30/09/2008

Υποβρύχια συγκόλληση & κοπή μετάλλων με εξοπλισμό αυτόνομης κατάδυσης

Γράφει ο:

ΕΜΜΑΝΟΥΗΛΙΔΗΣ ΙΩΑΝΝΗΣ
Διευθυντής Τεχνικού Τμήματος
STAYER LUXEGO A.E. / FRONIUS

ΥΠΟΒΡΥΧΙΑ ΣΥΓΚΟΛΛΗΣΗ & ΚΟΠΗ ΜΕΤΑΛΛΩΝ ΜΕ ΕΞΟΠΛΙΣΜΟ ΑΥΤΟΝΟΜΗΣ ΚΑΤΑΔΥΣΗΣ

ΥΠΟΒΡΥΧΙΑ ΣΥΓΚΟΛΛΗΣΗ

Υπάρχουν αρκετές κατηγορίες υποβρύχιας συγκόλλησης αλλά οι πιο κύριες είναι δύο. Η υποβρύχια συγκόλληση υγρού τύπου και η υποβρύχια συγκόλληση στεγανού τύπου ή αλλιώς συγκόλληση υπερβαρικού τύπου.
Η συγκόλληση υγρού τύπου γίνεται συνήθως με ειδικά ηλεκτρόδια, επενδυμένα με αδιάβροχο υλικό προστασίας.
Υπάρχουν επίσης εφαρμογές, στις οποίες πραγματοποιούνται οι συγκολλήσεις με παραγεμιστά ηλεκτρόδια ή με διαδικασία συγκόλλησης με τριβή (friction welding).
Σε όλες τις περιπτώσεις τα καλώδια, οι τσιμπίδες και οι σωλήνες είναι συνδεμένα με την πηγή ισχύος.

Η διαφορά της πίεσης μεταξύ της επιφάνειας της θάλασσας και ενός βάθους παραδείγματος χάριν 100 μέτρων, είναι αυτή που καθορίζει τη δυσκολία και την επικινδυνότητα της εργασίας των επαγγελματιών δυτών. Φυσικά υπάρχουν και άλλοι παράγοντες που δυσκολεύουν το έργο των δυτών, όπως η χαμηλή ορατότητα, τα ισχυρά ρεύματα, οι παλίρροιες κ.λ.π.
Στην επιφάνεια της θάλασσας υπάρχει η πίεση μίας ατμόσφαιρας. Δεν την νοιώθουμε γιατί οι πιέσεις είναι εξισωμένες εξωτερικά από το σώμα μας και εσωτερικά με τους αεροφόρους χώρους μας.

Για να καταλάβετε πραγματικά την πίεση που ασκείτε στο σώμα μας κατά την κατάδυση, πρέπει να γνωρίζετε τη διαφορά της πίεσης ανάλογα με το βάθος του νερού. Κάθε δέκα μέτρα βάθος, υπάρχει μία υδροστατική ατμόσφαιρα πίεσης λόγω του νερού. Σε έναν δύτη ο οποίος καταδύεται στα 10 μέτρα ασκούνται 2 ειδών πιέσεις. Η υδροστατική πίεση μίας ατμόσφαιρας και η ατμοσφαιρική πίεση από την επιφάνεια. Το άθροισμα ατμοσφαιρικής & υδροστατικής πίεσης ονομάζεται απόλυτη πίεση και στην προκείμενη περίπτωση ο δύτης δέχεται απόλυτη πίεση δύο ατμοσφαιρών. Στα 100 μέτρα πάνω στον δύτη ασκούνται πιέσεις 11 ατμοσφαιρών. Οι συνθήκες εργασίας λόγω πίεσης, είναι αρκετά δύσκολες και επικίνδυνες για τον επαγγελματία δύτη. Από τα 30 μέτρα και κάτω ο δύτης πρέπει να χρησιμοποιήσει μείγματα δύο και τριών αερίων, για να μπορέσει να παραμείνει κάτω περισσότερη ώρα και χωρίς να κινδυνεύει να πάθει την λεγόμενη ¨μέθη των δυτών¨.
Πέρα όμως από την ¨μέθη¨, ο κίνδυνος της νόσου των δυτών καραδοκεί πάντα σε τέτοια βάθη. Όσο μεγαλύτερο είναι το βάθος που βρίσκονται, τόσο μεγαλύτερη ποσότητα αερίων αναπνέουν. Η ώρα παραμονής σε όλα τα βάθη είναι συγκεκριμένη και αυστηρά περιορισμένη.
Πριν την κατάδυση, πάντα σχεδιάζεται ένα πλάνο με τον μέγιστο χρόνο παραμονής και το μέγιστο βάθος που θα βουτήξουν. Επίσης σχεδιάζεται ο τρόπος εργασίας, ανάδυσης και το είδος αποσυμπίεσης που θα γίνει.
Οι δύτες χρειάζονται στάσεις αποσυμπίεσης ανάλογα με την κατάδυση που πραγματοποίησαν. Αυτό γίνεται για να δώσουν χρόνο στο αέριο που έχει διαλυθεί μέσα στο αίμα τους, να φύγει σταδιακά μέσω της εκπνοής σε ελεγχόμενο εξωτερικό περιβάλλον πίεσης.

