RU62350U1

RU62350U1 - INSTALLATION FOR UNDERWATER SEMI-AUTOMATIC WELDING

Info

Publication number: RU62350U1
Application number: RU2006146353/22U
Authority: RU
Inventors: Анатолий Николаевич Захаров; Владимир Владимирович Пасхин; Анвар Набиуллович Хабибуллин; Виктор Георгиевич Филиппенко
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Подводсервис"
Priority date: 2006-12-26
Filing date: 2006-12-26
Publication date: 2007-04-10

Abstract

Предложение относится к сварочной технике и предназначено для проведения подводных сварочных работ на глубине до 60 м в среде защитного газа электродной проволокой (сплошной или порошковой) при ремонте гидротехнических сооружений, морских стационарных платформ, корпусов судов, а также сварки или заварки дефектов подводных магистральных нефтегазопроводов. Установка включает соединенные с блоком управления источник сварочного тока и средство подачи защитного газа, соединенное с газовыми магистралями. Блок подачи сварочной проволоки соединен со сварочной горелкой. Установка снабжена рабочей камерой для размещения в ней водолаза-сварщика, выполненной с возможностью установки в зоне сварки. Блок вентиляции рабочей камеры соединен с камерой газовыми шлангами и содержит дымовой фильтр с компрессором и систему контроля содержания кислорода. Рабочая камера выполнена в виде открытого водолазного колокола с возможностью его герметизации со стороны изделия. Блок управления выполнен с возможностью обеспечения работы установки в импульсном и непрерывном режиме, регулирования скорости подачи проволоки, подачи напряжения на кнопку управления горелкой. Технический результат заключается в улучшении условий формирования сварного шва за счет обеспечения минимальной задымленности зоны производимых работ и доступности зоны сварки для сварщика, располагаемого в рабочей камере большого объема с возможностью легкого манипулирования сварочной горелкой.The proposal relates to welding equipment and is intended for underwater welding operations to a depth of 60 m in a shielding gas environment using electrode wire (solid or cored) for the repair of hydraulic structures, offshore fixed platforms, ship hulls, as well as welding or welding of defects in underwater oil and gas pipelines. The installation includes a welding current source connected to the control unit and a protective gas supply means connected to gas lines. The wire feed unit is connected to the welding torch. The installation is equipped with a working chamber for placement of a diver-welder, made with the possibility of installation in the welding zone. The ventilation unit of the working chamber is connected to the chamber by gas hoses and contains a smoke filter with a compressor and an oxygen content control system. The working chamber is made in the form of an open diving bell with the possibility of sealing it from the side of the product. The control unit is configured to provide operation of the installation in a pulsed and continuous mode, control the wire feed speed, apply voltage to the burner control button. The technical result consists in improving the conditions for the formation of a weld by ensuring minimal smoke in the area of work and the availability of a weld zone for a welder located in a large working chamber with the possibility of easy manipulation of the welding torch.

Description

Предложение относится к сварочной технике и предназначено для проведения подводных сварочных работ на глубине до 60 м в среде защитного газа электродной проволокой (сплошной или порошковой), например, при ремонте гидротехнических сооружений, морских стационарных платформ, корпусов судов, а также сварки или заварки дефектов подводных магистральных нефтегазопроводов (далее трубопроводов).The proposal relates to welding equipment and is intended for carrying out underwater welding operations at a depth of up to 60 m in a shielding gas environment using electrode wire (solid or cored), for example, when repairing hydraulic structures, offshore stationary platforms, ship hulls, as well as welding or welding underwater defects trunk oil and gas pipelines (hereinafter pipelines).

Из уровня техники известна установка для проведения подводных сварочных работ (см. SU 1237356 А1, МПК В23К 37/04, 15.06.1986), которая включает подводный аппарат для размещения в нем оператора сварочных работ и само устройство для сварки, выдвигаемое к обрабатываемой металлоконструкции на телескопической штанге на необходимую длину. Необходимые сварочные операции выполняются с помощью манипулятора.The prior art installation for carrying out underwater welding works (see SU 1237356 A1, IPC V23K 37/04, 06/15/1986), which includes an underwater apparatus for accommodating the welding operator in it and the welding device itself, extended to the metal structure being processed on telescopic rod to the required length. Necessary welding operations are performed using the manipulator.

