Ποια είναι η διαφορά μεταξύ της υγρής και της ξηρής υποβρύχιας συγκόλλησης;

Η υποβρύχια συγκόλληση, ως κρίσιμη τεχνολογία στη θαλάσσια μηχανική, η υπεράκτιη εκμετάλλευση πετρελαίου και η υποβρύχια συντήρηση υποδομής, χωρίζεται σε δύο κύριες κατηγορίες: υγρή υποβρύχια συγκόλληση και ξηρή υποβρύχια συγκόλληση. Αυτές οι δύο τεχνολογίες διαφέρουν σημαντικά στο περιβάλλον λειτουργίας, τον εξοπλισμό, την απόδοση συγκόλλησης και τα σενάρια εφαρμογής. Η σαφής κατανόηση των διαφορών τους είναι ζωτικής σημασίας για την επιλογή της κατάλληλης μεθόδου συγκόλλησης σε πρακτικά έργα.
Βασικές διαφορές στο περιβάλλον λειτουργίας
Υγρή υποβρύχια συγκόλληση
Σε υγρή υποβρύχια συγκόλληση, ο συγκολλητής και η ζώνη συγκόλλησης εκτίθενται πλήρως στο περιβάλλον νερού κατά τη διάρκεια της διαδικασίας συγκόλλησης. Δεν υπάρχει συσκευή απομόνωσης μεταξύ της λειτουργίας συγκόλλησης και του γύρω νερού και το τόξο συγκόλλησης καίει άμεσα στο νερό. Η θερμοκρασία, η πίεση και ο ρυθμός ροής στην περιοχή εργασίας θα επηρεάσουν άμεσα τη διαδικασία συγκόλλησης. Για παράδειγμα, σε ρηχές περιοχές της θάλασσας με βάθος νερού 10-30 μέτρων, η πίεση του νερού μπορεί να φτάσει σε 1-3 ατμόσφαιρες και η ροή του νερού μπορεί να προκαλέσει κυματοειδές το τόξο, αυξάνοντας τη δυσκολία συγκόλλησης.
Ξηρή υποβρύχια συγκόλληση 
Η ξηρή υποβρύχια συγκόλληση δημιουργεί ένα ξηρό ή ημιτελικό χώρο εργασίας για την περιοχή συγκόλλησης. Ένας σφραγισμένος θάλαμος (όπως ένα δοχείο πίεσης ή οικότοπος) εγκαθίσταται γύρω από τη θέση συγκόλλησης και το νερό στο θάλαμο αποστραγγίζεται ή αντικαθίσταται με αδρανές αέριο (όπως το αργόν) για να προσομοιώσει μια γη - σαν περιβάλλον συγκόλλησης. Ο συγκολλητής μπορεί να λειτουργήσει μέσα στο θάλαμο ή να ελέγξει το ρομπότ συγκόλλησης εξ αποστάσεως. Η πίεση στο θάλαμο είναι συνήθως ισορροπημένη με την εξωτερική πίεση του νερού για να αποφευχθεί η δομική βλάβη στο θάλαμο. Για παράδειγμα, σε βαθιά - συγκόλληση στη θάλασσα σε βάθος 100 μέτρων, η εσωτερική πίεση του θαλάμου θα ρυθμιστεί σε 10 ατμόσφαιρες ώστε να ταιριάζει με την εξωτερική πίεση του νερού.
Διαφορές στον εξοπλισμό και τα υλικά συγκόλλησης
Υγρή υποβρύχια συγκόλληση
• Πηγή ισχύος συγκόλλησης: Ειδικές πηγές ενέργειας DC με υψηλή σταθερότητα ρεύματος απαιτούνται για να αντισταθούν στην παρεμβολή του νερού στο τόξο. Το ρεύμα εξόδου είναι συνήθως 300-600Α, και η τάση είναι 20-40V, η οποία μπορεί να διατηρήσει την καύση τόξου στο νερό.
