- •Федеральное агентство по образованию рф
- •Расчет, проектирование и подводная сварка и резка морских нефтегазовых сооружений
- •Сергей Александрович Шестаков, Олег Викторович Душко расчет, проектирование и подводная сварка и резка металлоконструкций
- •Программа курса и конспект лекций по дисциплине «подводная сварка и резка металлоконструкций»
- •1. Введение
- •1. Основные сведения по электротехнике.
- •1.1. Электрический ток.
- •1.2. Электрическая цепь.
- •1.3. Основные параметры электрического тока. Закон Ома.
- •1.4. Тепловое действие электрического тока.
- •1.5. Магнитные и электромагнитные явления.
- •1.6. Электрические генераторы.
- •2. Основы теории сварки.
- •2.2 Сварные соединения и швы
- •3. Основные термические источники энергии при сварке
- •3.1. Сварочная дуга
- •3.2. Электрические свойства дуги.
- •3.4. Горение дуги.
- •3.5. Перенос металла с электрода в сварочную ванну
- •3.6. Действие магнитного поля на сварочную дугу.
- •3.7. Техника зажигания дуги. Наплавленный металл и образование валика.
- •3.8. Газовое пламя
- •4. Физико-химические процессы при сварке
- •4.1. Плавление электродного и основного металла
- •4.2. Формирование и кристаллизация сварочной ванны
- •4.3. Металлургические процессы при сварке
- •4.4. Термический цикл сварки и структура сварного соединения
- •5. Деформации и напряжения
- •5.1. Деформации и напряжения при сварке
- •5.2. Способы уменьшения сварочных деформаций и напряжений
- •5.3. Прочность сварных соединений и конструкций
- •6. Свариваемость металлов и свойства сварных соединений
- •6.1. Окисляемость металла при сварке,
- •6.2. Горячие и холодные трещины при сварке
- •6.3. Коррозионная стойкость сварных соединений
- •6.4. Свариваемость сталей
- •6.5. Особенности сварочной дуги под водой.
- •7. Оборудование, инструменты и приспособления для сварки и резки металлов под водой.
- •7.1. Сварочные генераторы постоянного тока
- •7.2. Уход за генератором
- •7.3. Возможные неисправности генератора, их причины и способы устранения
- •7.4. Автомат асн-55
- •7.5. Подготовка к пуску и пуск сварочного агрегата
- •7.6. Преобразователи
- •7.7. Выпрямители
- •7.8. Использование источников питания, не приспособленных для сварки
- •7.9. Определение полярности сварочных генераторов.
- •7.10. Подводный сварочный полуавтомат
- •7.11. Комплектация, назначение и устройство узлов полуавтомата
- •7.12. Функциональная схема полуавтомата
- •Монтажная схема соединения узлов полуавтомата
- •7.13. Подготовка полуавтомата к работе
- •7.14. Уход за полуавтоматом
- •7.15. Электродержатели
- •7.16. Кислородные редукторы
- •7.17 Защитные стекла. Вспомогательный инструмент
- •7.18. Электроды
- •7.19. Прочие материалы для дуговой сварки
- •8. Основы технологии подводной дуговой сварки
- •8.1. Типы сварных соединений
- •8.2. Подготовка металла под сварку
- •8.3. Техника выполнения сварки под водой
- •8.4. Наплавка валиков
- •8.5. Сварка стыковых соединений
- •8.6. Сварка соединений валиковым швом
- •8.7. Сварка опирающимся электродом
- •9. Дефекты сварных швов
- •10. Понятие о режиме и производительности сварки вручную под водой
- •11. Напряжения и деформации при сварке
- •12. Практические работы по сварке под водой
- •12.1. Заварка трещин в корпусе судна
- •12.2. Обварка кромок листов обшивки судна
- •12.3. Постановка и приварка заплат
- •12.4. Приварка судоподъемных проушин
- •12.5. Постановка ребер жесткости на заплаты
- •12.6. Ремонт рулевых устройств корабля
- •12.7. Сварка подводных напорных трубопроводов
- •13. Резка металла под водой
- •13.1. Подводная электродуговая резка
- •13.2. Подводная электрокислородная резка
- •13.3. Разделка на металл корпуса затонувшего судна
- •13.4. Резка заусенцев
- •14. Подводные взрывные работы
- •14.1. Классификация взрывчатых веществ
- •14.2. Форма и конструкция зарядов
- •14.3. Средства взрывания
- •14.4. Методы взрывных работ под водой
- •14.5. Расчеты зарядов при проведении взрывных работ под водой
- •14.6. Взрывание сооружений из кирпича, отдельных камней, бетона.
- •14.7. Взрывание дерева под водой.
- •14.8. Перебивание троса.
