Подводная сварка и резка имеет большое зна­чение при строительстве гидротехнических сооружений, ремонте судов и подводной части металлических конструк­ций портовых, нефтепромысловых и других сооружений.

Подводная дуговая сварка производится преимуще­ственно стальными толстопокрытыми электродами с гид­роизоляцией, например электродами марки ЭПС-52, имею­щими стержень из малоуглеродистой стали и толстое по­крытие следующего состава: 3 % оксида титана (IV), 28 % железной руды, 29 % полевого шпата, 5 % ферро­титана, 50 % ферромарганца, 5 % крахмала, 20—25 % жидкого стекла. Гидроизоляция может быть осуществлена расплавленным парафином, раствором целлулоида в аце­тоне или специальными лаками. Коэффициент покрытия должен быть в пределах 0,35—0,40, коэффициент наплавки этими электродами составляет 8—9 г/(А-ч).

Сущность процесса сварки под водой состоит в том, что под действием теплоты сварочной дуги испаряется и разлагается окружающая дугу вода, расплавляется и частично испаряется материал изделия, электрода п покрытия, создавая вокруг дуги непрерывно возобнов­ляющуюся газовую полость. Расплавленный металл при этом образует валик или шов. Образующийся при горении дуги под водой газ состоит из 65—86 % водорода, 15— 25 % угарного газа, 3—5 % углекислого газа и незна­чительного количества кислорода.

Пары металла и материалов покрытия, соприкасаясь с водной средой, конденсируются в мельчайшие частицы, состоящие преимущественно из оксидов железа и обра­зующие в воде коллоидный раствор темно-бурого цвета, не отстаивающийся много часов. Поэтому вокруг горя­щей под водой дуги видимость ограничена и практически виден лишь участок в зоне горения дуги (в радиусе 10— 15 мм). Если при этом учесть, что сварка под водой про­изводится в тяжелом или мягком водолазном снаряжении, то станет ясным, насколько она сложнее сварки на воз­духе. Молекулярный водород, находящийся в столбе дуги, горящей под водой, диссоциирует на атомарный водород:

Н, -> Н + Н — Q.

Этот процесс сопровождается поглощением теплоты дуги, что приводит к снижению термоэлектронной эмис­сии с катода и затрудняет зажигание дуги. Поэтому для создания нормальных условий зажигания дуги под водой, наряду с введением в покрытие материалов, со­держащих элементы с низким потенциалом ионизации, требуется, чтобы напряжения холостого хода источника

питания дуги было более высоким (70—85 В). На стабиль­ность горения дуги влияет плотность тока, которая при ручной сварке составляет 12—20 А/мм2, а при полуавто­матической сварке в С02 проволокой диаметром 1—2 мм достигает 200—250 А/мм2. Чем больше плотность тока, тем стабильнее горение дуги, так как термоэлектронная эмиссия интенсивна. На устойчивость горения дуги под водой оказывает влияние и чехольчик, который обра­зуется на конце электрода в результате некоторого за­поздания плавления электродного покрытия по сравне­нию с плавлением стержня, так как он способствует сохранению газовой полости, в которой горит дуга. Сварка под водой производится постоянным током пря­мой полярности.

Для сварки под водой применяются специальные злек - трододержатели, поверхность которых должна быть тща­тельно изолирована. При нарушении изоляции утечка тока в морской воде может достигать нескольких десят­ков ампер, что вследствие электролиза вызывает разруше­ние его (материала) металлических частей и снижает устой­чивость горения дуги.

Сварка под водой возможна во всех пространственных положениях и на всех достижимых глубинах, ограничи­ваемых лишь возможностями человеческого организма и совершенством водолазного снаряжения. С увеличением глубины давление воды на газовую полость и столб дуги возрастает, увеличивается проникающая способность дуги, и металл при сварке под водой проплавляется больше, чем при сварке на воздухе. Силу сварочного тока для сварки под водой подбирают так же, как и для сварки на воздухе, но она должна быть на 15—20 % выше.

