underwaterwelder_561

Для чего нужна подводная сварка?

underwaterwelder_561

В 60-е годы при упоминании о подводной сварке возникал образ водолаза, отчаянно пытающегося на глубине нескольких футов поставить заплату на пробоину затонувшего судна только для того, чтобы сделать возможным подъем его на поверхность. Такая сварка могла бы быть приемлемой для ремонта поврежденных и ослабленных конструкций, но не являлась достаточно надежной для соединения несущих конструкций. Не исключено, что некоторые крупнейшие морские державы владели секретом подводной сварки. Однако необходимости в ее широком использовании еще не было. Этой необходимости было суждено возникнуть позже.

Кто бы мог представить себе даже пять лет назад, что решение стран- экспортеров нефти (ОПЕК) о повышении цен на нефть столь сильно изменит отношение к подводной сварке. Повышение цен на нефть-сырец привело к тому, что стало экономически выгодным добывать нефть в отдаленных и до сих пор еще не освоенных районах. Угроза истощения запасов нефти стимулировала необходимость иметь собственные запасы этого ценного топлива. Внимание специалистов стали привлекать морские глубины, которые ранее считались недоступными. Возможно, трудности, связанные с освоением морских глубин, не являются столь непреодолимыми, как это принято было считать. Был рассчитан возможный риск, начаты работы.

zNAOlUu
Прошло всего несколько лет, и я уже присутствовал на совещании, на котором о возможности получения высокопрочных сварных соединений на глубине 360 м говорилось, как о нечто само собой разумеющемся. Безусловно, сварка на таких больших глубинах связана с существенными трудностями, которые, как теперь уже очевидно, не являются неразрешимыми.
До недавнего времени считалось, что подводная сварка сводится только к созданию дуги в мокрой среде. Теперь это представляется излишним и заменяется использованием дуги в сухой среде в какой-либо глубоководной камере. Размер таких камер колеблется от очень малого до неожиданно огромного, позволяющего нескольким сварщикам работать посменно и отдыхать в специальных отсеках самой камеры.
В настоящей книге публикуются материалы о глубоководных камерах, а также приводится ряд новых интересных данных о современных достижениях в области в мокрых и полусухих средах.
Не следует считать, что использование больших глубоководных камер позволяет решить все проблемы, связанные с осуществлением ремонта в морских глубинах. Насколько известно, в существующих пока камерах
можно выполнять лишь сварку труб, ремонтируя трубопровод или осуществляя другой крайне необходимый ремонт средней трудности. Никто еще не мог осуществить в камере на большой глубине сварку вертикальных трубчатых элементов, не говоря уже о сварке сложных узловых соединений.
До настоящего времени повреждения буровых площадок локализировались в зонах захлестывания водой — поверхностях, находящихся на границе воды и воздуха, так что камеры для глубинных работ не требовались. Однако опыт эксплуатации буровых платформ и больших трубопроводов на глубине свыше 90 м еще очень невелик, поэтому нельзя исключить возможную необходимость ремонтных работ на большой глубине.

