جوشکاری انواع مختلفی دارد و در شرایط متفاوتی انجام می‌گیرد. این فرآیند نه تنها در محیط‌های خشک، بلکه در محیط‌های مرطوب و زیر آب نیز قابل انجام است. جوشکاری مرطوب یا جوشکاری زیر آب، نوعی فرآیند جوشکاری است که در محیط‌هایی چون دریا صورت می‌گیرد. این روش از جوشکاری با جوشکاری خشک تفاوت دارد و در آن از الکترود جوشکاری مرطوب و تجهیزات خاص استفاده می‌گردد. در این مطلب قرار است با این نوع از جوشکاری آشنا شده و به الکترودهای مناسب برای آن اشاره نماییم.
جوشکاری مرطوب چیست؟
جوشکاری زیر آب یا مرطوب، نوعی از جوشکاری بوده که در کارهای تولیدی زیر آب صورت می‌گیرد. این روش از جوشکاری برای اولین بار در دهه هفتاد میلادی به وجود آمد. زمانی که استخراج نفت و گاز از دریا به یکی از موضوعات مهم تبدیل شده بود، عده‌ای به سراغ جوشکاری زیر آب رفتند. در واقع جوشکاری زیر آب همچون جوشکاری در محیط خشک است؛ با این تفاوت که در محیط‌های مرطوب و زیر آب صورت می‌گیرد. از این روش برای پروژه‌های مختلف و ساخت سازه‌های فراساحلی استفاده می‌شود. منظور از سازه‌های فراساحلی، ایجاد خطوط لوله، سکوهای ویژه و حفاری چاه نفت است. زمانی که سازه‌های دریایی و فراساحلی به تعمیر احتیاجپیدا کنند، از تکنیک‌های جوشکاری زیر آب برای ترمیم و بازسازی آنها استفاده می‌شود. بنابراین جوشکاری مرطوب یا زیر آب، یکی از مهمترین و پرچالش‌ترین انواع جوشکاری است. جوشکاری مرطوب به دو دسته جوشکاری زیر آب مرطوب و جوشکاری زیر آب خشک تقسیم می‌شود که بر اساس عمق آب، هزینه و جنس قطعات باید یکی از این روش‌ها انتخاب گردد.
شرایط جوشکاری زیر آب
شاید برایتان سوال باشد که منبع حرارتی و تغذیه در جوشکاری مرطوب در کجا قرار دارد. منبع تغذیه این روش از جوشکاری، بر روی یک سطح مستقر می‌شود و توسط شلنگ‌ها و کابل‌هایی به غواص یا همان جوشکار متصل می‌گردد. جوشکار نیز با استفاده از این کابل‌ها و اعمال حرارت از طریق آنها، به جوشکاری محل مورد نظر در زیر آب می‌پردازد. در جوشکاری مرطوب از جریان مستقیم همراه الکترود منفی و همچنین نگهدارنده الکترود استفاده می‌شود. نگهدارنده‌های الکترود از نوع ویژه هستند و در برابر آب و رطوبت عایق می‌باشند. این نگهدارنده‌ها از یک سر خمیده برای گرفتن الکترود جوشکاری مرطوب برخوردارند و آن را به خوبی در خود نگه می‌دارند. نگهدارنده‌های الکترود در جوشکاری مرطوب، ظرفیت پذیرش دو نوع الکترود را دارند. جوشکار در زمان جوشکاری زیر آب آزادی عمل کامل دارد و می‌تواند به خوبی در محل جابجا شود. این عوامل باعث شده تا جوشکاری مرطوب یک روش موثر و مقرون به صرفه باشد. لازم به اشاره است که این فرایند به دلیل ترک خوردگی ناشی از هیدروژن در عمق‌های بیشتر، محدود به فولادهای کم کربن است.
