جوشکاری زیر آب چیست و چگونه انجام می‌شود؟

جوشکاری در زیر آب در بسیار موارد شبیه جوشکاری برقی است که در هوا انجام می‌شود. در جوشکاری برقی، حرارت لازم برای ذوب فلزات و جوش دادن آن‌ها به همدیگر از طریق ایجاد قوس الکتریکی حاصل از تخلیه الکتریکی بین الکترود و قطعه فلزی انجام می‌گیرد. هنگامی که الکترون‌ها از الکترود به سمت قطعه کار پرش می‌کنند، موجب یونیزه (باردار) شدن هوا شده و الکترون‌ها از فاصله هوایی بین الکترود و قطعه عبور می‌کنند. این پدیده درون آب هم قابل اجراست. با این تفاوت که درون آب، به جای هوا مخلوط گازی شامل بخار آب و گازهای هیدروژن و اکسیژن حاصل برقکافت آب (تجزیه آب به عناصر سازنده)، یونیزه می‌شود.

برای انجام این نوع جوش نیاز به غواصی و تجهیزات خاصی است؛ که به جوشکارها کمک می‌کند در عمق دریا و اقیانوس اقدام به جوشکاری نمایند. این نوع جوشکاری از زمان جنگ جهانی اول برای تعمیر سریع کشتی‌های آسیب دیده به کار گرفته شد و در حال حاضر برای ساخت و تعمیر خطوط لوله انتقال نفت و گاز، اسکله‌ها، سکوها و سازه‌های دریایی کاربردهای بی‌شماری دارد.

انواع جوشکاری زیر آب

برای جوشکاری زیر آب از روش ها‌ی گوناگونی استفاده می‌شود که این روش‌ها از لحاظ محیط اطراف جوش به دو دسته کلی تقسیم می‌شوند: جوشکاری مرطوب و جوشکاری خشک. در جوشکاری مرطوب فرآیند در تماس کامل با آب صورت می‌گیرد. در حالی که در جوشکاری خشک، تجهیزاتی به منظور ایجاد فضای خشک درون آب به کار گرفته می‌شوند. در ادامه این دو روش به تفصیل شرح داده می‌شوند.

جوشکاری مرطوب

جوشکاری مرطوب مربوط به حالتی می‌شود که فرآیند جوشکاری کاملا در مجاورت و در معرض تماس کامل با آب صورت می‌گیرد. ساده‌ترین مدل برای این نوع جوشکاری، جوشکاری قوس الکتریکی با الکترود می‌باشد که همانند اتفاقی که در خشکی می‌افتد، زیر آب هم قوس الکتریکی بین قطعه و الکترود برقرار می‌شود. حرارت زیادی که در اثر جوشکاری رخ داده و همچنین پدیده قوس الکتریکی که در مجاورت آب رخ می‌دهد، موجب برقکافت آب شده و تولید گازهای هیدروژن و اکسیژن می‌کند. از طرف دیگر، در اثر حرارتی که به الکترود وارد می‌شود، پوشش آن بخار شده و تولید گاز می‌کند و نهایتا مجموعه این گازها یک محیط گازی اطراف قوس الکتریکی ایجاد کرده و مانع تماس مستقیم آن با آب می‌گردند. به این شکل از قوس الکتریکی، محافظت می‌شود.

روش جوشکاری دیگری که در این مورد به کار می‌آید جوشکاری قوسی توپودری است که درآن پودر موجود در سیم جوش پس از ذوب شدن ایجاد بخاری می‌کند که مانع تماس قوس الکتریکی و آب می‌گردد. روش دیگر جوشکاری اصطکاکی (جوشکاری دو قطعه با حرارت ناشی از اصطکاک مکانیکی حاصل از چرخش و فشار یک قطعه روی قطعه دیگر) است. در این حالت بیش‌تر سطوح قطعه چرخان واسط، هیچگونه تماس مستقیمی با آب ندارند. با این حال، این روش در دسته جوشکاری خیس قرار می‌گیرد چرا که دو قطعه‌ای که قرار است جوش بخورند تماس کامل با آب دارند.

مزیت جوشکاری مرطوب

مزیت عمده جوشکاری مرطوب در آزادی عمل جوشکار و آسان بودن و قابل اجرا بودن درون محیط آبی بوده و ایراد عمده آن‌ها مربوط به کیفیت پایین این نوع جوشکاری‌ها در مقایسه با جوشکاری در هوا است. از این رو، بیش‌تر برای اهداف تعمیراتی از دسته مرطوب استفاده می‌گردد.

معایب جوشکاری مرطوب

در مورد معایب جوشکاری قوس الکتریکی زیر آب با جوشکاری در هوای آزاد یا جوشکاری خشک به موارد زیر می‌توان اشاره کرد:

۱-به دلیل اثر خنک کنندگی آب، جوشکاری به سرعت خنک شده که موجب سخت و ترد شدن جوش می‌گردد.
۲-از آنجایی که انرژی جوشکاری بسیار زیاد است، بخشی از آب حوالی قوس الکتریکی بخار شده و تشکیل یک حفره حبابی نسبتا پایدار می‌دهد. این حباب‌ها از یک طرف از قوس الکتریکی، محافظت کرده و به دلیل کاهش تماس قطعه با آب موجب کاهش خنک شوندگی سریع فلز مذاب می‌گردند، ولی از طرف دیگر، بعد از اتمام جوشکاری و سرد شدن آن، ایجاد تخلخل در فلز جوش می‌کنند.
۳-هیدورژن موجود در حباب یا آب‌های اطراف موجب پدیده ترک خوردگی هیدروژنی در قطعه می‌گردد. بدین گونه که پس از خشک شدن جوش، هیدروژنی که درون فلز نفوذ کرده واکنش شیمیایی داده و موجب ایجاد ترک می‌شود.
لازم به ذکر است که مشکلات بالا در عمق زیاد دریا و فشار بالای آب و همچنین در مواردی که شوری آب بیش‌تر است تشدید می‌شوند.