Статьи

Современное состояние подводной сварки и резки в Украине

В бывшем СССР подводная сварка и резка покрытыми электродами начала применяться с 1932 года. Основными потребителями этих технологических процессов являлись министерство Обороны, а также министерства Нефтяной и Газовой промышленности и министерство Морского флота. Основным заказчиком на разработку новых технологий и средств их реализации применительно к подводной сварке и резке было министерство Обороны СССР. Заказы на их разработку размещались в различных научно-исследовательских институтах. С 1967 года основным разработчиком технологий и оборудования в этой области стал ИЭС им. Патона, где в специализированном подразделении был создан ряд электродных материалов, технологических процессов и комплекты оборудования для различных способов сварки и резки под водой.

МОКРАЯ СВАРКА ПОД ВОДОЙ ПОКРЫТЫМИ МЕТАЛЛИЧЕСКИМИ ЭЛЕКТРОДАМИ

До 1970 года все работы, с использованием подводной сварки на Украине, выполнялись электродами ЭПС-52. Механические свойства соединений, получаемыми при сварке этими электродами, приведены в таблице. В настоящее время выпуск этих электродов прекращен.

Некоторые работы, связанные с ремонтом корпусов кораблей, изготовленных из высокопрочных сталей, выполнялись с применением электродов ЭПС-А. При сварке эитими электродами в металле шва формировалась аустенитная структура. В настоящее время их выпуск приостановлен.

К 1994 году в ИЭС были разработаы новые электроды марки ЭПС-АН1 обеспечивающие удовлетворительное формирование швов во всех пространственных положениях при сварке под водой на глубине до 20 м углеродистых и некоторых низколегированных сталей. При сварке этими электродами обеспечиваются прочностные свойства соединений стали типа ВСт3сп на уровне выполненных на воздухе электродами типа Э42 (см. табл.). В настоящее время электроды выпускаются мелкими партиями под заказ в лабораторных условиях.

С помощью электродов ЭПС-АН1 была выполнена работа по ремонту под водой пульпопровода в городе Киеве. Эти электроды применялись и при монтаже металлоконструкций, имеющих слой воды на свариваемых поверхностях.

Электроды Э38-ЛКИ-1П для подводной сварки углеродистых и некоторых низколегированных сталей были разработаны и в Санкт-Петербургском Морском Техническом университете, совместно с АО «Электродный завод», где в настоящее время они выпускаются под заказ. При их использовании обеспечиваются более низкие уровени прочности и пластичности сварных соединений в сравнении с аналогичными показателями, получаемыми при сварке под водой электродами ЭПС-АН1(см. табл.).

Таблица

Марка электродного материалаσв, МПаσт, МПаδ5, %KCV, 20°С Дж/см²Угол загиба, α° (Класс B)
ЭПС-52340...400не нормирован≤ 6не определялся-
ЭПС-АН1420...460330...350≥ 10≥ 25180
Э38-ЛКИ-1П400не нормирован≤ 8не определялся-
ППС-АН1400...430300...32014...18≥ 10180
ППС-АН2400...440300...34013...18≥ 25180
ППС-АН5420...460320...36013...17≥ 25180

В настоящее время ряд фирм, торгующих водолазным снаряжением в странах СНГ, предлагают электроды для сварки по водой, выпущенные различными западными компаниями. Эти электроды, как правило, сертифицированы согласно междуародным стандартам. Их стоимость в 3...5 раз выше аналогичных электродов, выпускаемых в России и Украине.

МОКРАЯ МЕХАНИЗИРОВАННАЯ ПОДВОДНАЯ СВАРКА

В 1967 году был разработан уникальный способ механизированной сварки под водой самозащитными порошковыми проволоками. Он был прекрасно адаптирован к условиям выполнения подводно-технических работ в нашей стране. Его использование позволяло быстро и с минимальными затратами решить целый ряд задач, связанных с ремонтом кораблей на плаву, получивших боевые и навигационные повреждения, подводных трубопроводов и других гидротехнических сооружений. В случае его применения не требовалось использование специализированных судов и мощных грузоподъемных механизмов. Для его реализации в ОКТБ ИЭС было спроектировано мобильное специализированное оборудование, позволявшее работать на значительных глубинах. Две модификации полуавтомата А1450 (Нептун) и ПШ141 прошли комплексные межведомственные испытания и были приняты на снабжения ПСС ВМФ. Серийный выпуск этих полуавтоматов осуществлялся на Опытном заводе сварочного оборудования (ОЗСО) ИЭС им. Е.О.Патона.