Данная установка позволяет осуществлять автоматическую сварку, однако, она не всегда возможна при проведении ремонта дефектов, расположенных в труднодоступных местах металлоконструкции.This installation allows automatic welding, however, it is not always possible when repairing defects located in hard-to-reach metal structures.

Известно устройство для дуговой сварки в среде защитных газов под водой (см. RU 2103127 С1, МПК В23К 9/16, 27.01.1998), содержащее герметизируемую камеру, устанавливаемую в сварочной зоне, выполненную с возможностью подачи в нее защитного газа. Наблюдение за процессом сварки осуществляется сварщиком, находящимся в маске, через смотровое стекло средства визуального наблюдения зоны сварки.A device is known for arc welding in a shielding gas environment under water (see RU 2103127 C1, IPC V23K 9/16, 01/27/1998), containing a sealed chamber installed in the welding zone, configured to supply protective gas to it. Monitoring of the welding process is carried out by the welder, who is in the mask, through the sight glass of the means for visual observation of the welding zone.

Устройство позволяет проводить работы на небольших глубинах, обзор зоны сварки затруднен из-за использования дополнительных средств и удаления сварщика от места сварки.The device allows you to work at shallow depths, a review of the welding zone is difficult due to the use of additional tools and the removal of the welder from the welding site.

Наиболее близким аналогом (прототипом) предложенной установки является полуавтомат для сварки, раскрытый в книге МАДАТОВ Н.М. и др., Организация и технология подводного судоремонта, Москва, Транспорт, 1973, с.84-85. Известная установка состоит из наземной и подводной частей. В наземную часть входят соединенные последовательно блок управления и источник сварочного тока, а также баллоны защитного газа, соединенные с газовой магистралью устройства. Подводная часть включает блок подачи электродной проволоки, соединенный со сварочной горелкой.The closest analogue (prototype) of the proposed installation is a semiautomatic device for welding, disclosed in the book MADATOV N.M. et al., Organization and technology of underwater ship repair, Moscow, Transport, 1973, pp. 84-85. Known installation consists of ground and underwater parts. The ground part includes a control unit and a welding current source connected in series, as well as shielding gas cylinders connected to the device’s gas main. The underwater portion includes an electrode wire feed unit connected to a welding torch.

Приведенный аналог не может быть использован для "сухой" сварки, поэтому требует специальных сварочных материалов, не всегда обеспечивающих должный уровень качества сварки.The given analogue cannot be used for "dry" welding; therefore, it requires special welding materials that do not always ensure the proper level of welding quality.

Задачей предлагаемого решения является разработка установки, позволяющей производить сварочные работы на больших площадях дефектных участков под водой на глубине до 60 м с высоким качеством сварки и максимальным удобством для сварщика.The objective of the proposed solution is to develop a facility that allows welding work on large areas of defective areas under water at a depth of up to 60 m with high quality welding and maximum convenience for the welder.

Технический результат, полученный при решении указанной задачи, заключается в улучшении условий формирования сварного шва за счет обеспечения минимальной задымленности зоны производимых работ и доступности зоны сварки для сварщика, располагаемого в рабочей камере большого объема с возможностью легкого манипулирования сварочной горелкой.The technical result obtained in solving this problem is to improve the conditions for the formation of a weld by ensuring a minimum smoke area of the work performed and the availability of the weld zone for the welder located in a large working chamber with the possibility of easy manipulation of the welding torch.

Указанная задача решена за счет того, что установка для сварки под водой в среде защитных газов, включающая соединенные с блоком управления источник сварочного тока, блок подачи сварочной проволоки, соединенный со сварочной горелкой, а также средство подачи защитного газа, соединенное с газовыми магистралями,This problem is solved due to the fact that the installation for welding under water in a shielding gas environment, including a welding current source connected to the control unit, a welding wire feed unit connected to the welding torch, and a protective gas supply means connected to gas lines,

дополнительно снабжена рабочей камерой, обеспечивающей размещение в ней водолаза-сварщика, выполненной с возможностью установки в зоне сварки, а также блоком вентиляции рабочей камеры, is additionally equipped with a working chamber, ensuring the placement of a diver-welder, made with the possibility of installation in the welding zone, as well as a ventilation unit of the working chamber,

содержащим дымовой фильтр с компрессором и систему контроля содержания кислорода, соединенным с камерой газовыми шлангами.containing a smoke filter with a compressor and an oxygen content control system connected to the chamber by gas hoses.

