القطع واللحام تحت الماء

قطع الأكسجين تحت الماء
لحام فيليه تحت الماء في حوض تدريب

يُعدّ القطع واللحام تحت الماء من تقنيات تشكيل المعادن التي يستخدمها الغواصون في أعمال الإنشاءات تحت الماء ، وعمليات الإنقاذ البحري، والغوص لإزالة العوائق . ويُعتمد في معظم عمليات اللحام تحت الماء على اللحام بالقوس الكهربائي الرطب بالتيار المستمر، بينما تُعتمد في معظم عمليات قطع المعادن تحت الماء على القطع بالقوس الكهربائي المغمور بالأكسجين والقطع بالقوس المعدني المحمي، مع وجود تقنيات أخرى متاحة تُستخدم أحيانًا. وتُطبّق هذه العمليات في الغالب على الهياكل الفولاذية، نظرًا لكونها أكثر المواد شيوعًا في اللحام بالقوس الكهربائي في البيئة تحت الماء. [ 1 ]

نِطَاق

يتطلب قطع ولحام القوس الكهربائي بالأكسجين تحت الماء مهارة وقدرة تحمل أكبر من العمل في بيئة جافة ومستقرة. تفرض البيئة تحت الماء العديد من القيود على كل من المعدات والمشغل، كما أن قصر مدة الغوص في الأعماق الكبيرة بالنسبة للغواصين الذين يعملون على السطح يجعل العمل بكفاءة أمرًا بالغ الأهمية لإنجاز المهمة في وقت معقول. [ 1 ] : الفصل 1

تُعيق معدات الغوص حركة الغواص، وتزيد حركة الماء وعدم استقرار الأرضية ومحدودية الرؤية من سوء الوضع. كما أن التبريد السريع للماء يجعل الحصول على لحام عالي الجودة أمرًا صعبًا، لذا تُفضّل الحلول التي تعتمد على القطع على الحلول التي تتطلب اللحام في عمليات الإنقاذ، كلما أمكن ذلك عمليًا. [ 1 ] : الفصل 1

التطبيقات

الإنشاءات تحت الماء هي أعمال بناء صناعية تُنفذ في بيئة تحت الماء . غالبًا ما تتضمن هذه الأعمال، ولكن ليس بالضرورة، عنصرًا هامًا من الغوص التجاري . [ 2 ] [ 3 ] وهي جزء من صناعة الإنشاءات البحرية . [ 4 ] قد تُستخدم اللحام تحت الماء، وقد يتطلب الأمر قطع الفولاذ أو الخرسانة لأعمال الإصلاح.

الإنقاذ البحري هو عملية انتشال سفينة وحمولتها بعد غرقها أو وقوع حادث بحري. قد يشمل الإنقاذ القطر، أو إعادة تعويم السفينة، أو إجراء الإصلاحات اللازمة. كما تُعد حماية البيئة الساحلية من تسرب النفط أو الملوثات الأخرى أولوية قصوى. قبل اختراع الراديو، كانت أي سفينة عابرة تقدم خدمات الإنقاذ للسفينة المنكوبة. تُنفذ معظم عمليات الإنقاذ بواسطة شركات متخصصة تمتلك طواقم ومعدات مخصصة. [ 5 ]

تعتمد التقنيات المستخدمة في عمليات الإنقاذ البحري بشكل كبير على تكييف المواد والمعدات المتاحة مع الوضع، والذي غالبًا ما يكون مقيدًا بمدى الاستعجال، والظروف الجوية والبحرية، وسهولة الوصول إلى الموقع، والاعتبارات المالية. يُعد الغوص عملية بطيئة، تتطلب جهدًا كبيرًا، وخطيرة، ومكلفة، ومقيدة بالظروف، وغالبًا ما تكون غير فعالة، ولكنه قد يكون الطريقة الوحيدة، أو الأكثر فعالية، لإنجاز بعض المهام. [ 6 ] : الفصل 4

تشمل صيانة السفن جميع جوانب الصيانة والتنظيف [ 7 ] والصيانة العامة لهيكل السفينة وتجهيزاتها . وقد يُستخدم المصطلح أيضًا للإشارة إلى جوانب الصيانة التي لا تغطيها الإدارات الفنية تحديدًا. [ 8 ] يُستخدم هذا المصطلح في كل من النقل البحري والتجاري، [ 9 ] ولكن قد يُستخدم مصطلح صيانة السفن الحربية أيضًا للإشارة تحديدًا إلى السفن الحربية. [ 10 ]

