Способ дуговой сварки под водой основан на способности дуги устойчиво гореть в газовом пузыре при интенсивном охлаждении окружающей водой. Газовый пузырь образуется за счет испарения и разложения воды, паров и газов расплавленного металла и покрытия электрода.
Рисунок. Дуговая сварка под водой
(1 – шлак; 2 – дуга; 3 – газовый пузырь; 4 – козырек электрода; 5 – сварочная ванна;
6 – облако мути; 7 – металлический стержень электрода;
9 – водонепроницаемый слой покрытия; 10 – пузырьки газа)
Вокруг горящей дуги выделяется большое количество газов, что приводит к повышению давления в газовом пузыре и частичному выделению газов в виде пузырьков на поверхность воды. Вода разлагается в дуге на свободный водород и кислород, последний соединяется с металлом, образуя оксиды. Взвешенные в воде продукты сгорания металла и обмазки, состоящие преимущественно из окислов железа, образуют облако взвесей, которое затрудняет наблюдение за дугой.
Устойчивое горение дуги под водой можно объяснять принципом минимума энергии Штеенбека, т. е. усиленное охлаждение какого-либо участка дуги компенсируется увеличением количества выделяемой на нем энергии. Для компенсации тепловых потерь из-за охлаждающего действия воды и наличия большого количества водорода напряжение на дуге под водой требуется более высокое (30–35 В).
Сварку под водой выполняют на постоянном и переменном токе. На постоянном токе дуга горит более устойчиво, чем на переменном, поскольку постоянный ток разлагает воду еще до возбуждения дуги, а переменный ток разлагает воду и образует газовый пузырь в момент короткого замыкания под действием высокой температуры.
С увеличением глубины и давления окружающей среды устойчивость дуги не нарушается, возрастает только напряжение и увеличивается ток. Подводная сварка возможна в пресной речной и соленой морской воде. В качестве источников питания используют однопостовые и многопостовые сварочные агрегаты, сварочные преобразователи и трансформаторы, имеющие напряжение холостого хода 70–110 В.
Для ручной дуговой сварки под водой используют электроды диаметром 4–6 мм. Водонепроницаемость покрытия достигается пропиткой такими составами, как парафин, раствор целлулоида в ацетоне, раствор синтетических смол в дихлорэтане, нитролаки и др.
Для подводной сварки применяют специальные электрододержатели, которые имеют надежную электроизоляцию по всей поверхности. Смена электрода производится только после отключения сварочного тока. Сварочная цепь имеет прямой и обратный кабели.
При сварке под водой выполняют соединения внахлестку, тавровые, угловые, реже стыковые, причем чаще всего способом опирающегося электрода. Сварщик перемещает дугу без колебаний поперек шва с сохранением постоянного угла наклона электрода. Способом опирающегося электрода можно сваривать швы во всех пространственных положениях. Сварку в вертикальном положении производят сверху вниз, при этом электрод наклонен в сторону ведения сварки.
Силу тока при подводной сварке опирающимся электродом в нижнем положении устанавливают выше, чем при сварке в обычных условиях. При сварке в вертикальном положении сила тока снижается на 10%, а в потолочном положении – на 15%.
Техника выполнения водолазом-сварщиком сварных соединений под водой более сложна, чем на воздухе. Это связано с плохой видимостью в воде, стесненностью, тяжелым и неудобным для движения водолазным снаряжением, необходимостью дополнительных затрат на преодоление течения, возможностью нарушения устойчивости сварщика на грунте, неприспособленностью человеческого организма к работе на больших глубинах. В связи с этим в сварных соединениях часто наблюдаются дефекты: непровар одной из кромок, подрезы, наплывы, поры и т.п.
Кроме ручной сварки для подводных работ применяются полуавтоматы типа ППСР-300-2, «Нептун». Полуавтоматом ППСР-300-2 можно сваривать сталь на глубине до 60 м. В качестве защиты используют углекислый газ. Полуавтомат рассчитан на номинальную силу тока 300 А. При полуавтоматической сварке дуга горит устойчиво, взвесей образуется мало, что почти не мешает наблюдению за дугой.
