جوشکاری زیر آب
بیش از صد سال است که قوس الکتریکی در جهان شناخته شده و به‌کار گرفته می‌شود، اما اولین جوشکاری زیر آب توسط نیروی دریایی بریتانیا انجام شد. در آن زمان یک کارخانه کشتی‌سازی برای آب‌بند کردن نشت‌های موجود در پرچ‌های زیر کشتی که در آب واقع شده بود از جوشکاری زیرآبی بهره گرفت. در کارهای تولیدی که در زیر آب انجام می‌شود، جوشکاری زیرآبی ابزاری مهم و کلیدی به شمار می‌رود. در 1946 الکترودهای ضدآب ویژه‌ای توسط وان در ویلیجن[1] هلند توسعه یافت. سازه‌های فراساحلی از قبیل دکل‌های حفاری چاه‌های نفت، خطوط لوله و سکوهای ویژه‌ای که در آب‌ها احداث می‌شوند، در سال‌های اخیر به طرز چشمگیری در حال افزایش‌اند. بعضی از این سازه‌ها نواقصی را در عناصر تشکیل‌دهنده آن و یا حوادث غیرمترقبه از قبیل طوفان تجربه خواهند کرد. در این میان، هر گونه روش بازسازی و مرمت در این گونه سازه‌ها مستلزم استفاده از جوشکاری زیرآبی است.
طبقه‌بندی جوشکاری زیرآبی
جوشکاری زیرآبی را می‌توان در دو دسته طبقه‌بندی کرد:
1. جوشکاری مرطوب
2. جوشکاری خشک
در روش جوشکاری مرطوب، عملیات جوشکاری در زیر آب اجرا شده و مستقیما با محیط مرطوب سروکار دارد. در روش جوشکاری خشک، یک اتاقک خشک در نزدیکی محلی که می‌بایستی جوشکاری شود ایجاد شده و جوشکار کار خود را با قرار گرفتن در داخل اتاقک انجام می‌دهد.
جوشکاری مرطوب
نام جوشکاری مرطوب حاکی از آن است که جوشکاری که در زیرآب صورت می‌پذیرد، مستقیما در معرض محیط مرطوب قرار دارد. در این روش جوشکاری از نوعی الکترود ویژه استفاده می‌شود و جوشکاری به صورت دستی درست مانند همان روش جوشکاری صورت می‌گیرد که در فضای بیرون آب انجام می‌شود. آزادی عملی که جوشکار در حین جوشکاری در این روش دارد، جوشکاری مربوط را موثرتر و به روشی کاراتر و از نقطه‌نظر اقتصادی مقرون به صرفه کرده است. تامین‌کننده نیروی جوشکاری روی سطح مستقر شده است و توسط کابل‌ها و شیلنگ‌ها به غواص یا جوشکار متصل می‌شود.
در جوشکاری مرطوب قوس فلزی دستی[2] دو مشخصه زیر به کار گرفته می‌شود:
تامین‌کننده نیرو: DC
قطبیت: قطبیت منفی
اگر از جریان DC و قطب مثبت استفاده شود، برقکافت روی داده و سبب خراب‌شدگی و از بین رفتن سریع اجزای فلزی نگهدارنده الکترود می‌شود. برای جوشکاری مرطوب از جریان AC نیز به دلیل عدم امنیت کافی و وجود مشکلاتی که در حفاظت از قوس در زیر آب وجود دارد، استفاده نمی‌شود.
(تصاویر در فایل اصلی موجود است)
همان‌طور که در شکل 1 مشاهده می‌شود، منبع تغذیه می‌بایستی یک دستگاه جریان مستقیم و دارای رده‌بندی آمپر بین 300 تا 400 باشد. دستگاه‌های جوشکاری ژنراتور موتور اغلب برای جوشکاری مرطوب، استفاده می‌شوند. پیکره دستگاه جوشکاری می‌بایستی در پایین، زیر کشتی قرار داده شده باشد. مدار جوشکاری می‌بایستی شامل نوعی سوئیچ مثبت باشد که معمولاً از یک کلید تیغه‌ای استفاده می‌شود و از جوشکار (غواص) فرمان می‌گیرد. کلید تیغه‌ای در مدار الکترود می‌بایستی در تمام طول جوشکاری در برابر شکسته شدن مقاوم باشد و نیز از امنیت کافی برخوردار باشد. منبع تغذیه جوشکاری می‌بایستی در حین فرایند جوشکاری تنها به نگهدارنده الکترود وصل باشد. در این روش از جریان مستقیم همراه با الکترود منفی و نیز از نگهدارنده الکترود ویژه‌ای که در برابر آب عایق هستند استفاده می‌شود. نگهدارنده‌های الکترود جوشکاری که در زیر آب به کار گرفته می‌شوند از یک سر خمیده برای گرفتن الکترود و نگه داشتن آن در خود بهره می‌برند و ظرفیت پذیرش دو نوع الکترود را دارد.