قطع تحت الماء

غواص يقطع عارضة فولاذية أثناء عمليات اللحام

أكثر التقنيات المتاحة شيوعًا هي القطع بقوس الأكسجين والقطع بقوس معدني محمي. في عمليات القطع واللحام بالقوس الكهربائي، يجب تنظيف قطعة العمل وتأريضها قبل بدء القوس، وتعتمد جودة القطع على حالة سطح قطعة العمل. يجب تثبيت مشبك التأريض بإحكام على معدن نظيف مكشوف. [ 1 ] : الفصل 2

يُعدّ قطع المعدن النظيف أسهل من قطع المعدن المتآكل أو المغطى بالطحالب. يمكن قطع الفولاذ المغطى بطبقة رقيقة من قشور الأكسدة وطبقة أو طبقتين رقيقتين من الطلاء بسهولة. أما القشور السميكة والطلاء السميك والبرنقيل وما شابهها من الطحالب البحرية فتجعل القطع صعبًا، لذا يجب إزالتها أولًا. تُفيد مكشطة الطلاء العادية في إزالة القشور والطلاء الخفيفين، ولكن في حالة الطحالب الكثيفة، يُمكن استخدام أداة تنظيف بنفث الماء عالي الضغط. يُفضّل تنظيف جانبي المعدن قبل القطع إن أمكن. قد تُعيق الطحالب والتآكل الشديد على الجانب الخلفي من المعدن عملية القطع وتمنع نفث الماء من المرور. في حال تعذّر الوصول إلى الجانب الخلفي، يُمكن استخدام مطرقة ثقيلة لضرب المنطقة المراد قطعها، مما قد يُساعد في إزالة القشور من الجانب الآخر. [ 1 ] : الفصل 2

القطع بقوس الأكسجين

القطع بقوس الأكسجين ، أو ما يُعرف أيضًا بالقطع الحراري، هو عملية يتم فيها قطع المعدن عن طريق أكسدة المعدن المُسخّن، الذي يُدفع بعد ذلك بواسطة الغاز. يمكن استخدام أقطاب فولاذية أنبوبية أو أقطاب طاردة للحرارة، والتي تستمر في الاحتراق بشكل مستقل عن القوس بمجرد اشتعاله وتدفق الأكسجين. [ 1 ] : الفصل 1. يُفضّل استخدام القطع بقوس الأكسجين حيثما أمكن ذلك لأنه يقطع الفولاذ العادي والفولاذ منخفض الكربون بكفاءة. يُستخدم عادةً مع مولد لحام تيار مستمر ثابت مضبوط على قطبية مستقيمة، ويجب أن يشتعل القوس بمجرد ملامسة القطب لقطعة العمل. يستهلك طرف القطب ويجب استبداله بشكل متكرر لأنه يحترق حتى يصبح قصيرًا.

يتكون قطب اللحام الأنبوبي الفولاذي من أنبوب فولاذي مطلي بطبقة عازلة للماء من مادة التدفق، تُطبق أثناء التصنيع. يبلغ طول القطب النموذجي 14 بوصة، وقطره الخارجي 5/16 بوصة، وقطره الداخلي أقل بقليل من 1/8 بوصة. تشبه طبقة التدفق العازلة للماء تلك المستخدمة في أقطاب اللحام، وكلاهما يُسهّل بدء القوس الكهربائي والحفاظ عليه، كما تُشكّل الغازات الناتجة فقاعة حول القوس تُبقي الماء بعيدًا عنه لفترة كافية لحرق المعدن الساخن أسفل القوس. تُعدّ مادة التدفق أيضًا عازلًا كهربائيًا، مما يحمي الغواص في حال لمس القطب عن طريق الخطأ، ويمنع حدوث شرارات جانبية في الأماكن الضيقة. [ 1 ] : الفصل 2

