Soldadura hiperbárica

La soldadura hiperbárica es un proceso de soldadura extrema a presiones elevadas , normalmente bajo el agua . ^{[ 1 ] [ 2 ]} La soldadura hiperbárica puede realizarse en el agua o en seco dentro de una cámara de presión positiva especialmente construida , creando así un ambiente seco. Se la denomina principalmente "soldadura hiperbárica" ​​cuando se utiliza en un ambiente seco y " soldadura subacuática " cuando se realiza en un ambiente húmedo. Las aplicaciones de la soldadura hiperbárica son diversas : se utiliza con frecuencia para reparar barcos , plataformas petrolíferas marinas y oleoductos . El acero es el material más común que se suelda.

La soldadura en seco se utiliza con preferencia a la soldadura subacuática húmeda cuando se requieren soldaduras de alta calidad debido al mayor control sobre las condiciones que se pueden mantener, como mediante la aplicación de tratamientos térmicos previos y posteriores a la soldadura . Este mejor control ambiental conduce directamente a un mejor rendimiento del proceso y a una soldadura de calidad generalmente mucho mayor que una soldadura húmeda comparable. Por lo tanto, cuando se requiere una soldadura de muy alta calidad, normalmente se utiliza la soldadura hiperbárica en seco. La investigación sobre el uso de la soldadura hiperbárica en seco a profundidades de hasta 1000 metros (3300 pies) está en curso. ^{[ 3 ]} En general, asegurar la integridad de las soldaduras subacuáticas puede ser difícil (pero es posible utilizando diversas aplicaciones de ensayos no destructivos ), especialmente para soldaduras subacuáticas húmedas, porque los defectos son difíciles de detectar si están debajo de la superficie de la soldadura. 

La soldadura hiperbárica subacuática fue inventada por el metalúrgico soviético Konstantin Khrenov en 1932. ^{[ 4 ]}

Los procesos de soldadura se han vuelto cada vez más importantes en casi todas las industrias manufactureras y para aplicaciones estructurales (estructuras metálicas de edificios). ^{[ 5 ]} De las muchas técnicas para soldar en atmósfera, la mayoría no se pueden aplicar en aplicaciones marinas y en alta mar en contacto con el agua. La mayor parte del trabajo de reparación y puesta en superficie en alta mar se realiza a poca profundidad o en la región cubierta intermitentemente por agua (la zona de salpicaduras). Sin embargo, la tarea tecnológicamente más desafiante es la reparación a mayores profundidades, especialmente para la construcción de tuberías y la reparación de desgarros y roturas en estructuras y embarcaciones marinas. La soldadura subacuática puede ser la opción menos costosa para el mantenimiento y la reparación marina, ya que evita la necesidad de sacar la estructura del mar y ahorra tiempo valioso y costos de dique seco. También permite reparaciones de emergencia para permitir que la estructura dañada se transporte de forma segura a instalaciones secas para su reparación permanente o desguace. La soldadura subacuática se aplica tanto en entornos continentales como marinos, aunque las condiciones climáticas estacionales dificultan la soldadura subacuática en alta mar durante el invierno. En ambos casos, el suministro de aire desde la superficie es el método de buceo más común para los soldadores subacuáticos.

La soldadura hiperbárica en seco consiste en realizar la soldadura a presión elevada en una cámara llena de una mezcla de gases sellada alrededor de la estructura que se está soldando.

La mayoría de los procesos de soldadura por arco, como la soldadura por arco metálico protegido (SMAW), la soldadura por arco con núcleo fundente (FCAW), la soldadura por arco de tungsteno con gas (GTAW), la soldadura por arco metálico con gas (GMAW) y la soldadura por arco de plasma (PAW), podrían operarse a presiones hiperbáricas, pero todas se ven afectadas a medida que aumenta la presión. ^{[ 6 ]} La soldadura por arco de tungsteno con gas es la más utilizada. La degradación se asocia con cambios físicos en el comportamiento del arco a medida que cambia el régimen de flujo de gas alrededor del arco y las raíces del arco se contraen y se vuelven más móviles. Cabe destacar un aumento drástico en el voltaje del arco , que se asocia con el aumento de la presión. En general, se produce una degradación en la capacidad y la eficiencia a medida que aumenta la presión.

