火花四溅的电焊竟然可以在水下进行，是不是让你觉得有些匪夷所思呢？毕竟在我们的常规理解中，电焊是需要用到电和高温，通过电弧产生瞬间的火花，并且自持性导电燃烧，造成高温让金属焊条和金属件之间的焊缝都融化，实现金属融合焊接。但是这两点明显和水是无法共存的，水不仅会使火花熄灭，无法产生高温燃烧，更重要的是水导电，难道从事水下工作的焊接工不会因此触电吗？

水下焊接也需要用电吗？

其实尽管有危险性存在，但水下焊接的工作依然要采用电焊的方式，在古时人们想要让金属连接在一起，就需要像打铁一样不断敲打两块烧红的金属，使之充分融合在一起，然后在冷却之后形成一个整体。不过自从19世纪电弧放电现象被发现，电焊就应运而生，至今依然是重要的焊接方式。

所以如今不仅在陆地上的金属建筑、设备需要进行焊接，位于水下的桥梁隧道、钻井平台，甚至轮船潜艇，都需要在建设或维修时进行水下焊接。比如我国创造了世界之最的港珠澳跨海大桥，其中就有一段水下的海地隧道，而为了保证两段隧道最后的拼接处实现滴水不漏，就需要对接口处一圈进行焊接工作。

水下焊接如何进行？

水下焊接有干法、湿法和局部干法三种，水下焊接由于水的存在，使焊接过程变得更加复杂。

1、干法焊接

即当水排干后再焊时，它与在陆地上焊接是没有太大区别的，这种被称作干焊（干法焊接）。干焊的好处就是它可以确保项目有更高的质量和可靠性。这是采用大型气室罩住焊件、焊工在气室内施焊的方法，由于是在干燥气相中焊接，其安全性较好。

在深度超过空气的潜入范围时，由于增加了空气环境中局部氧气的压力，容易产生火星。因此，应在气室内使用惰性或半惰性气体。干法焊接时，焊工应穿戴特制防火、耐高温的防护服。

与湿法和局部干法焊接相比，干法焊接安全性最好，但使用局限性很大，应用不普遍。

港珠澳大桥的焊接工作主要采取的就是干法焊接，尽管受到水汽和湿度的影响，隧道还是提供了一个相对干燥的环境。但是很多情况下，并没有隧道这样的水下空间，想要实现干法焊接，就需要一个专门的设备高压仓。它就相当于一个小房子一样，可以被放入水下，将需要焊接的故障区域包裹住，然后通过高压将水挤出，就形成了一个与海水隔绝的工作区域，电焊也就能和陆上一样进行，不过干法焊接所需的高压仓设备，和辅助的起降设备以及供气系统通常需要不小的开支。

所以，虽然干法焊接更加安全稳定，但是在很多场景下并不能够展开，容易受到场地的局限，所以应用并不是非常广泛。更多的时候还是需要焊接员，穿着潜水服下潜到水下进行湿法焊接，而湿法焊接所需要解决的问题也就随之而来，并且湿法焊接更加危险，因此才会成为高薪职业，至于为什么在水下湿法焊接可行，则是因为利用了电焊的特殊原理。

2、水下湿法焊接

这种完全在水里焊接的被称为湿焊（湿法焊接），湿焊是真正危险的操作，这个只在逼不得已时才会这样做。除了无法使用高压舱外，如果项目过于紧迫的话也需要进行湿焊。

湿焊的结果往往是粗糙的，因为焊接的温度会快速散热到周围的水中，从而导致焊接接头快速冷却，结果就是会增加开裂和其他接头缺陷的风险。水下湿法焊接与干法和局部干法焊接相比，应用最多，但安全性最差。由于水具有导电性，因此防触电成为湿法焊接的主要安全问题之一。

3、局部干法焊接

局部干法是焊工在水中施焊，人为地将焊接区周围的水排开的水下焊接方法，其安全措施与湿法相似。

由于局部干法还处于研究之中，因此使用尚不普遍。

高温燃烧明显和海水对立，水下湿法焊接究竟是怎么实现的？

由于绝大多数水下焊接工作的环境比较特殊，机器无法施展开，所以利用设备辅助的干法焊接方式很难进行。而直接在水中进行的湿法焊接，之所以能够合理实现，是因为水下湿法焊接的电弧棒，和焊条都做了防水处理，特别是焊条上就涂了石蜡和防水漆等药皮，不会在进入海水中就立马被浸湿。而当焊条与需要焊接的构件接触时，被电弧棒高温引燃，在两者的接触点会产生高温燃烧，并且瞬间将接触点周围的海水气化，形成一个内部有气体的水泡。

当焊条稍稍离开焊接点，电弧在气泡内的持续放电燃烧，让焊接可以持续进行。并且随着燃烧的不断加剧，海水气化也会越来越多，而且焊条外的防水药皮燃烧，同样会产生大量气体。这样不断增多的气体在焊接点形成了一个巨大的气体空腔，也就将焊接工作与海水隔绝开来，让水下焊接得以进行。

