¿Cuál es la diferencia entre soldadura submarina húmeda y seca?

La soldadura submarina, como tecnología crítica en ingeniería marina, explotación de petróleo en alta mar y mantenimiento de infraestructura submarina, se divide en dos categorías principales: soldadura submarina húmeda y soldadura por debajo del agua seca. Estas dos tecnologías difieren significativamente en el entorno de operación, el equipo, el rendimiento de soldadura y los escenarios de aplicación. Una comprensión clara de sus diferencias es crucial para seleccionar el método de soldadura apropiado en proyectos prácticos.
Diferencias centrales en el entorno de operación
Soldadura submarina húmeda
En la soldadura submarina húmeda, el soldador y la zona de soldadura están completamente expuestos al entorno del agua durante el proceso de soldadura. No hay un dispositivo de aislamiento entre la operación de soldadura y el agua circundante, y el arco de soldadura se quema directamente en el agua. La temperatura del agua, la presión y la velocidad de flujo en el área de trabajo afectarán directamente el proceso de soldadura. Por ejemplo, en áreas de mar poco profundas con una profundidad de agua de 10-30 metros, la presión del agua puede alcanzar 1–3 atmósferas, y el flujo de agua puede hacer que el arco fluctúe, aumentando la dificultad de la soldadura.
Soldadura por debajo del agua seca 
La soldadura por debajo del agua seca crea un espacio de trabajo seco o semi - para el área de soldadura. Se instala una cámara sellada (como un recipiente a presión o hábitat) alrededor de la posición de soldadura, y el agua en la cámara se drena o se reemplaza con gas inerte (como argón) para simular una tierra - como el entorno de soldadura. El soldador puede operar dentro de la cámara o controlar el robot de soldadura de forma remota. La presión en la cámara generalmente se equilibra con la presión externa del agua para evitar daños estructurales en la cámara. Por ejemplo, en la soldadura marina -} a una profundidad de 100 metros, la presión interna de la cámara se ajustará a 10 atmósferas para que coincida con la presión de agua externa.
Diferencias en los equipos y materiales de soldadura
Soldadura submarina húmeda
• Fuente de energía de soldadura: se requieren fuentes especiales de energía de CC con alta estabilidad de corriente para resistir la interferencia del agua en el arco. La corriente de salida suele ser de 300–600a, y el voltaje es de 20 a 40 V, lo que puede mantener la combustión de arco en el agua.
• Electrodo: se utilizan electrodos impermeables. El recubrimiento de estos electrodos contiene ingredientes como el flujo y el gas - agentes generadores. Cuando se calienta, los agentes generadores de gas - liberan gases protectores (como dióxido de carbono e hidrógeno) para formar una película de gas alrededor del arco, aislando parte del agua. Por ejemplo, los electrodos submarinos E7018 tienen un recubrimiento grueso que puede ralentizar la velocidad de enfriamiento de la piscina fundida.
• Equipo del soldador: el soldador usa un traje de buceo, casco de buceo y guantes impermeables. La antorcha de soldadura está diseñada para ser impermeable y anti - descarga eléctrica, con una capa aislante para evitar la fuga de corriente.
Soldadura por debajo del agua seca
• Sistema de cámara sellada: este es el equipo central, incluida la presión - conchas resistentes, bombas de agua, válvulas de control de gas y sensores de presión. La cámara generalmente está hecha de alta - acero de resistencia o aleación de titanio para resistir la alta presión de agua. Por ejemplo, la cámara de soldadura seca utilizada en las plataformas de aceite en alta mar puede lograr una resistencia a la presión de hasta 50 atmósferas, adaptándose a entornos de mar -} profundos por debajo de 500 metros.
• Equipo de soldadura: puede usar métodos de soldadura similares a los de la tierra, como la soldadura de arco de metal blindado (SMAW) y la soldadura de arco de metal de gas (GMAW). La fuente de energía y la antorcha de soldadura no necesitan un tratamiento impermeable especial, pero deben ser compatibles con el entorno de presión en la cámara.
• Sistemas auxiliares: los sistemas de suministro de gas inerte (para mantener el entorno seco en la cámara), se incluyen sistemas de control de temperatura (para evitar la condensación) y los sistemas de monitoreo de video (para ayudar a la operación remota).
Diferencias en el rendimiento y calidad de la soldadura
Soldadura submarina húmeda
• Estabilidad del arco: el arco se ve fácilmente perturbado por el flujo de agua y el vapor de agua, lo que resulta en una combustión inestable. La velocidad de enfriamiento de la piscina fundida es extremadamente rápida (aproximadamente 10-100 veces la de soldadura por tierra), lo que puede causar grietas frías en la soldadura.
• Propiedades mecánicas de soldadura: la resistencia a la tracción de la soldadura suele ser del 70% –80% de la soldadura por tierra, y la tenacidad al impacto es menor. Por ejemplo, la energía de impacto del metal de soldadura en la soldadura húmeda del acero al carbono es generalmente de 20-30J, que es significativamente inferior a 40-60J en soldadura por tierra.
