水下焊接，又稱高壓焊接，是當前最具風險的職業之一。潛水員在焊接的同時，不僅面臨來自作業環境的各種危險，整個潛水過程也充滿挑戰。本文將探討這些潛在的危險，并探討如何借助機器人技術和自動化手段來降低這些風險，從而為水下焊接行業的安全性與效率提升提供支持。

　　水下焊接是如何工作的?

　　水下焊接是一種用于連接水面以下金屬的專用技術，通常是針對海洋或近海環境。水下焊接主要分為兩種：干焊和濕焊。

　　干焊是通過構建專門的棲息地或高壓室，在焊接區域周圍創建一個臨時的干燥環境。焊工下潛后進入這個密封室，確保焊接操作在干燥條件下進行。為了平衡外部水壓，棲息地會被加壓，以防止水進入工作區域。這種方法使焊工能夠在相對舒適的條件下進行作業，類似于傳統的陸地焊接。然而，由于干燥密封室的復雜性和高成本，這種方法在大型項目或關鍵維修中的應用有很大的限制。

　　相較之下，濕焊則是一種更為常用且容易實施的方法。濕焊直接在水中進行，無需使用任何干燥外殼。焊工只需佩戴專用的潛水設備，如濕焊電極和專為水下作業設計的電焊機。焊接過程中依賴防水電極涂層，該涂層能產生氣體包絡，以保護熔池免受周圍水的影響，從而避免過度冷卻和氧化。濕焊具有廣泛的適用性，能夠在各種水下場景中進行，尤其適用于管道、船舶及石油鉆井平臺等水下結構的快速維修與維護任務。

　　由于水下環境帶來的獨特挑戰，干法和濕法水下焊接都需要焊工具備較高的技能和豐富的經驗。因為存在水能見度不足、靜水壓力過高以及觸電風險等，焊工必須嚴格遵循焊接技術和安全協議，以確保成功且安全地完成水下焊接任務。

　　水下焊接有多危險?

　　水下焊接伴隨著眾多短期和長期風險。盡管我們已經采取了一系列預防措施，但水下焊接的死亡率仍高達15%。然而，死亡并非唯一問題，焊工的身體健康和生活質量的下降同樣值得關注。

　　水下焊接的短期風險

　　觸電風險：雖然水下焊工觸電身亡的事故目前僅有一例，但在進行濕焊或在部分浸沒的空間作業時，觸電的威脅仍然不容小覷。

　　爆炸風險：高壓焊接作業會產生氣囊，如果氣體沒有得到正確排出，便可能引發爆炸。特別是在氧氣壓力較低的情況下，電纜還可能出現孔洞，進而對作業人員造成傷害。

　　減壓病：與其他類型的潛水員一樣，水下焊工需要格外小心減壓病的發生。在數百米深的水下工作時，通常缺乏其他潛水員的陪伴，減壓病風險會更高。

　　溺水風險：溺水是水下焊工最常見的致死原因，其根源可能多種多樣。設備故障通常都是罪魁禍首，呼吸氣管、面罩和氧氣罐等均有可能發生故障，進而導致溺水事件的發生。

　　水下焊接的長期風險

　　骨壞死：在長期潛水活動中，潛水員可能面臨一系列嚴重的健康風險。其中之一是壓縮性骨壞死，也被稱為缺血性壞死或骨壞死。這種情況是由于骨組織的血液供應不足導致。最常見的受累部位是股骨，通常需要通過手術來治療，在某些情況下甚至可能需要進行全關節置換。雖然這種病癥不至于致命，但它可能大大削弱潛水員的身體狀況，尤其是在職業運動員中，如Bo Jackson的職業生涯就因此受到影響。

　　神經系統：挪威卑爾根的水下技術中心進行的研究指出，長期的深潛可能導致腦功能障礙、癲癇發作及短暫性全面失憶等神經系統問題。

　　機器人技術如何應用于水下焊接?