3
Подводная сварка, особенно сварка на больших глубинах и в зонах захлестывания водой в штормовых условиях, как и любое другое новшество в технике, стала возможной благодаря достижениям в этой области водолазов, демонстрирующих высокое мастерство и удивительную способность адаптироваться в необычных условиях. Новые методы механического манипулирования под водой, применение сложных инструментов, контрольного оборудования, камер и прочего сделали возможными работы на большой глубине. Стало возможным на больших глубинах устанавливать оборудование с соединениями, точно такими же, как на суше.
Случайному наблюдателю, оказавшемуся на глубине 300 м, может на первый взгляд показаться, что сварка в глубоководной камере не вызывает трудностей. Водолазы — исключительные оптимисты, но, несмотря на их замечательное мастерство, они редко являются компетентными специалистами по сварке. Не удивительно, поэтому, что сварные швы, полученные в глубоководных камерах, часто, если не всегда, оказываются менее прочными, чем швы, сваренные при обычных атмосферных условиях.
Трудности, связанные с гидростатическим давлением воды, не были неожиданными, однако они оказались более серьезными, чем можно было ожидать. Атмосферное давление в камере, скажем, в 0,5; 1; 2 МПа или более определенно влияет на физические и химические процессы в зоне дуги. Окисление, испарение, термические явления и ионизация — лишь некоторые из них. Все явления в различной степени влияют на качество сварного шва и технику осуществления сварки. Дефекты сварки могут оказаться опасными.
Даже сейчас сварные швы, удовлетворяющие минимально допустимым нормам, можно выполнять на глубине до 150 м. Вне сомнений, что в будущем будет возможна подводная сварка высокого качества на еще больших глубинах.
Ремонт и контроль. Буровые вышки, платформы, дамбы и другие морские сооружения в процессе эксплуатации должны подвергаться регулярному контролю, в результате которого могут выявиться неполадки, требующие ремонта. В зоне захлестывания отдельные конструктивные просчеты проявляются более сильно в результате влияния морского волнения, особенно в том случае, когда поверхности подвергаются обрастанию, что увеличивает сопротивление воде. Сварка в этой зоне вызывает трудности иного плана, чем сварка на больших глубинах, где, как правило, менее выражены эффекты турбулентности, волнения и течений. Поломки часто могут быть ликвидированы механическими средствами — закрепление конструкции болтами, клепка, крепление струбцинами, хомутами и даже бетонирование. Сварка в данном случае представляется более целесообразной, поскольку позволяет воссоздать более или менее первоначальную форму конструкции.
Наиболее часто изоляцию поврежденного участка в зоне захлестывания выполняют путем кессонирования, которое позволяет проводить обследование повреждений и сварочные работы обычным способом. Использование глубоководной камеры делает возможным распространение этой традиционной практики на подводные работы.
До настоящего времени большую часть ремонтных работ необходимо было проводить на небольших глубинах или в зоне захлестывания. Проблемы, связанные с водолазными и сварочными работами на этой небольшой (до 30 м) глубине, в основном решены. Однако и на большей глубине невозможно избежать поломок, возникающих в результате опускания различных предметов с поверхности воды или воздействия таких внешних сил, как течения, размывание и др. В таких случаях стоимость ремонтных работ значительно возрастает.
Новые подводные конструкции. Подводная сварка ограничивается ремонтными работами. Лишь несколько раз вместо того, чтобы поднимать соединение на поверхность для проведения сварочных работ или использовать болтовые фланцевые соединения, предпринимались попытки произвести сварку трубопроводов по длине или приваривание вертикальной отводки к трубопроводу в глубоководной камере на глубине при давлении 1,5 МПа. Время, затрагиваемое на одно соединение трубопровода, составляет 7—20 дней в зависимости от глубины, положения трубопровода и выбранного метода сварки. Стоимость создания таких соединений очень велика.
Для завершения работ на глубине, т. е. для окончательного соединения трубопровода, удобно применять подводную сварку. По мере продвижения добычи нефти на большие глубины наличие скважин на морском дне становится обычным явлением. Такие скважины представляют собой сложные сооружения, и существует определенный риск их повреждения предметами, падающими с поверхности. Возможно, что подводная сварка станет важным способом устранения таких поломок.

