การเชื่อมใต้น้ำเปียกและแห้งแตกต่างกันอย่างไร?

การเชื่อมใต้น้ำซึ่งเป็นเทคโนโลยีที่สำคัญในด้านวิศวกรรมทางทะเลการแสวงหาผลประโยชน์จากน้ำมันนอกชายฝั่งและการบำรุงรักษาโครงสร้างพื้นฐานใต้น้ำแบ่งออกเป็นสองประเภทหลัก: การเชื่อมใต้น้ำเปียกและการเชื่อมใต้น้ำแห้ง เทคโนโลยีทั้งสองนี้แตกต่างกันอย่างมีนัยสำคัญในสภาพแวดล้อมการทำงานอุปกรณ์ประสิทธิภาพการเชื่อมและสถานการณ์แอปพลิเคชัน ความเข้าใจที่ชัดเจนเกี่ยวกับความแตกต่างของพวกเขาเป็นสิ่งสำคัญสำหรับการเลือกวิธีการเชื่อมที่เหมาะสมในโครงการจริง
ความแตกต่างหลักในสภาพแวดล้อมการดำเนินงาน
การเชื่อมใต้น้ำเปียก
ในการเชื่อมใต้น้ำเปียกช่างเชื่อมและโซนการเชื่อมจะสัมผัสกับสภาพแวดล้อมของน้ำอย่างสมบูรณ์ในระหว่างกระบวนการเชื่อม ไม่มีอุปกรณ์แยกระหว่างการเชื่อมกับน้ำโดยรอบและส่วนโค้งการเชื่อมจะเผาไหม้โดยตรงในน้ำ อุณหภูมิน้ำความดันและอัตราการไหลในพื้นที่ทำงานจะส่งผลโดยตรงต่อกระบวนการเชื่อม ตัวอย่างเช่นในพื้นที่ทะเลตื้นที่มีความลึกของน้ำ 10-30 เมตรแรงดันน้ำสามารถถึง 1-3 ชั้นบรรยากาศและการไหลของน้ำอาจทำให้อาร์คผันผวนเพิ่มความยากลำบากในการเชื่อม
การเชื่อมใต้น้ำแห้ง 
การเชื่อมใต้น้ำแห้งสร้างพื้นที่ทำงานแห้งหรือกึ่ง - พื้นที่ทำงานแห้งสำหรับพื้นที่เชื่อม ห้องปิดผนึก (เช่นภาชนะรับแรงดันหรือที่อยู่อาศัย) ถูกติดตั้งรอบ ๆ ตำแหน่งการเชื่อมและน้ำในห้องจะถูกระบายหรือแทนที่ด้วยก๊าซเฉื่อย (เช่นอาร์กอน) เพื่อจำลองที่ดิน - เช่นสภาพแวดล้อมการเชื่อม ช่างเชื่อมสามารถทำงานภายในห้องหรือควบคุมหุ่นยนต์เชื่อมจากระยะไกล ความดันในห้องมักจะมีความสมดุลกับแรงดันน้ำภายนอกเพื่อหลีกเลี่ยงความเสียหายของโครงสร้างต่อห้อง ตัวอย่างเช่นในการเชื่อมทะเลลึก - ที่ระดับความลึก 100 เมตรความดันภายในของห้องจะถูกปรับเป็น 10 บรรยากาศเพื่อให้ตรงกับแรงดันน้ำภายนอก
ความแตกต่างในอุปกรณ์เชื่อมและวัสดุ
การเชื่อมใต้น้ำเปียก
•แหล่งพลังงานการเชื่อม: แหล่งพลังงาน DC พิเศษที่มีความเสถียรในปัจจุบันสูงจำเป็นต้องต้านทานการรบกวนของน้ำบนส่วนโค้ง กระแสเอาต์พุตมักจะ 300–600a และแรงดันไฟฟ้าคือ 20–40V ซึ่งสามารถรักษาการเผาไหม้ส่วนโค้งในน้ำได้
