صفر تا صد جوشکاری زیر آب!

تاکنون به این فکر کرده اید که فرایندی که با جرقه، نور، حرارت و دمای بسیار بالا همراه است، چگونه می تواند زیر آب انجام شود؟! یا اینکه با وجود خطر برق گرفتگی در آب، جوشکار چگونه جان سالم به در می برد؟ اگر قصد آشنایی کامل با جوشکاری زیر آب و یافتن پاسخ سوال هایتان در این باره را دارید، این مقاله را از دست ندهید.

تاریخچه جوشکاری زیر آب

اجازه دهید تا پیش از معرفی فرایند؛ نگاهی بر تاریخچه‌ی این روش مهم داشته باشیم. با نگاهی بر تاریخچه این روش متوجه می شویم که با وجود این که جوشکاری به عنوان یکی از قدیمی ترین روش های ساخت مطرح شده است؛ اما این تکنولوژی قدمتی کمتر از ۱۰۰ سال دارد. این موضوع اهمیت این روش و تخصصی بودن آن را بیش از پیش مشخص می کند.

جوشکاری زیر آب به چه صورتی انجام می شود؟

چرا اکثر مردم جوشکاری زیر آب را عجیب می دانند؟ چون خیال می کنند ماهیت جوشکاری از آتش است. در حالی که این طور نیست. جوشکاری ماهیت قوس الکتریکی دارد. از این رو انجام آن زیر آب اصلا هم عجیب نیست. برای ایجاد قوس در خشکی، مولکول های هوا یونیزه می شوند؛ در دریا هم مولکول های آب!

تکنولوژی جوشکاری در زیر آب، به منظور ساخت و یا تعمیرات قطعات و سازه های دریایی و اقیانوسی توسعه داده شده است. برای بررسی مکانیزم جوشکاری زیر آب لازم است آن را به سه نوع تقسیم کنیم. از نظر محیط اطراف اتصال، این جوشکاری به سه دستۀ جوشکاری در حالت «مرطوب»، جوشکاری در حالت «خشک» و جوشکاری «خشک-مرطوب» تقسیم می‌ شود.

جوشکاری مرطوب

در این نوع جوش، جوشکار، قطعۀ کار و بخشی از تجهیزات داخل آب قرار می گیرند. سپس جوشکاری در همان وضعیت، بدون این که آب از اطراف قطعه کنار زده شود انجام می گیرد. در جوشکاری مرطوب منبع تغذیه جوشکاری، روی سطحی مستقر می شود و توسط کابل‌ هایی به  جوشکار متصل می ‌شود.

در این روش از جریان مستقیم (DC) استفاده می شود و الکترود قطب منفی است. همچنین از نوعی الکترود ویژۀ ضد آب استفاده می ‌شود. جوشکاری به صورت دستی، درست همانند جوشکاری فضای بیرون آب انجام می‌ گیرد.

در جوش مرطوب اگر از جریان DC و قطب مثبت استفاده شود، برقکافت روی می دهد و باعث خرابی و از بین رفتن سریع اجزای فلزی نگهدارنده الکترود می ‌شود. همچنین از جریان AC نیز به دلیل عدم امنیت کافی و وجود مشکلاتی که در حفاظت از قوس در زیر آب وجود دارد، استفاده نمی ‌شود. مکانیزم ایجاد قوس در جوشکاری مرطوب دقیقا مانند جوشکاری با الکترود دستی SMAW است.

مزایا و معایب جوشکاری مرطوب

جوشکاری خشک

جوشکاری زیر آب خشک بسیار پرهزینه و وقت گیر است. از  این رو محققین تلاش می کنند مشکلات جوشکاری مرطوب را حل کنند (چون سریع تر و ارزان تر است). در واقع زمانی جوشکاری خشک به جوشکاری مرطوب ترجیح داده می شود که نیاز به کیفیت بسیار بالای جوش باشد. در جوشکاری خشک زیر آب، محل جوشکاری توسط محفظۀ مناسبی در مقابل آب محافظت می شود.

در واقع جوشکاری خشک درون یک اتاقک در داخل آب انجام می‌ گیرد. داخل اتاقک هوای فشرده‌ای دمیده می شود که فشار داخل و خارج اتاقک را متعادل می‌ کند. اتاقک‌ ها ابتدا بیرون آب به صورت دو تکه ساخته می شوند. سپس درون آب و روی قطعه مورد نظر دو تکه به هم وصل می شوند. جوشکاری خشک زیر آب خود به دو گروه تقسیم می شود. نوع اول پرفشار (هایپر بار) و نوع دوم ‌جوشکاری تحت فشار اتمسفری است.

جوشکاری خشک پر فشار (Hyperbaric)

در این روش، جوشکاری در محفظه ای از گازهای پرفشار انجام می شود. در این محفظه فشار داخل و خارج ، تقریباً برابر است. گاز پرفشار می تواند ترکیبات مختلفی داشته باشد که انتخاب نوع مناسب آن بستگی به شرایط پروژه دارد. گازهایی مانند هوا، هوا با اکسیژن کمتر، آرگون و هلیوم با مقداری اکسیژن استفاده می شوند. هوای تنفسی جوشکار نیز از طریق ماسک مخصوص تامین می شود. در جوشکاری خشک هایپرباریک هوای قابل تنفسی درون اتاقک در دسترس نیست.

