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(guò)程變得更加復(fù)雜，并且會(huì)出現(xiàn)各種各樣陸地焊接所未遇到的問(wèn)題，世界各國(guó)正在應(yīng)用和研究的水下焊接方法種類繁多，應(yīng)用較成熟的是電弧焊。隨著水下焊接技術(shù)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(guó)海洋開(kāi)發(fā)的前景來(lái)看，水下焊接的研究遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能適應(yīng)形勢(shì)發(fā)展的需要。因此，加強(qiáng)這方面的研究，無(wú)論是對(duì)現(xiàn)在或?qū)?lái)，都將是一項(xiàng)非常有意義的工作。二、水下焊接的應(yīng)用場(chǎng)景水下焊接與切割是水下工程結(jié)構(gòu)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(shè)施的施工過(guò)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(nèi)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(guò)空氣的潛入范圍時(shí)，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(yīng)在氣室內(nèi)使用惰性或半惰性氣體。干法焊接時(shí)，焊工應(yīng)穿戴特制防火、耐高溫的防護(hù)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(yīng)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(kāi)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(kāi)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(shí)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(zhì)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(yīng)用最多，但安全性最差。由于水具有導(dǎo)電性，因此防觸電成為濕法焊接的主要安全問(wèn)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(guò)程比陸上焊接過(guò)程復(fù)雜得多，除焊接技術(shù)外，還涉及到潛水作業(yè)技術(shù)等諸多因素，水下焊接的主要特性如下：1）可見(jiàn)度差，水對(duì)光的吸收、反射和折射等作用比空氣強(qiáng)得多，因此，光在水中傳播時(shí)減弱得很快。另外焊接時(shí)電弧周圍產(chǎn)生大量氣泡和煙霧，使水下電弧的可見(jiàn)度非常低。在淤泥的海底和夾帶沙泥的海域中進(jìn)行水下焊接，水中可見(jiàn)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(guò)允許值，很容易引起裂紋，甚至導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的破壞。水下電弧會(huì)使其周圍水產(chǎn)生熱分解，導(dǎo)致溶解到焊縫中的氫增加，水下焊條電弧焊的焊接接頭質(zhì)量差與氫含量高是分不開(kāi)的。3）冷卻速度快，水下焊接時(shí)，海水的熱傳導(dǎo)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(shí)，被焊工件直接處于水中，水對(duì)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(shí)，才能避免冷效應(yīng)。4）壓力的影響，隨著壓力增加，電弧弧柱變細(xì)，焊道寬度變窄，焊縫高度增加，同時(shí)導(dǎo)電介質(zhì)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(shí)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(jìn)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(gè)重要特點(diǎn)是：有大量、多方面的準(zhǔn)備工作，一般包括下述幾個(gè)方面：1）調(diào)查作業(yè)區(qū)氣象、水深、水溫、流速等環(huán)境情況。當(dāng)水面風(fēng)力小于6級(jí)、作業(yè)點(diǎn)水流流速小于0.1J0.3m/s時(shí)，方可進(jìn)行作業(yè)。2）水下焊割前應(yīng)查明被焊割件的性質(zhì)和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，弄清作業(yè)對(duì)象內(nèi)是否存有易燃、易爆和有毒物質(zhì)。對(duì)可能墜落、倒塌物體要適當(dāng)固定，尤其水下切割時(shí)應(yīng)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(yīng)對(duì)焊、割設(shè)備及工具、潛水裝具，供氣管和電纜、通訊聯(lián)絡(luò)工具等的絕緣、水密、工藝性能進(jìn)行檢查試驗(yàn)。氧氣膠管要用1.5倍工作壓力的蒸汽或熱水清洗，膠管內(nèi)外不得粘附油脂。氣管與電纜應(yīng)每隔0.5m捆扎牢固，以免相互絞纏。入水下潛后，應(yīng)及時(shí)整理好供氣管、電纜和信號(hào)繩等，使其處于安全位置，以免損壞。4）在作業(yè)點(diǎn)上方，半徑相當(dāng)于水深的區(qū)域內(nèi)，不得同時(shí)進(jìn)行其它作業(yè)。因水下操作過(guò)程中會(huì)有未燃盡氣體或有毒氣體逸出并上浮至水面，水上人員應(yīng)有防火準(zhǔn)備措施，并應(yīng)將供氣泵置于上風(fēng)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(yīng)對(duì)作業(yè)地點(diǎn)進(jìn)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(yīng)事先安裝操作平臺(tái)，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(dòng)范圍內(nèi)。6）潛水焊割人員與水面支持人員之間要有通訊裝置，當(dāng)一切準(zhǔn)備工作就緒，在取得支持人員同意后，焊割人員方可開(kāi)始作業(yè)。7）從事水下焊接與切割工作，必須由經(jīng)過(guò)專門培訓(xùn)并持有此類工作許可證的人員進(jìn)行。六、防火防爆安全措施1）對(duì)儲(chǔ)油罐、油管、儲(chǔ)氣罐和密閉容器等進(jìn)行水下焊割時(shí)，必須遵守燃料容器焊補(bǔ)的安全技術(shù)要求。其他物件在焊割前也要徹底檢查，并清除內(nèi)部的可燃易爆物質(zhì)。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(jìn)行的，在水下很難調(diào)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(huì)在金屬構(gòu)件內(nèi)積聚形成可燃?xì)庋?。凡在水下進(jìn)行立割，均應(yīng)從上向下移，避免火焰經(jīng)過(guò)未燃?xì)怏w聚集處，引起燃爆。3）嚴(yán)禁利用油管、船體、纜索和海水作為電焊機(jī)回路的導(dǎo)電體。4）在水下操作時(shí)，如焊工不慎跌倒或氣瓶用完更換新瓶時(shí)，常因供氣壓力低于割炬所處的水壓力而失去平衡，這時(shí)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(yīng)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?xì)獾幕亓鳎悦庠跉夤軆?nèi)形成爆炸性混合氣，后者能防止火焰流過(guò)逆止閥時(shí)，引燃?xì)夤苤械目扇細(xì)?。換氣瓶時(shí)，如不能保證壓力不變，應(yīng)將割炬熄滅，換好后再點(diǎn)燃，或?qū)⒏罹嫠统鏊妫葰馄繐Q好后再送下水。5）使用氫氣作為燃?xì)鈺r(shí)，應(yīng)特別注意防爆、防泄漏。6）割炬點(diǎn)火可以在水上點(diǎn)燃帶入水下，或帶點(diǎn)火器在水下點(diǎn)火，前者帶火下沉?xí)r，特別在越過(guò)障礙時(shí)，一不留神有被火焰燒傷或燒壞潛水裝具的危險(xiǎn)，在水下點(diǎn)火易發(fā)生回火和未燃?xì)怏w數(shù)量增多，同樣有爆炸的危險(xiǎn)，應(yīng)引起注意。7）防止高溫熔滴落進(jìn)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(wàn)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?yàn)樵谙嗤妷合峦ㄟ^(guò)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(xiǎn)。2）所有設(shè)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(hù)套，且應(yīng)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(lǐng)部的金屬鈕扣。潛水盔上的濾光鏡鉸接在盔外面，可以開(kāi)合，濾光鏡涂色深度應(yīng)較陸地上為淺。水下裝具的所有金屬部件，均應(yīng)采取防水絕緣保護(hù)措施，以防被電解腐蝕或出現(xiàn)電火花。4）更換焊條時(shí)，必須先發(fā)出拉閘信號(hào)，斷電后才能去掉殘余的焊條頭，換新焊條，或安裝自