•อิเล็กโทรด: ใช้ขั้วไฟฟ้ากันน้ำ การเคลือบอิเล็กโทรดเหล่านี้มีส่วนผสมเช่นฟลักซ์และก๊าซ - สารสร้าง เมื่อความร้อนก๊าซ - สารสร้างก๊าซป้องกัน (เช่นคาร์บอนไดออกไซด์และไฮโดรเจน) เพื่อสร้างฟิล์มก๊าซรอบอาร์คแยกส่วนของน้ำ ตัวอย่างเช่นอิเล็กโทรดใต้น้ำ E7018 มีการเคลือบหนาที่สามารถชะลออัตราการระบายความร้อนของสระที่หลอมเหลว
•อุปกรณ์ของช่างเชื่อม: ช่างเชื่อมสวมชุดดำน้ำหมวกกันน็อคดำน้ำและถุงมือกันน้ำ คบเพลิงเชื่อมได้รับการออกแบบให้กันน้ำและต่อต้าน - ไฟฟ้าช็อตด้วยชั้นฉนวนเพื่อป้องกันการรั่วไหลของกระแส
การเชื่อมใต้น้ำแห้ง
•ระบบห้องปิดผนึก: นี่คืออุปกรณ์หลักรวมถึงแรงดัน - เปลือกที่ทนทาน, ปั๊มน้ำ, วาล์วควบคุมก๊าซและเซ็นเซอร์ความดัน ห้องมักทำจากเหล็กสูง - โลหะผสมหรือโลหะผสมไทเทเนียมเพื่อทนต่อแรงดันน้ำสูง ตัวอย่างเช่นห้องเชื่อมแบบแห้งที่ใช้ในแพลตฟอร์มน้ำมันนอกชายฝั่งสามารถทนต่อแรงดันได้สูงสุด 50 บรรยากาศปรับให้เข้ากับสภาพแวดล้อมทะเลที่ลึกกว่า 500 เมตร
•อุปกรณ์การเชื่อม: สามารถใช้วิธีการเชื่อมคล้ายกับบนบกเช่นการเชื่อมส่วนโค้งโลหะ (SMAW) และการเชื่อมส่วนโค้งโลหะแก๊ส (GMAW) แหล่งพลังงานการเชื่อมและคบเพลิงไม่ต้องการการบำบัดกันน้ำพิเศษ แต่พวกเขาจำเป็นต้องเข้ากันได้กับสภาพแวดล้อมความดันในห้อง
•ระบบเสริม: ระบบจ่ายก๊าซเฉื่อย (เพื่อรักษาสภาพแวดล้อมที่แห้งในห้อง) ระบบควบคุมอุณหภูมิ (เพื่อป้องกันการควบแน่น) และระบบตรวจสอบวิดีโอ (เพื่อช่วยในการดำเนินงานระยะไกล) รวมอยู่ด้วย
ความแตกต่างของประสิทธิภาพการเชื่อมและคุณภาพ
การเชื่อมใต้น้ำเปียก
•ความเสถียรของอาร์ค: อาร์คถูกรบกวนได้อย่างง่ายดายจากการไหลของน้ำและไอน้ำทำให้เกิดการเผาไหม้ที่ไม่เสถียร อัตราการระบายความร้อนของสระที่หลอมเหลวนั้นเร็วมาก (ประมาณ 10–100 เท่าของการเชื่อมที่ดิน) ซึ่งอาจทำให้เกิดรอยแตกเย็นในรอยเชื่อม
•คุณสมบัติเชิงกลเชื่อม: ความต้านทานแรงดึงของการเชื่อมมักจะ 70% -80% ของการเชื่อมที่ดินและความทนทานต่อแรงกระแทกลดลง ตัวอย่างเช่นพลังงานกระแทกของโลหะเชื่อมในการเชื่อมเปียกของเหล็กกล้าคาร์บอนโดยทั่วไปคือ 20–30J ซึ่งต่ำกว่า 40–60J อย่างมีนัยสำคัญในการเชื่อมที่ดิน
