Wie funktioniert das Unterwasserschweißen

Als Taucher haben Sie wahrscheinlich schon einmal von dem Begriff „Unterwasserschweißen“ gehört. Unterwasserschweißen ist einer der bekanntesten (und lukrativsten) Jobs, die Berufstauchern zur Verfügung stehen.

Die meisten von uns haben ein grundlegendes Verständnis vom Schweißen, aber wie genau wird es unter Wasser durchgeführt? Im Folgenden erfahren wir mehr über diesen interessanten, aber auch gefährlichen Beruf.

Was ist Unterwasserschweißen?

Unterwasserschweißen, oft auch als Überdruckschweißen bezeichnet, gibt es seit den frühen 1930er Jahren und wird immer noch in vielen Teilen der Welt für die Wartung und Reparatur von maritimen Infrastrukturen durchgeführt, die teilweise oder vollständig unter Wasser liegen. Binnenschweißer arbeiten an Brücken, Dämmen und kleinen Wasserfahrzeugen, während Offshore-Schweißer mit Pipelines, Ölplattformen, großen Schiffen, Unterwasserhabitaten und sogar Kernkraftwerken zu tun haben.

Das Schweißen unter Wasser unterscheidet sich eigentlich nicht so sehr vom Schweißen an Land. Beide verwenden die gleichen grundlegenden Schweißtechniken und -geräte, weshalb Unterwasserschweißer in der Regel zuerst eine Ausbildung zum zertifizierten Schweißer über Wasser absolvieren. Nichtsdestotrotz ist es ein gefährliches Arbeitsfeld, das jahrelanges Training erfordert, um nicht nur die erforderlichen Kenntnisse und Fähigkeiten zu erlangen, sondern auch die notwendige Zertifizierung von einer akkreditierten kommerziellen Tauchschule.

Der erste Gedanke, der den Leuten in den Sinn kommt, wenn man über Unterwasserschweißen spricht, ist die Gefahr, Wasser und Elektrizität zu vermischen. In der Tat ist dies eine der Gefahren des Jobs, aber überraschenderweise nicht die größte (mehr über die Gefahren des Unterwasserschweißens weiter unten). Dennoch wählen viele diesen Karriereweg wegen der Aufregung und der Herausforderungen, die der Job mit sich bringt – ganz zu schweigen von der guten Bezahlung von durchschnittlich 53.990 Dollar pro Jahr (oder mehr für Offshore-Schweißer-Taucher).

Obwohl der Job im Allgemeinen die Verwendung eines speziellen Schweißstabs (oder einer Elektrode) und von Gasblasen beinhaltet, gibt es zwei Hauptarten des Unterwasserschweißens:

Trockenschweißen

Obwohl wir uns normalerweise vorstellen, dass Unterwasserschweißen vollständig unter Wasser stattfindet, wird der größte Teil davon in trockenen Umgebungen durchgeführt. Beim Trockenschweißen wird das Wasser durch ein Gasgemisch ersetzt, so dass ein oder mehrere Schweißer die Arbeit unter trockenen Bedingungen ausführen können.

Diese Kammern können teuer sein und Schweißer-Taucher haben sie nicht immer zur Verfügung. In diesem Fall müssen Schweißer-Taucher dann auf das Nassschweißen zurückgreifen, bei dem sie nichts haben, was sie vor Wasser schützt.

Nassschweißen

Nassschweißen wird je nach Zugänglichkeit des Schweißbereichs und der Schwere der erforderlichen Reparatur durchgeführt. Einer der Gründe, warum es meist als letzter Ausweg verwendet wird, abgesehen von der offensichtlichen Gefahr, Elektrizität im Wasser zu verwenden, ist, dass die Gefahr besteht, dass die Schweißnaht aufgrund der Temperatur des umgebenden Wassers zu schnell abkühlt, was die Gefahr von Rissen erhöht.

Wie jede Art des Schweißens funktioniert, erfahren wir weiter unten.

Wie funktioniert Unterwasserschweißen?