但是水下湿法焊接也同样存在问题，就是不断产生的气泡和烟雾，会在焊接人员的眼前升腾，阻挡了焊接视线，也严重影响了焊接的准确性，所以水下湿法焊接的效果往往是粗糙的，主要以焊接上为目的。而且更严重的是，冰冷的海水虽然在焊接时被阻隔，但是焊接完之后的焊接处，受到海水的迅速冷却会变脆变硬，缺乏韧性也就更加容易断裂。而且电弧的高温会使海水当中的氢分解、渗透到金属当中，让焊接的金属形成的氢裂现象，也会使得焊接处出现严重的断裂。

此外，水下湿法焊接不仅粗糙容易断裂，对于焊接人员的安全性也有很大威胁，因为为了保证水下焊接的电弧能够达到1500摄氏度的高温，湿法焊接采用的是300到400安左右，电压小于36伏的直流电，以避免水下可能遭遇的触电身亡。但是这依然存在着触电的危险，而之所以不会出现频繁的触电事故，主要还是焊接时产生的气泡起到了阻隔电流的作用。

随着越来越多的能源基础设施被用来维持世界运转，水下焊接领域的重要技术已经走到了最前沿。由于水下焊接应用的多功能性，焊接行业一直在寻找创新的方法来推广水下焊接，帮助客户降低成本。

永久水下焊接已实现

25年来，总部位于马里兰州拉戈的海洋服务公司菲尼克斯国际控股股份有限公司（Phoenix International Holdings Inc.）（菲尼克斯）一直在商业和军事行动中进行湿式和干式高压室焊接。为了帮助推进水下焊接应用，该公司最近根据美国焊接协会（AWS）D3.6M《水下焊接规范》，在坡口和角焊缝的所有位置，开发并认证了美国船级社（ABS）批准的A级水下湿焊工艺规范（WPS）。该程序为行业带来了进行永久水下湿焊修复的能力，该修复等同于上部表面焊接。它还将消除对昂贵的干舱维修和/或干坞的需要，并大大减少总体维修时间和成本。

程序研发

该程序由菲尼克斯位于路易斯安那州巴尤维斯塔的新测试和培训设施开发，经过了广泛的研究和开发，以实现水下表面质量焊接(图1)。

通过熟练的焊工/潜水员采用适当的焊接技术，坡口和角焊缝的所有位置均达到了16%的最小伸长率，以及所需的2T弯曲、拉伸试验和325 HV10的最大维氏硬度。该公司超越了AWS D3.6M的要求，以满足更严格的美国海军要求，同时还对4G（顶槽）位置的维氏硬度进行了评定，这是最难实现的。典型WPS仅要求在第一位置（通常为3G（垂直槽）位置）完成大部分机械测试。这样做是为了模拟现实世界中所有位置的需求，而不仅仅是最容易实现的位置。

水下焊接的应用

1802年，一位名叫Humphrey的学者指出电弧能够在水下连续燃烧，即指出了水下焊接的可能性。

1917年，英国海军船坞的焊工采用水下焊接的方法来封堵位于轮船水下部分漏水的铆钉缝隙，这是水下焊接的首次应用。

1932年，Khrenov发明了厚药皮水下专用焊条。

1985年，产生了第一批经过认可的潜水焊工。并制定了水深小于100 m的水下湿法焊接工艺。

1987年，水下湿法焊接技术在核电厂不锈钢管道的修理工作中得到应用。

水下焊接最常用的领域包括：

海上油气

海上石油和天然气平台、结构和管道是世界能源基础设施的组成部分。由于许多因素，包括外部和内部腐蚀、飓风和海洋事件，它们不断受到环境的影响。因此，这些基础设施需要适当的维护和保养，以保持其高效运行。该过程的一个重要部分是水下焊接，包括在脱水钢筋束廊道内进行高压焊接、在浮筒内进行焊接修理、钢筋束张力监测系统修理、电缆修理和更换、立管安装和拆除以及机械修理夹具或端部连接器/线轴安装等任务。

船舶维修和保养

集装箱船、游轮、渡轮、军 用船、散货船、油轮和个人游乐船都穿过世界水道，受到海洋污染和其他环境因素的损害，这些因素会堵塞进水口、增加阻力、降低速度和燃油效率。

干坞对船东来说并不总是可行的选择，因为它成本高昂且耗时，因此无论是在选择的码头还是在海上锚定，水下焊接成型都是一个有价值的选择。船体修理、海舱下料安装、螺旋桨清洁和更换、密封件更新、推进器更换和舵修理等任务只是水下焊接可完成的任务中的一小部分。

文章来源： 小小焊割人，《Welding Journal》，太空记