•อัตราข้อบกพร่อง: มีแนวโน้มที่จะเกิดข้อบกพร่องเช่นรูขุมขน (เกิดจากไอน้ำเข้าสู่สระหลอมเหลว) ฟิวชั่นที่ไม่สมบูรณ์ (เกิดจากการระบายความร้อนอย่างรวดเร็ว) และการรวมตะกรัน (เกิดจากการไหลของโลหะหลอมเหลวที่ไม่ดี) อัตราที่ผ่านการรับรองของการเชื่อมเวลา - หนึ่งครั้งมักจะ 60%-80%
การเชื่อมใต้น้ำแห้ง
•ความเสถียรของอาร์ค: อาร์คเผาไหม้ในสภาพแวดล้อมก๊าซแห้งหรือเฉื่อยโดยมีความมั่นคงใกล้กับการเชื่อมที่ดิน อัตราการระบายความร้อนของสระที่หลอมเหลวนั้นช้าซึ่งเอื้อต่อการหลบหนีของก๊าซและการลอยของตะกรัน
•คุณสมบัติเชิงกลเชื่อม: ความแข็งแรงของการเชื่อมและความเหนียวอยู่ใกล้กับการเชื่อมที่ดิน ตัวอย่างเช่นความต้านทานแรงดึงของการเชื่อมในการเชื่อมแห้งที่ต่ำ - เหล็กโลหะผสมสามารถเข้าถึง 90% –100% ของการเชื่อมที่ดินและพลังงานกระแทกสามารถเข้าถึง 35–50J
•อัตราข้อบกพร่อง: อัตราข้อบกพร่องต่ำและหนึ่ง - อัตราการเชื่อมเวลาที่ผ่านการรับรองสามารถเข้าถึง 90%–95% ข้อบกพร่องทั่วไปส่วนใหญ่เกิดจากการตั้งค่าพารามิเตอร์ที่ไม่เหมาะสมเช่นความร้อนสูงเกินไปหรือการเจาะไม่เพียงพอ
ความแตกต่างในสถานการณ์แอปพลิเคชันและค่าใช้จ่าย
การเชื่อมใต้น้ำเปียก
•ขอบเขตการใช้งาน: เหมาะสำหรับน้ำตื้น (โดยปกติจะอยู่ภายใน 50 เมตร) และไม่ใช่ {- โครงสร้างที่สำคัญเช่นการซ่อมแซมฉุกเฉินของท่อใต้น้ำการบำรุงรักษาสะพานแม่น้ำและการเชื่อมส่วนประกอบใต้น้ำขนาดเล็ก ตัวอย่างเช่นเมื่อ 20 - การรั่วไหลของน้ำประปาลึกเมตรสามารถใช้การเชื่อมแบบเปียกได้สำหรับการเสียบชั่วคราว
•ค่าใช้จ่าย: การลงทุนอุปกรณ์อยู่ในระดับต่ำ (ส่วนใหญ่อุปกรณ์ดำน้ำและขั้วไฟฟ้าพิเศษ) และวงจรการก่อสร้างนั้นสั้น ค่าใช้จ่ายต่อเมตรของการเชื่อมมักจะเป็น 500-1,000 ดอลลาร์สหรัฐซึ่งเหมาะสำหรับโครงการที่มีงบประมาณ จำกัด
•ข้อดีและข้อเสีย: ข้อได้เปรียบคือความยืดหยุ่นและการตอบสนองอย่างรวดเร็ว ข้อเสียคือคุณภาพการเชื่อมที่ไม่ดีและความต้องการสูงสำหรับทักษะของช่างเชื่อม (พวกเขาจำเป็นต้องเชี่ยวชาญทั้งเทคโนโลยีการดำน้ำและการเชื่อม)
การเชื่อมใต้น้ำแห้ง
•ขอบเขตการใช้งาน: เหมาะสำหรับน้ำลึก (มากกว่า 50 เมตร) และโครงสร้างที่สำคัญเช่นการเชื่อมของแพลตฟอร์มขุดเจาะน้ำมันนอกชายฝั่งการติดตั้งลึก - ท่อทะเลและการบำรุงรักษาส่วนประกอบใต้น้ำของโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ ตัวอย่างเช่นการเชื่อม 300 - เมตร - ขั้วต่อท่อส่งน้ำมันลึกจะต้องใช้การเชื่อมแห้งเพื่อให้แน่ใจว่าน่าเชื่อถือในระยะยาว