Применительно к нуждам других министерств и ведомств ОЗСО серийно выпускал полуавтоматы для подводной сварки марки А1660 и ПШ146. Конструктивно эти полуавтоматы мало отличались от полуавтоматов типа А1450 и ПШ 141.

Порошковые проволоки для подводной сварки марок ППС-АН1 и ППС-АН5 серийно выпускались в ЭП ИЭС и на ОЗСМ ИЭС. При их использовании на глубине до 20 м в пресной (ППС-АН1) и морской (ППС-АН5) воде обеспечивались механические свойства соединений сталей типа ВСт3сп, 09Г2, 09Г2С, 10ХСНД и 19Г соответствовавшие выполненным на воздухе электродами типа Э-42 (см. табл.). С увеличением глубины их сварочно-технологические и механические сваойства снижались. Начиная с 1994 года серийный выпуск этих проволок был приостановлен. В настоящее время незначительные количества порошковой проволоки марки ППС-АН2 (модификация ППС-АН1) выпускается в лабораторных условиях ИЭС.

С применением механизированной подводной сварки был выполнен целый ряд работ, связанных с ремонтом подводных переходов трубопроводов через реки, подъемом затонувших судов и ремонтом гидротехнических сооружений. Основные работы проводились на территории России. На Украине ремонту подверглись пять подводных переходов газопроводов через р. Днепр и озеро Донузлав, а также несколько водоводов и пульпопроводов. Существенный объем работ с использованием механизированой подводной сварки был выполнен в Кривом Рогу при реконструкции глубоководных водозаборов. Подводная механизированная сварка была применена и при подъеме теплохода «Моздок» затонувшем в районе г. Одесса.

В настоящее время рынок услуг, связанных с использованием подводной механизированной сварки, существенно сузился. Выпуск не сертифицированной порошковой проволоки для подводной сварки не превышает 500 кг в год. Серийный выпуск полуавтоматов для подводной сварки прекращен с 1993 года. Новая модификация полуавтомата для подводной сварки с механическим переключением скорости подачи в настоящее время находится на стадии испытаний. Организация их выпуска возможна через 1...2 года.

СУХАЯ СВАРКА В ОБИТАЕМЫХ КАМЕРАХ

Ряд работ под водой с применением подводной сварки и резки выполняется в специальных камерах, позволяющих оттеснить воду воздухом или защитным газом и максимально приблизить условия труда водолаза к условиям работы сварщика на земле. Как правило, обитаемые камеры входят в состав стандартных водолазных комплексов. В камерах размещаются сварочные материалы и оборудование для сварки, резки, подгонки и контроля. В комплект оборудования для подводной сварки могут входить центраторы и подъемники. Масса комплекта оборудования, включающего камеру и центраторы, колеблется от 30 до 70 т. Время, затрачиваемое на сборку и сварку одного стыка на глубине 150 м, до 10 суток. Средняя стоимость одного стыка 500 000 ...1 200 000 $. Эта технология подводной сварки не использовалась на территории Украины из-за отсутствия соответствующего оборудования и специализированных судов.

МЕХАНИЗИРОВАННАЯ ПОДВОДНАЯ СВАРКА С МЕСТНЫМ ОСУШЕНИЕМ РАБОЧЕЙ ЗОНЫ

Существует технология механизированной подводной сварки с местным осушением рабочей зоны. В ряде стран эта технология применяется уже более 20 лет. Разработаны десятки вариантов накидных камер и подающих механизмов. В настоящее время на Украине частным лицом ведется доработка технологии и оборудования для механизированной подводной сварки с местным осушением рабочей зоны. Основой комплекта оборудования является полуавтомат А1660, обеспечивающий подачу электродной проволоки в мини-бокс. Оттеснение воды из зоны сварки осуществляется углекислым газом или аргоном в смеси с кислородом. По результатам предварительных испытаний, использование этой технологии позволяет обеспечить равнопрочные соединения трубных сталей типа Х56 и Х60, при сварке во всех пространственных положениях на глубине до 40 м. В настоящее время проходит процесс оформление документации на этот способ. Ряд специализированных организаций на Украине высказали заинтересованность в реализации этой технологии.