Блок подачи сварочной проволоки выполнен герметичным с возможностью размещения его под водой и содержит протяжной роликовый механизм подачи проволоки, катушку проволоки и электродвигатель.The welding wire feed unit is sealed with the possibility of placing it under water and contains a long-drawn roller wire feed mechanism, a wire spool and an electric motor.

Рабочая камера выполнена в виде открытого водолазного колокола с возможностью его герметизации со стороны изделия.The working chamber is made in the form of an open diving bell with the possibility of sealing it from the side of the product.

Корпус рабочей камеры имеет два отверстия, снабженных кранами для регулирования скорости выпуска газа, одно из которых соединено с блоком вентиляции, а другое предназначено для выпуска газа в воду.The housing of the working chamber has two holes equipped with taps for regulating the rate of gas release, one of which is connected to the ventilation unit, and the other is designed to release gas into the water.

Блок управления выполнен с возможностью обеспечения работы установки в импульсном и непрерывном режиме, регулирования скорости подачи проволоки, подачи напряжения на кнопку управления горелкой.The control unit is configured to provide operation of the installation in a pulsed and continuous mode, control the wire feed speed, apply voltage to the burner control button.

На фиг.1 приведена структурная схема установки подводной полуавтоматической сварки.Figure 1 shows the structural diagram of the installation of underwater semi-automatic welding.

На фиг.2 приведена схема размещения рабочей камеры относительно ремонтируемого изделия (трубопровода).Figure 2 shows the layout of the working chamber relative to the repaired product (pipeline).

Установка состоит из наземной и подводной частей.The installation consists of ground and underwater parts.

Наземная часть установки включает соединенные последовательно блок 1 управления и источник 2 сварочного тока, баллоны 3 защитного газа, соединенные через редуктор 4 и коллектор 5 с газовыми магистралями установки, компрессор 6, на входе которого установлен дымовой фильтр 7, а на выходе - датчик 8 кислорода.The ground part of the installation includes a control unit 1 and a welding current source 2 connected in series, shielding gas cylinders 3 connected through a reducer 4 and a manifold 5 to the gas lines of the installation, a compressor 6, at the inlet of which a smoke filter 7 is installed, and at the output is an oxygen sensor 8 .

Подводная часть установки включает: блок 9 подачи проволоки, состоящий из роликового механизма 10 подачи проволоки, электродвигателя 11 и катушки 12 электродной проволоки, рабочую камеру 13, герметично устанавливаемую на дефектный участок ремонтируемого изделия 14, и сварочную горелку 15.The underwater part of the installation includes: a wire feed unit 9, consisting of a roller wire feed mechanism 10, an electric motor 11 and an electrode wire coil 12, a working chamber 13 sealed to a defective portion of the item to be repaired 14, and a welding torch 15.

Источник 2 сварочного тока содержит блок контрольно-измерительных приборов - амперметр 16 и вольтметр 17. Выходы источника 2 сварочного тока соединены соответственно с первым входом 18 блока 9 подачи проволоки и с ремонтируемым изделием 14 (позиция 19 - кабель заземления). Второй и третий входы блока 9 соединены соответственно с выходом 20 блока 1 управления и газовой магистралью 21 с баллонами 3 защитного газа. Выходы блока 9 соединены со The welding current source 2 contains a block of instrumentation - an ammeter 16 and a voltmeter 17. The outputs of the welding current source 2 are connected respectively to the first input 18 of the wire feed unit 9 and to the item 14 being repaired (position 19 is the ground cable). The second and third inputs of block 9 are connected respectively to the output 20 of the control unit 1 and the gas line 21 with shielding gas cylinders 3. The outputs of block 9 are connected to

сварочной горелкой 15 кабелем 22 подачи электродной проволоки и электрического тока и кабелем 23 подачи питания на кнопку управления сварочной горелки 15. В рабочую камеру 13 через газовый шланг 24 поступает защитный газ через коллектор 5 либо от баллонов 3 через редуктор 4, либо с выхода компрессора 6.with a welding torch 15 with a cable 22 for supplying electrode wire and electric current and a cable 23 for supplying power to the control button of the welding torch 15. Shielding gas enters the working chamber 13 through a gas hose 24 through a manifold 5 either from cylinders 3 through a reducer 4 or from the output of compressor 6 .

