شاید جوشکاری زیر آب برای بسیاری از افراد ناشناخته و غیرقابل‌تصور باشد. این فرآیند جوشکاری برای بسیاری تعجب‌آور است زیرا الکتریسیته و آب ترکیبی خطرناک و ناسازگار به نظر می‌رسند. بااین‌حال، جوشکاری زیر آب یک رشته پرسود و یکی از پردرآمدترین مشاغل برای غواصان است.

این نوع جوشکاری که جوشکاری فشاربالا (hyperbaric welding) نیز نامیده می‌شود، در اوایل دهه ۱۹۳۰ اختراع شد و هنوز هم از آن برای نگهداری و تعمیر سازه‌های دریایی به‌طور کامل یا جزئی زیر آب استفاده می‌شود. جوشکارهای فشاربالا داخلی می‌توانند روی کشتی‌های دریایی کوچک، سدها و پل‌ها کار کنند. از سوی دیگر، جوشکاران دریایی مجبورند روی کشتی‌ها، سکوهای نفتی، خطوط لوله و زیستگاه‌های زیر آب کار کنند. آن‌ها حتی ممکن است مجبور به انجام کار جوشکاری در تاسیسات انرژی هسته‌ای شوند.

 

جوشکاری زیر آب چیست؟

فرآیند جوشکاری زیر آب کاملاً شبیه به جوشکاری در خشکی است. هر دو نوع جوشکاری از تجهیزات و تکنیک‌های اولیه یکسانی استفاده می‌کنند. ازاین‌رو، بسیاری از جوشکاران زیر آب قبل از یادگیری غواصی تجاری، برای تبدیل‌شدن به جوشکار حرفه‌ای آموزش می‌بینند.

شکی نیست که جوشکاری زیر آب شغل خطرناکی است. بااین‌حال، با اقدامات احتیاطی مناسب و استانداردهای ایمنی، می‌توان بسیاری از خطرات آن را به میزان قابل‌توجهی کاهش داد. اگر علاقه‌مند به یادگیری تکنیک‌های جوشکاری هستید، باید در یک آموزشگاه جوشکاری معتبر ثبت‌نام کنید که آموزش را از طریق مربیان مجرب و دارای گواهی ارائه می‌دهد. پس‌ازآن، دریافت آموزش از یک موسسه معتبر برای غواصی تجاری ضروری است. برای تبدیل‌شدن به یک جوشکار ماهر در زیر آب، حداقل به چند سال آموزش و تجربه کاری نیاز است.

 

خطرات جوشکاری زیر آب

جوشکارهای زیر آب در مقایسه با جوشکارهای زمینی با خطرات بسیار بیشتری روبرو هستند زیرا متغیرهای زیادی وجود دارد که می‌تواند کار را پیچیده کند. عوامل مختلفی باید برای اهداف ایمنی در نظر گرفته شوند، مانند فشار گاز، فشار آب، تجهیزات غواصی، تجهیزات جوشکاری تخصصی، فضای محدود، منبع تغذیه و غیره.

جوشکارهای زیر آب در مکان‌های دورافتاده و خطرناک مانند سکوهای نفتی و خطوط لوله در دریا کار می‌کنند. اگرچه این کار از نظر مالی سودمند است، اما یکی از خطرناک‌ترین مشاغل نیز هست. میزان مرگ‌ومیر ناشی از جوشکاری در زیر آب یکی از بالاترین‌ها حتی در بین مشاغل خطرناک است.

اگر مراقبت مناسب انجام نشود، یک اشتباه کوچک به‌راحتی می‌تواند منجر به مرگ یا عوارض طولانی‌مدت سلامتی شود. مدیران و مهندسان پروژه باید با جوشکاران زیر آب هماهنگی لازم را برای رفع نگرانی‌های ایمنی داشته باشند. در زیر بزرگ‌ترین خطرات پیش روی غواصان جوشکار آمده است.

غرق شدن: اگر ابزار غواصی به هر نحوی از کار بیفتد، غواص درصورتی‌که در عمق زیادی از سطح آب باشد غرق می‌شود.

