Журнал "Наука и жизнь", 2000 № 06 - [5]
В гидросфере может быть применена взрывная технология. Прежде всего это касается резки взрывом, используемой при ремонтных работах. Примером может служить вырезка дефектного участка подводного трубопровода либо резка трубчатых свай, на которых установлены исчерпавшие ресурс буровые или эксплуатационные платформы. Разработанные в ИЭС технологии резки взрывом безопасны для окружающей водной среды и ее обитателей. Опыт использования этой технологии на глубинах в несколько десятков метров позволяет предположить, что «резать» взрывом можно и на большей глубине. Но для этого необходимы серьезные исследования.
Возможно использование и лазерной технологии с применением твердотельного лазера и волоконной оптики. Лазер можно установить на надводном корабле, а световой луч транспортировать по волоконному световоду. Другой вариант — опустить лазер в герметичном корпусе на дно или поместить в батискаф, из которого «выпускается» световод с «горелкой». Словом, заставить работать под водой световой луч лазера в наших силах. Однако получить качественное сварное соединение очень трудно. Первые опыты по лазерной сварке под водой уже проводятся, но опять-таки необходимы серьезные эксперименты в гипербарических камерах. Видимо, предстоят длительные исследования, в том числе связанные с созданием новых присадочных материалов. Таким образом, при всей заманчивости «мокрой» сварки и резки, чтобы использовать их при строительстве и ремонте различных конструкций и сооружений под водой на больших глубинах, нужны очень серьезные, длительные и дорогие исследования и опытно-конструкторские работы.
Что касается «сухой» сварки, то выполнить ее в вакуумной камере под водой очень сложно. Ведь речь идет о том, чтобы поместить в крупногабаритную камеру либо всю сооружаемую конструкцию, либо ее узлы. Создать в такой камере вакуум при давлениях в окружающей водной среде в несколько десятков и даже сотен атмосфер чрезвычайно трудно. Полагаю, что разработки в этой области малоперспективны.
Реально можно осуществить сварку на больших глубинах в локальных камерах, которые устанавливаются в зоне сварки. В них подается газ под давлением, несколько превышающим гидростатическое давление окружающей среды. Вода вытесняется, и создается контролируемая газовая среда. Нужны только насосы высокого давления и достаточный запас газа. Необходимо следить за тем, чтобы плотность посадки камеры в зоне сварки была максимальной. В противном случае существенно возрастает расход газа, и это вызывает дополнительные трудности. Полагаю, что пока можно говорить лишь о необитаемых камерах.
Процесс сварки (резки) в камерах под водой должен быть автоматизирован. Управлять им и вести наблюдение можно только дистанционно — из батискафа либо из надводного корабля. Для этого в камере надо установить телевизионные мониторы и различные сенсоры. Информация от них будет выводиться на центральный пульт в батискафе или надводном корабле. Если батискаф оборудовать механической рукой и другими манипуляторами, то оператор сможет вмешиваться в работу при сооружении и сварке конструкции.
В случае необходимости в такой камере можно проводить антикоррозионное напыление различных конструкций. Это, например, газотермическое и плазменно-дуговое напыление, а также электродуговая металлизация. Однако о целесообразности использования этих процессов говорить пока рано. У нас нет опыта применения технологий, основанных на использовании электрической дуги при столь высоких давлениях. В этом направлении также предстоят серьезные длительные исследования в гипербарических камерах.
В камерах с контролируемой газовой атмосферой можно применять лазерный луч. Но и в этом случае предстоит добиться стабильного качества сварных соединений, создать новые присадочные материалы и технологии собственно сварки. Нужна также технология лазерной резки в условиях высокого давления газовой среды в камерах.
Все процессы сварки в камерах должен сопровождать неразрушающий контроль качества сварных швов — ультразвуковой, магнитный или рентгеновский. Естественно, процессы контроля тоже должны быть автоматизированы.
Подводная механизированная сварка при ремонте трубопровода на дне Волги.
Электроснабжение сварочных и сопутствующих технологических процессов на больших глубинах представляет самостоятельную и достаточно сложную задачу. Видимо, оптимальными, как уже было сказано, будут источники энергии, состоящие из аккумуляторной батареи и преобразователей, прежде всего инверторов. Источники питания можно поместить в герметичные кожухи с устройствами для теплообмена, опустить на дно, а после окончания работ поднять на надводный корабль либо «захоронить» на дне. Выбор варианта будет определяться экономическими соображениями. Можно разместить источники питания и в батискафе. В обоих случаях потребители электроэнергии подключаются к ним дистанционно с помощью манипуляторов, размещенных на батискафе, либо роботов.
Чрезвычайно сложная и актуальная задача — ремонт на больших глубинах сварных конструкций. Для него нужны дистанционно управляемые сборочные стапели, кондукторы и манипуляторы. Оказалось, что ремонтные работы значительно сложнее сварочных. Сегодня ремонт одного сварного стыка подводного трубопровода на глубине 100 метров и более стоит несколько миллионов долларов. Поэтому строители всегда стремятся выполнить максимальный объем сборки и сварки на берегу. Очень сложным будет неразрушающий контроль качества сварных соединений.