جوشکاری خشک اتمسفری (Atmospheric)

در جوشکاری خشک اتمسفری، فشار درون محفظه بعد از تخلیۀ آب تا یک اتمسفر کاهش می یابد. پس از عملیات کاهش فشار جوشکار وارد محفظه می شود. در این روش، شرایط جوشکاری تقریباً مشابه جوشکاری در هوا است. کیفیت جوش در این روش بهتر از روش های جوشکاری مرطوب و هایپر باریک است. چون خواص جوش مستقل از عمق، فشار و خواص آب است. مقاومت به ضربۀ اتصالات تولیدی با این روش در اعماق زیاد، بسیار بالاتر از روش هایپرباریک است. اما هزینۀ بیشتری دارد.

مزایا و معایب جوشکاری خشک

جوش خشک-مرطوب

برای جوشکاری زیر آب می توان ترفندی اجرا کرد که فقط ناحیۀ جوش درون محفظۀ خالی از آب قرار گیرد. جوشکار در آب مانده و فقط دستش را داخل محفظه برده و جوشکاری را اجرا می کند. در این روش فشار گاز محافظ تا حدی بالا نگه داشته می شود که شرایط حفاظتی لازم تامین گردد و آب پیش از هر تماسی به بیرون تخلیه شود.

متداول ترین فرآیند این روش، جوشکاری GMAW است که برای جوشکاری زیر آب تا عمق ۱۲۰ فوت به کار می رود. در این حالت جوشکار به راحتی قادر به رؤیت نقطۀ جوشکاری است. همان طور که می بینیم این روش نیازی به اتاقک های خشک بزرگ و پرهزینه ندارد. همچنین در مقایسه با روش جوشکاری مرطوب، کیفیت بهتری را به دست می دهد.

لوازم و تجهیزات جوشکاری زیر آب

کدام روش های جوشکاری قابلیت اجرا در زیر آب را دارند؟

در جوشکاری زیر آب از انواع فرایندهای جوشکاری قوسی با الکترود دستی (SMAW)، جوشکاری قوسی با گاز محافظ GMAW و جوشکاری آرگون (TIG)، جوشکاری قوسی با الکترود توپودری (FCAW)، جوشکاری قوس پلاسما، جوشکاری اصطکاکی، جوشکاری انفجاری، جوشکاری ترمیت و جوشکاری زائده ای می توان استفاده کرد. البته فرایند SMAW بیشتر در جوشکاری مرطوب کاربرد دارد. همان طور که پیش تر گفتیم در جوشکاری خشک به دلیل پیشگیری از آلودگی محفظه با دود و گازهای ناشی از سوختن فلاکس الکترود، بیشتر از فرایندهای MIG/MAG یا TIG استفاده می شود.

اثر شرایط آب بر جوشکاری

شوری یا شیرینی آب

یکی از مسائلی که در جوشکاری زیر آب نقش مهمی ایفا می کند، نوع آب است. فرآیند های قوسی در آب دریا نسبت به آب شیرین، قوس نرمتر و پایدارتری دارند. علت این امر یون های پایدار کننده قوس در آب دریا است. این یون ها از تجزیۀ انواع نمک های آب دریا به وجود می آیند. پس از شوری، عامل دیگری که مهم است عمق آب یا فشار است.

عمق آب

زیاد شدن عمق و در نتیجه بالا رفتن فشار سبب می شود که قوس متمرکزتر شده و دمای هستۀ قوس افزایش یابد. در نتیجه میزان نفوذ و هم چنین سرعت انتقال حرارت به اطراف، افزایش می یابد. با توجه به این شرایط شدت جریان در مقایسه با جوشکاری در هوا، لازم است ۲۰ الی ۲۵ درصد بیشتر در نظر گرفته شود. هم چنین طولانی بودن کابل ها، سبب افت قابل توجه ولتاژ می شود که برای رفع این موضوع، توان الکتریکی بیشتری در دستگاه ها و تجهیزات در نظر گرفته می شود.

حباب های اطراف قوس

پیش تر گفتیم در اطراف قوس تمرکز حرارتی بالایی وجود دارد. همین امر باعث می شود مقداری از آب های اطراف قوس تجزیه شود و حباب های پایداری در اطراف قوس ایجاد شود. این حباب ها اثرات متفاوتی بر جوش دارند. از جمله می توانند به عنوان گاز محافظ برای قوس عمل کنند.

از طرفی، گاز موجود در حباب ها منبع اصلی تخلخل در جوش نیز هستند. به دلیل دمای بالایی که قوس دارد، مقداری از هیدروژن موجود نیز به صورت اتمی در می آید. این هیدروژن پس از جذب ممکن است باعث ایجاد ترک سرد هیدروژنی در جوش یا منطقه کنار جوش شود. بنابراین لازم است برای غلبه یا استفادۀ بهینه از این حباب ها راه حل هایی اندیشیده شود.

