How Does Underwater Welding Work

ダイバーであれば、「水中溶接」という言葉を聞いたことがあるでしょう。

ほとんどの人は溶接について基本的な知識を持っていますが、水中では具体的にどのように行われているのでしょうか。

What is Underwater Welding?

高気圧溶接とも呼ばれる水中溶接は、1930年代初頭から行われており、今でも世界の多くの地域で、一部または全部が水に浸かっている海洋インフラのメンテナンスや修理のために行われています。 内陸部の溶接工は橋やダム、小型船舶などを扱い、海洋部の溶接工はパイプラインや石油掘削装置、大型船舶、水中生物、さらには原子力発電所などを扱います。

水中での溶接は、実は陸上での溶接とそれほど変わりません。

水中での溶接は、陸上での溶接とさほど変わらず、基本的な溶接技術や機材は同じものを使います。

水中溶接というと、水と電気が混ざって危険だということがまず頭に浮かびます。 確かに、これはこの仕事の脅威の1つですが、意外にも最大の脅威ではありません（水中溶接の危険性については以下で詳しく説明します）。

しかしながら、多くの人がこの仕事で得られる興奮と挑戦を求めてこのキャリアパスを選択しています。もちろん、平均年収53,990ドル（オフショア溶接ダイバーの場合はそれ以上）という高額な報酬もあります。

専用の溶接棒（または電極）とガス状の気泡を使うのが一般的な仕事ですが、水中溶接には大きく分けて2種類あります。

乾式溶接は、水の代わりに混合ガスを使用した乾式のチャンバーやハビタット（高気圧室）を使用して、1人または複数の溶接者が乾いた状態で作業を行います。

湿潤溶接

湿潤溶接は、溶接部のアクセス性や修理の程度に応じて行われます。

それぞれの溶接の仕組みについては後述します。

How Does Underwater Welding Work?

では、水中ではどのように溶接を行うのでしょうか。 意外とたくさんの方法があるのですが、その中でも、溶接ダイバーが行っている方法をご紹介します。 依頼を受けたプロジェクトマネージャーや熟練の溶接士は、数種類の水中溶接の中からニーズに合ったものを選びます。

湿式溶接

ほとんどの場合、ダイバーはSMAW（Shielded Metal Arc Welding）または「スティック溶接」を使用します。 この方法では、電極と溶接される基盤となる金属（ステンレスやアルミニウムなど）の間に電気アークを発生させます。

準備ができたら、まず電極を対象物に当て、チームに合図して電流を流し、直流（DC）で300〜400アンペアの電気を発生させます。

どうやって感電しないかというと、電極のフラックス（外被）が溶接部を覆い、水や腐食性ガスなどの酸化化合物から電気を守るために、厚い気泡の層を作っていることがポイントです。

その他の一般的な湿式水中溶接法には、以下のようなものがあります。

• FCAW（Flux-cored Arc Welding）：連続的に供給される金属フィラーや電極を用いて、ニッケルベースの合金や鋳鉄などを溶接する方法。
• 摩擦溶接（FW） – 材料を溶かすのではなく、高い摩擦と熱を利用して金属や熱可塑性プラスチックを融合させる。

乾式溶接

前述したように、乾式溶接（ハビタット溶接）は、基本的な溶接方法は同じでも、高気圧を利用して行う。

すべての水を押し出した後、高気圧室は減圧症を避けるために適切な深さまで加圧されます。

使用される技術は、高気圧室のサイズによって異なります。

• 圧接 – 圧力容器の中で作業する場合に用いられる方法で、約1気圧単位の圧力（海面の圧力に近い）を測定します。
• ハビタット溶接 – ウェルダーダイバーは、作業深度の外の圧力（周囲の圧力）と同じ圧力を持つ、部屋サイズの小さなチャンバーを使用します。
• ドライチャンバー溶接 – 溶接ダイバーは下から小さなチャンバーに入り、頭から肩までしか覆われません（ダイビングギアを使用）。
• ドライスポット溶接 – 透明で人の頭ほどの大きさのチャンバーに使用される技術。 溶接部位に置かれ、溶接者であるダイバーは電極を生息地に挿入しなければならず、都合よく周囲を密閉することができます。

乾式水中溶接では、シールドメタルアーク溶接（SMAW）やフラックスコアードアーク溶接（FCAW）も使用され、以下のような一般的な溶接が行われます。

• ガスタングステンアーク溶接（GTAW） – 「TIG」とも呼ばれるこの溶接法は、消耗しないタングステン製の電極を使用します。
• Gas Metal Arc Welding (GMAW) – 「MIG」とも呼ばれ、様々な金属の移動方法で知られています。
• プラズマアーク溶接（PAW） – 同じく電気アークを使用しますが、アーク（プラズマ）の速度と高熱を出すためにアークを細くして、ステンレスやアルミニウムなどの金属を溶接します。 オペレーターがチャンバーを溶接場所まで降ろしてガスを充填したら、溶接者は（ダイビングベルで）同じ深さまで降下し、チャンバー内に泳いで入って溶接を開始します。

  湿式と乾式の水中溶接の仕組みについては、Water Welders社の以下のビデオをご覧ください。

  Dangers of Underwater Welding

  水中溶接者は、水や電流の供給に加えて、大気中のガス、水やガスの圧力、特殊なダイビング機器や溶接機器、限られたスペースなど、作業するための変数が非常に多いため、以下のようなリスクを回避し、危険に対処するための十分な準備ができている熟練した溶接ダイバー（エンジニアやマネージャーを含む）のみが参加できる分野です。

  • 溺死 – 通常、Delta Pハザード（差圧）によって引き起こされます。大きな水圧差によってダイバーがボトルネックにはまり、水が別の空間を満たすために勢いよく押し寄せ、時には1,000ポンド以上の圧力に匹敵することもあるのです。
  • 爆発 – 水素ガスと酸素ガスが混ざってポケットに溜まったときに起こることがあります。
  • 感電 – 水と電気を扱うときの最大の懸念事項であることが多く、特に経験の浅い溶接工が電力供給に直流（DC）を使用しない場合に起こります。
  • 減圧症 – 水中ダイビングでよく見られる症状で、血流中に窒素の泡が蓄積されることによって起こります
  • 低体温症 – 暗くて冷たい水の中で1日に何時間も作業することによって起こります

  サテフィの予防策としては、水面につながれていること、もう1人の溶接士が主な溶接士を支援し監視すること、溶接作業中にチームとコミュニケーションをとることなどが挙げられます。 幸いなことに、溶接コースではこれらの状況に備えてトレーニングを受けることができます。 また、水中溶接の仕事に興味がある方は、水中溶接士になるためのガイドをご覧ください。