• Tasa de defectos: es propenso a defectos como los poros (causado por el vapor de agua que ingresa a la piscina fundida), la fusión incompleta (causada por el enfriamiento rápido) y la inclusión de escoria (causada por la mala fluidez del metal fundido). La tasa calificada de una soldadura de tiempo - suele ser del 60%–80%.
Soldadura por debajo del agua seca
• Estabilidad del arco: el arco arde en un entorno de gas seco o inerte, con estabilidad cercana a la soldadura por tierra. La velocidad de enfriamiento de la piscina fundida es lenta, lo que conduce al escape del gas y la flotación de la escoria.
• Propiedades mecánicas de soldadura: la resistencia y la tenacidad de la soldadura son cercanas a las de la soldadura por tierra. Por ejemplo, la resistencia a la tracción de la soldadura en soldadura seca de acero de aleación bajo -} puede alcanzar el 90% –100% de la soldadura terrestre, y la energía de impacto puede alcanzar 35–50J.
• Tasa de defectos: la tasa de defectos es baja, y la tasa calificada de soldadura de tiempo - puede alcanzar el 90%–95%. Los defectos comunes son causados ​​principalmente por una configuración de parámetros inadecuado, como el sobrecalentamiento o la penetración insuficiente.
Diferencias en escenarios de aplicación y costo
Soldadura submarina húmeda
• Alcance de la aplicación: adecuado para aguas poco profundas (generalmente dentro de 50 metros) y estructuras críticas no -, como la reparación de emergencia de las tuberías submarinas, el mantenimiento de puentes fluviales y soldadura de pequeños componentes submarinos. Por ejemplo, cuando se pueden usar una soldadura húmeda de 20 -} fugas de suministro de agua de profundidad, se puede usar soldadura húmeda para un enchufe temporal.
• Costo: la inversión del equipo es baja (principalmente equipos de buceo y electrodos especiales), y el ciclo de construcción es corto. El costo por metro de soldadura suele ser de 500–1,000 dólares estadounidenses, que es adecuado para proyectos con presupuestos limitados.
• Ventajas y desventajas: la ventaja es la flexibilidad y la respuesta rápida; La desventaja es la mala calidad de soldadura y los altos requisitos para las habilidades de los soldadores (necesitan dominar las tecnologías de buceo y soldadura).
Soldadura por debajo del agua seca
• Alcance de la aplicación: adecuado para aguas profundas (más de 50 metros) y estructuras clave, como soldadura de plataformas de perforación de aceite en alta mar, instalación de tuberías de mar {{1 1}}} y mantenimiento de componentes submarinos de la planta de energía nuclear. Por ejemplo, la soldadura de 300 - medidor - conectores de oleoductos profundos debe usar soldadura seca para garantizar la confiabilidad a largo plazo.
• Costo: la inversión del equipo es enorme (el costo de un conjunto de sistemas de cámara de soldadura seca puede alcanzar millones de dólares), y el trabajo de preparación es complicado (como la instalación de la cámara y las pruebas de presión). El costo por metro de soldadura es de 5,000–20,000 dólares estadounidenses, que solo se usa en proyectos de valor alto -.
• Ventajas y desventajas: la ventaja es la alta calidad y estabilidad de la soldadura, lo que puede cumplir con los estrictos estándares de ingeniería; La desventaja es la mala flexibilidad y el largo ciclo de construcción.
Sugerencias de selección para aplicaciones de ingeniería
Los expertos de la industria sugieren que la elección entre soldadura por debajo del agua húmeda y seca debe basarse en los siguientes factores:
• Profundidad del agua: se prefiere la soldadura húmeda para aguas poco profundas dentro de los 50 metros, y se recomienda soldadura seca para aguas profundas superiores a 50 metros.
• Importancia estructural: las estructuras clave (como las plataformas de petróleo y el equipo de energía nuclear) que requieren una operación segura de término a largo plazo - deben usar soldadura seca; Non - estructuras críticas o reparaciones temporales pueden usar soldadura húmeda.
• Presupuesto y ciclo de construcción: la soldadura húmeda es adecuada para proyectos con presupuestos ajustados y horarios urgentes; La soldadura seca se elige cuando la calidad es la consideración principal y el presupuesto es suficiente.
• Requisitos de calidad de soldadura: si la soldadura necesita soportar alta presión, corrosión o cargas de fatiga (como tuberías submarinas), se requiere soldadura seca; Si solo se necesita una conexión temporal, la soldadura húmeda puede cumplir con los requisitos.
En conclusión, la soldadura submarina húmeda y seca tiene sus propias características y escenarios aplicables. Con el desarrollo de la ingeniería marina, la tecnología de soldadura en seco está mejorando constantemente (como la aplicación de soldadura por robots en cámaras), mientras que la soldadura húmeda también está optimizando los electrodos y los procesos para mejorar la calidad. En futuras ingeniería submarina, las dos tecnologías se complementarán entre sí para proporcionar soporte técnico para el desarrollo y el mantenimiento de la infraestructura submarina.