ПОДВОДНАЯ СВАРКА. ТЕХНИЧЕСКИЕ ИЗМЕНЕНИЯ В КОНСТРУКЦИИ ЭЛЕМЕНТОВ ПОДВОДНОГО СВАРОЧНОГО АППАРАТА

Цель данной работы: Изучение структуры подводной сварки, возможность использования компьютерных технологий и экономической выгоды при разработке, модернизации сварочного оборудования применяемой при  подводной сварке.

Объект исследования: универсальный электрододержатель подводного сварочного аппарата.

Методы исследования: анализ специальной литературы по теме исследования, поиск в сети необходимой информации для выполнения расчетов, построение чертежей для создания макета электродержателя.

Подводная сварка.

         Транспортировка нефти и газа в регионы потребления осуществляется, как правило, по подводным трубопроводам,  добыча нефти и газа со дна морей, выполняемая со стационарных оснований во всем мире получила широкое развитие. Построены причальные сооружения с большим количеством металлических элементов, находящихся в воде. Строятся и эксплуатируются десятки тысяч кораблей и судов. В подводной части этих сооружений возникают дефекты вследствие монтажных работ, волнового воздействия, коррозии, боевых повреждений, а также ввиду возможных ошибок при проектировании и строительстве. Практика показывает, что для восстановления этих металлоконструкций требуется применение высококачественных способов сварки и резки под водой. В настоящее время существуют два основных метода выполнения сварочных работ под водой:

 * сварка в сухой камере

 * мокрая сварка.

Подводная сварка в сухой камере. Сварку выполняют в сухой глубоководной камере, которая вмещает в себя как сварщика, так и сварной узел. Сварка в такой камере осуществляется в абсолютно сухой среде (Рисунок 1).

                      Рисунок 1. Подводная сварка в сухой камере

Недостатки сварки в сухой камере: сухая глубоководная камера очень громоздка, ее сооружение -  длительный, дорогостоящий и сложный процесс, требующий использования вспомогательных судов и плавучих кранов.

Достоинства сварки в сухой камере: сварные швы, полученные в ней, не отличаются по качеству от сварных швов, сделанных на суше.

Мокрая сварка. Мокрая сварка плавящимся электродом являлась и в настоящее время является основным технологическим процессом, используемым на территории стран CHГ для восстановления большинства подводных металлоконструкций. В связи с этим, в дальнейшем изложении материала будет использоваться термин «подводная сварка», говорящий о том, что дуга горит непосредственно в воде и не защищается ничем другим, кроме газов, образующихся при плавлении электродного материала (Рисунок 2). Моя работа связанна с этим методом сварки.

                        Рисунок 2. Мокрая сварка

Достоинства мокрой ручной сварки:

1. Процесс происходит без каких-либо дополнительных сооружений или устройств.

2. Водолаз-сварщик имеет большую свободу перемещений и может вести работу в труднодоступных местах.

3. Сварка проводится быстро и с меньшими затратами.

Недостатки мокрой ручной сварки:

1. Невысокая производительность.

2. Значительное количество газовой фазы и механической взвеси в рабочей зоне затрудняет визуальный контроль горения дуги и формирование шва.

3. Прочностные и пластические свойства получаемых соединений отличаются неоднородностью и существенно зависят от условий сварки и от глубины, на которой выполняются работы.

Для работы под водой при мокрой сварке применяют один из видов универсального электрододержателя BROCO BR-22.

                                Рисунок 3. Электрододержатель BROCO BR-22

Универсальный электрододержатель BROCO BR-22 (Рисунок 3) предназначен для выполнения как сварки, так и резки под водой. Клапан подачи кислорода держателя обеспечивает подачу большого потока кислорода. Специальная форма рукоятки и ее малый вес снижают усталость предплечья водолаза. Для большей прочности и хорошей электрической изоляции корпус держателя выполнен из пластика, армированного прядями стекловолокна. Кислородный клапан электрически изолирован от держателя электрода специальной резиновой муфтой.  

BR-22 состоит из следующих основных узлов: разборная рукоятка из стекловолоконного пластика, кислородный клапан с рычагом, штуцер для подсоединения кислородного шланга, накидная муфта цангодержателя, сменная цанга.

Ресурс накидной муфты - приблизительно 150-200 электродов, ресурс цанги - 20-30 электродов.

В моей работе рассматривается возможность модернизации технических элементов электрододержателя на основе универсального электрододержателя BROCO BR-22 с применением компьютерных технологий.

Для увеличения ресурса работы устройства, удобства в применении и более качественной сварки в «водной среде» мною предлагаются следующие изменения:

1.Изменение конструкции стандартной рукоятки сварочного агрегата (Рисунок 4). Добавляется специальная пластиковая накладка на рычаг кислородного клапана (Рисунок 5) , для более удобного захвата руками.

2.Возможность увеличения количества сменных  электродов за счет использования револьверной (барабанной) конструкции смены электродов.

Внешний вид рукояти,  предлагаемый  после выполненных расчетов и изменений стандартной рукояти  BROCO BR-22 (Рисунок 6).

Рисунок 6. Внешний вид рукояти электрододержателя

3.Увеличение ресурса цанги, путем замены материала конструкции применяемые в современной нано технологии.

     Работа представлена  в Компас 3D-V13, расчеты выполнены в MS Excel 2010, с предлагаемыми изменениями стандартной рукояти  BROCO BR-22.

 Представленная мною работа предполагает:

- модернизацию рукояти электрододержателя BROCO BR-22 для повышения производительности труда сварщика, за счет удобного расположения рычага подачи кислорода;

- увеличение ресурса времени подводной сварки за счет возможности изменения ресурса цанги до 60-90 электродов;

- экономию за счет применения более качественных материалов и увеличения времени работы под водой;

- улучшение дизайна;

- использование данной работы как демонстрационной работы в учебных целях.

Итоги исследования:  В  работе  рассматривается возможность модернизации элементов электрододержателя на примере BROCO BR-22 с применением компьютерных технологий, что позволит  увеличить ресурс работы устройства, выполнение  более качественной сварки в «водной среде», уменьшение расходов на спуск и подъем водолаза-сварщика при выполнении сложных и длительных сварочных работ.

Список литературы:
1.  Безопасность производственных  процессов. Учеб. пособие для сузов / Под ред.
С .В. Белова - М.: Машиностроение,2001. - 597с.
2. Логунов К. В.  Подводная сварка и резка металлов - М.: Машиностроение,        2007.- 512с.
3.  Мусияченко  В. Ф , Михойдуй Л.Н  Дуговая сварка высокопрочных  легированных сталей- М.:   Машиностроение, 1998г.-365с.
4.  Хренов К .К. Сварка, резка и пайка металлов.- М.: Машиностроение,2005.- 448с.