Спосіб наповнення захисної камери газом при зварюванні під водою та пристрій для його здійснення

Изобретение относится к подводной сварке в защитной камере, в частности к способам заполнения камеры рабочим газом. Цель изобретения - упрощение оборудования, преимущественно при сварке в камерах малых размеров. Подачу газа в камеру производят из эластичной емкости, которую погружают на глубину большую, чем глубина расположения защитной камеры. Объем емкости устанавливают пропорциональным объему камеры и максимальному рабочему давлению в ней. Устройство для осуществления способа применительно, например, к стыковой сварке оплавлением состоит из сварочной головки 1 клещевого типа, защитной камеры 2, эластичной емкости 3, подсоединенной к камере посредством шлаига 4, балласта 5, соединенного с емкостью и закрепленного на сварочной головке тросом 6, намотанным на барабан 7. Это обеспечивает возможность перемещения емкости вместе с балластом относительно камеры 2 и их стопорение узлом 8. При работе устройства емкость заполняют защитным газом и производят погружение устройства на место сварки. Благодаря тому, что емкость вместе с балластом за счет троса погружается на большую глубину, чем защитная камера, в ней устанавливается большее даыление, чем в камере. Находящаяся в камере вода вытесняется этим давлением и создается необходимая атмосфера для проведения сварки. 2 с.п.ф-лы, 1 ил. [> 00 > 1646738 Изобретение относится к области подводной свзрки в защитной камере мзлых размеров. Целью изобретения является упрощение оборудования, преимущественно при 5 использовании камер малых размеров, например при контактной стыковой сварке под водой. На чертеже приведено предлагаемое устройство. 10 Устройство состоит из сварочной головки 1 клещевого типа, защитной камеры 2, эластичной емкости 3 с газом, подсоединенной к камере посредством шланга 4, балласта 5, соединенного с емкостью и 15 закрепленного на сварочной головке тросом б, намотанным на барабан 7, и узла 8 расстопорения. Сварочная машина установлена на свариваемые детали 9. Массу балласта те устанавливают рав- 20 ной весу воды, вытесняемой балластом и эластичной емкостью в недёформированном состоянии, т.е. в начальный момент погружения; 25 гяб - рб * V6 = рв ' (VeMK + V6), где рб ,рв *- удельный вес соответственно материала балласта и воды; VewK, V& - объем соответственно эластичной емкости в недеформированнсм 30 состоянии и балласта. Из данного условия определяют объем балласта \/ -—Р 6 ' У 6 ~ рь 35 и массу балласта р р Балласт с такой массой обеспечивает погружение эластичной емкости на глубину, определяемую длиной троса б. Длина троса 40 определяется в зависимости от величины избыточного давления в камере по сравнению с давлением воды на глубине сварки. При увеличении глубины на каждые 10 м давление воды возрастает на 0,1 МПа, поэ- 45 тому длина троса (в метрах) ft - 100 • РИэб, где Ризб (МПа) - избыточное давление в камере, необходимое для предотвращения проникновения воды в камеру. Погружение камеры и присоединенной 50 к ней эластичной емкости, заполненной газом, может осуществляться совместно или раздельно, однако при погружении емкость должна находиться выше уровня расположения камеры. В зтом случае при увеличе- 55 нии глубины погружения эластичная емкость деформируется под давлением столба воды, а находящийся в ней газ находится под давлением, равным давлению во ды на глубине погружения. При этом утечки sаза из емкости не происходит, так как ее выходное отоерстие находится на уровне погружения камеру, где давление воды больше. После установки камеры на свариваемые детали вытеснение воды'и регулирование давления в камере производится путем изменения глубины погружения емкости с газом. Вытеснение воды производится при расположении емкости ниже уровня погружения камеры, После полного вытеснения воды из камеры в ней устанавливается давление, равное давлению воды на глубине расположения эластичной емкости. При необходимости возможно путем перемещения емкости относительно уровня расположения камеры регулировать давление газовой среды в камере. Максимальное избыточное давление газовой среды, которое можно создать в камере, достигается при погружении эластичной емкости на дно водоема. Объем эластичной емкости определяется исходя из объема сварочной камеры и максимального рабочего давления в камере. Минимальный объем емкости s/емк.мин при условии использования герметичной камеры Уемк.мин* К • VK, где W - объем камеры, К.- коэффициент, равный отношению максимального рабочего давления э камере Ркмзкс к атмосферному давлению Ратм (давление заполнения эластичной емкости).Таким образом Vемк.мнн 37М Учитывая упругость материала эластичной емкости, возможность образования складок, неравномерность деформации стенок емкости, а также то, что часть газа остается в соединительном шланге, объем эластичной емкости следует устанавливать не менее І.