Содержание статьи
Введение в проблематику подводной сварки корпусов судов
Подводная сварка корпусов судов представляет собой одну из наиболее сложных и ответственных задач в судоремонте и судостроении. Основной вопрос, который волнует специалистов отрасли: можно ли использовать обычные электроды для сварки подводной части корпуса, или необходимы специальные электроды с особыми покрытиями?
Подводная сварка корпусов судов осуществляется при выполнении ремонтных работ без постановки в док, что существенно экономит время и средства. Однако данный процесс требует применения специализированных электродов с уникальными покрытиями, способными обеспечить стабильное горение дуги под водой.
Различия обычных и специальных электродов для подводной сварки
Основные отличия в конструкции
| Параметр | Обычные электроды | Специальные подводные электроды |
|---|---|---|
| Толщина покрытия | Стандартная (средняя/толстая) | Особо толстая (до 2-3 диаметров стержня) |
| Состав покрытия | Стандартные компоненты | Парафин, целлулоидный лак, смолы, титановая руда |
| Водостойкость | Отсутствует | Высокая гидроизоляция |
| Рабочее напряжение | До 80В | Максимум 35В (безопасность) |
| Диаметр | 1,6-12 мм | 4-6 мм (оптимальный для подводных работ) |
Физические принципы работы под водой
Специальные электроды для подводной сварки создают вокруг дуги защитный газовый пузырь за счет разложения компонентов покрытия. Этот пузырь образует локальную сухую зону, в которой может стабильно гореть электрическая дуга. Обычные электроды не способны создать такую защиту.
Принцип образования газового пузыря:
При контакте электрода с водой и возникновении дуги происходит интенсивное испарение воды и разложение специальных компонентов покрытия. Образующиеся газы (водород, углекислый газ, пары воды) вытесняют воду из зоны сварки, создавая стабильную рабочую среду.
Типы специальных покрытий для подводной сварки
Состав специализированных покрытий
Покрытия электродов для подводной сварки содержат специальные компоненты, обеспечивающие стабильную работу в водной среде:
| Компонент | Содержание, % | Функция |
|---|---|---|
| Титановая руда (рутил) | 25-35 | Стабилизация дуги, шлакообразование |
| Парафин | 8-12 | Гидроизоляция покрытия |
| Целлулоидный лак | 5-8 | Водоотталкивающие свойства |
| Смолы (эпоксидные, фенольные) | 3-6 | Связующее, влагозащита |
| Ферромарганец | 10-15 | Раскисление, легирование |
| Карбонаты (CaCO3, MgCO3) | 15-20 | Газообразование, шлакование |
Технология нанесения специальных покрытий
Специальные покрытия наносятся методом опрессовки под высоким давлением. Толщина покрытия составляет 1,5-2,5 диаметра стержня, что значительно превышает толщину обычных электродов. Это обеспечивает формирование стабильного "козырька" из обмазки, защищающего дугу от воздействия воды.
Марки электродов для подводной сварки
Отечественные марки
| Марка | Диаметр, мм | Тип покрытия | Рабочий ток, А | Область применения |
|---|---|---|---|---|
| ОЗС-3 | 4-6 | Рутиловое с добавками | 140-220 | Углеродистые стали, ремонт корпусов |
| ОЗС-12 | 4-5 | Рутилово-целлюлозное | 130-180 | Конструкционные стали |
| МГМ-50К | 4-6 | Специальное водостойкое | 150-200 | Универсальные подводные работы |
| ЭПС-52 | 4-5 | Основное с гидроизоляцией | 140-190 | Ответственные конструкции |
| ЦМ-7С | 5-6 | Целлюлозно-рутиловое | 160-240 | Трубопроводы, толстостенные конструкции |
Зарубежные марки
| Марка | Производитель | Диаметр, мм | Особенности |
|---|---|---|---|
| ZELLER 555 | Германия | 3,2-6,0 | Высокая температура горения (до 5000°C) |
| Broco SofTouch | США | 3,2-9,5 | Медный стержень, резка и сварка |
| UTP 48 | Германия | 4,0-5,0 | Основное покрытие, низкое водородосодержание |
Технические характеристики и параметры
Электрические параметры
Расчет рабочего тока для подводной сварки:
I = (20-30) × d
где I - рабочий ток (А), d - диаметр электрода (мм)
Пример: для электрода диаметром 5 мм:
I = 25 × 5 = 125 А (минимум)
I = 30 × 5 = 150 А (максимум)
Особенности режимов сварки
| Параметр | Наземная сварка | Подводная сварка | Причина отличий |
|---|---|---|---|
| Напряжение дуги, В | 22-28 | 28-35 | Повышенное сопротивление водной среды |
| Сила тока, А | 100-160 | 140-220 | Компенсация охлаждающего эффекта воды |
| Скорость сварки, мм/мин | 150-250 | 80-150 | Необходимость стабилизации дуги |
| Глубина проплавления, мм | 3-8 | 2-5 | Интенсивное охлаждение водой |
Методы подводной сварки корпусов судов
Мокрая сварка
Наиболее распространенный метод, при котором сварка осуществляется непосредственно в водной среде. Электрическая дуга горит в газовом пузыре, образующемся при разложении покрытия электрода.