- •Раздел 2
- •1. Введение
- •2. Образование холодных трещин
- •3. Образование горячих трещин
- •4. Прочность
- •1. Введение
- •5. Образование трещин от перенапряжения в результате коррозии
- •6. Усталостное разрушение
- •7. Выводы
- •2. Методы осуществления подводной сварки
- •3. Исследования cbi в области мокрой сварки
- •1. Введение
- •2. Гидросварка
- •3. Техника сварки под водой
- •4. Совершенствование методов подводной сварки
- •5. Применение подводной сварки
- •1. Введение
- •2. Проведение экспериментов
- •Металлические конструкции и их расчет
- •1. Условное обозначение швов сварных соединений
- •Пример условного обозначения нестандартного шва сварного соединения
- •2. Швы сварных соединений
- •3. Методы расчета прочности и выносливости сварных соединений
- •3.1. Метод расчета сварных конструкций по предельному состоянию
- •3.2. Метод расчета сварных конструкций по допускаемым напряжениям
14. Подводные взрывные работы
В настоящее время, кроме традиционных способов резки металлоконструкций огневыми методами, которые были рассмотрены выше, все большее применение находят взрывные методы с использованием промышленных взрывчатых веществ.
По практическому применению и характеру взрывного действия ВВ делятся на дробящие (бризантные), метательные (фугасные) и инициирующие.
14.1. Классификация взрывчатых веществ
Дробящими (бризантными) называются ВВ, которые обладают способностью при взрыве дробить окружающую среду на мелкие части. Эти ВВ преимущественно и применяются на взрывных работах.
Метательные (фугасные) ВВ — бездымный и дымные пороха, применяются при взрывании грунта на выброс.
Инициирующие ВВ обладают способностью легко взрываться от простых начальных импульсов (удара, накола, луча огня) и вызывать детонацию бризантных ВВ. Применяются в капсюлях-детонаторах и других средствах инициирования взрыва менее чувствительных ВВ.
По мощности взрывчатые вещества делятся на ВВ нормальной, пониженной и повышенной мощности.
ВВ нормальной мощности являются по преимуществу бризантными взрывчатыми веществами, метательные свойства которых сравнительно
невелики. Применяются при взрывах металла, бетона, железобетона, камня и дерева. К ним относятся тротил, мелинит и др.
ВВ пониженной мощности имеют слабые бризантные свойства и сильные метательные. Применяются на земляных работах. К ним относятся аммонит и др.
ВВ повышенной мощности обладают высокими бризантными свойствами и малыми метательными. Применяются для снаряжения капсюлей-детонаторов, детонирующих шнуров и в качестве промежуточных детонаторов. К ним относятся гексоген, тетрил и тен.
По физическому состоянию ВВ делятся на твердые, жидкие и газообразные. На подводных работах применяются только твердые ВВ в виде порошка, шашек или кусков различной формы.
14.2. Форма и конструкция зарядов
Зарядом называется определенное количество взрывчатого вещества, подготовленное к взрыванию. Величина заряда определяется его массой.
По форме заряды делятся на сосредоточенные, удлиненные, фигурные, кумулятивные.
Сосредоточенными называются такие заряды, которые имеют форму куба, шара или цилиндра (с высотой не более четырех диаметров).
Удлиненными называются заряды, длина которых более чем в четыре раза превышает наибольший из поперечных размеров.
Фигурными называются заряды, которым придается форма в зависимости от перебиваемой конструкции с таким расчетом, чтобы против наиболее мощных сечений приходилось наибольшее количество ВВ.
Кумулятивными называются заряды, имеющие выемку, облицованную металлической оболочкой, которая создает направленное действие заряда.
14.3. Средства взрывания
Средствами взрывания (СВ) называются приспособления и устройства, предназначенные для передачи заряду ВВ внешнего воздействия для возбуждения взрыва. К ним относятся: капсюли-детонаторы, огнепроводный шнур, электродетонаторы, детонирующий шнур, зажигательная трубка, боевики, взрывные машинки, электропровода.
Капсюли-детонаторы (рис. 56) служат для возбуждения взрыва зарядов ВВ и представляют собой металлические гильзы, в которые помещается инициирующее высокобризантное ВВ. Донышко, закрывающее нижнюю часть гильзы, имеет вогнутость, которая способствует увеличению мощности взрыва капсюля-детонатора. Верхняя открытая часть гильзы служит для помещения конца огнепроводного шнура.
Степень пригодности капсюлей-детонаторов определяется их наружным осмотром. Особое внимание должно обращаться на то, чтобы гильзы не были помяты, на их поверхности не было трещин, окисления и других повреждений, затрудняющих свободный ввод огнепроводного шнура.
Капсюли - детонаторы:
а — общий вид; б — разрез- капсюля-детонатора № 8 ТАТ; в —разрез капсюля-детонатора № 8 ГРТ: 1 — гильза; 2 — азид свинца; 3 — тенерес; 4 — тетрил; 5 — защелка; 6 — гремучая ртуть
В обращении и хранении капсюли-детонаторы требуют большой осторожности, их необходимо оберегать от ударов, падения, нагревания, трения и т. д. Хранить их следует в сухом помещении отдельно от других ВВ в коробках по 100 штук.
Огнепроводный шнур служит для передачи пламени в капсюль-детонатор. На подводных взрывных работах применяют двойной асфальтированный, гуттаперчевый и полихлорвиниловый огнепроводные шнуры. Гореть под водой они могут при условии пребывания в воде не более 4 ч, надежно сгорают на глубинах до 2 м, наибольшая глубина погружения 10 м. Исправность шнура проверяется наружным осмотром и испытанием на скорость горения. Нормально горящие шнуры имеют скорость горения 1 см/с, медленно горящие — 0,5 см/с.