ІУемк.мин. Устанавливать объем емкости более 1,5VeMK.HHH нецелесообразно вследствие неоправданного увеличения размера емкости. Перед погружением защитную камеру 2, установленную между токолодводящими зажимами сварочной головки 1, подсоединяют посредством шланга 4 к эластичной емкости 3, обьем которой определен в пределах 1,1-1,5 величины Уемк.мик (формула (2)). К емкости крепят балласт 5, масса которого установлена пропорционально объему емкости (формула (1)). Емкость с балластом крепят к сварочной головке 1 тросом б, намотанным на барабан 7. Узел 8 расстопорения переводят в застопоренное состояние при разведении токоподводящих зажимов сварочной головки. 1646738 После этого эластичную емкость 3 заполняют защитным газом под атмосферным давлением и осуществляют погружение сварочной машины на место сварки. При 5 зажатии сварочной головкой деталей 9 автоматически срабатывает узел 8 рзсстопорения. При этом эластичная емкость с балластом погружается на глубину, определяемую длиной троса. Происходит вытесне- 10 ние воды из камеры и в ней устанавливается давление, равное давлению воды на глубине расположения эластичной емкости, после чего выполняют сварку по заданной программе. 15 П р и м е р . Производят ремонт вертикального участка трубопровода р"" 219 х!2 мм, присоединяющего добывающую платформу к трубопроводу на морском дне на глубине 35 м контактной стыковой сваркой 20 оплавлением в защитной камере. Поврежденный участок трубопровода вырезают и на его место устанавливают заменяющую секцию. Между токоподводящими зажимами сварочной головки 25 устанавливают защитную камеру, закрытие которой синхронизировано с зажатием свариваемых деталей. Эластичную емкость с балластом устанавливают в верхней части сварочной головки. Эластичную емкость и 30 защитную камеру соединяют посредством гибкого резинового шланга с металлической оплеткой. Определяют минимальный объем емкости по формуле (2). Для надежной герметизации камеры достаточно создать в ней 35 давление, превышающее давление воды на глубине сварки на 0,05 МЛа. Для этого следует погрузить емкость относительно камеру на 5 м, т.е. на глубину 40 м. Отношение давления на глубине 40 м к атмосферному 40 р К = -=—£ — 4 # Минимальный объем емко срабатывающую автоматически при ззжатии труб сварочной головкой. Эластичную емкость заполняют защитным газом (аргоном) под атмосферным давлением и сварочное устройство погружают на заданную глубину (35 м). Установку защитной камеры на место сварки осуществляют одновременно с зажатием свариваемых труб токоподводящими зажимами сварочного устройства, при этом срабатывает узел расстолорения и емкость с балластом погружается на глубину 40 м (длина троса & ™ 5 м). Происходит вытеснение воды из камеры и в камере создается избыточное давление 0,05 МПа. Производятся сварка по заданной программе. Сварено два контрольных стыка, причем качество соединений соответствует требованиям СНиП. Использование изобретения значительно повышает качество свэрш упрощает оборудование и снижает стоимость подводных работ. Формула изобретения 1. Способ заполнения защитной камеры газом при сварке под водой, при котором перед сваркой вытесняют воду из рабочего объема камеры путем подачи в него защитного газа и поддерживают рабочее давление газа в процессе выполнения сварного шва, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью упрощения оборудования, преимущественно при сварке в камерах малых размеров, подачу газа производят из эластичной емкости, при этом емкость погружают на глубину большую, чем глубина расположения защитной камеры, а объем емкости устанавливают пропорционально объему камеры и максимальному рабочему давлению в ней. 2. Устройство для заполнения защитной камеры газом при сварке под водой, содергатм жащее сварочную головку, установленную сти Vewtc мин= К • V к - 72 л п р и V K = 18 л. на ней защитную камеру, связанную с заОбъем емКОСТИ VeMtc = 1 , 4 * Уемк.мин = 100 Л. 45 щитной камерой систему подачи газа для вытеснения из камеры аоды и создания в К эластичной емкости подсоединяют ней рабочего давления, о т л и ч а ю щ е е балласт, состоящий из стальных дисков масс я тем, что, с целью упрощения оборудовасой ния, система подачи газа выполнена в виде ^ 105кг. 50 эластичной емкости, снабженной балластом, масса которого пропорциональна объему емкости, при этом емкость вместе с Узел расстопорения включает консоль, балластом установлены с возможностью пена которой закрепляют эластичную емкость ремещения относительно камеры с балластом и подпружиненную защелку, 55 1646738 Редактор Н.Бобкова Составитель Г.Тютченкова Техред М.Моргентал Корректор А.Осауленко Заказ 1367 Тираж 534 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101