نوع الکترودی که به کار گرفته می‌شود بر طبق استاندارد انجمن جوشکاری امریکا[3] در طبقه‌بندی E6013 قرار گرفته است. این الکترودها می‌بایستی ضدآب باشند و تمامی اتصالات نیز باید به گونه‌ای عایق‌بندی شده باشند که آب نتواند با قسمت‌های فلزی کوچک‌ترین تماسی داشته باشد. اگر عایق‌بندی شکستگی داشته باشد و یا قسمتی از آن ترک داشته باشد، آنگاه آب می‌تواند با فلز رسانا تماس پیدا کرده، موجب ایجاد نقص و در نهایت کار نکردن قوس شود. به علاوه این‌که ممکن است خوردگی سریع مس در قسمتی که عایق ترک خورده است، ایجاد شود.
جوشکاری بیش فشار (جوشکاری خشک)
جوشکاری بیش فشار در اتاقک‌های پلمپ شده در اطراف سازه یا قطعه‌ای که می‌خواهد جوشکاری شود، استفاده می‌شود. این اتاقک در یک فشار معمولی پر از گاز می‌شود (که معمولاً از هلیوم حاوی نیم بار اکسیژن است). این جایگاه روی خطوط لوله قرار گرفته و با هوایی مخلوط از هلیوم و اکسیژن که قابل تنفس باشد پر شده و در فشاری که جوشکاری آنجا صورت می‌پذیرد و یا فشاری بیشتر از آن اجرا می‌شود. در این روش، اتصالات جوش بسیار با کیفیتی با اشعه ایکس و دیگر تجهیزات لازم ایجاد می‌شود. فرایند جوشکاری قوس گاز تنگستن در این قسمت به کار گرفته خواهد شد. محوطه زیر جایگاه در معرض آب قرار دارد. بنابراین جوشکاری در محلی خشک در فشار هیدرو استاتیکی آب دریا که در محیط مجاور آن قرار دارد، انجام می‌شود.
خطرات بغرنج
برای غواص یا جوشکار خطر شوک الکتریکی وجود خواهد داشت. اقدامات احتیاطی لازم عبارتند از: عایق‌بندی مناسب و در حد کافی تجهیزات جوشکاری، بسته شدن منبع الکتریسیته درست زمانی که قوس به پایان می‌رسد و نیز محدود کردن ولتاژ جوشکاری قوس فلزی دستی در مدار باز دستگاه جوشکاری، خطر دیگر تولید شدن هیدروژن و اکسیژن در جوشکاری مرطوب توسط قوس است. اقدام‌های احتیاطی می‌بایستی در مورد بلند کردن کپسول‌های گاز نیز رعایت شود. به این دلیل که آنها به صورتی بالقوه توانایی زیادی برای منفجر شدن دارند. خطر بعدی که سلامت یا جان جوشکار را تهدید می‌کند نیتروژنی است که در فشار زیاد در معرض هوا قرار گرفته و می‌تواند به وی آسیب برساند. اقدامات احتیاطی شامل فراهم‌آوری یک منبع گاز یا هوای اضطراری می‌شود که در کنار غواص قرار گرفته و نیز اتاقک فشارزدایی برای پیشگیری از خفگی توسط نیتروژن است که بعد از اشباع شدن روی سطح پخش می‌شود. در سازه‌هایی که از جوشکاری مرطوب زیرآب استفاده می‌کنند، بازرسی بعد از جوشکاری ممکن است بسیار مشکل‌تر از جوشکاری‌هایی باشد که در محیط بیرون و در معرض هوا انجام می‌شود. اطمینان از بی‌نقص بودن چنین جوشکاری‌هایی به مراتب اهمیت بیشتری می‌یابد و در واقع احتمال این‌که عیب و کاستی ناشناخته‌ای پدیدار شود، وجود دارد.