НОВЫЕ ВОЗМОЖНОСТИ ПОДВОДНОЙ СВАРКИ МОКРЫМ СПОСОБОМ И ЕЁ РОЛЬ В ЗАМЕЩЕНИИ ИМПОРТА КЛЮЧЕВЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

АННОТАЦИЯ

Рассмотрены основные направления развития и внедрения «мокрой» подводной сварки в России и в мире за 10 лет и значимые достижения в данной области науки и техники. Современные разработки перспективны с точки зрения повышения объема внедрения «мокрой» подводной сварки в судостроительной промышленности и при разра­ботке объектов добычи полезных ископаемых.

Ключевые слова: подводная сварка, сварочные материалы, минеральные сплавы.

Keywords: wet welding, weld materials, mineral alloys.

Актуальность разработки технологии подводной сварки мокрым способом в настоящее время крайне высока. Значительный объем гидротехнических работ немыслим без подводной сварки, а сварка с полным осушением рабочего пространства чрезвычайно дорога.

В качестве целевых объектов рассматриваются значимые со стратегической точки зрения:

• Опорное основание нефтегазодобывающей платформы;
• Подводный трубопровод (монтаж, обслуживание, ремонт);
• Подводный добычный комплекс (инфраструктура);
• Корпус плавучего средства (крупноблочная сборка и ремонт);
• Портовые/причальные сооружения и др. объекты инфраструктуры.

Сварка в водной среде "мокрым" способом хорошо зарекомен­довавший себя экономически эффективный процесс. В качестве примера можно привести одно из наиболее известных достижений - сборка и сварка суперблоков кессона МЛСП "Приразломная"

(~70 тыс. т) из хладостойких сталей, осуществленные "на плаву" на ФГУП ПО "Севмашпредприятие". Такой подход позволил избежать аренды специальных большегрузных понтонов, очередь на которые расписана на 3-4 года вперед [1]. В 2013 году компания «Газпром нефть шельф» приняла платформу в эксплуатацию от генерального подрядчика по строительству объекта ПО «Севмашпредприятие», а в апреле 2014 была отгружена первая партия арктической нефти.

Всего на «Приразломной» было выполнено более 2 км сварных швов под водой и это событие можно считать знаковым для отечественной подводной сварки и судостроения в целом - это матери­альное подтверждение возможности и экономической обоснованности суперблочной сборки крупных корпусных конструкций на плаву.

Анализируя мировой опыт применения подводной сварки можно наблюдать увеличение темпа роста её внедрения. Так в 2012-2014 гг. партия источников тока из Санкт-Петербурга была поставлена коллегам из КНР для комплектования объектов морской инфраструктуры [2]. Коллеги из института материаловедения университета им. Лейбница (Ганновер, Германия) активно занимаются разработкой технологии мокрой подводной сварки больших толщин с локальным осушением [3]. В МГТУ им. Баумана разрабатывают технологии гипербарической сварки с локальным осушением для сварки и наплавки при ремонте магистральных трубопроводов [4]. В политехническом институте была разработана порошковая проволока с наноструктурированным покрытием [5] для мокрой подводной сварки. А применение новых синтетических минеральных сплавов позволяет вводить в сварочный материал такие элементы как бор, алюминий, кремний, хром и марганец, обладающие высокой катионной активностью, без опаски их гидратации и повышению содержания диффузионного водорода в сварных соединениях [6].

Рисунок 1. Общий вид гипербарической установки (слева) и робот-сварщик (справа) для исследований подводных дуговых процессов, построенной в ЕС для нужд энергетических компаний

Для разработки подобных технологий, необходимых для реализации проектов по оффшорной энергетике в евросоюзе была спроектирована и построена гипербарическая камера для имитации глубоководной сварки (до 300 м), общий вид которой приведен на рисунке 1. Камера оснащена автоматическими системами, устраняющими человеческий фактор при проведении исследований [7].

Технологии мокрой подводной сварки могут быть отнесены к Технологиям предупреждения и ликвидации чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера, которые входят в Перечень критических технологий РФ, утвержденный Указом Президента Российской Федерации № 899 от 7 июля 2011г. Таким образом, заме­щение импорта в данной области является актуальным для страны в целом и отрасли в частности.