انفجارها: مخلوط‌های قابل‌احتراق را می‌توان از گازهای قابل اشتعال مانند اکسیژن و هیدروژن ایجاد کرد. اگر این مخلوط‌ها بیش‌ازحد بزرگ شوند و مشتعل شوند، انفجار حاصل می‌تواند کشنده باشد. این یک خطر جدی برای جوشکاران غواص است. اما به خاطر داشته باشید که جوشکارهای زمینی نیز اگر در فضایی با تهویه ضعیف کار می‌کنند با خطر انفجار روبرو هستند. برای جلوگیری از تجمع گازهای قابل‌احتراق، فضای جوش باید برای جوشکارهای سطحی و زیر آب به‌خوبی تهویه شود.

شوک الکتریکی: برق‌گرفتگی به دلیل جریان‌های زیاد درگیر در جوشکاری یک تهدید جدی است. تمام تجهیزات مورد استفاده برای جوشکاری زیر آب باید ضد آب باشند. هم‌چنین، باید که همیشه تجهیزات را قبل از استفاده آزمایش کنید. اطمینان حاصل کنید که هیچ نشتی در هیچ تجهیزاتی وجود ندارد. تجهیزات نیز باید به‌درستی عایق‌بندی شوند.

همان‌طور که می‌توانید انتظار داشته باشید، تجهیزات جوشکاری زیر آب در مقایسه با تجهیزات جوشکاری معمولی کمی متفاوت هستند. جوشکاری مرطوب نیاز به عایق مضاعف برای سیم دارد. هم‌چنین، از جریان متناوب هرگز در جوشکاری مرطوب استفاده نمی‌شود و فقط از جریان مستقیم استفاده می‌شود.

آسیب به ریه، گوش و بینی: باید مراقب باشید که اگر قرار است زمان زیادی را در اعماق آب بگذرانید، این می‌تواند منجر به مشکلات سلامتی طولانی‌مدت مربوط به بینی، ریه‌ها و گوش‌ها شود.

بیماری رفع فشار: ازآنجایی‌که بسیاری از جوشکاران زیر آب صدها فوت زیر سطح کار می‌کنند، در معرض تغییرات فشار خطرناکی قرار می‌گیرند. بیماری رفع فشار ناشی از کاهش فشار محیط اطراف بدن است. این امر منجر به دو خطر بالقوه برای سلامتی می‌شود که شامل بیماری رفع فشار و آمبولی گاز شریانی است. بیماری رفع فشار با رشد حباب‌ها در بافت و ایجاد آسیب موضعی ایجاد می‌شود. آمبولی گاز شریانی به دلیل حباب‌هایی است که از طریق شریان‌ها عبور می‌کنند و با مسدود کردن جریان خون به بافت آسیب می‌رسانند.

هم‌چنین، فشار دیفرانسیل می‌تواند منجر به حوادث غرق‌شدگی شود و تا زمانی که برای فرار خیلی دیر نشده باشد تقریباً غیرقابل تشخیص است. این پدیده زمانی اتفاق می‌افتد که دو توده آبی که هرکدام سطح متفاوتی دارند، باهم تلاقی می‌کنند. اختلاف فشار می‌تواند به‌سرعت به صدها پوند در اینچ مربع برسد و غواص را به دام انداخته و غرق کند. خرابی تجهیزات غواصی، مانند نشت ماسک، شیلنگ یا مخازن اکسیژن نیز می‌تواند منجر به غرق شدن شود.

 

درآمد جوشکاران زیر دریا

به دلیل ماهیت چالش‌برانگیز کار و خطرات ناشی از آن، جوشکاری در زیر آب یک شغل پردرآمد است. با توجه به آمار اداره کار در آمریکا، متوسط دستمزد سالانه غواصان تجاری حدود ۵۹۴۷۰ دلار است. این دفتر شامل جوشکاران زیر دریا تحت عنوان غواصان تجاری است.