Η αποσυμπίεση των δυτών γίνεται συνήθως με δύο τρόπους:

1. Με διάφορες στάσεις μέσα στο νερό σε συγκεκριμένα βάθη και με συγκεκριμένους χρόνους παραμονής ή
2. Σε θάλαμο αποσυμπίεσης με παραμονή ανάλογα του πλάνου της κατάδυσης που έχει πραγματοποιηθεί νωρίτερα.

Νόμος. Να μην αλλάζουμε ποτέ το πλάνο της κατάδυσης. Κάθε λεπτό μετά το πέρας του μέγιστου χρόνου παραμονής είναι πρώτα από όλα τρομερό λάθος και δεύτερον είναι πάρα πολύ επικίνδυνο για την ίδια τη ζωή του δύτη.
Εφόσον όλα τα μέτρα ασφάλειας έχουν παρθεί, η κατάδυση πραγματοποιείται με μεγάλη προσοχή και πάντα με υποστήριξη από ζευγάρι και προσωπικό επιφανείας.
Η υποβρύχια συγκόλληση υγρού τύπου έχει περιορισμένες δυνατότητες και κυρίως εφαρμόζεται σε χάλυβες με χαμηλή περιεκτικότητα σε άνθρακα.
Ειδικά σε πολύ μεγάλα βάθη υπάρχει πιο συχνά το φαινόμενο της εμφάνισης ρηγμάτων στη ραφή λόγω υψηλής ποσότητας υδρογόνου.

Όπου απαιτείται υψηλή ποιότητα συγκόλλησης και το βάθος του νερού είναι μεγάλο, εφαρμόζεται η συγκόλληση στεγανού τύπου. Αυτού του τύπου η συγκόλληση είναι πολυέξοδη και πραγματοποιείται μέσα σε ειδικό θάλαμο συνήθως γεμισμένο με αέριο ήλιο, όπου τοποθετείται το κομμάτι προς συγκόλληση. Τις περισσότερες φορές χρησιμοποιείται συγκόλληση TIG και το αποτέλεσμα είναι εξαιρετικά καλό.

Οι εφαρμογές της υποβρύχιας συγκόλλησης είναι διάφορες. Μερικές από αυτές είναι για επισκευή και κατασκευή πλοίων, κατασκευή υποβρύχιων αγωγών και κατασκευές πλατφορμών μέσα στην θάλασσα.

Ο χάλυβας είναι κυρίως το υλικό που χρησιμοποιείται. Γενικά η συγκόλληση υγρού τύπου είναι αρκετά δύσκολη, λόγω της αδυναμίας εντοπισμού σφαλμάτων πάνω στις ραφές. Ο έλεγχος είναι δύσκολος και πολλές φορές παραμένει με ερωτηματικό.
Για να ελαχιστοποιήσεις τις πιθανότητες σφαλμάτων πρέπει να διασφαλίσεις ότι οι συγκολλητικές μηχανές είναι καλής ποιότητας, με σωστή μόνωση και το ρεύμα συγκόλλησης να είναι σταθερό και ρυθμιζόμενο.