الکترودهای مناسب برای جوشکاری مرطوب
در جوشکاری زیر آب همچون جوشکاری خشک، نیاز به یک منبع حرارت است. حال در این روش حرارت لازم برای ذوب کردن فلزات و جوش دادن قطعات فلزی به هم، از طریق قوس الکتریکی تامین می‌شود. همچنین برای انجام جوشکاری مرطوب نیاز به الکترودهای خاصی است. الکترودهایی که در جوشکاری مرطوب استفاده می‌شوند، الکترودهای مخصوص با پوشش ضد آب هستند. پس با توجه به منبع حرارتی و الکترود به کار رفته در جوشکاری زیر آب میتوان اینطور نتیجه گرفت که جوشکاری مرطوب نوعی از جوشکاری قوسی با الکترود فلزی و گاز نجیب است که در آن از الکترودهای ضد آب استفاده می‌شود. در رابطه با الکترودهای جوشکاری مرطوب باید اشاره کرد که این الکترودها نوع جدیدی نیستند و در واقع همان الکترودهای معمولی هستند که دچار اصلاح و کمی تغییر شده‌اند. همچنین الکترودهای جوشکاری مرطوب از نامگذاری استانداردی برخوردار نیستند و تنها بر اساس برند تجاریشان شناخته می‌شوند. برخی نیز الکترود جوشکاری مرطوب را بر اساس ویژگی و نوع مصرفشان دسته بندی می‌کنند.
تفاوت الکترودهای جوشکاری مرطوب با الکترودهای معمولی
همانطور که اشاره کردیم الکترود جوشکاری مرطوب، نوع تغییر و اصلاح یافته الکترودهای معمولی است. این الکترودها با هم تفاوت‌هایی دارند که مهمترین آن پوشش ضد آب به کار رفته در الکترود جوشکاری مرطوب است. الکترود جوشکاری زیر آب، توسط پلاستیک یا موم پوشش داده شده و خاصیت ضد آب پیدا می‌کند. این کار برای این است که الکترود و پوشش آن تا پیش از زمان مصرف در برابر آب و رطوبت مورد حفاظت قرار بگیرند. حال از مهمترین الکترودهایی که در جوشکاری زیر آب استفاده می‌شود، میتوان به الکترودهای مورد استفاده در جوشکاری فولادهای کربنی و منگنزی اشاره کرد. الکترودهای روتیلی بر الکترودهای پوشش اسیدی اولویت دارند و سبب نتیجه بهتر در جوشکاری مرطوب می‌گردند.
مشکلات جوشکاری زیر آب و الکترودهای آن
فرآیند جوشکاری زیر آب و کیفیت آن، بستگی به عمق جوشکاری دارد و با آن رابطه مستقیمی دارد. هر چقدر میزان عمق محل جوشکاری در زیر آب بیشتر باشد، میزان اکسیژن و هیدروژنی که در اثر تجزیه آب به وجود می‌آید نیز بیشتر می‌شود. این امر سبب کم شدن پایداری جوش و همچنین افزایش تخلخل در جوش می‌گردد. برای همین جوش حاصل شده از استحکام زیادی برخوردار نمی‌شود. علاوه بر این، یکی دیگر از مشکلات جوشکاری زیر آب این است که هر چقدر عمق محل جوشکاری زیاد شود، ترک‌های هیدروژنی در آن نیز زیاد می‌شود. در این مورد باید اشاره کرد که اگر از الکترودهای دارای پوشش اسیدی برای این کار استفاده شود، به دلیل جذب رطوبت بالا در این الکترودها و حساس بودنشان، هیدروژن تجزیه شده راحت‌تر جذب شده و باعث بروز مشکلات و عیوب در جوش می‌شود. برای همین است که استفاده از الکترودهای روتیلی در جوشکاری مرطوب اولویت دارد و بهتر است به جای الکترودهای دارای پوشش اسیدی مورد استفاده قرار بگیرند. روکش الکترودهای روتیلی به گونه‌ای است که می‌تواند بر روی شرایط جوشکاری اثر گذاشته و منجر به بهبود آن و همچنین بهبود خواص جوش شود. گاهی برای کاهش تخلخل و همچنین جذب اکسیژن موجود، مقداری فرومنگنز به پوشش این الکترودها اضافه می‌گردد. و یا از نیکل برای بهبود چقرمگی استفاده شده و به مواد پوشش الکترود اضافه می‌گردد. همچنین از تیتانیوم و بور نیز برای بهبود خواص مکانیکی و تشکیل ساختار فریت سوزنی استفاده می‌شود.