تستمر الأقطاب الكهربائية الطاردة للحرارة في الاحتراق بمجرد اشتعالها طالما استمر تدفق الأكسجين، لذا قد يضطر الغواص إلى إيقاف التيار بعد بدء القطع، مع العلم أن النظام سيقطع المعادن بشكل أسرع إذا بقي التيار موصولاً لأن القوس الكهربائي ينتج حرارة إضافية. يمكن للأقطاب الكهربائية الطاردة للحرارة أن تصهر أو تحرق أي مادة تقريبًا بعد اشتعالها. [ 1 ] : الفصل 2

يُعدّ القطع الكهربائي الطارد للحرارة بسيطًا وسهل التعلم، ويمكن استخدامه لقطع المعادن الرقيقة حتى في حال انقطاع التيار الكهربائي. يتميز هذا النوع من القطع بسرعة عالية، ويمكنه قطع المعادن الحديدية وغير الحديدية بأي سُمك، بالإضافة إلى مجموعة واسعة من المواد غير الموصلة للكهرباء مثل الخرسانة والصخور. لا يتطلب هذا النوع من القطع تيارًا عاليًا، ويمكن تشغيله باستخدام بطارية بدء تشغيل السيارة بجهد 12 فولت. [ 1 ] : الفصل 2

قطع المعادن بالقوس الكهربائي المحمي

تقطع عملية القطع بالقوس المعدني المحمي المعدن عن طريق صهره بالحرارة الشديدة للقوس، دون حرقه بالأكسجين، وهي طريقة فعالة لألواح الفولاذ الكربوني التي يقل سمكها عن 6 مم، وللمعادن غير الحديدية والمقاومة للتآكل مهما كان سمكها. [ 1 ] : الفصل 1

يُعدّ قطع المعادن بالقوس الكهربائي المحمي تحت الماء عملية بسيطة. يُمكن استخدام أي قطب كهربائي من الفولاذ الطري المقاوم للماء تقريبًا، وهو من النوع العصوي، لقطع الفولاذ المقاوم للتآكل والمعادن غير الحديدية مهما كان سُمكها. لا حاجة للأكسجين، إذ تعمل حرارة القوس الكهربائي على صهر المعدن الذي ينساب بفعل الجاذبية أو يُدفع خارج الشق بواسطة الغواص باستخدام طرف القطب الكهربائي. [ 1 ] : الفصل 1. لا يُفضّل الاعتماد على الجاذبية لأن الماء يُبرّد المعدن المنصهر بسرعة كبيرة.

اللحام تحت الماء

تثبيت كابل التأريض باستخدام مشبك

تُجرى عملية اللحام الرطب بغمر كل من الغواص وقطعة العمل بالكامل، وتُعد عملية اللحام بالقوس المعدني المحمي الأكثر استخدامًا. [ 1 ] : الفصل 1. يُجرى معظم اللحام الرطب باستخدام التيار المستمر (DC) مع قطب سالب، والمعروف أيضًا بالقطبية المستقيمة، لأن حامل القطب يدوم لفترة أطول مع هذه القطبية، ولكن في بعض الأحيان يمكن تحقيق نتائج أفضل باستخدام قطب موجب، والمعروف أيضًا بالقطبية العكسية. [ 1 ] : الفصل 3. لا يُستخدم التيار المتردد لأسباب تتعلق بالسلامة. [ 1 ] : الفصل 2.

اللحام بالقوس المعدني المحمي

تُنتج عملية اللحام بالقوس المعدني المحمي عن طريق التسخين بقوس كهربائي يتولد بين قطب معدني مغطى بمادة مساعدة للحام وقطعة العمل. يُولّد القوس حرارة شديدة، تتراوح عادةً بين 3900 و6100 درجة مئوية (7000 إلى 11000 درجة فهرنهايت) ، مُركّزة في منطقة صغيرة جدًا. ينتج عن ذلك انصهار أجزاء المعدن الأساسي، وسلك اللحام، وجزء من المادة المساعدة للحام. تتحلل عناصر أخرى من المادة المساعدة لتُشكّل غلافًا غازيًا حول القوس. يحمي هذا الغلاف المعادن المنصهرة من التلوث بالهواء المحيط، والذي يكون في هذه الحالة بخارًا شديد التسخين بشكل رئيسي. مع انصهار القطب، تتشكل قطرات أو كريات صغيرة من المعدن المنصهر، تُدفع عبر القوس وتترسب على قطعة العمل في حوض منصهر يتصلب، مُشكّلاً خرزة من معدن اللحام. لا تسقط القطرات أو الكريات في الحوض بفعل الجاذبية فحسب، بل تُدفع بفعل تدفق التيار الكهربائي. وإلا، لما كان اللحام العلوي ممكنًا. [ 1 ] : الفصل 3  

