Suche spawanie podwodne: spawanie hiperbaryczne w habitacie

Czym jest suche spawanie hiperbaryczne

Suche spawanie hiperbaryczne umieszcza szczelną komorę — habitat — wokół rurociągu lub elementu i wypycha wodę z przestrzeni roboczej. Wewnątrz spawacz pracuje w suchej atmosferze gazowej utrzymywanej pod ciśnieniem odpowiadającym otaczającej głębokości wody, a nie w samej wodzie.

To właśnie habitat zamienia zadanie wykonywane w otwartej wodzie w coś bliższego spawaniu nadwodnemu: suchy element, kontrolowana atmosfera oraz wystarczająco dużo miejsca wokół złącza, by prawidłowo je wykonać, przy czym woda jest powstrzymywana, zamiast napierać na łuk.

Gdzie stosuje się suche spawanie hiperbaryczne

Suche spawanie hiperbaryczne stało się standardową metodą dla wysokiej jakości, krytycznych połączeń — tie-inów oraz napraw podmorskich rurociągów i innych ciśnieniowych konstrukcji morskich — gdzie skutki spoiny niespełniającej wymagań są poważne.

Wykonawcy prac na rurociągach na Morzu Północnym polegają na tej technice od lat osiemdziesiątych, a systemy już eksploatowane osiągały głębokości robocze do około 250 metrów.

Ponieważ atmosfera, podgrzewanie wstępne i parametry spawania wewnątrz habitatu są kontrolowane, a nie pozostawione otwartej wodzie, suche spawanie hiperbaryczne może być wymagane wszędzie tam, gdzie kodeks dotyczący rurociągów, specyfikacja projektu lub towarzystwo klasyfikacyjne ustala kryteria akceptacji dla prac ciśnieniowych.

• Tie-iny i naprawy podmorskich rurociągów naftowych i gazowych
• Ciśnieniowe konstrukcje morskie (offshore)
• Krytyczne złącza, w przypadku których specyfikacja projektu wymaga kontrolowanego, suchego środowiska spawania

Dlaczego jakość jest porównywalna ze spawaniem nadwodnym

Sucha strefa spawania oznacza, że parametry spawania, takie jak atmosfera gazowa, temperatura podgrzewania wstępnego i ilość wprowadzanego ciepła, można utrzymać w ściślejszych, bardziej powtarzalnych granicach niż pozwala na to otwarta woda. To właśnie ta kontrola sprawia, że suche spawanie hiperbaryczne osiąga poziom jakości porównywalny z konwencjonalnym spawaniem nadwodnym.

Ta kontrolowalność jest też powodem, dla którego suche spawanie hiperbaryczne jest zazwyczaj preferowaną metodą dla napraw krytycznych, ciśnieniowych lub narażonych na obciążenia zmęczeniowe, w przypadku których środowisko spawania musi być jak najbardziej kontrolowalne.

Sucha, kontrolowana atmosfera pozwala również uniknąć bardzo szybkiego chłodzenia i pochłaniania wodoru, które ograniczają hiperbaryczne spawanie mokre, gdzie łuk pozostaje w bezpośrednim kontakcie z otaczającą wodą. To główny powód, dla którego suche spawanie hiperbaryczne jest metodą z wyboru tam, gdzie kodeks wymaga kryteriów akceptacji właściwych dla spawania nadwodnego.

Logistyka i koszty

Za całą tę kontrolę trzeba zapłacić. Zanim wykonany zostanie choćby jeden ścieg spoiny, sam habitat musi zostać zbudowany, opuszczony na miejsce i uszczelniony wokół rurociągu lub konstrukcji, a następnie precyzyjnie ustawiony nad złączem.

Wewnątrz załoga musi zarządzać atmosferą gazową i utrzymywać ciśnienie wewnętrzne odpowiadające otaczającej głębokości wody przez cały czas trwania prac.