При сварке в ограниченном пространстве рабочей камеры 13 происходит задымление внутреннего объема, видимость снижается до нулевой. Для очистки газовой среды от задымления внутри рабочей камеры предусмотрена вентиляция внутреннего пространства корпуса. На верхней поверхности корпуса рабочей камеры 13 выполнены два отверстия 25, 26 для вентиляции газовой среды внутри корпуса камеры 13. К штуцеру основного вентиляционного отверстия подсоединен шланг 27 для отвода защитного газа из внутреннего объема рабочей камеры 13 к дымовому фильтру 7, который предназначен для очистки газовой смеси от сварочного дыма и загрязнений. После очистки газ поступает на вход компрессора 6, а затем с выхода компрессора 6 - по шлангу 24 подачи газа через коллектор 5 в корпус рабочей камеры 13. Таким образом, обеспечивается непрерывная вентиляция газовой среды рабочей камеры 13. Через вентиляционное отверстие 26 газ выпускается непосредственно в воду. В отверстия 25, 26 установлены краны для регулировки скорости выпуска газа. Утечки в системе пополняются от газовых баллонов 3. Излишки газа удаляются через нижний край корпуса рабочей камеры 13. При необходимости газ может быть выпущен через вентиляционное отверстие 26, при этом внутреннее пространство рабочей камеры 13 заполняется водой.When welding in a limited space of the working chamber 13, smoke of the internal volume occurs, visibility is reduced to zero. To clean the gas environment from smoke inside the working chamber, ventilation of the internal space of the housing is provided. Two openings 25, 26 are made on the upper surface of the working chamber 13 for ventilation of the gas medium inside the chamber 13. A hose 27 is connected to the main vent hole for the protective gas from the internal volume of the working chamber 13 to the smoke filter 7, which is designed to clean the gas mixtures from welding fumes and contaminants. After cleaning, the gas enters the inlet of the compressor 6, and then from the outlet of the compressor 6 through the gas supply hose 24 through the manifold 5 to the housing of the working chamber 13. This ensures continuous ventilation of the gas medium of the working chamber 13. Through the ventilation hole 26, gas is released directly into water. Cranes are installed in the openings 25, 26 to adjust the rate of gas release. Leaks in the system are replenished from gas cylinders 3. Excess gas is removed through the lower edge of the housing of the working chamber 13. If necessary, gas can be released through the ventilation hole 26, while the inner space of the working chamber 13 is filled with water.

Блок 1 управления выполнен в металлическом корпусе, электрическая схема блока обеспечивает работу установки в режимах «наладка - работа», «водолаз-оператор», работу в импульсном и непрерывном режимах, а также регулирование скорости подачи проволоки и ее стабильность, подачу напряжения питания на кнопку управления горелкой, т.е. обеспечивает на поверхности управление процессом подводной сварки.The control unit 1 is made in a metal case, the electrical circuit of the unit ensures the operation of the installation in the modes "commissioning - work", "diver-operator", work in pulsed and continuous modes, as well as regulating the wire feed speed and its stability, supply voltage to the button burner control i.e. provides surface control of the underwater welding process.

В качестве источника 2 сварочного тока может быть использован генератор постоянного тока или импульсный генератор, содержащие измерительные приборы - вольтметр и амперметр класса точности не ниже 2,5, предназначенные для контролирования напряжения на сварочной дуге и величины сварочного тока.As a source 2 of welding current, a direct current generator or a pulse generator can be used, containing measuring instruments - a voltmeter and an ammeter of accuracy class at least 2.5, designed to control the voltage on the welding arc and the magnitude of the welding current.

Газовые баллоны 3 содержат инертные газы СО₂, Аг или их смесь требуемого процентного соотношения, которые через редуктор 4 по газовым магистралям поступают в корпус блока 9, в сварочную горелку 15 и в рабочую камеру 13.Gas cylinders 3 contain inert gases CO ₂ , Ar, or a mixture of the required percentage, which through the reducer 4 through the gas mains enter the block 9, the welding torch 15 and the working chamber 13.

Блок 9 подачи проволоки, размещаемый под водой вблизи места проведения сварки, выполнен герметичным и содержит протяжной роликовый механизм 10 подачи проволоки, катушку 12 проволоки требуемой марки и электродвигатель 11. Для компенсации давления воды на корпус погружного блока 9 предусмотрена пневматическая компенсирующая система блока, состоящая из редуктора регулировки давления газа внутри корпуса и стравливающего клапана избыточного давления внутри корпуса.The wire feed unit 9, placed under water near the place of welding, is airtight and contains a lingering roller mechanism 10 for feeding wire, a coil 12 of wire of the required grade and an electric motor 11. To compensate for the water pressure on the housing of the submersible block 9, a pneumatic compensating system of the block is provided, consisting a gearbox for adjusting the gas pressure inside the housing; and a pressure relief valve inside the housing.