Η υποβρύχια συγκόλληση έχει αναπτυχθεί περισσότερο για οικονομικούς λόγους. Φανταστείτε πόσο πολύπλοκο και πολυέξοδο θα ήταν εάν όλες οι κατασκευές που είναι μέσα στο νερό θα έπρεπε να γίνουν στην ξηρά και μετά να μεταφερθούν εκεί. Εκτός όμως από αυτές τις κατασκευές υπάρχουν και οι επισκευές, οι οποίες αναγκαστικά πρέπει να γίνουν επιτόπου.
Ειδικά σε πλατφόρμες πετρελαίου παραδείγματος χάριν, που δεν είναι δυνατή η μεταφορά τους στην ακτή.

Η υποβρύχια συγκόλληση έχει αρκετούς παράγοντες που την επηρεάζουν. Μερικοί από αυτούς είναι:

? Η μεγάλη πίεση του νερού και η επιρροή της όλο και περισσότερο όσο αυξάνεται το βάθος
? Η περιορισμένη δυνατοτήτων συγκόλληση, λόγω της συμπεριφοράς του άνθρακα υποβρυχίως
? Η γρήγορη ψύξη της ραφής λόγω της ύπαρξης του νερού
? Το πρόβλημα των ρηγμάτων λόγω υδρογόνου
? Η ύπαρξη πόρων και η επιρροή τους στην διάρκεια ζωής των ραφών.

Συνήθως στη συγκόλληση κάτω από το νερό χρησιμοποιούνται ειδικά επενδεδυμένα αδιάβροχα ηλεκτρόδια. Τέτοιες συγκολλήσεις μπορούν να γίνουν σε βάθη των 100 και 200 μέτρων αλλά και σε πολύ μεγαλύτερα βάθη.
Ένα από τα μεγαλύτερα προβλήματα είναι η πίεση. Αυτή επηρεάζει τις ραφές και δημιουργεί μεγάλες συνέπειες στο λουτρό της τήξης όπως μείωση της ποσότητας πυριτίου και μαγγανίου και αύξηση του άνθρακα και του οξυγόνου. Αύξηση επίσης με το βάθος έχουμε και στο υδρογόνο το οποίο δημιουργεί ρηγματώσεις στις ραφές. Επίσης το τόξο αρχίζει να έχει αστάθεια λόγω του υψηλού ιονισμού που δημιουργεί το υδρογόνο.
Η δημιουργία πόρων είναι κάτι που πρέπει να λάβουν οι δύτες υπόψη.
Με συγκεκριμένες τεχνικές ως προς την ρύθμιση της πολικότητας, της έντασης και της ταχύτητας της ραφής ελαχιστοποιούν αυτόν τον κίνδυνο.
Τέλος η γρήγορη ψύξη του σημείου της συγκόλλησης λόγω της ύπαρξης νερού, είναι παράγοντας που επηρεάζει την μοριακή δομή της ραφής. Σε πραγματικές συνθήκες στην στεριά, η ψύξη του σημείου της συγκόλλησης από τους 800 στους 500 βαθμούς κελσίου πραγματοποιείται μέσα σε 8 με 16 δευτερόλεπτα. Κάτω από το νερό αυτό γίνεται σε 1 με 6 δευτερόλεπτα ανάλογα από το πάχος του κομματιού και της θερμότητας που αναπτύχθηκε από τα αμπέρ της μηχανής κατά τη διάρκεια της εργασίας.
Οι μεγαλύτερες αλλαγές της μοριακής δομής και των μηχανικών ιδιοτήτων των συγκολλούμενων τεμαχίων, πραγματοποιούνται μέσα στα πρώτα 50 μέτρα βάθος. Σε μεγαλύτερα βάθη υπάρχουν μικρότερες διακυμάνσεις και αλλαγές.