• Ηλεκτρόδιο: Χρησιμοποιούνται αδιάβροχα ηλεκτρόδια. Η επικάλυψη αυτών των ηλεκτροδίων περιέχει συστατικά όπως ροή και αέριο - παράγοντες παραγωγής. Όταν θερμαίνονται, το αέριο - παράγοντες παραγωγής απελευθερώνουν προστατευτικά αέρια (όπως διοξείδιο του άνθρακα και υδρογόνο) για να σχηματίσουν ένα φιλμ αερίου γύρω από το τόξο, απομονώνοντας μέρος του νερού. Για παράδειγμα, τα υποβρύχια ηλεκτρόδια E7018 έχουν μια παχιά επικάλυψη που μπορεί να επιβραδύνει τον ρυθμό ψύξης της λιωμένης πισίνας.
• Εξοπλισμός συγκολλητή: Ο συγκολλητής φοράει κοστούμι καταδύσεων, κράνος κατάδυσης και αδιάβροχα γάντια. Ο φακός συγκόλλησης έχει σχεδιαστεί για να είναι αδιάβροχη και αντι -- ηλεκτροπληξία, με ένα μονωτικό στρώμα για να αποφευχθεί η διαρροή ρεύματος.
Ξηρή υποβρύχια συγκόλληση
• Σφραγισμένο σύστημα θαλάμου: Αυτός είναι ο εξοπλισμός πυρήνα, συμπεριλαμβανομένης της πίεσης - ανθεκτικών κελυφών, αντλίας νερού, βαλβίδων ελέγχου αερίου και αισθητήρων πίεσης. Ο θάλαμος είναι συνήθως κατασκευασμένος από υψηλό - αντοχή χάλυβα ή κράμα τιτανίου για να αντέξει την υψηλή πίεση του νερού. Για παράδειγμα, ο θάλαμος ξηρής συγκόλλησης που χρησιμοποιείται σε υπεράκτιες πλατφόρμες πετρελαίου μπορεί να επιτύχει αντίσταση πίεσης έως και 50 ατμοσφαιρών, προσαρμόζοντας σε βαθιά - θαλάσσια περιβάλλοντα κάτω από 500 μέτρα.
• Εξοπλισμός συγκόλλησης: Μπορεί να χρησιμοποιεί μεθόδους συγκόλλησης παρόμοιες με εκείνες της γης, όπως η συγκόλληση θωρακισμένου μεταλλικού τόξου (SMAW) και η συγκόλληση με μέταλλο αερίου (GMAW). Η πηγή ισχύος και ο φακός συγκόλλησης δεν χρειάζονται ειδική αδιάβροχη θεραπεία, αλλά πρέπει να είναι συμβατά με το περιβάλλον πίεσης στο θάλαμο.
• Βοηθητικά συστήματα: Συστήματα παροχής αερίου αδρανείας (για τη διατήρηση του ξηρού περιβάλλοντος στο θάλαμο), τα συστήματα ελέγχου θερμοκρασίας (για την πρόληψη της συμπύκνωσης) και τα συστήματα παρακολούθησης βίντεο (για να βοηθήσουν την απομακρυσμένη λειτουργία).
Διαφορές στην απόδοση και την ποιότητα της συγκόλλησης
Υγρή υποβρύχια συγκόλληση
• Σταθερότητα τόξου: Το τόξο διαταράσσεται εύκολα από τη ροή νερού και τους υδρατμούς, με αποτέλεσμα την ασταθής καύση. Ο ρυθμός ψύξης της λιωμένης πισίνας είναι εξαιρετικά γρήγορος (περίπου 10-100 φορές εκείνος της συγκόλλησης γης), η οποία μπορεί να προκαλέσει κρύες ρωγμές στη συγκόλληση.
• Μηχανικές ιδιότητες συγκόλλησης: Η αντοχή εφελκυσμού της συγκόλλησης είναι συνήθως 70% -80% αυτής της συγκόλλησης γης και η αντοχή στην πρόσκρουση είναι χαμηλότερη. Για παράδειγμα, η ενέργεια κρούσης του μέταλλο συγκόλλησης σε υγρή συγκόλληση του ανθρακούχου χάλυβα είναι γενικά 20-30J, η οποία είναι σημαντικά χαμηλότερη από 40-60J σε συγκόλληση γης.