تُعدّ عملية اللحام الرطب المستخدمة في عمليات الإنقاذ تقنية بسيطة للربط تحت الماء. وتعتمد هذه العملية على معدات لحام القوس المعدني المحمي المصنعة تجاريًا، بالإضافة إلى أقطاب كهربائية مقاومة للماء. ولا تتطلب العملية سوى الحد الأدنى من الأجهزة المساعدة، كالإضاءة، والمنصات، والأدوات اليدوية. ومن مزايا اللحام الرطب قدرة عامل اللحام تحت الماء على العمل بحرية في أي جزء من الهياكل المعقدة أو في المقاطع ذات الوصول المحدود، بينما قد تواجه تقنيات اللحام الأخرى تحت الماء صعوبات في الوصول. كما يُمكن إنجاز أعمال الترقيع بسرعة أكبر وبتكلفة أقل، نظرًا لعدم إضاعة الوقت في بناء وتركيب الحواجز. وبفضل استخدام مصادر الطاقة ومعدات اللحام القياسية، يُمكن بدء عملية اللحام الرطب بسهولة في مواقع العمل النائية. كما يتيح اللحام الرطب مرونة أكبر في تصميم وحجم أجزاء الترقيع. [ 1 ] : الفصل 3

معدات

يستخدم الغواص آلة تجليخ لتقليم رقعة الإصلاح

تُجرى عمليات القطع بقوس الأكسجين تحت الماء، والقطع بقوس المعدن المحمي، واللحام الرطب باستخدام نفس معدات اللحام بالتيار المستمر عالي التيار، مع إضافة حوامل أقطاب كهربائية خاصة ومصدر للأكسجين للقطع بقوس الأكسجين. يُوصى باستخدام مفتاح أمان من نوع السكين لفتح وإغلاق دائرة اللحام، حيث يُمكن معرفة ما إذا كانت الدائرة مفتوحة أم مغلقة على الفور. تشمل الملحقات الإضافية مكاشط، وجلاخات، وفرش سلكية، ومعدات القطع بنفث الماء عالي الضغط ومعدات القطع بنفث الماء الكاشط، والتي تُستخدم لتحضير الأسطح لعمليات القطع واللحام تحت الماء. [ 1 ] : الفصل 4

معدات الغوص المستخدمة هي معدات غوص أساسية تعمل بالتزويد السطحي، مزودة بأجهزة اتصال صوتي، ودروع لحام قابلة للطي فوق لوحة الوجه لحماية رؤية الغواص. يمكن استخدام قفازات مطاطية متينة وبدلة عمل مناسبة بالإضافة إلى بدلة غوص ملائمة لظروف الغوص العامة. [ 1 ] : الفصل 4

قد تكون هناك حاجة إلى معدات الرفع والوصول المناسبة للمهمة المحددة.

أمان

قد ينتج عن عدم اتباع الاحتياطات الكافية أثناء عمليات القطع أو اللحام تحت الماء إصابات خطيرة أو الوفاة. [ 1 ] : الفصل 3

ترتبط المخاطر التي تهدد الحياة في عمليات القطع واللحام تحت الماء بالتيار الكهربائي والغازات المستخدمة أو المتولدة أثناء العملية:

