水下焊接介紹及安全措施

一、水下焊接的定義水下焊接由于水的存在，使焊接過程變得更加復雜，并且會出現(xiàn)各種各樣陸地焊接所未遇到的問題，世界各國正在應用和研究的水下焊接方法種類繁多，應用較成熟的是電弧焊。隨著水下焊接技術的發(fā)展，除了常用的濕法水下焊接、局部干法水下焊接和干法水下焊接以外，又出現(xiàn)了一些新的水下焊接方法。但是，從各國海洋開發(fā)的前景來看，水下焊接的研究遠遠不能適應形勢發(fā)展的需要。因此，加強這方面的研究，無論是對現(xiàn)在或將來，都將是一項非常有意義的工作。二、水下焊接的應用場景水下焊接與切割是水下工程結構的安裝、維修施工中不可缺少的重要工藝手段。它們常被用于海上救撈、海洋能源、海洋采礦等海洋工程和大型水下設施的施工過程中。三、水下焊接的主要方法分類水下焊接按作業(yè)環(huán)境分類，主要可分為干法、濕法和局部干法三種。1）干法焊接干法焊接采用大型氣室罩住焊件、焊工在氣室內施焊的方法，由于是在干燥氣相中焊接，其安全性較好。在深度超過空氣的潛入范圍時，由于增加了空氣環(huán)境中局部氧氣的壓力，容易產(chǎn)生火星。因此應在氣室內使用惰性或半惰性氣體。干法焊接時，焊工應穿戴特制防火、耐高溫的防護服。與濕法和局部干法焊接相比，干法焊接安全性最好，但使用局限性很大，應用不普遍。2）局部干法焊接局部干法是焊工在水中施焊，人為地將焊接區(qū)周圍的水排開的水下焊接方法，其安全措施與濕法相似。由于局部干法還處于研究之中，因此使用尚不普遍。3）濕法焊接濕法焊接是焊工在水下直接施焊，而不是人為地將焊接區(qū)周圍的水排開的水下焊接方法。電弧在水下燃燒與埋弧焊相似，是在氣泡中燃燒的。焊條燃燒時焊條上的涂料形成套筒使氣泡穩(wěn)定存在，因而使電弧穩(wěn)定。要使焊條在水下穩(wěn)定燃燒，必須在焊條芯上涂一層一定厚度的涂藥，并用石蠟或其他防水物質浸漬的方法，使焊條具有防水性。氣泡由氫、氧、水蒸氣和由焊條藥皮燃燒產(chǎn)生的氣泡；渾濁的煙霧生的其他氧化物。為克服水的冷卻和壓力作用造成的引弧及穩(wěn)弧困難，其引弧電壓要高于大氣中的引弧電壓，其電流較大氣中焊接電流大15%?20%。水下濕法焊接與干法和局部干法焊接相比，應用最多，但安全性最差。由于水具有導電性，因此防觸電成為濕法焊接的主要安全問題之一。四、水下焊接的焊接特性水下環(huán)境使得水下焊接過程比陸上焊接過程復雜得多，除焊接技術外，還涉及到潛水作業(yè)技術等諸多因素，水下焊接的主要特性如下：1）可見度差，水對光的吸收、反射和折射等作用比空氣強得多，因此，光在水中傳播時減弱得很快。另外焊接時電弧周圍產(chǎn)生大量氣泡和煙霧，使水下電弧的可見度非常低。在淤泥的海底和夾帶沙泥的海域中進行水下焊接，水中可見度就更差了。2）焊縫含氫量高，氫是焊接的大敵，如果焊接中含氫量超過允許值，很容易引起裂紋，甚至導致結構的破壞。水下電弧會使其周圍水產(chǎn)生熱分解，導致溶解到焊縫中的氫增加，水下焊條電弧焊的焊接接頭質量差與氫含量高是分不開的。3）冷卻速度快，水下焊接時，海水的熱傳導系數(shù)高，是空氣的20倍左右。若采用濕法或局部法水下焊接時，被焊工件直接處于水中，水對焊縫的急冷效果明顯，容易產(chǎn)生高硬度淬硬組織。因此，只有采用干法焊接時，才能避免冷效應。4）壓力的影響，隨著壓力增加，電弧弧柱變細，焊道寬度變窄，焊縫高度增加，同時導電介質密度增加，從而增加了電離難度，電弧電壓隨之升高，電弧穩(wěn)定性降低，飛濺和煙塵增多。5）連續(xù)作業(yè)難以實現(xiàn)，由于受水下環(huán)境的影響和限制，許多情況下不得不采用焊一段，停一段的方法進行，因而產(chǎn)生焊縫不連續(xù)的現(xiàn)象。五、水下焊接與切割安全措施水下焊接與切割安全工作的一個重要特點是：有大量、多方面的準備工作，一般包括下述幾個方面：1）調查作業(yè)區(qū)氣象、水深、水溫、流速等環(huán)境情況。