Горение дуги

В ходе изучения процесса сварки не плавящимся электродом в среде инертных газов (аргон, гелий) и меняющихся при этом характеристик дуг, установлены семь отличительных особенностей дуги, горящей под повышенным давлением, а именно: повышенное энерговыделение дуги за счет повышения напряжения дуги при росте давления газа, насыщение токопроводящей способности сжатой давлением дуги, повышенный теплосъём с дуги сжатым инертным газом, высокое падение напряжений на различных участках дуги, стабильность напряжения малоамперной дуги, повышенное излучение дуги и изменение ее формы.

При развитии технологии подводной дуговой сварки как разновидности процесса сварки под давлением следует учитывать, что увеличение глубины проведения сварочных работ может негативным образом повлиять на устойчивость дугового разряда и потребует разработки специальной технологии, и, возможно, необходимым будет использование специальных сварочных горелок Abicor Binzel. В ходе одиночного эксперимента по сварке под давлением 16 МПа на короткой дуге, равной 1,5 мм, эффект визуального сжатия дуги обнаружить не удалось, форма дуги при этом примерно соответствовала шарообразной. Возможно, эффект обжатия можно наблюдать только при значительной длине дуги. Эффект обжатия столба дуги при сварке под давлением удалось устойчиво наблюдать при увеличении давления от атмосферного до 10 МПа и длине дуги порядка 3 - 4 мм, что зафиксировано путем фотографирования. При давлении 10 МПа условный диаметр в средней части дуги уменьшился примерно в 1,5 - 2,0 раза. Размер (диаметр) анодных пятен оставался постоянным, что объясняется не изменяющимся размером ванны жидкого металла. Размер катодных пятен визуально уменьшался пропорционально увеличению давления и снижению силы сварочного тока.

Исследованные физические особенности горения дуги под давлением можно экстраполировать на подводную сварку на большой глубине. Применительно ко всем способам дуговой сварки, увеличение глубины (давления) должно привести к росту напряжения дуги, что потребует разработки специального сварочного оборудования с повышенным напряжением холостого хода и специальных сварочных материалов с более низким потенциалом ионизации дуги. Применительно к подводной механизированной сварке, повышенный интерес могут представлять интенсивно развивающиеся в настоящее время процессы управляемого каплепереноса, обеспечивающие оптимальный каплеперенос металла плавящегося электрода в процессе коротких замыканий, уменьшение длительности фазы горения дуги и длины дугового промежутка.