Wie also wird Schweißen unter Wasser durchgeführt? Es gibt überraschenderweise eine Reihe von Möglichkeiten, wie Schweißer unter Wasser arbeiten. Nachdem sie einen Auftrag erhalten haben, wählen Projektleiter und erfahrene Schweißer-Taucher zwischen verschiedenen Arten des Unterwasserschweißens, die ihren Anforderungen am besten entsprechen. Im Folgenden erfahren Sie mehr über die spezifischen Schweißverfahren.

Nassschweißen

Die meiste Zeit verwenden Taucher das Schutzgasschweißen (SMAW) oder „Stick Welding“, da es die kostengünstigste und vielseitigste Methode zum Nassschweißen ist. Bei dieser Methode wird ein elektrischer Lichtbogen zwischen der Elektrode und den zu verschweißenden Metallen (z. B. Edelstahl und Aluminium) erzeugt.

Es ist wichtig, dass Schweißer-Taucher ihre Elektroden sauber halten. Außerdem überprüfen die Taucher, sobald sie den Schweißbereich erreicht haben, normalerweise die Umgebung auf Hindernisse oder Sicherheitsrisiken, bevor sie die Schweißung durchführen.

Wenn der Taucher bereit ist, beginnt er damit, seine Elektrode auf die Zieloberfläche zu setzen und seinem Team zu signalisieren, den Strom einzuschalten, der 300 bis 400 Ampere Strom durch Gleichstrom (DC) erzeugt.

Der Schlüssel dazu, dass der Taucher keinen Stromschlag bekommt, liegt in der dicken Schicht aus Gasblasen, die das Flussmittel (oder die äußere Beschichtung) der Elektrode erzeugt, um die Schweißnaht abzudecken und den Strom vor Wasser, korrosiven Gasen und anderen oxidierenden Verbindungen zu schützen. Das Team verwendet auch Gleichstrom (DC), da dieser unter Wasser sicherer und effektiver ist als Wechselstrom (AC).

Andere gängige Arten von nassen Unterwasserschweißmethoden sind:

• Fülldrahtschweißen (Flux-cored Arc Welding, FCAW) – Verwendet einen kontinuierlich zugeführten Zusatzwerkstoff oder eine Elektrode, um unter anderem Nickelbasislegierungen und Gusseisenmetalle zu schweißen.
• Reibschweißen (FW) – Verwendet hohe Reibung und Hitze anstelle von Materialschmelzen, um Metall oder Thermoplaste miteinander zu verschmelzen.

Trockenschweißen

Wie bereits erwähnt, beinhaltet das Trockenschweißen oder Habitat-Schweißen die Verwendung einer Überdruckkammer, bezieht sich aber auf den gleichen grundlegenden Schweißprozess. Nachdem eine Abdichtung um die zu schweißende Struktur geschaffen wurde, wird mit angeschlossenen Schläuchen Wasser herausgespült und durch ein Gasgemisch, wie Helium und Sauerstoff, ersetzt.

Nachdem das gesamte Wasser herausgedrückt wurde, wird die Überdruckkammer auf die richtige Tiefe gebracht, um die Dekompressionskrankheit zu vermeiden.

Die Technik, die verwendet wird, hängt von der Größe der Kammer ab. Hier sind die vier Arten von Trockenschweißmethoden, aus denen Schweißer-Taucher wählen können:

• Druckschweißen – Methode, die für die Arbeit in einem Druckbehälter verwendet wird, der ungefähr eine Atmosphäreneinheit Druck misst (ähnlich dem Druck auf Meereshöhe).
• Habitat-Schweißen – Schweißer-Taucher verwenden eine kleine, raumgroße Kammer mit dem gleichen Druck außerhalb der Kammer (Umgebungsdruck) in der Arbeitstiefe. Die Kammer verdrängt das Wasser in das umgebende Gewässer, bevor der Schweißer-Taucher eintaucht.
• Trockenkammerschweißen – Der Schweißer-Taucher betritt die kleine Kammer von unten und wird nur vom Kopf abwärts bis zu den Schultern bedeckt (mit Tauchausrüstung).
• Trockenpunktschweißen – Technik, die für Kammern verwendet wird, die durchsichtig und etwa so klein wie der Kopf einer Person sind. Sie wird auf die Schweißstelle gelegt und der Schweißer-Taucher muss die Elektrode in das Habitat einführen, das sich dann bequem um sie herum abdichtet.