МЕХАНИЗИРОВАННАЯ ПОДВОДНАЯ РЕЗКА

В процессе исследований были найдены компоненты, обеспечивающие повышнное проплавление металла под водой. На базе этих компонентов были разработаны порошковые проволоки для безкислородной резки металлоконструкций на различных глубинах. Для ее подачи в зону реза использовался подающий механизм полуавтомата для подводной сварки типа А1660 или А1450. Питание дуги осуществлялось от тех же источников что и при выполнении подводной сварки. При использовании этой технологии возможна разделительная резка металлов толщиной до 30 мм. С увеличением глубины эффективность процесса резки несколько возрастает.

Учитывая высокую эффективность процесса разделительной резки под водой порошковой проволокой был разработан специализированный облегченный полуавтомат ПШ131. Он выпускался на ОЗСО под заказ. Порошковые проволоки для резки выпускались серийно на ОЗСМ и в ЭП ИЭС. В настоящее время их выпуск преостановлен из-за отсутствия заказов. С помощью этой технологии был выполнен ряд работ по разделительной резки под водой судов и других металлоконструкций.

РЕЗКА ПОД ВОДОЙ ПОКРЫТЫМИ МЕТАЛЛИЧЕСКИМИ ЭЛЕКТРОДАМИ

Ряд работ по электродуговой резке под водой (ЭДР) выполнялся с использованием покрытых электродов для сварки типа ЭПС-52. С его помощью возможна разка металлов толщиной 5...10 мм. С целью повышения производительности труда водолазов в ИЭС были разработаны специализированные покрытые электроды для подводной резки АНР-5П. Они выпускались серийно. Одним электродом диаметром 4 мм обеспечивалось выполнение 110 мм реза на стали толщиной 10 мм. При использовании электродов диаметром 5 мм на стали толщиной 14 мм обеспечивался рез длиной 130 мм. Эти показатели существенно выше чем при использовании электродов ЭПС-52. В настоящее время эти электроды выпускаются в лабораторных условиях под заказ.

ЭЛЕКТРОКИСЛОРОДНАЯ РЕЗКА ПОД ВОДОЙ

Наряду с технологией ЭДР покрытым металлическим электродом широкое распространение нашла технология электрокислородной резки (ЭКР) под водой трубчатыми покрытыми электродами марки ЭПР-1. Их серийно выпускали в городе Ломоносове. Сравнительные испытания электродов ЭПР-1 и их зарубежных аналогов, проведенные в конце 80 годов, показали, что скорость резки в случае использования электродов ЭПР-1 в сопоставимых условиях, ниже. Был разработан новый электрод марки АНР-Т8 и держатель для ЭКР. Одним электродом возможно прорезание стали толщиной 20 мм на длину около 400 мм. Эти электроды выпускались мелкосерийно в лабораторных условиях. Гидроизоляция обмазки осуществлялась термоусадочной трубкой. В настоящее время выпуск этих электродов приостановлен.

РЕЗКА ПОД ВОДОЙ ЭКЗОТЕРМИЧЕСКИМИ ЭЛЕКТРОДАМИ

Технология разделительной резки под водой экзотермическими электродами используется за рубежом более 20 лет. В Санкт-Петербурге с 1994 года был организован серийный выпуск оригинальных электродов для подводной экзотермической резки. В настоящее время электроды выпускаются под заказ. Одновременно в городе Ломоносове организован выпуск специализированных держателей для этих электродов. Электроды и держатели пользуются ограниченным спросом у потребителей.

Специализированные фирмы по продаже водолазного оборудования продают экзотермические электроды и держатели, выпущенные ведущими компаниями мира. Их стоимость более чем в 4 раза выше, чем электродов, изготовленных в России. Спрос на эти электродные материалы ограничен.

ВЫВОДЫ

За истекших пять лет объем подводнотехнических работ в Украине существенно снизился. В настоящее время, как правило, выполняются только работы связанные с ликвидацией аварийных ситуаций. При проведении этих работ используются оборудование и электродные материалы, выпущенные в 1990...1995 годах.

Для сохранения производства отечественного оборудования, электродных материалов и сферы услуг на Украине, применительно к подводной сварке и резке, необходимы существенные капиталовложения в их сертификацию и в организацию воспроизводства. Одновременно необходимо вложение средств в переобучение водолазов и восстановление навыков работы с имеющимся оборудованием и технологическими процессами. При отсутствии капиталовложений в ближайшее время рынок будет заполнен электродными материалами и технологиями западного производства.