Qual é a diferença entre soldagem úmida e seca subaquática?

A soldagem subaquática, como uma tecnologia crítica na engenharia marítima, exploração de petróleo offshore e manutenção de infraestrutura subaquática, é dividida em duas categorias principais: soldagem subaquática úmida e soldagem subaquática seca. Essas duas tecnologias diferem significativamente no ambiente de operação, equipamentos, desempenho de soldagem e cenários de aplicação. Um entendimento claro de suas diferenças é crucial para selecionar o método de soldagem apropriado em projetos práticos.
Diferenças centrais no ambiente de operação
Soldagem subaquática úmida
Na soldagem subaquática úmida, o soldador e a zona de soldagem estão completamente expostos ao ambiente aquático durante o processo de soldagem. Não há dispositivo de isolamento entre a operação de soldagem e a água circundante, e o arco de soldagem queima diretamente na água. A temperatura da água, pressão e vazão na área de trabalho afetarão diretamente o processo de soldagem. Por exemplo, em áreas do mar raso com uma profundidade de água de 10 a 30 metros, a pressão da água pode atingir 1 a 3 atmosferas e o fluxo de água pode fazer com que o arco flutue, aumentando a dificuldade de soldagem.
Soldagem subaquática a seco 
A soldagem subaquática a seco cria um espaço de trabalho seco ou semi-seco para a área de soldagem. Uma câmara selada (como um vaso de pressão ou habitat) é instalada em torno da posição de soldagem, e a água na câmara é drenada ou substituída por gás inerte (como o argônio) para simular um ambiente de soldagem em forma de terra. O soldador pode operar dentro da câmara ou controlar o robô de solda remotamente. A pressão na câmara é geralmente equilibrada com a pressão externa da água para evitar danos estruturais na câmara. Por exemplo, na soldagem do mar profundo a uma profundidade de 100 metros, a pressão interna da câmara será ajustada para 10 atmosferas para corresponder à pressão externa da água.
Diferenças no equipamento e materiais de soldagem
Soldagem subaquática úmida
• Fonte de energia de soldagem: fontes especiais de energia CC com alta estabilidade de corrente são necessárias para resistir à interferência da água no arco. A corrente de saída é geralmente de 300 a 600A e a tensão é de 20 a 40V, que pode manter a combustão do arco na água.
• Eletrodo: os eletrodos à prova d'água são usados. O revestimento desses eletrodos contém ingredientes como fluxo e agentes geradores de gás. Quando aquecidos, os agentes geradores de gás liberam gases de proteção (como dióxido de carbono e hidrogênio) para formar um filme de gás ao redor do arco, isolando parte da água. Por exemplo, os eletrodos subaquáticos E7018 têm um revestimento espesso que pode diminuir a taxa de resfriamento da piscina fundida.
• Equipamento do soldador: o soldador usa um traje de mergulho, capacete de mergulho e luvas à prova d'água. A tocha de soldagem foi projetada para ser à prova d'água e choque anti-elétrico, com uma camada isolante para evitar vazamentos de corrente.
Soldagem subaquática a seco
• Sistema de câmara selada: este é o equipamento principal, incluindo conchas resistentes à pressão, bombas de água, válvulas de controle de gás e sensores de pressão. A câmara é geralmente feita de liga de aço ou titânio de alta resistência para suportar alta pressão da água. Por exemplo, a câmara de soldagem a seco usada em plataformas de petróleo offshore pode obter uma resistência à pressão de até 50 atmosferas, adaptando-se a ambientes de mar profundo abaixo de 500 metros.
• Equipamento de soldagem: ele pode usar métodos de soldagem semelhantes aos da terra, como soldagem de arco de metal blindado (SMAW) e soldagem de arco de metal a gás (GMAW). A fonte de energia de soldagem e a tocha não precisam de tratamento à prova d'água especial, mas precisam ser compatíveis com o ambiente de pressão na câmara.
• Sistemas auxiliares: sistemas de suprimento de gás inerte (para manter o ambiente seco na câmara), estão incluídos sistemas de controle de temperatura (para evitar condensação) e sistemas de monitoramento de vídeo (para ajudar a operação remota).
Diferenças no desempenho e qualidade da soldagem
Soldagem subaquática úmida
• Estabilidade do arco: o arco é facilmente perturbado pelo fluxo de água e vapor de água, resultando em combustão instável. A taxa de resfriamento da piscina derretida é extremamente rápida (cerca de 10 a 100 vezes a soldagem da terra), o que pode causar rachaduras frias na solda.
• Propriedades mecânicas de solda: a resistência à tração da solda é geralmente de 70% a 80% da soldagem da terra, e a resistência ao impacto é menor. Por exemplo, a energia de impacto do metal de solda na soldagem úmida do aço carbono é geralmente de 20 a 30J, que é significativamente inferior a 40-60J na soldagem da terra.