میانگین دستمزد ساعتی ۲۸٫۵۹ دلار است که بسیار باارزش است. فرصت‌های شغلی نیز با نرخ ۹٫۵ درصد در حال رشد است. این نشان می‌دهد که جوشکاری زیر آب یک زمینه به‌سرعت در حال گسترش با دامنه و پتانسیل روشن است. دستمزدها نیز با نرخ ۳٫۵ درصد افزایش می‌یابد.
بسته به‌سرعت یادگیری و توسعه مهارت‌های خود، می‌توانید انتظار افزایش قابل‌توجه دستمزد را در مدت‌زمان نسبتاً کوتاهی داشته باشید. ده درصد کارگران برتر بیش از ۱۰۰۰۰۰ دلار در سال درآمد دارند.

 

انواع جوشکاری زیر آب

دو دسته اساسی از جوشکاری در زیر آب وجود دارد:

جوشکاری خشک

مردم معمولاً جوشکاری زیر آب را به‌عنوان کاری تصور می‌کنند که با غواصی کاملاً غوطه‌ور انجام می‌شود. این تا حدودی درست است. بااین‌حال، بیشتر جوشکاری‌های زیر آب در شرایط خشک انجام می‌شود.

در جوشکاری خشک، یک محفظه فشاربالا برای ایجاد یک محیط خشک مستقر می‌شود. جوشکاری خشک به‌جای اینکه در مجاورت آب انجام شود، در فضای خشکی که از مخلوطی از گازها تشکیل شده است، انجام می‌شود. جوشکاری خشک کیفیت و قابلیت اطمینان بالاتر را تضمین می‌کند.

بااین‌حال، اتاق‌های فشاربالا ارزان نیستند و جوشکاران زیر آب ممکن است همیشه به آن‌ها دسترسی نداشته باشند. بنابراین، در شرایطی که امکان جوشکاری خشک وجود ندارد، جوشکاران غواص باید به جوش مرطوب اعتماد کنند.

جوشکاری مرطوب

جوشکاری مرطوب را می‌توان بر اساس عوامل متعددی انجام داد. این بستگی به فوریت تعمیرات و سطح دسترسی به منطقه جوش دارد. بااین‌حال، بهتر است جوشکاری مرطوب را به‌عنوان آخرین راه‌حل در نظر بگیرید. چندین دلیل برای این مورد وجود دارد.

اول، خطر آشکار مربوط به جوشکاری در حضور آب است. همچنین خطر مشکلات کاهش کیفیت به دلیل جوشکاری مرطوب وجود دارد. اتصال جوش داده شده ممکن است به دلیل اتلاف سریع گرما به آب اطراف، خیلی سریع خنک شود. خنک‌سازی سریع خطر ترک‌خوردگی و سایر عیوب جوشکاری را افزایش می‌دهد. برای ‌دستیابی به یک جوش با اطمینان، بادوام و بدون نقص، سرعت خنک شدن باید به‌دقت کنترل شود. درحالی‌که این فرآیند در حضور آب انجام می‌شود، دستیابی به چنین الزاماتی امکان‌پذیر نیست.

 

جوشکاری زیر آب چگونه انجام می ‌شود؟

جوشکارهای غواص طیف وسیعی از گزینه‌ها را برای انجام کار جوشکاری در اختیار دارند. بسته به وظیفه ارائه‌شده، جوشکاران ماهر زیر آب و مدیران پروژه باید مناسب‌ترین فرآیند جوشکاری را برای برآورده کردن الزامات موردبحث قرار دهند. در اینجا فرآیندهای مختلف جوشکاری که می‌توان مورد استفاده قرار داد، آورده شده است.

 

جوشکاری زیر آب به روش SMAW

جوشکاری قوسی الکترود پوشش دار یک انتخاب محبوب برای جوشکاری مرطوب است چراکه همه‌کاره و مقرون‌به‌صرفه است. با استفاده از این روش، جوشکاران با استفاده از یک الکترود مصرفی که توسط منبع تغذیه انرژی می‌گیرد، قوس الکتریکی ایجاد می‌کنند. قوس بین الکترود و سازه در حال جوشکاری ایجاد می‌شود تا مواد پرکننده ذوب ‌شده و در محل اتصال رسوب کنند.