ΥΠΟΒΡΥΧΙΑ ΚΟΠΗ

Για την υποβρύχια κοπή έχουν χρησιμοποιηθεί κατά καιρό διάφορα συστήματα. Ανάλογα με την εφαρμογή έχουν χρησιμοποιηθεί τσιμπίδες κοπής με αέριο, υδροκοπή, εξωθερμικά ηλεκτρόδια, πριονοκορδέλες, δίσκοι κ.λ.π.
Με την εξέλιξη που έχει σήμερα η τεχνολογία και με τις αυξημένες απαιτήσεις των εταιρειών για όλο και γρηγορότερη εργασία και εξυπηρέτηση, οι παλιές τεχνικές κοπής μετάλλων υποβρυχίως έχουν πάρει τον δρόμο της αντικατάστασης.
Σε πάρα πολλές εφαρμογές χρησιμοποιούνται πηγές ισχύος με εξωθερμικά ηλεκτρόδια κοπής και χρήση οξυγόνου. Τα συστήματα αυτά παρέχουν, την γρηγορότερη, την πιο αποτελεσματική και την οικονομικότερη χρήση σε όλες τις υποβρύχιες εφαρμογές όπως την κοπή, την διάτρηση και το ??καθάρισμα?? των προβληματικών ραφών συγκόλλησης.
Υπάρχουν και ηλεκτρόδια κοπής υπερ-υψηλής θερμότητας, τα οποία παράγουν κατά την κοπή θερμοκρασίες της τάξης των 5.500 βαθμών κελσίου. Αυτή η θερμοκρασία είναι αρκετή, για την γρήγορη κοπή και το λιώσιμο σχεδόν όλων των υλικών, όπως το μαντέμι, το ανοξείδωτο, τον ορείχαλκο, το χάλυβα και κράματα του, ακόμα και το τσιμέντο. Επίσης αυτά τα ηλεκτρόδια κόβουν ανάμεσα σε επιφάνειες καλυμμένες με υδρόβια ζωή και σκουριά.
Αυτό είναι ένα σημαντικό πλεονέκτημα γιατί δεν χρειάζεται να γίνει καμιά προεργασία καθαρίσματος, με αποτέλεσμα την μείωση του κόστους εργασίας και του χρόνου παραμονής υποβρυχίως. Το σημαντικότερο σημείο στην μείωση του χρόνου παραμονής του δύτη στο νερό δεν είναι το κόστος, αλλά η μείωση του κινδύνου για νόσο των δυτών από την αυξημένη ποσότητα αζώτου στο αίμα του. Η ασφάλεια της ζωής του δύτη είναι κάτι που πρέπει να λαμβάνεται υπόψη και γι? αυτό πρέπει να γίνετε πάντα η ιδανικότερη επιλογή του κατάλληλου εξοπλισμού.

Ένα άλλο πλεονέκτημα των νέων αυτών συστημάτων, είναι ότι χρησιμοποιούν μόνο οξυγόνο και μέγιστο ένταση 170 αμπέρ. Αντίστοιχα συστήματα θα χρειάζονταν σχεδόν 500 αμπέρ για τις ίδιες κοπές. Αυτά τα ηλεκτρόδια ανάβουν με βοήθεια μπαταρίας 12V ή 24V και παραμένουν αναμμένα ακόμα και όταν κοπεί το ρεύμα. Τα ηλεκτρόδια σταματούν όταν κοπεί η παροχή οξυγόνου ή όταν το ηλεκτρόδιο καταναλωθεί. Η ανάγκη για υψηλού κόστους υποστήριξη μειώνεται όταν το περιβάλλον που εργάζεται ο επαγγελματίας δύτης είναι πιο ασφαλές. Η προτεινόμενη πίεση εργασίας οξυγόνου στο βυθό είναι 6 bar, κάτι που βοηθάει στην μικρότερη κατανάλωση αερίου.

Η συγκόλληση και κοπή κάτω από το νερό απαιτεί πολύ προσοχή, μεγάλη εκπαίδευση και σωστό εξοπλισμό.
Με όλα τα αυτά τα κριτήρια, εξασφαλίζουμε την ποιότητα της εργασίας και της ασφάλειας του δύτη, μέσα σε ένα από τα πιο δυσμενή μέρη εργασίας του πλανήτη.

Τον υποβρύχιο κόσμο!