Процедура мокрой сварки:
1. Подготовка поверхности корпуса (очистка от обрастаний, ржавчины)
2. Установка заземления на корпус судна
3. Проверка изоляции сварочных кабелей
4. Розжиг дуги чирканьем о металлическую пластину
5. Выполнение сварки с постоянным контролем дуги
Сухая сварка в кессоне
Метод предполагает создание воздушной полости вокруг места сварки с помощью специального кессона. Обеспечивает лучшее качество шва, но требует сложного оборудования.
Сварка в локальной сухой камере
Компромиссный вариант, при котором создается небольшая сухая зона вокруг места сварки. Применяется для ответственных соединений корпуса.
Требования безопасности и нормативы
Основные нормативные документы
| Документ | Статус на июнь 2025 | Область применения | Основные требования |
|---|---|---|---|
| ГОСТ 9466-75 | Проверить актуальность | Классификация электродов | Технические требования к покрытиям |
| ПБ 03-273-99 | Действует до 01.03.2026 | Аттестация сварщиков | Квалификационные требования |
| Приказ № 884Н от 11.12.2020 | Действующий | Охрана труда при сварке | Требования безопасности |
| Федеральные нормы и правила Ростехнадзора | Действующие | Сварочные работы на ОПО | Технологические требования |
Требования электробезопасности
• ПБ 03-273-99 действует до 1 марта 2026 года (Постановление Правительства РФ от 24.01.2025 № 37)
• Статус ГОСТ 9466-75 требует уточнения у компетентных органов
• Рекомендуется дополнительно руководствоваться актуальными Федеральными нормами и правилами Ростехнадзора
Расчеты режимов сварки и примеры
Расчет параметров сварочного процесса
Основные формулы для подводной сварки:
1. Сила тока:
I = (25-35) × d, где d - диаметр электрода в мм
2. Скорость подачи электрода:
V_эл = (I × k) / (π × d²/4 × ρ × γ)
где k = 0,8-1,2 (коэффициент наплавки), ρ - плотность металла, γ - коэффициент расплавления
3. Тепловая мощность дуги:
P = U × I × η
где η = 0,6-0,8 (КПД дуги под водой)
Практический пример расчета:
Задача: Рассчитать режим сварки трещины в корпусе судна электродом ОЗС-3 диаметром 5 мм.
Решение:
1. Сила тока: I = 30 × 5 = 150 А
2. Напряжение дуги: U = 30 В (для подводных условий)
3. Мощность дуги: P = 30 × 150 × 0,7 = 3150 Вт
4. Скорость сварки: 100-120 мм/мин (с учетом подводных условий)
Влияние глубины на параметры сварки
| Глубина, м | Давление, атм | Коррекция тока, % | Коррекция напряжения, % |
|---|---|---|---|
| 0-5 | 1,0-1,5 | 0 | 0 |
| 5-10 | 1,5-2,0 | +5 | +10 |
| 10-20 | 2,0-3,0 | +10 | +15 |
| 20-30 | 3,0-4,0 | +15 | +20 |