當水面風力小于6級、作業(yè)點水流流速小于0.1J0.3m/s時，方可進行作業(yè)。2）水下焊割前應查明被焊割件的性質和結構特點，弄清作業(yè)對象內是否存有易燃、易爆和有毒物質。對可能墜落、倒塌物體要適當固定，尤其水下切割時應特別注意，防止砸傷或損傷供氣管及電纜。3）下潛前，在水上，應對焊、割設備及工具、潛水裝具，供氣管和電纜、通訊聯(lián)絡工具等的絕緣、水密、工藝性能進行檢查試驗。氧氣膠管要用1.5倍工作壓力的蒸汽或熱水清洗，膠管內外不得粘附油脂。氣管與電纜應每隔0.5m捆扎牢固，以免相互絞纏。入水下潛后，應及時整理好供氣管、電纜和信號繩等，使其處于安全位置，以免損壞。4）在作業(yè)點上方，半徑相當于水深的區(qū)域內，不得同時進行其它作業(yè)。因水下操作過程中會有未燃盡氣體或有毒氣體逸出并上浮至水面，水上人員應有防火準備措施，并應將供氣泵置于上風處，以防著火或水下人員吸入有毒氣體中毒。5）操作前，操作人員應對作業(yè)地點進行安全處理，移去周圍的障礙物。水下焊割不得懸浮在水中作業(yè)，應事先安裝操作平臺，或在物件上選擇安全的操作位置，避免使自身、潛水裝具、供氣管和電纜等處于熔渣噴濺或流動范圍內。6）潛水焊割人員與水面支持人員之間要有通訊裝置，當一切準備工作就緒，在取得支持人員同意后，焊割人員方可開始作業(yè)。7）從事水下焊接與切割工作，必須由經(jīng)過專門培訓并持有此類工作許可證的人員進行。六、防火防爆安全措施1）對儲油罐、油管、儲氣罐和密閉容器等進行水下焊割時，必須遵守燃料容器焊補的安全技術要求。其他物件在焊割前也要徹底檢查，并清除內部的可燃易爆物質。2）要慎重考慮切割位置和方向，最好先從距離水面最近的部位著手，向下割。這是由于水下切割是利用氧氣與氫氣或石油氣燃燒火焰進行的，在水下很難調整好它們之間的比例。有未完全燃燒的剩余氣體逸出水面，遇到阻礙就會在金屬構件內積聚形成可燃氣穴。凡在水下進行立割，均應從上向下移，避免火焰經(jīng)過未燃氣體聚集處，引起燃爆。3）嚴禁利用油管、船體、纜索和海水作為電焊機回路的導電體。4）在水下操作時，如焊工不慎跌倒或氣瓶用完更換新瓶時，常因供氣壓力低于割炬所處的水壓力而失去平衡，這時極易發(fā)生回火。因此，除了在供氣總管處安裝回火防止器外，還應在割炬柄與供氣管之間安裝防爆閥。防爆閥由逆止閥與火焰消除器組成，前者阻止可燃氣的回流，以免在氣管內形成爆炸性混合氣，后者能防止火焰流過逆止閥時，引燃氣管中的可燃氣。換氣瓶時，如不能保證壓力不變，應將割炬熄滅，換好后再點燃，或將割炬送出水面，等氣瓶換好后再送下水。5）使用氫氣作為燃氣時，應特別注意防爆、防泄漏。6）割炬點火可以在水上點燃帶入水下，或帶點火器在水下點火，前者帶火下沉時，特別在越過障礙時，一不留神有被火焰燒傷或燒壞潛水裝具的危險，在水下點火易發(fā)生回火和未燃氣體數(shù)量增多，同樣有爆炸的危險，應引起注意。7）防止高溫熔滴落進潛水服的折迭處或供氣管，盡量避免仰焊和仰割，燒壞潛水服或供氣管。8）不要將氣割用軟管夾在腋下或兩腿之間，防止萬一因回火爆炸、擊穿或燒壞潛水服，割炬不要放在泥土上，防止堵塞，每日工作完用清水沖洗割炬并涼干。七、防觸電安全措施1）焊接電源須用直流電，禁用交流電。因為在相同電壓下通過潛水員身體的交流電流大于直流電流。并且與直流電相比，交流電穩(wěn)弧性差，易造成較大飛濺，增加燒損潛水裝具的危險。2）所有設備、工具要有良好的絕緣和防水性能，絕緣電阻不得小于1M。為了防海水、大氣鹽霧的腐蝕，需包敷具有可靠水密的絕緣護套，且應有良好的接地。3）焊工要穿不透水的潛水服，戴干燥的橡皮手套，用橡皮包裹潛水頭盔下領部的金屬鈕扣。潛水盔上的濾光鏡鉸接在盔外面，可以開合，濾光鏡涂色深度應較陸地上為淺。水下裝具的所有金屬部件，均應采取防水絕緣保護措施，以防被電解腐蝕或出現(xiàn)電火花。4）更換焊條時，必須先發(fā)出拉閘信號，斷電后才能去掉殘余的焊條頭，換新焊條，或安裝自