برای انجام کارآمد و ایمن این فرآیند جوشکاری، جوشکاران غواص باید از تمیز بودن الکترودها و سطح فلز پایه اطمینان حاصل کنند. قبل از انجام جوش، غواص باید منطقه را از نظر موانع یا هرگونه خطر ایمنی دیگر بررسی کند.

وقتی همه‌چیز آماده شد، غواص جوشکار به گروه سیگنال می‌دهد که برق را روشن کنند. منبع تغذیه می‌تواند ۳۰۰ تا ۴۰۰ آمپر جریان مستقیم تولید کند. بااین‌حال، راه‌اندازی قوس الکتریکی نیاز به مهارت کافی دارد.

در این مرحله، ممکن است تعجب کنید که چگونه غواص در اثر جریان عظیم تولیدشده دچار برق‌گرفتگی نمی‌شود. کلید این امر در لایه‌ای از حباب‌های گازی نهفته است که هنگام ذوب شدن شار توسط قوس ایجاد می‌شوند. این لایه از جوش محافظت می‌کند و از هدایت الکتریسیته به خارج از خود جلوگیری می‌کند.

اگرچه این حباب‌ها یک لایه عایق برای محافظت از غواص در برابر جریان ایجاد می‌کنند، اما تعدادی مشکلات ایجاد می‌کنند. این حباب‌ها ناحیه جوش را مبهم می‌کنند، یعنی دید جوشکار را کاهش می‌دهند. اگر غواص مراقب نباشد این حباب‌ها ممکن است حوضچه جوش را نیز مختل کنند. ازاین‌رو، جوشکاری مرطوب مجموعه‌ای از چالش‌های منحصربه‌فرد خود را برای جوشکاران غواص ایجاد می‌کند. در این روش از جریان مستقیم نیز استفاده می‌شود که در مقایسه با جریان متناوب برای کاربردهای زیر آب ایمن‌تر است.

 

جوشکاری زیر آب به روش FCAW

این روش جوشکاری همه‌کاره را می‌توان برای چدن، آلیاژهای نیکل و سایر انواع آلیاژهای فلزی استفاده کرد. همان‌طور که از نام آن پیداست، الکترود مصرفی شامل یک لوله مواد پرکننده است که مرکز آن با شار پر شده است. این سیم الکترود به‌طور خودکار تغذیه می‌شود تا جوش های دقیق و کنترل‌شده ایجاد شود.

 

جوشکاری خشک

همان‌طور که در بالا ذکر شد، یک محفظه فشاربالا در جوشکاری خشک برای نتایج مطمئن‌تر استفاده می‌شود. ابتدا یک آب‌بند در اطراف ناحیه‌ای که قرار است جوش داده شود ایجاد می‌شود. سپس آب از طریق شیلنگ‌ها به بیرون پمپ می‌شود و با مخلوط گازی مانند هلیوم و اکسیژن جایگزین می‌شود. پس از پمپاژ تمام آب، محفظه فشاربالا در سطح مناسب تحت فشار قرار می‌گیرد تا از بیماری رفع فشار جلوگیری شود. انتخاب روش جوشکاری تحت تأثیر اندازه محفظه است.

 

جوشکاری محفظه فشار مثبت

در این روش، جوشکارهای زیر آب در یک محفظه کوچک کار می‌کنند که به آن محفظه فشار مثبت می‌گویند. این روش برای انجام کارهای گرم استفاده می‌شود. یعنی این روش محیطی را ایجاد می‌کند که خطر احتراق ناشی از هجوم بخارات و گازهای قابل اشتعال را کاهش می‌دهد. درنتیجه، این تکنیک اغلب در جوشکاری دکل‌های نفتی دریایی استفاده می‌شود.

این روش با پمپاژ مداوم گازها برای حفظ یک فضای قابل‌تنفس کار می‌کند. همان‌طور که از نام آن پیداست، فشار داخل محفظه در مقایسه با فشار خارجی بیشتر خواهد بود. درنتیجه گاز به‌طور مداوم از محفظه خارج می‌شود. این اختلاف فشار بسیار کم است. فشار داخل فقط ۰٫۰۰۷ پوند بر اینچ مربع بیشتر از فشار بیرونی است.