• Ποσοστό ελαττώματος: Είναι επιρρεπής σε ελαττώματα όπως οι πόροι (που προκαλούνται από τον υδρατμό που εισέρχεται στην τετηγμένη πισίνα), η ελλιπής σύντηξη (που προκαλείται από ταχεία ψύξη) και η συμπερίληψη σκωρίας (που προκαλείται από κακή ρευστότητα του λιωμένου μετάλλου). Ο ειδικός ρυθμός ενός - συγκόλληση χρόνου είναι συνήθως 60%-80%.
Ξηρή υποβρύχια συγκόλληση
• Σταθερότητα τόξου: Το τόξο καίει σε ένα ξηρό ή αδρανές περιβάλλον αερίου, με σταθερότητα κοντά σε αυτή της συγκόλλησης γης. Ο ρυθμός ψύξης της λιωμένης πισίνας είναι αργός, ο οποίος ευνοεί τη διαφυγή του αερίου και την πλωτή σκωρία.
• Μηχανικές ιδιότητες συγκόλλησης: Η αντοχή και η σκληρότητα της συγκόλλησης είναι κοντά σε εκείνες της συγκόλλησης γης. Για παράδειγμα, η αντοχή σε εφελκυσμό της συγκόλλησης σε ξηρή συγκόλληση χαμηλής - χάλυβα κράματος μπορεί να φτάσει το 90% -100% αυτής της συγκόλλησης γης και η ενέργεια κρούσης μπορεί να φτάσει τα 35-50J.
• ρυθμός ελαττωμάτων: ο ρυθμός ελαττωμάτων είναι χαμηλός και ο ρυθμός - χρονικής συγκόλλησης μπορεί να φτάσει το 90%-95%. Τα κοινά ελαττώματα προκαλούνται κυρίως από ακατάλληλη ρύθμιση παραμέτρων, όπως η υπερθέρμανση ή η ανεπαρκής διείσδυση.
Διαφορές στα σενάρια εφαρμογής και το κόστος
Υγρή υποβρύχια συγκόλληση
• Πεδίο εφαρμογής: κατάλληλο για ρηχά νερά (συνήθως σε απόσταση 50 μέτρων) και μη - κρίσιμες δομές, όπως η επισκευή των υποβρύχιων αγωγών, η συντήρηση των γέφυρων των ποταμών και η συγκόλληση μικρών υποβρύχιων εξαρτημάτων. Για παράδειγμα, όταν διαρροή διαρροής αγωγού νερού 20 -}, μπορεί να χρησιμοποιηθεί υγρή συγκόλληση για προσωρινή σύνδεση.
• Κόστος: Η επένδυση του εξοπλισμού είναι χαμηλή (κυρίως εξοπλισμός κατάδυσης και ειδικά ηλεκτρόδια) και ο κύκλος κατασκευής είναι σύντομος. Το κόστος ανά μέτρο συγκόλλησης είναι συνήθως 500-1.000 δολάρια, το οποίο είναι κατάλληλο για έργα με περιορισμένους προϋπολογισμούς.
• Πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα: Το πλεονέκτημα είναι η ευελιξία και η γρήγορη ανταπόκριση. Το μειονέκτημα είναι η κακή ποιότητα συγκόλλησης και οι υψηλές απαιτήσεις για τις δεξιότητες των συγκολλητών (πρέπει να κυριαρχήσουν τόσο τις καταδύσεις όσο και τις τεχνολογίες συγκόλλησης).
Ξηρή υποβρύχια συγκόλληση
• Πεδίο εφαρμογής: Κατάλληλο για βαθιά νερά (περισσότερα από 50 μέτρα) και βασικές δομές, όπως η συγκόλληση των πλατφορμών γεώτρησης πετρελαίου, η εγκατάσταση των αγωγών της Deep - και η συντήρηση των πυρηνικών μονάδων παραγωγής ενέργειας. Για παράδειγμα, η συγκόλληση των 300 - μετρητή - Οι συνδετήρες αγωγών βαθιάς πετρελαίου πρέπει να χρησιμοποιούν ξηρή συγκόλληση για να εξασφαλίσουν μακροπρόθεσμη αξιοπιστία.