　　降低水下焊接風險的最有效方法是什么?很簡單：用機器代替人工。焊接機器人在常規焊接應用中已經展現出高效性和優良的焊接質量，超越了人工焊接的表現。借助于配備了末端執行器的水下遙控潛水器(ROV)及機械臂，這一構想正在逐步實現。

　　水下焊接機器人的實用性

　　一般來說，常見的水下焊接機器人可以在20 米至 30 米水深范圍內工作，部分先進的水下焊接機器人可以達到 60 米甚至更深，具體的深度范圍會因不同的應用場景而有所不同，目前主要的應用領域有：

　　盡管我們對水下焊接技術的未來充滿期待，但由于其技術門檻較高、應用場景相對特定等因素，廣泛應用仍面臨困難。

　　早在2015年，挪威國家石油公司便在這一領域取得了一定進展，他們成功地利用干式攪拌摩擦焊(FSW)技術開發了用于水下管道維修的遠程焊接棲息地。然而，目前該棲息地的應用范圍僅限于特定類型的管道，尚未實現更廣泛的應用。

　　目前，美國RESURGAM項目團隊正在積極研發一種適用于船體維修的濕式攪拌摩擦焊機器人。結合人工智能和工業4.0(物聯網)基礎設施的應用，這項技術有望大規模推廣。然而，除了技術實施之外，購買、編程和部署高壓焊接機器人所需的前期成本也令人擔憂。每一個應用場景都需要專業的程序員，以確保機器人能夠完全按照要求運行，這無疑會增加小型項目的成本和交貨時間。

　　為了解決這一難題，潛在的解決方案之一是“神經網絡控制”焊接機器人。該技術利用操作員佩戴的腦電圖帽，實時指揮機器人手臂的動作。盡管在廣泛應用之前仍需進一步的研發，但此項技術為水下焊接的未來展現了光明的前景。

　　適合水下焊接應用的易格斯產品

　　由于水會腐蝕金屬部件，并沖刷掉潤滑劑，易格斯的drytech塑料無需使用潤滑脂或潤滑油，能夠在水下環境中保持穩定的性能，無疑是水下焊接機器人的合適選擇。我們的產品線包括iglidur?滑動軸承(可與304或316不銹鋼軸搭配，確保在水下應用中的卓越表現)、drylin?線性執行器及直線導軌滑塊、xiros?滾珠軸承等。此外，我們還提供多種在線工具和計算器，以幫助您根據具體的應用需求，設計定制解決方案。接下來，讓我們更加深入探討水下焊接應用中可用的運動組件。

　　iglidur? X滑動軸承

　　iglidur? X 滑動軸承不僅適用于水下環境，還能夠承受高達 150Mpa的靜壓載荷，因此非常適合極端深度的應用。此外，iglidur? X 滑動軸承在耐化學性方面表現優異，耐高溫，能夠承受高達 250℃(短時間內可承受 315°C)的溫度。

　　3D打印模具

　　如果您希望使用非標準尺寸的iglidur? X 滑動軸承(也可其它iglidur材料)，可以利用我們的print2mold 服務，定制3D打印而成的注塑模具，能為55多種耐磨損特種塑料進行注塑生產，可做復雜幾何的產品，交期快。

　　柔性電纜

　　chainflex?高柔性電纜產品系列中包括適用于焊接任務的電纜，其中一些電纜已應用于水下環境，主要是在受控水池中。它們甚至能夠承受高達 1.8 x 105 格雷的輻射，適用于核反應堆焊接應用。

　　直線導軌

　　drylin? 直線滑動軸承的直線導軌提供多種材料選項，其中316不銹鋼和304不銹鋼最適合于水下環境，并且可以與多種drylin直線滑動軸承配合使用。而硬化不銹鋼材料在水下運行時可能會面臨腐蝕問題，因此不適合此類應用。此外，我們還提供帶有步進電機的水下線性執行器。

　　防水電機

　　易格斯可提供IP65和IP68防水等級的步進電機，分別設計用于防噴水和水下應用。IP68水下型號可以在深達10米的水域中使用，因而非常適合淺水環境下的各種應用需求。對于長時間深海作業，建議您在模擬水壓的環境中對電機進行測試，以確認承壓能力和耐腐蝕性。

　　總之，盡管水下焊接技術仍在發展的初期階段，但我們有充分的理由支持其廣泛應用。這項技術不僅能夠有效預防潛水作業人員的疾病、降低死亡風險，同時也能顯著提升焊接的效率和質量。隨著培訓的普及和潛水作業的安全性提升，未來的前景十分樂觀，尤其是在機器人技術的助力下。