Methode des Nass-Unterwasserschweißens
Nachdem Sie diesen Artikel gelesen haben, lernen Sie die Methode des Nass-Unterwasserschweißens anhand geeigneter Diagramme kennen.
Beim Nass-Unterwasserschweißen gibt es vier Hauptvarianten: Gas-Metall-Lichtbogenschweißen (GMAW), Metall-Lichtbogenschweißen, Plasmaschweißen und geschirmtes Metall-Lichtbogenschweißen (SMAW). GMAW Unterwasser ähnelt dem unter freiem Himmel mit CO 2, Argon, Helium oder deren Gemischen als Schutzgas verwendeten. Aufgrund der Hauptprobleme des nassen Unterwasserschweißens, der geringen Duktilität und der hohen Wasserstoffversprödung der Schweißnähte, scheint das GMAW-Verfahren die letzteren vollständig zu beseitigen.
Um den Einsatz von GMAW-Verfahren unter Wasser zu verstärken, wurden einige neue Innovationen vorgeschlagen, die verhindern sollen, dass das umgebende Wasser durch rotierende oder feststehende Bürsten, flexible Gummischutzdüsen oder Wasservorhangdüsen in den Bereich des Lichtbogens gelangt. In der Wasservorhangdüse, die in Abb. 22.3 dargestellt ist, erzeugt ein aus einer Ringdüse austretender Hochgeschwindigkeitswasserstrahl einen gasgefüllten Hohlraum um den Lichtbogen und das Schweißbad.
Das Schutzgas im Hohlraum wird ständig auf einem Druck gehalten, der geringfügig über dem der Umgebung liegt, um das Eindringen von Wasser zu verhindern. Somit erfolgt das Schweißen in einer Gasatmosphäre, wodurch die Aufnahme von Wasserstoff reduziert oder eliminiert wird und die abrupte Abkühlung des Schweißgutes minimiert wird.
Beim ummantelten Lichtbogenschweißen wird der zu schweißende Punkt mit einem halbkugelförmigen Acrylmantel mit zwei bis drei Löchern bedeckt. Die beschichtete Elektrode wird durch eines der Löcher geführt, und die verbleibenden Löcher dienen dazu, dass die Gase aus der Ummantelung entweichen.
Die durch das Verbrennen von Elektrodenbeschichtungen erzeugten Gase stoßen das Wasser aus der Ummantelung aus, und der Fleck befindet sich sozusagen in trockenem Zustand, umgeben von einer Mischung von Gasen, die hauptsächlich aus Wasserstoff, CO 2 und CO bestehen Schweißen, aber das Wasserstoffversprödungsproblem bleibt aufgrund der Anwesenheit einer großen Menge Wasserstoff in der gasförmigen Atmosphäre in der Ummantelung bestehen.
Für das Plasma-Lichtbogenschweißen unter Wasser wurden Argon- und Wasserglas in viskoser flüssiger Form als Abschirmmedium verwendet. Die durch Plasma-Lichtbogenschweißen hergestellten Schweißnähte weisen eine hohe Duktilität, eine geringe HAZ-Härte und eine hohe Stabilität des Lichtbogens auf.
In Unterwasser-SMAW wird die Anordnung, für die in Abb. 22.4 beschichtete Elektroden gezeigt sind, direkt in Unterwasserbedingungen ohne großen Unterschied zu den Bedingungen unter freiem Himmel verwendet. Die am häufigsten verwendeten Elektroden sind vom Rutiltyp, obwohl auch Eisenpulverelektroden verwendet werden. Alle Elektroden zum Unterwasserschweißen werden mit einer wasserfesten Beschichtung versehen, die aus Schellack oder Celluloid bestehen kann, das in Aceton, Vinyllack oder nur aus Paraffinwachs gerieben wird.
Die Beschichtungen neigen dazu, in Tiefen von mehr als 180 m zu zerfallen. Mit zunehmender Tiefe nimmt auch die Lichtbogenverengung zu, und es ist zu befürchten, dass in Tiefen von mehr als 300 m möglicherweise kein Schweißen möglich ist, stattdessen schneiden kann. Obwohl sowohl Wechselstrom- als auch Gleichstromquellen für das Nass-Unterwasserschweißen verwendet werden, ist Gleichstrom mit negativem Elektrodenmaterial am beliebtesten. Die Leerlaufspannung ist normalerweise auf 105 Volt begrenzt.
Trotz vieler Nachteile von SMAW ist es das am weitesten verbreitete Unterwasserschweißverfahren, da es einfach ist und in verschiedenen Positionen eingesetzt werden kann, um ungewöhnliche und komplexe Verbindungen herzustellen. Die hergestellten Verbindungen haben normalerweise eine Zugfestigkeit von 80% und eine Duktilität von 50% derjenigen der Freiluftschweißungen. Abgesehen von Notreparaturen und Bergungsarbeiten wird auch das Nass-Unterwasserschweißen zum Herstellen von Verbindungen verwendet, da neue Offshore-Ölquellen in Betrieb genommen werden.
In Unterwasser werden SMAW-Stähle mit einem Kohlenstoffäquivalent (CE-Wert) von weniger als 0, 40 Prozent mit Weichstahlelektroden und solche mit einem Kohlenstoffäquivalent von mehr als 0, 40 Prozent mit austenitischen Edelstahlelektroden verschweißt. Während Weichstahlelektroden häufig zu Hinterschneidungen führen, sind austenitische Elektroden und Elektroden auf Nickelbasis im Allgemeinen frei von Hinterschneidungen und Rissen unter dem Wulst, aber die Porosität kann mit zunehmendem Schweißstrom zunehmen.
Abgesehen von diesen vier Varianten des Nass-Unterwasserschweißversuchs wurden auch Unterwasserschweißen mit Verfahren wie Brandschweißen, Bolzenschweißen und Laserschweißen durchgeführt. Es wurde festgestellt, dass das Schweißen von Feuerwerkskrackern bis zu einer Tiefe von 60 m funktioniert, jedoch wurden bei solchen Schweißnähten Löcher für Wassertiefen von mehr als 20 m gefunden.
Es hat sich herausgestellt, dass das Unterwasser-Bolzenschweißen zufriedenstellend funktioniert. Praktische Anwendungen des Verfahrens werden bei der Bergung und Reparatur von Stahlkonstruktionen und bei der Offshore-Wartung zum Ersatz von Opferanoden erwartet.
Die Verwendung eines CO 2 -Laserstrahls zum Schweißen unter Wasser in geringer Tiefe war ebenfalls erfolgreich, aber seine tatsächliche Verwendung im Feld wird von der Leistung des Laserstrahls und den für seinen tatsächlichen Einsatz angewandten Techniken abhängen.
Da der Betrieb in Tiefen von über 100 m beim manuellen Schweißen zu einer Vielzahl von Schwierigkeiten führt, wurde das Remote-Schweißen unter Wasser für Tiefseearbeit entwickelt, bei der die Bewegungen des Brenners vollständig mechanisiert werden. Es wird erwartet, dass solche Einheiten mit zunehmender Tiefseebohrung für den Öl- und Meeresbodenabbau zunehmend Verwendung finden werden, was die Installation geeigneter Strukturen und Rohrleitungen zur Beförderung der Produkte erfordert.
