین جوشکاری،می بایست بر روی کشتی متصل شده باشد. مدار جوش باید دارای نوعی از جریان مثبت باشد که معمولا یک کلید قطع و وصل است  که بر روی سطح عمل می کند و توسط جوشکار- غواص کنترل می شود. این کلید در مدار الکترودهای مثبت می بایست قادر به قطع کامل جریان جوش باشد و به دلایل ایمنی مورد استفاده قرار می گیرد. نیروی جوش کاری فقط در طول جوشکاری می بایست به دسته الکترودها متصل باشد. جریان مستقیم باالکترودهای منفی(قطب های مستقیم) استفاده می شود. دسته های الکترود جوشکاری مخصوصی که دارای عایقی اضافی برای محافظت در برابر آب است،استفاده می شود. دراین دسته های الکترود جوشکاری زیر آب، یک نوع سرپیچ خورده برای گرفتن الکترودها، استفاده می شود. این دسته، الکترودها را در دواندازه آماده می کند. این دو نوع الکترود مورد استفاده درجوشکاری مطابق بادسته بندی ها واستانداردهای6613 AWS E  است.

الکترودها باید ضد آب باشند. تمام قسمت های متصل کننده باید کاملا عایق بندی شده باشند تا از ورود آب به قسمت های فلزی جلوگیری کند. در صورتیکه قسمتی از این عایق از بین برود، آب دریا با قسمت هایی که هادی فلز (مسیر انتقال فلز) هستند،در تماس قرار  خواهد گرفت و مقداری از جریان انرژی که برای جوش کاری استفاده می شود، هدر می رود ودر شعله جوش مورد استفاده قرار نخواهد گرفت. به علاوه، درمحلی که عایق از بین رفته، آب رخنه می کند، سیم (کابل)مسی به سرعت زنگ خواهد زد واز بین خواهد رفت.جوشکاری خشک (جوشکاری هایپربریک):جوشکاری خشک در یک محفظه عایق بندی شده در برابر آب که در اطراف قسمتی که قرار است جوشکاری بر روی آن انجام شود، قرارگرفته است. انجام می شود. محفظه دریک فشار متداول با نوعی گاز پر شده است که این گاز حاوی هلیوم و (0/5bar) اکسیژن است.

مکان اصلی درون خط لوله چسبیده است و باگاز قابل تنفسی که مخلوطی از هلیوم واکسیژن است ،پر شده است. که فشارش کمی بالاتر از فشار محیطی است که قرار است در آن جوش کاری اتفاق بیافتد. این روش، اتصالات جوش کاری را باکیفیت بالایی تولید می کند که می تواند کیفیتی قابل مقایسه با جوش کاری با اشعه ایکس واستفاده از رمزها داشته باشد.

برای پیشبرد روند جوشکاری از گاز تنگستن برای شعله الکتریکی جوش استفاده می شود قسمت کف این مکان درمجاورت با آب است. بنابراین کار جوشکاری در یک مکان خشک اما در فشارایستایی آب دریایی که دور تا دور این محفظه را گرفته است انجام می شود.

خطرهای جانبی: برای جوشکار- غواص خطر شوک الکتریکی وجود دارد. احتیاط های لازم که می بایست رعایت شود. شامل به وجود آوردن عایق کافی  و مناسب الکتریکی برای تجهیزات جوشکاری، خاموش کردن منبع الکتریسیته به محض خاموش شدن دستگاه جوش، و محدود کردن ولتاژ مدار باز دردستگاه های جوشکاری MMA(SMA) است. در مرحله بعد هیدروژن واکسیژن توسط شعله دستگاه جوش در جوشکاری مرطوب تولید می شوند و برای جلوگیری از تشکیل شدن مداوم این گازها وتجمع آنهاکه به صورت بالقوه ای خاصیت منفجر شدن را دارند،می بایست احتیاط لازم در نظرگرفته شود. خطر بزرگ دیگری که زندگی و سلامتی جوشکار-غواص راتهدید می کند، از نیتروژنی است که در طول مدتی که شخص در معرض هوا در فشار بالا(دراین محفظه) قرار می گیرد، درجریان خونش تولید می شود. دراین مورداحتیاط های لازم شامل تدارک دیدن و پیش بینی کردن هوا یا منبع گاز فوری،غواصان آماده باش،ومحفظه های بدون فشار برای جلوگیری از بی هوشی ناشی از این نیتروژن است که بعد از اشباع غواصی اتفاق می افتد، درنظرگرفته می شود. روش بازرسی و بررسی قسمت های جوش کاری شده با روش مرطوب، برای سازه هایی که توسط جوشکاری زیر آب انجام می شود، ممکن است بسیار سخت تر از بررسی کارهای جوشکاری شده ای باشد که در شرایط عادی و در هوای آزاد انجام می شود.