بررسی مزایا، معایب و خطرات جوشکاری زیر آب
حال که با الکترود جوشکاری مرطوب و همچنین نحوه انجام جوشکاری زیر آب آشنا شدید، بهتر است به بررسی مزایا و معایب جوشکاری مرطوب و همچنین مشکلات و خطرات آن بپردازیم.
مزایای جوشکاری زیر آب
- جوشکاری مرطوب از سرعت مناسبی برخوردار است و اجرای آن خیلی سریع صورت می‌گیرد.
- جوشکاری مرطوب از هزینه کمی برخوردار است و به صورت چند کاره می‌باشد. همین عوامل باعث شده تا افراد زیادی تمایل به انجام آن داشته باشند.
- در جوشکاری زیر آب، جوشکار قادر است به بخش‌های مختلفی از سازه‌های فراساحلی دسترسی داشته باشد و به راحتی به تعمیر آنها بپردازد.
- استفاده از دستگاه‌های استاندارد و مرسوم در این جوشکاری راحت بوده و به وسایل زیادی برای انجام آن نیاز نمی‌باشد.
- در این روش از جوشکاری نیازی به محصورسازی نبوده و از این طریق در زمان و هزینه افراد صرفه‌جویی زیادی می‌شود.
- هزینه جوشکاری مرطوب نسبت به جوشکاری در محیط خشک بسیار پایین‌تر است.
معایب جوشکاری زیر آب
- همانطور که اشاره شد، در جوشکاری زیر آب به خصوص در عمق‌های پایین، هیدروژن زیادی تولید می‌شود. این هیدروژن بر اثر تفکیک بخار آب در منطقه قوس به وجود می‌آید. حال عیب تولید زیاد هیدروژن در منطقه جوشکاری این است که تحت تاثیر گرما در فلز جوشکاری حل شده و باعث ایجاد ترک خوردگی و شکاف‌های بسیار ریز (میکروسکوپیک) می‌گردد.
- از دیگر معایب جوشکاری مرطوب این است که فلز جوشکاری خیلی سریع دچار آبدیدگی می‌شود. دلیل آن هم به خاطر آبی است که در اطراف آن وجود دارد. آبدیدگی سریع فلز جوشکاری میزان کش‌پذیری و موثر بودن جوش را کاهش داده و سختی آن را افزایش می‌دهد.
- یکی دیگر از مواردی که میتوان به عنوان معایب جوشکاری زیر آب در نظر گرفت، دید کم است. گاهی اوقات به دلیل دیدپذیری کم، جوشکار نمی‌تواند به خوبی منطقه مورد نظر را جوش دهد.
خطرات جوشکاری زیر آب
- ایمنی جوشکاری: یکی از مشکلاتی که جوشکاری مرطوب دارد، مربوط به جوشکار و سلامتی آن است. جوشکاری زیر آب به دلیل شرایط محیطی، از خطر بیشتری نسبت به جوشکاری در محیط خشک برخوردار است. برای همین باید به موارد ایمنی در آن توجه زیادی شود. یکی از این موارد که سبب کاهش خطرات جوشکاری زیر آب می‌شود، استفاده از قطع کننده‌های اضطراری برق است. کلید چاقویی یا Knife Switch، قطع کننده برق در جوشکاری زیر آب است.
- انتقال حرارت سریع: از آنجایی که در جوشکاری زیر آب تمام اجزا را آب احاطه می‌نماید، سرعت انتقال حرارت در آن بسیار بالا است. حال این موضوع خود می‌تواند مشکلاتی را خصوصا برای فرد جوشکار ایجاد نماید.
جمع بندی
در این مطلب به بررسی الکترودهای مناسب برای جوشکاری زیر آب پرداختیم. همانطور که متوجه شدید، الکترود جوشکاری مرطوب با الکترودهای معمولی کمی تفاوت دارد. مهمترین تفاوت این الکترودها، در نوع پوشش به کار رفته در الکترودهای جوشکاری زیر آب است. پوشش الکترود جوشکاری مرطوب ضد آب است و توسط پلاستیک یا موم به خوبی پوشش داده می‌شود. الکترودهای روتیلی و یا الکترودهای مورد استفاده در جوشکاری فولادهای کربنی و منگنزی، از جمله الکترودهای مناسب برای این نوع از جوشکاری هستند.