• Taxa de defeitos: é propenso a defeitos como poros (causados ​​por vapor de água que entra no pool fundido), fusão incompleta (causada por resfriamento rápido) e inclusão de escória (causada pela falta de fluidez do metal fundido). A taxa qualificada de soldagem única é geralmente de 60%a 80%.
Soldagem subaquática a seco
• Estabilidade do arco: o arco queima em um ambiente de gás seco ou inerte, com estabilidade próxima à da soldagem da terra. A taxa de resfriamento da piscina derretida é lenta, o que é propício à fuga do gás e à flutuação da escória.
• Propriedades mecânicas de solda: a resistência e a resistência da solda estão próximas às da soldagem da terra. Por exemplo, a resistência à tração da solda na soldagem a seco de aço de baixa liga pode atingir 90% a 100% da soldagem de terra, e a energia de impacto pode atingir 35-50J.
• Taxa de defeito: a taxa de defeito é baixa e a taxa qualificada de soldagem única pode atingir 90%a 95%. Defeitos comuns são causados ​​principalmente pela configuração inadequada de parâmetros, como superaquecimento ou penetração insuficiente.
Diferenças nos cenários de aplicação e custo
Soldagem subaquática úmida
• Escopo de aplicação: adequado para águas rasas (geralmente dentro de 50 metros) e estruturas não críticas, como reparo de emergência de oleodutos subaquáticos, manutenção de pontes fluviais e soldagem de pequenos componentes subaquáticos. Por exemplo, quando um vazamento de oleoduto de abastecimento de água de 20 metros de profundidade, a soldagem úmida pode ser usada para conectar temporário.
• Custo: o investimento do equipamento é baixo (principalmente equipamentos de mergulho e eletrodos especiais), e o ciclo de construção é curto. O custo por metro de soldagem é geralmente de 500 a 1.000 dólares americanos, adequado para projetos com orçamentos limitados.
• Vantagens e desvantagens: a vantagem é flexibilidade e resposta rápida; A desvantagem é a baixa qualidade da soldagem e os altos requisitos para as habilidades dos soldadores (eles precisam dominar tecnologias de mergulho e soldagem).
Soldagem subaquática a seco
• Escopo de aplicação: Adequado para águas profundas (mais de 50 metros) e estruturas-chave, como soldagem de plataformas de perfuração de petróleo offshore, instalação de oleodutos de profundidade e manutenção de componentes subaquáticos da usina nuclear. Por exemplo, a soldagem de conectores de oleoduto de 300 metros de profundidade deve usar soldagem a seco para garantir a confiabilidade a longo prazo.
• Custo: o investimento do equipamento é enorme (o custo de um conjunto de sistema de câmara de soldagem a seco pode atingir milhões de dólares) e o trabalho de preparação é complicado (como instalação da câmara e teste de pressão). O custo por metro de soldagem é de 5.000 a 20.000 dólares americanos, que é usado apenas em projetos de alto valor.
• Vantagens e desvantagens: a vantagem é alta qualidade e estabilidade de soldagem, que podem atender aos rígidos padrões de engenharia; A desvantagem é baixa flexibilidade e longo ciclo de construção.
Sugestões de seleção para aplicações de engenharia
Especialistas do setor sugerem que a escolha entre soldagem úmida e seca subaquática deve ser baseada nos seguintes fatores:
• Profundidade da água: a soldagem úmida é preferida para águas rasas a 50 metros, e a soldagem a seco é recomendada para águas profundas superiores a 50 metros.
• Importância estrutural: estruturas-chave (como plataformas de petróleo e equipamentos de energia nuclear) que requerem operação segura a longo prazo deve usar soldagem a seco; Estruturas não críticas ou reparos temporários podem usar soldagem úmida.
• Ciclo de orçamento e construção: a soldagem úmida é adequada para projetos com orçamentos apertados e horários urgentes; A soldagem a seco é escolhida quando a qualidade é a consideração principal e o orçamento é suficiente.
• Requisitos de qualidade de soldagem: se a solda precisar suportar cargas de alta pressão, corrosão ou fadiga (como tubulações submarinas), a soldagem a seco é necessária; Se for necessário apenas uma conexão temporária, a soldagem úmida poderá atender aos requisitos.
Em conclusão, a soldagem úmida e seca subaquática tem suas próprias características e cenários aplicáveis. Com o desenvolvimento da engenharia marítima, a tecnologia de soldagem a seco está melhorando constantemente (como a aplicação da soldagem de robôs em câmaras), enquanto a soldagem úmida também está otimizando eletrodos e processos para melhorar a qualidade. Na futura engenharia subaquática, as duas tecnologias se complementam para fornecer suporte técnico ao desenvolvimento e manutenção da infraestrutura subaquática.