溼法水下焊接是直接在水深處焊接,也就是在焊接區與水之間無機械屏障的條件下進行的,焊接既受到環境水壓的影響,還受到周圍水的強烈冷卻作用。
雖然溼法水下焊接方便靈活,需要的設備和條件簡單,但由於水對焊接電弧、熔池、焊條及焊接金屬的強烈冷卻,破壞了電弧的穩定性,焊縫成形差,在焊縫及焊接熱影響區形成硬化區,還有焊接過程中弧柱及熔池侵入了大量的氫,進而可能導致焊接裂紋、氣孔等缺陷產生。因此溼法水下焊接一般應用於海洋條件好的淺水區和不要求承受高應力構件的焊接。
溼法水下焊接工藝的內容及要領有:
工作深度,目前尚無標準,可參考美國AWS.D3.6-83中的相關規定。也就是最大實際工作深度等於該水下焊接方法的試驗深度再加上10m(或比試驗深度大20%),在小於3m的深度進行溼法焊接時,可在等於實際深度或更淺的深度進行試驗。目前可以進行超過300m深度的水下焊接,對於深海開採具有特別重要的意義。
接頭形式,水下接頭的形式及焊縫的類型大致與陸上焊接的相同。坡口尺寸可根據焊接方法、板厚、結構的形狀尺寸等參考陸上坡口的標準來實施。
焊條直徑,一般應根據母材厚度、接頭形式、焊縫位置及焊接層次等條件來決定。比如:板厚小於10mm時,焊條直徑一般不超過4mm。常用的焊條有:TS202,TSH-1,TS212,TS203,TS304等。
焊接電流,主要取決於焊條直徑、母材厚度、焊接位置、現場條件等因素。使用同種直徑焊條時,水下焊使用的焊接電流要比陸上焊接時高20~30%。
電弧電壓,它是由弧長決定的,溼法手弧焊時,焊條一般靠在焊件上運行,而弧長取決於焊條塗料層套筒的長度,實際焊接時,應儘量壓低電弧。
焊接速度,其對水下的焊接質量影響較大,應根據實際情況來確定。在大坡口對接平焊、角焊縫平焊、船形焊時,焊接速度可慢些,一般為10~20cm/min。橫焊、立焊、仰焊時,焊接速度可稍快,一般不低於15cm/min。
焊道層次,溼法手弧焊時,由於運條方法的特點,寒風寬度在很大程度上取決於焊條直徑。實際焊接時,每層焊道的厚度約為焊條直徑的0.8~1.2倍。
操作技術,由於水下環境的特殊性,水下焊接操作技術與陸上焊接時有較大的差異。比如,溼法焊條電弧焊時,一般都採用拖焊法,以依靠焊條要皮層觸及工件來對準焊縫及控制弧長,其運行的方式與陸上焊接時很不一樣。在水深超過50m時,水蒸汽得分解反應可能起重要作用,分解生成的氫氣既參與熔池反應,又降低電弧穩定性。隨著焊接水深的增加,壓力增加,會造成氫的電離勢高,使得電弧燃燒更加困難,可選擇的焊接參數範圍變窄,因此,要注意和重視焊接參數的選擇。
在水下溼法焊接時,對某些焊接結構很難進行水下預熱。這時可考慮採用回火焊接技術,以減低熔合區產生氫致裂紋的可能性。回火焊道的設置必須仔細,以使前一焊道的氫致裂紋敏感的熔合區經受回火處理。
溼法水下焊接的安全性要比陸上差得多,主要的安全措施有:
水下焊接應使用直流電,禁止使用交流電,空載電壓一般為50~80V。與潛水焊工直接接觸的控制電器必須使用隔離變壓器,並由過載保護。潛水焊工開始操作前或更換焊條過程中,必須通知陸上人員切斷電路。潛水焊工必須穿戴專用防護服及專用手套作業。在引弧和續弧過程中,應避免雙手接觸工件、電纜線、焊條等。在帶電結構上焊接時,應先切斷結構上的電流。在水下焊接作業時,應有勞動衛生保護、尤其是市裡保護和灼傷保護。要定期檢查水下焊接設備、焊鉗、電纜等的絕緣性能及防水性能。