• Κόστος: Η επένδυση του εξοπλισμού είναι τεράστια (το κόστος ενός συνόλου του συστήματος ξηρής συγκόλλησης μπορεί να φτάσει σε εκατομμύρια δολάρια) και οι εργασίες προετοιμασίας είναι περίπλοκες (όπως η εγκατάσταση του θαλάμου και οι δοκιμές πίεσης). Το κόστος ανά μέτρο συγκόλλησης είναι 5.000-20.000 δολάρια ΗΠΑ, το οποίο χρησιμοποιείται μόνο σε υψηλά σχέδια -.
• Πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα: Το πλεονέκτημα είναι η υψηλή ποιότητα και η σταθερότητα συγκόλλησης, τα οποία μπορούν να πληρούν αυστηρά πρότυπα μηχανικής. Το μειονέκτημα είναι η κακή ευελιξία και ο μεγάλος κύκλος κατασκευής.
Προτάσεις επιλογής για εφαρμογές μηχανικής
Οι εμπειρογνώμονες της βιομηχανίας υποδεικνύουν ότι η επιλογή μεταξύ υγρού και ξηρού υποβρύχου συγκόλλησης πρέπει να βασίζεται στους ακόλουθους παράγοντες:
• Το βάθος του νερού: Η υγρή συγκόλληση προτιμάται για ρηχά νερά σε απόσταση 50 μέτρων και συνιστάται ξηρή συγκόλληση για βαθιά νερά που υπερβαίνει τα 50 μέτρα.
• Δομική σημασία: Βασικές δομές (όπως πλατφόρμες πετρελαίου και εξοπλισμός πυρηνικής ενέργειας) που απαιτούν μακρά - όρος ασφαλής λειτουργία πρέπει να χρησιμοποιεί ξηρή συγκόλληση. Το μη - κρίσιμες δομές ή προσωρινές επισκευές μπορούν να χρησιμοποιήσουν υγρή συγκόλληση.
• Κύκλος προϋπολογισμού και κατασκευής: Η υγρή συγκόλληση είναι κατάλληλη για έργα με αυστηρούς προϋπολογισμούς και επείγοντα χρονοδιαγράμματα. Η ξηρή συγκόλληση επιλέγεται όταν η ποιότητα είναι η πρωταρχική εξέταση και ο προϋπολογισμός είναι επαρκής.
• Απαιτήσεις ποιότητας συγκόλλησης: Εάν η συγκόλληση πρέπει να αντέξει τα φορτία υψηλής πίεσης, διάβρωσης ή κόπωσης (όπως υποβρύχια αγωγούς), απαιτείται ξηρή συγκόλληση. Εάν απαιτείται μόνο προσωρινή σύνδεση, η υγρή συγκόλληση μπορεί να ικανοποιήσει τις απαιτήσεις.
Συμπερασματικά, η υγρή και ξηρή υποβρύχια συγκόλληση έχει τα δικά τους χαρακτηριστικά και τα εφαρμοστέα σενάρια. Με την ανάπτυξη της θαλάσσιας μηχανικής, η τεχνολογία ξηρής συγκόλλησης βελτιώνεται συνεχώς (όπως η εφαρμογή της συγκόλλησης ρομπότ σε θαλάμους), ενώ η υγρή συγκόλληση βελτιστοποιεί επίσης τα ηλεκτρόδια και τις διαδικασίες για τη βελτίωση της ποιότητας. Στη μελλοντική υποβρύχια μηχανική, οι δύο τεχνολογίες θα συμπληρώνουν ο ένας τον άλλον για να παρέχουν τεχνική υποστήριξη για την ανάπτυξη και τη διατήρηση της υποβρύχιας υποδομής.