Schutzgasschweißen (SMAW) und Fülldrahtschweißen (FCAW) werden auch beim trockenen Unterwasserschweißen verwendet, ebenso wie die folgenden gebräuchlichen Schweißverfahren:

• Wolframgasschweißen (GTAW) – Auch als „WIG“ bezeichnet, verwendet dieses Schweißverfahren eine nicht abschmelzende Elektrode aus Wolfram. Wärme wird zusammen mit einem elektrischen Lichtbogen auf Edelstahl, Aluminium und andere Metalle, die geschweißt werden müssen, angewendet.
• Gas-Metall-Lichtbogenschweißen (GMAW) – Auch als „MIG“ bezeichnet, ist es für seine verschiedenen Metallübertragungsmethoden bekannt. Diese Methode verwendet Schutzgas, das durch die Schweißpistole um die Elektrode herum läuft, um Nichteisenmetalle wie Aluminium zu schweißen.
• Plasma Arc Welding (PAW) – Verwendet ebenfalls einen elektrischen Lichtbogen, aber der Lichtbogen ist verengt, um eine hohe Lichtbogengeschwindigkeit (Plasma) und intensive Hitze zum Schweißen von Edelstahl, Aluminium und anderen Metallen zu erzeugen.

Für umfangreiche Unterwasserschweißungen in großen Überdruckkammern arbeiten Schweißer-Taucher in der Regel zu zweit. Nachdem die Bediener die Kammer bis zur Schweißstelle abgesenkt und mit Gas gefüllt haben, lassen sich die Schweißer (in einer Taucherglocke) auf die gleiche Tiefe fallen, schwimmen in die Kammer und beginnen mit der Schweißung, oft im Wechsel in 6- bis 8-Stunden-Schichten.

Für eine visuelle Erklärung, wie das Nass- und Trockenschweißen unter Wasser funktioniert, sehen Sie sich das folgende Video von Water Welders an:

Gefahren beim Unterwasserschweißen

Da Unterwasserschweißer mit weitaus mehr Variablen arbeiten müssen – unterschiedliche atmosphärische Gase, Wasser- und Gasdrücke, spezielle Tauch- und Schweißgeräte und begrenzter Raum, zusätzlich zur Wasser- und Stromzufuhr – ist dies ein Feld nur für erfahrene Schweißer (einschließlich Ingenieure und Manager), die vollständig darauf vorbereitet sind, Risiken zu vermeiden und mit Gefahren umzugehen, wie zum Beispiel den folgenden:

• Ertrinken – Normalerweise verursacht durch Delta-P-Gefahren oder Differenzdruck, bei denen ein großer Wasserdruckunterschied dazu führt, dass ein Taucher in einem Engpass stecken bleibt, in dem das Wasser mit großer Kraft, manchmal mit mehr als tausend Pfund Druck, in einen anderen Raum strömt.
• Explosionen – Kann passieren, wenn sich Wasserstoff- und Sauerstoffgase vermischen und sich in Taschen ansammeln.
• Stromschläge – Oft die größte Sorge beim Umgang mit Wasser und Elektrizität, besonders wenn unerfahrene Schweißer nicht mit Gleichstrom (DC) arbeiten.
• Dekompressionskrankheit – Ein häufiges Problem beim Tauchen, das durch die Ansammlung von Stickstoffblasen im Blutkreislauf verursacht wird
• Hypothermie – Ergebnis der Arbeit in dunklem und kaltem Wasser für viele Stunden am Tag.

Zu den Sicherheitsvorkehrungen gehört es, an der Oberfläche angebunden zu sein, einen weiteren Schweißer-Taucher zu haben, der den/die primären Schweißer unterstützt und überwacht, und während des gesamten Schweißvorgangs mit dem Team in Verbindung zu stehen. Glücklicherweise werden Sie in Schweißkursen auf diese und weitere Umstände vorbereitet. Und wenn Sie daran interessiert sind, eine Karriere im Unterwasserschweißen zu beginnen, schauen Sie sich unseren Leitfaden an, wie man ein Unterwasserschweißer wird.