Электродетонаторы представляют собой капсюль-детонатор № 8, в гильзу которого помещен электровоспламенитель для взрывания капсюля-детонатора от нагрева мостика накаливания электрическим током. Для взрывания на глубинах до 20 м применяются чувствительные и более влагостойкие электродетонаторы ЭДЧ-16, для больших глубин — ВКМ-80. Сопротивление электродетонаторов колеблется от 0,65 до 2 Ом. Для взрывания необходима гарантированная сила тока 1,5 ... 1,8 А.
Детонирующий шнур (ДШ) предназначается для одновременного взрывания нескольких отдельно расположенных зарядов ВВ и для бескапсюльного взрывания зарядов. Скорость детонации (передачи взрыва) шнура 6800 ... 7200 м/с.
Электродетонаторы:
а — электродетонатор мгновенного действия; б — электродетонатор замедленного действия; 1— мастика; 2 — воспламенительный состав; 3 — корпус;
4 — состав, замедляющий взрыв; Г) — мостик накаливания; 6 — провод
Шнур взрывается от капсюля-детонатора (электродетонатора), который крепится к концу шнура нитками или изоляционной лентой. Под водой применяется шнур ДШ-48 диаметром 5,5 ... 6, мм. Оплетка шнура окрашена в красный или белый цвет (в последнем случае в ней имеется несколько красных ниток). В обращении ДШ сравнительно безопасен, режется ножом, от огня загорается и горит спокойно. Однако при зажигании большого количества шнура горение может перейти во взрыв. К удару и трению мало чувствителен. При- температуре +30° С и выше ДШ становится опасным в обращении, чувствительность к удару и трению значительно возрастает. Концы ДШ, предназначенного для применения под водой, должны быть хорошо изолированы водонепроницаемой мастикой или изоляционной лентой. Шнур взрывается при условии пребывания его в воде не более 12 часов.
Зажигательная трубка представляет собой соединение капсюля-детонатора и огнепроводного шнура, место соединения должно быть изолировано мастикой и изоляционной лентой. Зажигательная трубка предназначается для взрывания заряда ВВ огневым способом.
Боевики (рис. 58) предназначаются для взрывания зарядов большой массы. Боевики изготовляют из порошкообразных ВВ и из шашек.
. Боевики порошкообразных ВВ диаметром 3... 4 см и длиной 20... 25 см (масса ВВ 200... 300 г) называются патронами, боевики, состоящие из одной шашки массой 200 или 400 г, — запальными шашками. Изготовляют боевики только на объекте работ. Зажигательные трубки или электродетонаторы в боевики помещают перед взрывом зарядов; заблаговременная заготовка и снаряжение боевиков запрещается. Под водой боевик устанавливают в основной заряд по возможности ближе к его центру для лучшей детонации.
Боевики: а — патрон-боевик; б — боевик из тротиловой шашки; а — боевик из порошкообразного ВВ; 1 — электродетонатор; 2 — промежуточный заряд ВВ
Взрывные машинки. В качестве источников тока для взрывания под водой применяют взрывные машинки ПМ-1, ПМ-2 и КПМ-2, а также в отдельных случаях сухие батареи, аккумуляторы, осветительные и силовые сети. Совокупность электродетонаторов, соединенных проводами с источниками тока, называется электровзрывной сетью. Провода, идущие от источника тока к зарядам, называются магистральными, между зарядами — участковыми.
Провода. На подводных работах наибольшее применение получили два типа саперных проводов: одножильный СП-1 и двухжильный СП-2.
Общие сведения по изготовлению зарядов
В зависимости от применяемого в зарядах ВВ заряды изготавливаются в герметичной и негерметичной таре.
Так, подводные заряды из аммонитов и других ВВ, имеющих в своем составе растворяющуюся в воде аммиачную селитру, необходимо помещать в герметичную упаковку. Заряды из негигроскопичных ВВ: тротила, мелинита, гексогена, тетрила и тэна не требуют герметичной упаковки и могут применяться без оболочки, если это возможно по условиям их изготовления и массы.
Для изготовления герметичной упаковки зарядов применяют водоустойчивую бумагу пик, ткань, картон, резину, ящики из досок, металлические банки, старые пожарные шланги, трубы, бидоны, бутылки и т. д. Так как аммониты имеют удельную массу меньше единицы и заряды из них плавают в воде, необходимо применять балластировку зарядов из мелкого камня, гравия или песка, которые обычно помещают также в оболочку. После упаковки ВВ и балласта заряд тщательно изолируют горячей смесью (при температуре не выше 60° С) битумов № 3 и 5, взятых поровну, и перевязывают шпагатом или хозяйственной веревкой для удобства подачи водолазу и переноски под водой. Провода от электродетонатора или детонирующего шнура прикрепляют к шпагату или веревке. Готовый заряд должен быть погружен в воду для проверки балластировки.