ایمنی جوشکاری زیر آب

جوشکاری زیر آب در مقایسه با جوشکاری در هوا، حتما نیاز به ارزیابی ریسک و ایمنی دارد. لذا استفاده از نگهدارنده های ضد آب الکترود برای جوشکار ضروری است. همچنین یک قطع کنندۀ جریان اضطراری به نام کلید چاقویی حتما باید استفاده شود. تمام کابل ها، الکترودها و اتصالات باید ضدآب و دارای عایق بندی مناسب بوده تا مانع تماس با آب و برق گرفتگی شوند.

اقدام‌ های احتیاطی باید در مورد بلند کردن کپسول‌های گاز رعایت شود. چرا که آن ها استعداد زیادی برای منفجر شدن زیر آب دارند. خطر دیگر تولید شدن نیتروژن، هیدروژن و اکسیژن در جوشکاری مرطوب با قوس الکتریکی است. هرگونه بی احتیاطی توسط غواص ممکن است سبب انفجار این گازها شود.

اهمیت جوشکاری زیر آب

منابع بزرگ انرژی زیر دریا، اکثراً بین دو یا چند کشور به صورت مشترک هستند. زیرا در آب های مشترک قرار دارند. حال اگر یکی از این چند کشور نتواند با ایجاد تاسیسات مخصوص، از این منابع استخراج کند، کشورهای دیگر به سرعت منابع را مورد بهره برداری قرار می دهند.

تکنولوژی جوشکاری زیر آب در زمینۀ نصب سکوهای حفاری و استخراج نفت و گاز، به طور وسیعی مورد استفاده قرار می گیرد. ایجاد و نگهداری لوله ها، اسکله ها و پایه های سازه های دریایی، بدون جوشکاری زیر آب غیر ممکن است.

آموزش جوشکاری زیر آب

در اکثر کشورهای دنیا جوشکاران زیر آب درآمد خوبی دارند. دلیل این امر، حساسیت و خطر بالای این شغل است. همچنین تخصص بالایی که این نوع جوشکاری می طلبد. از این رو متقاضیان این حوزه باید در کنار تجارب عملی و فنی جوشکاری که کسب می کنند، به دانش مرتبط به جوشکاری «زیر آب» نیز مجهز باشند تا بتواند عملیات های مختلف را با موفقیت انجام دهند.

لازم به ذکر است که مربیان و اساتید این حوزه نیز وظیفه دارند تا دانش و تجربیات خود را متناسب با نیاز خاص عملیات های متفاوت در اختیار کار آموزان قرار دهند. با توجه به حساسیت و اهمیت جوشکاری زیر آب و خطراتی که برای خود جوشکارها دارد و البته ضرورت اطلاع و آگاهی از دانش خاص این حوزه، بسیاری از مراکز آموزشی کشور، دوره های کاربردی و جامعی با عنوان جوشکاری زیر آب را برای علاقمندان ارائه می کنند.

آموزش جوشکاری زیرآب شامل آشنایی با اصول و تکنیک های جوشکاری، ایمنی جوشکاری و ضرورت و موارد جوشکاری می شود. طرفداران و علاقمندان به این جوشکاری می توانند با شرکت در دوره های معتبری که مجوز سازمان فنی و حرفه ای کشور را دارند، مدرک این حرفه را کسب کنند و مشغول به کار شوند.

در این قسمت فیلم آموزشی کوتاهی از آموزش این روش به صورت عملی تهیه شده که توجه شما را به تماشای آن جلب می کنیم.

استخدام جوشکار زیر آب

جوشکارهایی که به صورت تخصصی قصد فعالیت دارند، ابتدا باید غواصی را به صورت حرفه ای و کامل یاد بگیرند. لازم به ذکر است خود غواصی به صورت تفریحی یا صنعتی انجام می گیرد. غواص هایی که می خواهند در حوزه صنعتی کار کنند، در حیطه هایی مانند صنایع نفت و گاز، دریانوردی و کشتیرانی، تاسیسات تصفیه خانه، نیرو گاه های هسته ای و سدها و شیلات و همچنین عکاسی صنعتی مشغول به کار شوند.

حتی عکاس های صنعتی هم می توانند در حیطه جوشکاری در زیر آب، لوله کشی و کابل کشی نیز خدمت کنند. حوزۀ فعالیت اصلی این افراد کنترل کیفیت و بازرسی غیر مخرب جوش است. با توجه به پیچیدگی و دشواری های جوشکاری زیرآب، جوشکار لازم است در زمینه های مختلفی مهارت های تخصصی کسب کرده و تجربه عملی کافی را به دست آورد. برای آگاهی از اخبار استخدام این حوزه می توانید اخبار استخدامی مهندسی جوش را از وبسایت ایران مواد دنبال کنید.

جهت مشاهده جدیدترین اخبار استخدام جوشکاری اینجا کلیک کنید.