مزایای جوشکاری خشک  :

1-ایمنی غواص- جوشکار،دراین نوع جوشکاری، جوشکاری در یک محفظه انجام می شود که:

نسبت به جریان آب دریا و یا اقیانوس و حیوانات دریایی ایمنی دارد. مکان خشک وگرم محفظه

خوب روشن می شودو سیستم کنترل محیطی دارد(ECS)

2-کیفیت خوب جوش کاری –این روش توانایی تولید کردن جوشکاریهایی با کیفیتی قابل مقایسه با همان کیفیت جوشکاری در هوای آزاد را دارد، چرا که دراین روش جوشکاری، آبی وجود ندارد که باعث خاموش شدن شعله جوش شود و میزان H2 بسیار پایین تر از روش جوشکاری مرطوب است.

-3شرایط کار جوشکاری در سطح آب توسط یک مونیتور کنترل می شود، آماده سازی اتصالات،مسیر لوله ها،بررسی NDT آزمایش ایمن وغیره به صورت بصری دیده می شود.

4-آزمایشات بی ضرر یاایمنی (NDT) این آزمایشات توسط محیط خشک این محفظه سهولت بخشیده می شود.

نواقص روش جوشکاری خشک:

1-مکان جوشکاری دراین روش نیازمند تجهیزات پیچیده با کیفیت بالا و وسایل وتجهیزات پشتیبانی بیشتر در سطح آب است. محفظه بسیارپیچیده است.

2-قیمت مکان جوشکاری بسیار بالا است و با افزایش عمق، قیمت آن هم بالا می رود. کار در عمق زیاد بر روی مکان جوشکاری تاثیر می گذارد.

دراعماق بیشتر،شعله جوشکاری به هم فشرده ومنقبض می شود و برای داشتن نتیجه بهتر و داشتن شعله جوشکاری موردنیاز،ولتاژ بالایی لازم است. روند این کار هزینه بالایی دارد،تقریبا برای یک کارجوش هشت هزار دلار هزینه می برد. اگر پروژه بعدی بااولی تفاوت داشته باشد نمی توان از این محفظه یا اتاقک جوشکاری برای کار جوشکاری مشابه استفاده کرد.

نواقص جوشکاری مرطوب: اگر چه از جوشکاری به روش مرطوب برای کارهای ساختمانی زیر آب به میزان زیادی استفاده می شود اما از موانع و مشکلات زیر رنج می برد:

1-فلز جوش بامجاورت قرارگرفتن آب به سرعت خاموش می شود.اگر چه این خاموش شدن قدرت کشش و جاذبه جوش را افزایش می دهد،ولی باعث کاهش خاصیت نرم شدن و قدرت تماس وسیله جوش می شود و امکان ایجاد خلل و فرج و سوراخ های موجوددر کار را افزایش می دهد.

2-فرو پاشی هیدروژن- در منطقه جوشکاری مقدار زیادی هیدروژن وجود دارد، که از تجزیه بخار آب موجوددر منطقه شعله جوش حاصل می شود.H2 تحت تاثیر گرمای آن منطقه به         (HAZ)تجزیه می شود و فلز جوش که باعث فروپاشی می شود، شکاف بر می دارد و ترک های بسیار ریز ایجاد می شود. این ترک ها می تواندگسترش یابد و سبب فروپاشی جبران ناپذیر و وحشتناکی در آن سازه شود.

3-نقص دیگر این روش ضعیف بودن میزان کنترل بصری است. بعضی مواقع جوش کار قادر بر دیدن منطقه کار نیست ودر نتیجه نمی تواند کار جوشکاری را خوب وکامل انجام دهد.

راهنما برای شروع حرفه جوشکاری زیر آب:

  در طول سالهای بسیاری، تعداد زیادی از مردم  به حرفه جوشکاری زیر آب علاقه نشان داده اند اما مطمئن نیستند که این کار رااز کجا شروع کنند، جوشکارها، دانشجوها،غواصها، مردها و زنهای علاقمند بیشماری بامرکز جوشکاری آمریکا  (American welding society (AWS)  برای کسب اطلاعات و راهنمایی ،تماس گرفته اند. درجهت کمک به آن عده غواصهای جوشکاری زیر آب، یکی از کمیته های فرعی جوشکاری زیر آب D3B  پاسخ هشت سوال بسیار معمول که ممکن است برای بسیاری از علاقمندان پیش بیاید فراهم کرده است. این مقاله توسط یکی از کمیته های فرعی مجمع جوشکاری آمریکا(D3B) فراهم شده است و هدف از پاسخ گویی به این هشت سوال دراین مقاله این نیست که انجام آن را توصیه کند و یا آن را به عنوان یک مصوبه قطعی جهت در نظر گرفتن جوشکاری به عنوان یک حرفه به خواننده پیشنهاد کند بلکه، صرفا هدفش فراهم نمودن اطلاعات کافی و مفید برای کمک به علاقمندان وهمچنین توضیح بعضی از سوء تعبیرهایی است که در این  شغل تجارتی وجود دارد برای کسب اطلاعات بیشتر و یا برای کذراندن دوره های آموزشی تخصصی کمیته فرعی،مراکز ANSI/ AWSD36 را پیشنهاد می کند که مرکز تخصصی برای جوشکاری زیر آب است و به عنوان یک مرجع قابل فهم و منبعی برای تمرینات پذیرفته شده کارخانجات در دسترس است.