Łączność i dostęp inspekcyjny trzeba przez cały czas utrzymywać do szczelnej, znajdującej się pod ciśnieniem przestrzeni, a na większych głębokościach prace wykonują nurkowie korzystający z systemu closed-bell oraz nurkowie saturowani — specjaliści, którzy przez dłuższy czas żyją pod ciśnieniem i są przewożeni między systemem saturacyjnym a miejscem pracy w zamkniętym dzwonie nurkowym.

Koordynacja całego tego wsparcia na powierzchni wydłuża czas i podnosi koszty jeszcze zanim samo spawanie może się rozpocząć, dlatego mobilizacja suchego spawania hiperbarycznego jest znacznie bardziej złożona i kosztowna niż w przypadku spawania mokrego. Przy krytycznych pracach podmorskich ta inwestycja jest tym, co zapewnia wyższą, bardziej powtarzalnie osiągalną jakość spoiny.

Normy i kwalifikacja

Podobnie jak w przypadku spawania mokrego, suche spawanie hiperbaryczne wymaga zarówno wykwalifikowanego spawacza, jak i zakwalifikowanej technologii spawania. Indywidualna kwalifikacja spawacza lub welding operatora (LK) potwierdza, że dana osoba posiada kompetencje w ustalonym zakresie; kwalifikowanie technologii spawania (LMK/WPQR) odrębnie potwierdza, że technologia stosowana przez firmę jest w stanie wytworzyć złącze o wymaganych właściwościach w zakwalifikowanych warunkach hiperbarycznych.

Dodatkowo, oprócz kwalifikacji spawacza i technologii spawania, operator, zamawiający lub towarzystwo klasyfikacyjne — takie jak DNV, Lloyd’s Register, ABS lub Bureau Veritas — może wymagać zatwierdzenia projektowego lub klasyfikacyjnego.

• EN ISO 15618-2 — dla spawacza-nurka przy ręcznym lub częściowo zmechanizowanym suchym spawaniu hiperbarycznym oraz dla welding operatora przy spawaniu w pełni zmechanizowanym lub zautomatyzowanym
• ISO 15614-10 — dotycząca kwalifikowania technologii spawania dla suchego spawania hiperbarycznego; WPS musi obejmować rzeczywiście zastosowane warunki hiperbaryczne wraz z pozostałymi zmiennymi zasadniczymi
• AWS D3.6M — amerykański kodeks spawania podwodnego, gdy wymaga tego projekt lub zamawiający

Suche spawanie hiperbaryczne a nasze szkolenie

Dla jasności: Hyperbaric Welding Center szkoli i kwalifikuje spawaczy podwodnych w zakresie hiperbarycznego spawania mokrego, a nie suchego spawania hiperbarycznego (w habitacie). Jest to kwalifikacja stanowiąca podstawę większości cywilnych i konstrukcyjnych prac spawalniczych pod wodą w Europie oraz standardowy punkt wyjścia, zanim nurek wyspecjalizuje się w kierunku prac w habitacie u pracodawcy.

Spawacz-nurek, który uzyska u nas kwalifikację w zakresie spawania mokrego, zgodnie z EN ISO 15618-1 lub AWS D3.6M, pod nadzorem DNV, posiada bazowe kompetencje spawalnicze, na których pracodawcy zajmujący się suchym spawaniem hiperbarycznym budują szkolenie specyficzne dla habitatu.

Suche czy mokre?

Suche spawanie hiperbaryczne nie zawsze jest właściwym wyborem: spawanie mokre pozostaje elastyczne, szybsze w mobilizacji i mniej wymagające sprzętowo w przypadku prac konstrukcyjnych, które nie wymagają kontroli na poziomie habitatu. Wybór między tymi dwiema metodami zależy od wymaganej jakości spoiny, głębokości oraz specyfikacji projektu.

W przypadku prac konstrukcyjnych o niższym ryzyku i na mniejszych głębokościach dodatkowa logistyka habitatu rzadko się opłaca — i to właśnie tam spawanie mokre pozostaje naturalnym wyborem.