این روش دو مزیت عمده دارد. اولین مورد این است که از هجوم هیدروکربن‌های قابل‌احتراق و سایر گازهای خطرناک جلوگیری می‌کند. مزیت دوم این است که دود سمی جوشکاری را می‌توان در سطوح ایمن نگه داشت. گاز خروجی به دلیل اختلاف فشار مثبت، گازهای سمی جوشکاری را با خود می‌برد. دودهای خطرناک جوشکاری داخل محفظه با ورود مخلوط گازی تازه تنفسی رقیق می‌شوند. مخلوط هلیوم ممکن است برای تحت فشار قرار دادن محفظه استفاده شود تا غواصان از نارکوز نیتروژن رنج نبرند و بیهوش نشوند. قبل از ورود غواص، آب در محفظه تخلیه می‌شود تا گازهای قابل‌تنفس به داخل پمپاژ شود. محفظه‌های بزرگ‌تر می‌توانند دو تا سه غواص را در خود جای دهند.

 

جوشکاری زیر آب به صورت تحت فشار

این روش جوشکاری از نیروی انفجاری و یا اصطکاک برای اتصال قطعات کار تحت فشار بالا استفاده می‌کند. این روش به جوشکاری حالت جامد نیز معروف است. جوشکاری تحت فشار یک اصطلاح گسترده است که شامل تکنیک‌های مختلف جوشکاری است که یک عامل مشترک دارند. آن‌ها از فشار مکانیکی در بخش جوش برای اتصال آن‌ها استفاده می‌کنند.

اصطلاح عمومی می‌تواند شامل فرآیندهای مختلفی مانند جوشکاری انفجاری، جوشکاری اولتراسونیک، جوشکاری انتشاری، جوشکاری مقاومتی، جوشکاری اصطکاکی و جوشکاری با فشار گاز باشد. فرآیند جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی به‌طور فزاینده‌ای محبوب است. این فرآیند می‌تواند کیفیت اتصال را با استفاده از یک ابزار دوار افزایش دهد که تحت نیروهای قوی برای جوش دادن بخش‌های اتصال اصطکاک ایجاد می‌کند.

 

جوش نقطه‌ای خشک

از روش جوشکاری نقطه‌ای خشک برای محفظه‌های کوچک استفاده می‌شود. محفظه روی ناحیه جوش قرار می‌گیرد تا فضایی خشک ایجاد شود. غواص با قرار دادن الکترود در این محفظه جوشکاری را انجام می‌دهد. آب‌بندی خوب برای جلوگیری از ورود آب اطراف ضروری است.

 

جوشکاری محفظه خشک

در این روش جوشکاری زیر آب از یک محفظه کوچک استفاده می‌شود تا فقط قسمت بالایی جوشکار را در خود جای دهد. غواص باید از پایین وارد این اتاقک شود. محفظه فقط سر و شانه‌ها را می‌پوشاند. در جوشکاری خشک، اغلب از جوشکاری قوس الکتریکی با هسته شار و جوشکاری قوس الکترود پوشش دار استفاده می‌شود.

 

جوشکاری زیر آب به روش TIG

این فرآیند جوشکاری که معمولاً به‌عنوان THG شناخته می‌شود، عبارت است از جوشکاری قوس تنگستن گاز و وجه تمایز این تکنیک الکترود تنگستنی غیر مصرفی است. این الکترود برای ایجاد قوس الکتریکی با دمای بالا استفاده می‌شود. سیم دیگری نیز به عنوان ماده پرکننده استفاده می‌شود.

جوشکار سیم پرکننده را با استفاده از قوس ذوب می‌کند. فلز مذاب به‌دقت روی قسمت اتصال قرار می‌گیرد تا جوش ایجاد شود. این تکنیک برای انواع زیادی از آلیاژها به‌خوبی کار می‌کند. جوشکاری TIG به دلیل کیفیت بالا و جوش های بادوام شناخته شده است. اما این روش همچنین به مهارت و دقت بالایی نیاز دارد زیرا باید از هر دو دست استفاده شود.