•ค่าใช้จ่าย: การลงทุนอุปกรณ์มีขนาดใหญ่มาก (ค่าใช้จ่ายของชุดของระบบห้องเชื่อมแห้งสามารถเข้าถึงหลายล้านดอลลาร์) และงานเตรียมการมีความซับซ้อน (เช่นการติดตั้งห้องและการทดสอบความดัน) ค่าใช้จ่ายต่อเมตรของการเชื่อมคือ 5,000–20,000 ดอลลาร์สหรัฐซึ่งใช้ในโครงการมูลค่าสูง - เท่านั้น
•ข้อดีและข้อเสีย: ข้อได้เปรียบคือคุณภาพการเชื่อมสูงและความมั่นคงซึ่งสามารถเป็นไปตามมาตรฐานทางวิศวกรรมที่เข้มงวด ข้อเสียคือความยืดหยุ่นที่ไม่ดีและรอบการก่อสร้างที่ยาวนาน
คำแนะนำการเลือกสำหรับแอปพลิเคชันวิศวกรรม
ผู้เชี่ยวชาญในอุตสาหกรรมแนะนำว่าทางเลือกระหว่างการเชื่อมใต้น้ำแบบเปียกและแห้งควรขึ้นอยู่กับปัจจัยต่อไปนี้:
•ความลึกของน้ำ: การเชื่อมเปียกเป็นที่ต้องการสำหรับน้ำตื้นภายในระยะ 50 เมตรและแนะนำให้เชื่อมแห้งสำหรับน้ำลึกเกิน 50 เมตร
•ความสำคัญของโครงสร้าง: โครงสร้างที่สำคัญ (เช่นแพลตฟอร์มน้ำมันและอุปกรณ์พลังงานนิวเคลียร์) ที่ต้องใช้ความยาว - การทำงานที่ปลอดภัยต้องใช้การเชื่อมแบบแห้ง ไม่ใช่ - โครงสร้างที่สำคัญหรือการซ่อมแซมชั่วคราวสามารถใช้การเชื่อมแบบเปียก
•งบประมาณและวงจรการก่อสร้าง: การเชื่อมแบบเปียกเหมาะสำหรับโครงการที่มีงบประมาณ จำกัด และกำหนดการเร่งด่วน การเชื่อมแบบแห้งจะถูกเลือกเมื่อคุณภาพคือการพิจารณาเบื้องต้นและงบประมาณก็เพียงพอแล้ว
•ข้อกำหนดด้านคุณภาพการเชื่อม: หากรอยเชื่อมจำเป็นต้องทนต่อแรงดันสูงการกัดกร่อนหรือภาระความเหนื่อยล้า (เช่นท่อใต้น้ำ) จำเป็นต้องมีการเชื่อมแบบแห้ง หากจำเป็นต้องมีการเชื่อมต่อชั่วคราวการเชื่อมแบบเปียกสามารถตอบสนองความต้องการได้
โดยสรุปการเชื่อมใต้น้ำที่เปียกและแห้งมีลักษณะของตัวเองและสถานการณ์ที่ใช้งานได้ ด้วยการพัฒนาวิศวกรรมทางทะเลเทคโนโลยีการเชื่อมแบบแห้งจะดีขึ้นอย่างต่อเนื่อง (เช่นการประยุกต์ใช้การเชื่อมหุ่นยนต์ในห้อง) ในขณะที่การเชื่อมแบบเปียกยังเพิ่มประสิทธิภาพขั้วไฟฟ้าและกระบวนการเพื่อปรับปรุงคุณภาพ ในอนาคตวิศวกรรมใต้น้ำเทคโนโลยีทั้งสองจะเสริมซึ่งกันและกันเพื่อให้การสนับสนุนทางเทคนิคสำหรับการพัฒนาและบำรุงรักษาโครงสร้างพื้นฐานใต้น้ำ