Сварка производится с опиранием на чехольчик элек­трода, без поперечных колебаний, со скоростью переме­щения электрода в зависимости от требующегося сечения валика. В связи с плохой видимостью под водой жела­тельно, чтобы сварное соединение имело кромку, касаясь которой можно было бы перемещать электрод по линии наложения шва. Поэтому для подводной сварки предпо­чтительнее применение кахлесточных соединений и соеди­нений впритык.

Металл, наплавленный под водой, имеет мелкозерни­стую структуру, незначительное содержание азота, но содержание водорода относительно велико. Последнее объясняется тем, что при высокой температуре водород

растворяется в жидком металле, образуя растворы вне­дрения. В связи с очень быстрым охлаждением и образо­ванием корки на поверхности валика водород не успевает выделиться из металла. В момент аллотропических пре­вращений, когда растворимость водорода в стали резко надает, происходит быстрый процесс его выделения. Водород заполняет несп - лошности, образуя поры и трещины — флокены. Кро­ме того, насыщение ме­талла водородом приводит к резкому снижению его пластических свойств: б =

= 4—6 %; КСU = 10—

25 Дж/см2, угол загиба 25—35е. Но временное

сопротивление металла оп, наплавленного под водой, достаточно высоко и состав­ляет 400—550 МПа/мм2.

Дуговая резка подводой может производиться кис­лородно-дуговым или воз­душно-дуговым методом.

Наибольшее применение имеет кислородно-дуговой метод, который произво­дится с применением труб­чатых толстопокрытых электродов типа ЗПР-1.

При подаче на нагретый или расплавленный металл Рис' 167- Кислородно-дуговая рез-

КЗ!

СТруИ КИСЛОрОДа ОН сгора - j _ канал. ^ _ стальпо11 стержень; ЄТ, И жидкие ОКСИДЫ удаля - 3 — покрытие; 4 — гидроизоляция ются ИЗ ПОЛОСТИ (рис. 167).

Перед началом резки и по окончании плавления элек­трода необходимо соблюдать определенную последова­тельность в подаче газа и зажигания дуги. Это связано с тем, что газы, заполняющие пузырь при горении дуги под водой, находятся под давлением окружающей среды, и если зажечь дугу между трубчатым электродом и изде­лием без предварительной подачи воздуха или кисло­рода, то газы устремятся в канал электрода, увлекая за собой каплй расплавленного металла. Это нарушит

нормальный процесс горения дуги. То же самое проис­ходит при обрыве дуги с предварительным прекращением подачи кислорода. Поэтому при зажигании дуги под водой между трубчатым электродом и изделием сначала следует подать газ в канал трубчатого электрода, а затем коротким замыканием зажечь дугу. При прекращении процесса резки пли при смене электрода следует сначала оборвать дугу, а затем прервать подачу газа. Зажигать дугу необходимо у кромки разрезаемого металла.

В месте начала резки электрод следует задержать до тех пор, пока не будет прорезана вся толщина металла. Если же операция начинается с середины изделия, то после зажигания дуги электрод необходимо удерживать на одном месте до образования сквозного отверстия. После этого электроду сообщается два движения — по­ступательное по оси для поддержания нормальной длины дуги и продольное — по линии реза.

Резку можно производить тремя способами. Метод резки с поддержанием видимой дуги (рис. 168, а) при­меняется при малой толщине разрезаемого материала (2—5 мм). При этом после зажигания дуги расстояние от чехольчика до изделия составляет 2—3 мм, и электрод перемещается равномерно вдоль линии реза. Из-за пло­хой видимости и значительной трудности поддержания постоянной видимой дуги этот метод применяется редко. Большим преимуществом пользуется метод опирання (рис. 168, б). Он заключается в том, что после зажигания дуги и возникновения нормального процесса резки рез­чик опирает чехольчик электрода на металл, поддерживая его под углом 10—15° в сторону движения.

Этот метод прост, и удобен в особенности при приме­нении шаблонов.

Метод углубления электрода (рис. 168, в) рекомендуется при резке больших толщин.

Резка под водой производится на постоянном токе от источников питания, обеспечивающих сварочный ток до 500 А, на режимах в зависимости от толщины разрезае­мого металла. Для резки под водой применяются специаль­ные резаки.