3-3                  Screenshot_19
Необходима ли сварка? Сварку применяют как при создании конструкции, так и при ее ремонте, поскольку применение сварки удобно и экономично. Не следует считать, что указанные преимущества применения сварки в наземных условиях обязательно проявятся и при подводных работах.
Кроме подводной сварки существуют другие методы ремонта конструкций. Например, для ремонта трубопроводов могут быть использованы дополнительные (крепежные) наружные приспособления либо подъем конструкции на поверхность для проведения сварки. Ремонт на морском дне может осуществляться с помощью таких средств внешнего уплотнения, как гидробокс.
Выбор наиболее приемлемого метода сварки зависит от требований эксплуатации, сроков работы, наличия оборудования и стоимости. Несмотря
на высокую стоимость и требования максимальной предосторожности при подъеме подводных трубопроводов на поверхность, их ремонте и погружении обратно на глубину, этот метод ремонта чрезвычайно распространен. Ремонтные работы на поверхности позволяют обеспечить высокое качество, необходимое для подводных трубопроводов при разделке кромок, центровке, сварке и контроле.
Если несколько линий трубопроводов проходят близко друг от друга, приходится применять более дорогостоящий метод сварки на морском дне, так как подъем трубопровода на поверхность неизбежно влечет за собой образование петли при его укладке. Кроме того, для подъема больших труб требуется предварительное удаление воды из трубопровода, что создает определенные трудности при ремонте.
Освоение еще больших морских глубин может сделать неприемлемым метод подъема оборудования на поверхность, тогда ремонт можно будет осуществлять при помощи фланцевых или других механических соединений. В этом случае возникает вопрос: не выгоднее ли вместо методов механического соединения применить подводную сварку?
Будущее. Все сказанное до сих пор относилось к проблемам добычи нефти и газа. Однако морское дно и материковый шельф богаты полезными ископаемыми не менее, чем суша. Возможность добычи марганца и других конкреций, которые, вероятно, просто лежат на морском дне, сулит большие перспективы тем, кто занимается этими проблемами. Необходимость подводной сварки, которая стала очевидной уже после первого проникновения нефтедобывающей промышленности в мир Жюля Верна,еще более возрастет, если другие добывающие отрасли не побоятся перенести свою деятельность на морское дно. Кто знает, каким еще сферам человеческой деятельности понадобится подводная сварка? Так, уже стало реальным подводное земледелие.
По мнению опытных инженеров-сварщиков, немало экспериментов в области подводной сварки проводилось без соблюдения традиционных правил, принятых для осуществления сварки в обычных условиях. Например, попытка сварить такие марки стали, как НУ80 и НУ 100, в мокрой среде при помощи ручной дуговой сварки без предварительного нагревания, кажется, должна быть безуспешной, если только к полученным швам не предъявляются гораздо более мягкие требования, чем к сварным швам, выполненным в обычных условиях.
Недостаточную прочность сварных швов при подводной сварке показали первые же эксперименты, проведенные Институтом сварки. Правительственная комиссия, контролировавшая работу института, пришла к заключению, что в тех случаях, когда необходимы сварные швы высокого качества, подводная сварка неприемлема. Этот вывод чрезвычайно важен. Вполне может оказаться, что для различных нужд требуется различное качество сварки. Важно, чтобы незамедлительно было принято решение о том, есть ли будущее у подводной сварки и в каких случаях ею можно пользоваться.
При проведении подводных работ возникают проблемы, связанные не только с самим процессом сварки. Определенные трудности вызывают операции, без которых сварка невозможна: очистка, резка, разделка
кромок, выбор крепежных приспосоолений и арматуры, контроль и обработка швов. Необходимо проведение серьезной исследовательской работы прежде, чем можно будет считать, что подводная сварка отвечает всем необходимым требованиям.
Более того, необходимо изучение побочного воздействия электрического поля на здоровье водолаза и точное определение условий безопасности при работе с большими токами и напряжениями, например при плазменной резке. Нужна ли сварка, осуществляемая вручную, на больших глубинах, где из-за необходимости применения водолазного снаряжения и оборудования систем жизнеобеспечения и длительного ступенчатого подъема водолазов ее применение становится непрактичным и неудобным? Возможно, в этих случаях предпочтительнее автоматическая сварка с дистанционным управлением. Острой необходимости в автоматической сварке пока нет, но уже сейчас вызывает интерес возможность ее применения в случаях плохой видимости и сложной конфигурации свариваемых участков.
И наконец, сейчас проведение подводной сварки в основном ограничивается использованием процессов и источников питания, предусмотренных для обычных наземных условий при давлении 0,1 МПа с коротким кабелем с низким падением напряжения. До настоящего времени при проведении подводной сварки с использованием дуги применялись источники напряжения с падающими характеристиками. Если не пользоваться очень тяжелыми кабелями, применение которых само по себе вызывает неудобство, то может возникнуть вопрос: достаточно ли напряжение, подаваемое на дугу, для осуществления сварки? Представляется опасным на большой глубине при высоком гидроакустическом давлении проводить сварку так же, как это делается при давлении 0,1 МПа. Совершенно необходимо иметь более четкое представление о влиянии давления на сам процесс сварки и о том, какие источники напряжения наиболее приемлемы в подводных условиях.
Возможно, что новая окружающая среда требует применения совершенно новых способов сварки. Возможно также, что разработанные новые технологические процессы с применением плазмы, трения и взрывчатых веществ обладают еще не раскрытыми ценными качествами.

Добавить комментарий