 

جوشکاری زیر آب به روش MIG

جوشکاری قوس فلز گاز که از آن تحت عنوان MIG نیز یاد می‌شود روش دیگری برای جوشکاری در زیر آب است. سیم پرکننده به‌طور خودکار با استفاده از تفنگ جوش تغذیه می‌شود. تفنگ جوش همچنین گاز محافظ را برای محافظت از جوش داغ پمپ می‌کند. ازآنجایی‌که جوشکار می‌تواند از هر دو دست برای نگه‌داشتن تفنگ جوش استفاده کند، تسلط بر این فرآیند ساده است. حتی جوشکاران تازه‌کار نیز می‌توانند فوراً شروع به ایجاد جوش با کیفیت بالا کنند.

 

جوشکاری قوس پلاسما

این روش جوشکاری تا حدودی شبیه به فرآیند جوشکاری TIG است. جوشکاری قوس پلاسما یک قوس الکتریکی بین قطعه کار و الکترود ایجاد می‌کند که معمولاً از تنگستن متخلخل ساخته می‌شود. PAW از یک جنبه کلیدی با جوشکاری TIG متفاوت است. در این روش الکترود در داخل بدنه مشعل قرار دارد و قوس پلاسما را می‌توان جدا از گاز بی‌اثر نگه داشت. پلاسما از طریق نازل مسی با سرعت بالا تزریق می‌شود. نازل با سوراخ ریز پلاسما را در یک جهت برای نتایج دقیق محدود می‌کند. در این روش دما می‌تواند تا ۵۰۰۰۰۰ درجه فارنهایت و حتی بیشتر افزایش یابد.

برای جوشکاری گسترده زیر آب در عمق زیر سطح آب، جوشکاران زیر آب باید به‌صورت جفت در داخل محفظه فشاربالا کار کنند. ابتدا محفظه فشاربالا به عمق مناسب پایین آمده و با گازهای قابل‌تنفس پر می‌شود. با استفاده از زنگ غواصی، غواص به همان سطح پایین می‌رود، وارد محفظه می‌شود و شروع به جوشکاری می‌کند.

 

کاربردهای جوشکاری زیر آب

این نوع جوشکاری معمولاً برای طیف وسیعی از کاربردهای دریایی استفاده می‌شود. با توجه به دشواری‌ها و خطرات جوشکاری زیر آب، بیشتر این کارها در آب‌های کم‌عمق یا ابتدا با جابجایی سازه‌ها به مناطق خشک انجام می‌شود.

بااین‌حال، جوشکاری سازه‌ها در اعماق بیشتر می‌تواند در هزینه‌های حذف سازه از آب و همچنین هزینه‌های اتصال خشک صرفه‌جویی کند. جوشکاری زیر آب نه‌تنها باعث صرفه‌جویی در هزینه‌ها می‌شود، بلکه می‌تواند برای انجام تعمیرات اضطراری نیز مورد استفاده قرار گیرد.

جوشکاری زیر آب برای جوشکاری سازه‌های دریایی همچون کشتی ها، سدها، سکوهای نفتی، خطوط لوله، پل‌ها و موارد دیگر استفاده می‌شود. هم‌چنین، تکنیک‌های جوشکاری زیر آب در کاربردهای مربوط به نیروگاه‌های هسته‌ای، رودخانه‌ها، کانال‌ها و غیره استفاده می‌شوند.

 

جمع بندی

جوشکاری زیر آب اگرچه خطرات خاص خود را دارد و یکی از مشاغل بسیار سخت محسوب می‌شود، اما به دلیل نیاز بالا به انجام اتصالات در کاربردهایی نظیر سکوهای نفتی، خطوط لوله دریایی و کشتی‌ها، یکی از پردرآمدترین شغل‌ها نیز هست. این فرآیند به روشش‌های مختلفی انجام می‌شود که همگی آن‌ها در دو گروه جوشکاری خشک جوشکاری مرطوب جای می‌گیرند.