Рабочая камера 13, герметично устанавливаемая на дефектный участок ремонтируемого изделия 14, выполнена в виде открытого водолазного колокола (кессона) с возможностью размещения внутри водолаза-сварщика.The working chamber 13, hermetically mounted on the defective area of the item 14 being repaired, is made in the form of an open diving bell (caisson) with the possibility of placement inside a welder diver.

После монтажа установки и рабочей камеры на дефектном участке ремонтируемого изделия, размещенного под водой, по шлангу 24 подвода газовой смеси от баллонов 3 подается защитный газ в корпус камеры 13. Подача газа осуществляется с давлением, регулируемым редуктором 4 и определяемым глубиной проведения работ, и производится до вытеснения воды к нижнему краю корпуса камеры 13. Все работы внутри камеры проводятся в шланговом водолазном снаряжении, с кабельной связью. Для предотвращения попадания кислорода с выдыхаемым воздухом внутрь корпуса, воздух от выдоха отводится за пределы корпуса. Для обеспечения взрывобезопасной среды внутри корпуса датчиком кислорода 8 производится постоянный контроль за содержанием кислорода в составе защитного газа. При появлении кислорода в составе газовой среды (до 5%) сварочные работы прекращаются.After installing the installation and the working chamber on the defective area of the repaired product, placed under water, shielding gas is supplied to the chamber 13 via the gas mixture supply hose 24 from the cylinders 3. The gas is supplied with a pressure regulated by a pressure reducer 4 and determined by the depth of work, and is carried out until water is displaced to the lower edge of the chamber 13. All work inside the chamber is carried out in hose diving equipment, with cable connection. To prevent the ingress of oxygen with exhaled air into the body, air from the exhale is discharged outside the body. To ensure an explosion-proof environment inside the case with an oxygen sensor 8, continuous monitoring of the oxygen content in the shielding gas is carried out. When oxygen appears in the composition of the gas medium (up to 5%), welding operations cease.

Выполнение рабочей камеры установки подводной полуавтоматической сварки в виде открытого водолазного колокола с возможностью размещения в нем водолаза-сварщика, наличие в составе установки системы вентиляции газовой среды и контроля содержания кислорода позволяет, наряду с простотой монтажа камеры, улучшить качество сварного соединения. Кроме того, за счет больших размеров камеры обеспечивается возможность проведения сварочных работ на большой площади дефектного участка без перемещения рабочей камеры и повышается удобство проведения сварочных работ за счет хорошей видимости дефекта и свободы манипулирования сварочной горелкой.The implementation of the working chamber of the underwater semi-automatic welding installation in the form of an open diving bell with the possibility of placing a diver-welder in it, the presence of a gas medium ventilation system and oxygen control in the installation allows, along with the ease of installation of the chamber, to improve the quality of the welded joint. In addition, due to the large size of the chamber, it is possible to carry out welding work on a large area of the defective area without moving the working chamber and increases the convenience of welding due to the good visibility of the defect and the freedom of manipulation of the welding torch.

Claims

1. Installation for welding under water in a shielding gas environment, including a welding current source connected to the control unit, a welding wire feed unit connected to the welding torch, and a protective gas supply means connected to the gas lines of the installation, characterized in that it is provided a working chamber, which ensures the placement of a diver-welder in it, made with the possibility of installation in the welding zone, as well as a ventilation unit connected to the chamber with gas hoses, containing a smoke filter with compress ohm system and oxygen content control in the chamber.

2. Installation according to claim 1, characterized in that the welding wire feed unit is sealed with the possibility of placing it under water and contains a broaching roller wire feed mechanism, a wire spool and an electric motor.

3. Installation according to claim 1, characterized in that the working chamber is made in the form of an open diving bell with the possibility of sealing it from the side of the product.

4. Installation according to claim 1, characterized in that the housing of the working chamber has two openings equipped with taps for regulating the rate of gas release, one of which is connected to the ventilation unit, and the other is designed to release gas into the water.

5. Installation according to claim 1, characterized in that the control unit is configured to provide operation of the installation in a pulsed and continuous mode, control the wire feed speed, apply voltage to the burner control button.