Основной проблемой подводной сварки остается влияние челове­ческого фактора на качество получаемых в водной среде сварных соединений. Связано это как и с общими тяжелыми условиями выполнения водолазно-технических работ, так и со сравнительно низкой стабильностью процесса. Повышенное давление и вязкость среды, насыщенная водородом и кислородом зона сварки, усиленное охлаждение свариваемых деталей и другие неблагоприятные факторы подводной сварки также вносят свой вклад в формирование сварных соединений. Поэтому весьма актуальна максимальная механизация процесса. Немаловажной эта задача представляется не только при стационарном возведении металлоконструкций, но и особенно при работах связанных с экстренным устранением повреждений при ликвидации последствий и предотвращении чрезвычайных ситуаций.

Повысить стабильность процесса и облегчить труд сварщика-водолаза позволяют адаптивные алгоритмы стабилизации горения дуги [8], реализуемые через управляемый компьютером источника тока, настроенный на оптимальные для сварки в воде характеристики [9].

С развитием микроэлектроники появились новые разработки по магнитоуправляемой дегазации сварочной ванны [10], а новейшее сварочное оборудование несет в себе синергетический эффект от внедрения новых технологий [11].

Вывод: за ближайшие 10 лет появился ряд новых технологий в области подводной сварки в России и за рубежом. Некоторые из них важны для оборонно-промышленного комплекса и часть из них следует замещать отечественными разработками. В мире создаются новые специализированные исследовательские центры, что показывает актуальность мокрой подводной сварки не только в России, но и за рубежом.

Список литературы:

1. Кононенко В.Я. Технология мокрой механизированной сварки при строительстве МЛСП «Приразломная» // Автоматическая сварка. 2005. No 9. С. 37‑39.
2. Cварочный источник для «мокрой» подводной сварки порошковой проволокой. Владимиров А.В. // ВОПРОСЫ МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЯ № 1 (81) 2015. С. 259-262.
3. Hecht-Linowitzki, V.; Hassel, T. Manual and semi-automatic electrical contact to separate from the sheet piles under water Schweissen und Schneiden. 2017. Т. 69. № 5. С. 244-251.
4. Хаустов Ю.А., Гецкин О.Б., Вышемирский Е.М., Полосков С.И. Оборудование и технологии механизированной сварки в мини-кессоне для ремонта подводных переходов магистральных трубопроводов // Сварка и диагностика 2013. - № 2 .- С. 52‑57.
5. Паршин С.Г., Левченко А.М., Майстро А.С., Антипов И.С., Карпов В.М. Исследование порошковых проволок и сварных соединений при подводной механизированной сварке в водной среде. Сварка и диагностика № 3. 2015 г. с. 49-54.
6. И.В. Горынин, А.С. Орыщенко, В.А. Малышевский, Ю.Д. Брусницын, В.Т. Калинников, А.И. Николаев. Гидроксильные группы в сварочных материалах, источники, последствия и предотвращение. Петраньевские чтения: «Сварочные материалы - 2015» Доклады III Санкт-Петербургской Международной научно-технической конференции 15-17 октября 2015 года. с 15-21.
7. Sven Martin Kussike,. Vitali Hecht-Linowitzki. Abschlussbericht 2013 zu IGF-Vorhaben 16777 N – Forschungsinhalte// Leibniz Universität IW Webredaktion 2016 [Электронный ресурс] URL:https://www.iw.uni-annover.de/nassesunterwasserschweissen.html.
8. Карпов В.М., Мурзин В.В., Хабузов В.А., Владимиров А.В. Технология цифрового синтеза импульсной сварки судовых конструкций из алюминиевых сплавов // Морские интеллектуальные технологии. 2014. № 3 (24). С. 94-100.
9. Карпов В.М., Владимиров А.В., Мурзин В.В. Упрощенное программирование сварочных процессов на java-совместимом языке ввода команд XML. Морские интеллектуальные технологии. 2014. № 26. С. 84-91.
10. Воропаев А.О., Воропаева М.В., Куракин А.И., Ли Д.С., Мурзин В.В. «Микропроцессорное управление внешним электромагнитным воздействием на металл сварочной ванны» Морские интеллектуальные технологии. 2017. - №2 (36) Т.1 2017. - С. 87- 917.
11. Ли Д.С., Карпов В.М., Мурзин В.В. Современные разработки в области повышения механизации подводной сварки мокрым способом. Морские интеллектуальные технологии. 2014. № 3 (24). С. 87-93.