Se han aplicado técnicas de control especiales que han permitido soldar hasta una profundidad simulada de agua de 2500 m (8200 pies) en el laboratorio, pero la soldadura hiperbárica en seco se ha limitado hasta ahora operativamente a menos de 400 m (1300 pies) de profundidad de agua debido a la capacidad fisiológica de los buzos para operar el equipo de soldadura a altas presiones y a consideraciones prácticas relacionadas con la construcción de una cámara de presión/soldadura automatizada en profundidad. ^{[ 7 ]}    

La soldadura subacuática expone directamente al buzo y al electrodo al agua y a los elementos circundantes. Los buzos suelen utilizar entre 300 y 400 amperios de corriente continua para alimentar su electrodo y sueldan mediante diversas formas de soldadura por arco . Esta práctica suele emplear una variante de la soldadura por arco metálico protegido , que utiliza un electrodo impermeable . ^{[ 2 ]} Otros procesos utilizados incluyen la soldadura por arco con núcleo fundente y la soldadura por fricción . ^{[ 2 ]} En cada uno de estos casos, la fuente de alimentación de soldadura se conecta al equipo de soldadura mediante cables y mangueras. El proceso generalmente se limita a aceros con bajo equivalente de carbono , especialmente a mayores profundidades, debido al agrietamiento causado por el hidrógeno . ^{[ 2 ]}

La soldadura húmeda con electrodo revestido se realiza con un equipo similar al utilizado para la soldadura en seco, pero los portaelectrodos están diseñados para refrigeración por agua y cuentan con un aislamiento más grueso. Se sobrecalentarán si se utilizan fuera del agua. Para la soldadura manual por arco metálico se utiliza una máquina de soldadura de corriente constante. Se utiliza corriente continua y se instala un interruptor de aislamiento de alta resistencia en el cable de soldadura, en la posición de control de superficie, para que la corriente de soldadura pueda desconectarse cuando no esté en uso. El soldador indica al operador de superficie que establezca y desactive el contacto según sea necesario durante el procedimiento. Los contactos solo deben cerrarse durante la soldadura propiamente dicha y abrirse en otros momentos, especialmente al cambiar los electrodos. ^{[ 8 ]}

El arco eléctrico calienta la pieza de trabajo y la varilla de soldadura, y el metal fundido se transfiere a través de la burbuja de gas que rodea el arco. Esta burbuja se forma parcialmente por la descomposición del recubrimiento de fundente del electrodo, pero suele estar contaminada en cierta medida por vapor. El flujo de corriente induce la transferencia de gotas de metal del electrodo a la pieza de trabajo y permite la soldadura posicional por parte de un operario cualificado. La deposición de escoria en la superficie de la soldadura ayuda a ralentizar la velocidad de enfriamiento, pero el enfriamiento rápido es uno de los mayores problemas para obtener una soldadura de calidad. ^{[ 8 ]}

Los peligros de la soldadura subacuática incluyen el riesgo de descarga eléctrica para el soldador. Para evitarlo, el equipo de soldadura debe ser adaptable a un entorno marino, estar debidamente aislado y la corriente de soldadura debe estar controlada. Los buzos comerciales también deben considerar los problemas de seguridad laboral a los que se enfrentan, sobre todo el riesgo de enfermedad por descompresión debido al aumento de la presión de los gases respiratorios . ^{[ 9 ]} Muchos buzos han reportado un sabor metálico relacionado con la degradación galvánica de la amalgama dental . ^{[ 10 ] [ 11 ] [ 12 ]} También puede haber efectos cognitivos a largo plazo y posiblemente musculoesqueléticos asociados con la soldadura subacuática. ^{[ 13 ]}

• Soldadura y corte oxiacetilénico : técnica de metalurgia que utiliza un combustible y oxígeno. Páginas que muestran breves descripciones de los objetivos de redirección. 

• Dirección de Salud y Seguridad - Realiza investigaciones sobre los efectos a largo plazo en la salud derivados de la soldadura subacuática.