  • إذا مرّ الغواص بين موضع التوصيل الأرضي والقطب الكهربائي، فسيصبح جزءًا من الدائرة الكهربائية، مما قد يُسبب صدمة كهربائية. تُعيق الصدمة الكهربائية الناتجة عن التيار المتردد استرخاء عضلات اليد إراديًا. وبالتالي، قد يعجز الغواص عن ترك جسمه أو معداته، فتصبح هذه المعدات جزءًا من دائرة كهربائية مترددة، لذا لا يُستخدم التيار المتردد في عمليات القطع أو اللحام تحت الماء. أما الصدمة الكهربائية الناتجة عن التيار المستمر فهي أقل خطورة، ولكنها مزعجة على الأقل. ويتطلب تجنب الدخول في الدائرة انتباهًا ويقظةً مستمرين من الغواص. [ 1 ] : الفصل 3
  • يمكن أن تتسبب الأقطاب الكهربائية وقطع العمل شديدة السخونة في حروق للغواص من خلال الملابس الواقية، كما يمكن أن تُلحق أضرارًا جسيمة بمعدات الغوص، مثل الخراطيم السرية. [ 1 ] : الفصل 3
  • يُولّد تيار اللحام مخاليط غازية قابلة للاشتعال، والتي قد تُحتبس في الهياكل المجاورة وتتراكم، وإذا انفجرت فقد تُلحق الضرر بالغواص والمعدات والهياكل الأخرى. [ 1 ] : الفصل 3
  • قد تتسبب تيارات اللحام في تسريع التآكل الجلفاني. [ 1 ] : الفصل 3
  • يزداد الضغط الجزئي للأكسجين مع ازدياد عمق الماء، مما يُشكل خطرًا للحريق في بيئات اللحام. عند أعماق تزيد عن 60 قدمًا من سطح الماء، يجب ملء أماكن اللحام المملوءة بالغاز بغاز خامل. [ 1 ] : الفصل 3

انظر أيضاً

مراجع

  1. ١ ٢ ٣ ٤ ٥ ٦ ٧ ٨ ٩ ١٠ ١١ ١٢ ١٣ ١٤ ١٥ ١٦ ١٧ ١٨ ١٩ ٢٠ ٢١ ٢٢ ٢٣ ٢٤ دليل البحرية الأمريكية للقطع واللحام تحت الماء (ملف PDF) . المجلد S0300-BB- MAN -010 0910-LP-111-3300 (الطبعة الثانية ). واشنطن العاصمة: وزارة البحرية، قيادة أنظمة البحرية. ١ يونيو ٢٠٠٢.  المجال العامتتضمن هذه المقالة نصًا من هذا المصدر، وهو متاح للعموم .
  2. براون، ج. ماريا (27 يناير 2011). "الإنشاءات تحت الماء" . buildipedia.com . تم الاطلاع عليه في 1 أغسطس 2020 .
  3. "الإنشاءات المدنية تحت الماء" . www.ducmarinegroup.com . تم الاطلاع عليه بتاريخ 1 أغسطس 2020 .
  4. "صناعتنا" . imca-int.com . الرابطة الدولية لمقاولي الأعمال البحرية . تم الاطلاع عليه بتاريخ 15 سبتمبر 2020 .
  5. أوربينا، إيان (28 ديسمبر/كانون الأول 2015). "رجال استرداد السفن البحرية: الملاذ الأخير للسفن المسروقة (نُشر عام 2015)". صحيفة نيويورك تايمز . مؤرشف من الأصل في 8 نوفمبر/تشرين الثاني 2020. تم الاطلاع عليه في 12 أكتوبر/تشرين الأول 2020 .
  6. دليل الإنقاذ التابع للبحرية الأمريكية (ملف PDF) . المجلد 1: حالات جنوح السفن، وإزالة العوائق من الموانئ، والإنقاذ العائم S0300-A6-MAN-010. الولايات المتحدة. وزارة البحرية. مشرف الإنقاذ والغوص. 31 مايو 2013. مؤرشف (ملف PDF) من الأصل في 5 أبريل 2023. تم الاطلاع عليه في 28 مارس 2023 . 
  7. نيلسون، مارك. "صيانة السفن" . لغة البحرية الملكية الكندية . ReadyAyeReady.com . تاريخ الاسترجاع: 19 مارس 2017 .
  8. هيئة التدريس. "1: صيانة الهيكل". صيانة السفن (ملف PDF) . مؤسسة تدريب المتدربين التابعة للبحرية الملكية الأسترالية.
  9. جينسن، ميليندا د. (3 مارس 2004). "صيانة السفن تحت الماء تجمع غواصين من البحرية والمدنيين في فريق ناجح" . رقم القصة: NNS040303-02 . الشؤون العامة لقيادة أنظمة البحرية. مؤرشف من الأصل في 20 مارس 2017. تم الاسترجاع في 19 مارس 2017 .
  10. فريق العمل (2014). "صيانة السفن البحرية" . استراتيجية اللوجستيات. مؤرشف من الأصل في 20 مارس 2017. تم الاسترجاع في 19 مارس 2017 .