水中溶接技術

水中溶接には乾式法、湿式法、部分乾式法の3種類があります。

乾式溶接

溶接部を大きな空気室で覆い、その空気室の中で溶接工が溶接を行う方法です。乾燥気相中で溶接を行うため、安全性が優れています。深さが空気の潜航範囲を超えると、空気環境中の局所的な酸素圧力の上昇により火花が発生しやすくなります。したがって、ガス室では不活性または半不活性ガスを使用する必要があります。乾式溶接中、溶接工は特別な耐火性および耐高温性の保護服を着用する必要があります。湿式溶接や部分乾式溶接と比較すると、乾式溶接は最も安全性が優れていますが、その用途は非常に限られており、その用途は普遍的ではありません。

部分乾式溶接

局所乾式法は、溶接機が水中で溶接を行い、溶接部周囲の水を人工的に排水する水中溶接法であり、安全対策は湿式法と同様です。

スポットドライ法はまだ研究中であるため、その使用はまだ普及していません。

湿式溶接

湿式溶接は、溶接周囲の水を人工的に排水するのではなく、溶接機が水中で直接溶接する水中溶接方法です。

水中でのアーク燃焼はサブマージアーク溶接に似ており、気泡の中で燃焼します。電極が燃焼すると、電極上のコーティングが気泡を安定させるスリーブを形成し、アークが安定します。電極を水中で安定して燃焼させるためには、電極芯材に一定の厚みの塗膜を塗布し、パラフィンなどの防水物質を含浸させて防水性を持たせる必要があります。気泡とは、水素、酸素、水蒸気、および電極コーティングの燃焼によって生成される気泡です。濁った煙によって生成されるその他の酸化物。水冷と圧力によるアーク点火とアーク安定化の困難を克服するために、アーク点火電圧は大気中よりも高く、その電流は大気中の溶接電流よりも15〜20％大きくなります。

乾式および部分乾式溶接と比較すると、水中湿式溶接は最も多くの用途に使用されますが、安全性は最も劣ります。水の導電性により、感電に対する保護は湿式溶接の安全上の主な懸念事項の 1 つです。

湿式水中溶接は、深海で直接、つまり溶接領域と水の間に機械的な障壁がない条件下で行われます。溶接は周囲の水圧の影響を受けるだけでなく、周囲の水によって強く冷却されます。

湿式水中溶接は便利で柔軟性があり、設備や条件も簡単ですが、溶接アーク、溶融池、電極、溶接金属が水によって強く冷却されるため、アークの安定性が損なわれ、溶接形状が悪くなります。 。溶接熱影響部には硬化部が形成され、溶接時にアーク柱や溶融池に多量の水素が侵入し、溶接割れや溶接ポアなどの欠陥を引き起こす可能性があります。したがって、湿式水中溶接は、海洋条件が良好な浅海域や、高い応力を必要としない部品の溶接で一般的に使用されます。

水中環境により、水中溶接プロセスは陸上溶接プロセスよりもはるかに複雑になります。溶接技術だけでなく、潜水作業技術など多くの要素が関係します。水中溶接の特徴は次のとおりです。

1. 視認性が低い。水による光の吸収、反射、屈折は空気よりもはるかに強いです。したがって、光は水中を伝播すると急激に弱まります。また、溶接中はアーク周囲に大量の気泡や煙が発生し、水中アークは視認性が非常に悪くなります。水中溶接は泥だらけの海底や砂泥の海域で行われるため、水中での視認性はさらに悪くなります。

2. 溶接シームには水素が多く含まれており、水素は溶接の大敵です。溶接時の水素含有量が許容値を超えると、亀裂が発生しやすくなり、場合によっては構造的損傷につながる可能性があります。水中アークは周囲の水の熱分解を引き起こし、その結果溶接部に溶解する水素が増加します。水中電極アーク溶接の溶接継手の品質の低下は、水素含有量の多さと切り離すことができません。

3.冷却速度が速い。水中で溶接する場合、海水の熱伝導率は空気の約20倍と高くなります。湿式法や局所法で水中溶接を行う場合、溶接対象物が直接水中にあるため、水による溶接部の焼き入れ効果が顕著であり、高硬度の硬化組織が得られやすい。したがって、冷間効果は乾式溶接を使用する場合にのみ回避できます。

4. 圧力の影響。圧力が増加すると、アーク柱が薄くなり、溶接ビードの幅が狭くなり、溶接シームの高さが増加し、導電性媒体の密度が増加するため、イオン化が困難になります。 、それに応じてアーク電圧が増加し、アークの安定性が低下し、飛沫と煙が増加します。

5. 連続運転が難しい。水中環境の影響や制限により、1箇所溶接、1箇所止めという方法をとらざるを得なくなる場合が多く、溶接が不連続になってしまいます。

湿式水中溶接の安全性は陸上での溶接よりもはるかに劣ります。主な安全対策は次のとおりです。

水中溶接には直流を使用し、交流は禁止されています。無負荷電圧は一般に 50 ～ 80 V です。ダイビング溶接機と直接接触する制御電気機器は絶縁変圧器を使用し、過負荷から保護する必要があります。ダイビング溶接工は、作業を開始する前、または電極を交換するプロセス中に、陸上作業員に回路を遮断するように通知する必要があります。ダイビング溶接作業者は、特別な保護服と特別な手袋を着用する必要があります。アークの点火中およびアーク継続中は、ワーク、ケーブル、溶接棒などに手が触れないようにする必要があります。通電している構造物に溶接する場合は、まず構造物の電流を遮断する必要があります。水中溶接作業中は、労働衛生保護、特に都市保護と火傷保護を提供する必要があります。水中溶接機、溶接トング、ケーブル等の絶縁性能、防水性能を定期的に確認してください。