Unterwasserschweißen erklärt: Funktionsweise und warum es spezialisierte Ausbildung erfordert

Was ist Unterwasserschweißen?

Unterwasserschweißen wird durchgeführt, während der Schweißer untergetaucht ist, oft bei erhöhtem barometrischen Druck. Dies bringt eine Vielzahl von Herausforderungen mit sich, die spezialisierte Fähigkeiten und eine Ausbildung erfordern, wie sie am CDA Technical Institute (ehemals Commercial Diving Academy) vermittelt werden.

Aufgrund der widrigen Bedingungen und der inhärenten Gefahren des Unterwasserschweißens (auch Nassschweißen genannt) müssen Taucher nach außergewöhnlich strengen Standards mit hochspezialisierter Anleitung ausgebildet werden.

Hyperbarschweißen ist der Prozess des Schweißens unter erhöhtem Druck, normalerweise unter Wasser. Es kann entweder nass im Wasser selbst oder trocken in einer speziell konstruierten Überdruckkammer und somit in einer trockenen Umgebung stattfinden.

Man spricht vorwiegend von „Hyperbarschweißen“, wenn es in trockener Umgebung eingesetzt wird, und von „Unterwasserschweißen“, wenn es in nasser Umgebung erfolgt. Die Anwendungen des Hyperbarschweißens sind vielfältig – es wird häufig zur Reparatur von Schiffen, Offshore-Ölplattformen und Pipelines verwendet. Stahl ist das am häufigsten verschweißte Material.

Trockenes Schweißen wird dem nassen Unterwasserschweißen vorgezogen, wenn hochwertige Schweißnähte erforderlich sind, da eine verbesserte Kontrolle über die Bedingungen möglich ist, beispielsweise durch Vor- und Nachwärmebehandlungen.

Diese verbesserte Umweltkontrolle führt direkt zu einer besseren Prozessleistung und im Allgemeinen zu einer deutlich höheren Schweißqualität als beim vergleichbaren Nassschweißen. Daher wird trockenes Hyperbarschweißen normalerweise eingesetzt, wenn eine sehr hohe Schweißqualität gefordert ist.

Forschung zum trockenen Hyperbarschweißen in Tiefen von bis zu 1.000 Metern (3.300 ft) läuft weiter. Generell kann die Sicherstellung der Integrität von Unterwasserschweißnähten schwierig sein (ist aber durch verschiedene zerstörungsfreie Prüfverfahren möglich), insbesondere bei nassen Unterwasserschweißnähten, da Fehler schwer zu erkennen sind, wenn sie sich unter der Oberfläche der Schweißnaht befinden.

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Unterwasserschweißen kann durch zwei Methoden erreicht werden: Nassschweißen & Trockenschweißen.

Nassschweißen

Beim Nassschweißen führt der Taucher den Schweißvorgang direkt im Wasser durch. Es wird eine speziell entwickelte Schweißelektrode verwendet und ein ähnlicher Prozess wie beim herkömmlichen Schweißen angewendet.

Hier sind Vorteile des Nassschweißens:

• Günstig und schnell
• Hohe Zugfestigkeit
• Einfacher Zugang zur Schweißstelle
• Kein Habitat erforderlich
• Kein Bauaufwand

Trockenes Schweißen / Hyperbarschweißen

Eine weitere Methode des Unterwasserschweißens ist das Hyperbarschweißen oder Trockenschweißen. Dabei wird eine Kammer um die zu verschweißende Struktur abgedichtet. Diese wird dann mit einem Gas (typischerweise einer Mischung aus Helium und Sauerstoff oder Argon) gefüllt, das das Wasser aus der hyperbaren Sphäre verdrängt. Dies ermöglicht eine trockene Umgebung für den Schweißvorgang.

Hier sind einige Vorteile des Trockenschweißens:

• Sicherheit des Schweißers/Tauchers
• Höhere Schweißqualität
• Überwachung von der Oberfläche
• Zerstörungsfreie Prüfung

Wie funktioniert Unterwasserschweißen?

Es gibt überraschenderweise mehrere Möglichkeiten, wie Schweißer-Taucher vorgehen. Nach Erhalt eines Auftrags wählen Projektmanager und erfahrene Schweißer-Taucher zwischen verschiedenen Arten des Unterwasserschweißens, die ihren Anforderungen am besten entsprechen. Erfahren Sie unten mehr über ihre spezifischen Schweißprozesse.

1. Nassschweißen

Meistens verwenden Taucher das Lichtbogenschweißen mit umhüllten Elektroden (SMAW) oder „Stabelektrodenschweißen“, da dies die kostengünstigste und vielseitigste Methode für das Nassschweißen ist. Dabei erzeugen sie einen Lichtbogen zwischen ihrer Elektrode und den Infrastrukturmetallen (wie Edelstahl und Aluminium), die miteinander verschweißt werden sollen.

Es ist wichtig, dass Schweißer-Taucher ihre Elektroden sauber halten. Nachdem sie den Schweißbereich erreicht haben, überprüfen Taucher die Umgebung meist auf Hindernisse oder Sicherheitsrisiken, bevor sie den Schweißvorgang durchführen.

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

Dass der Taucher keinen Stromschlag erleidet, liegt an der dicken Schicht gasförmiger Blasen, die der Fluss (die äußere Beschichtung) der Elektrode erzeugt, um den Schweiß zu umhüllen und die Elektrizität vor Wasser, korrosiven Gasen und anderen oxidierenden Verbindungen abzuschirmen. Das Team verwendet zudem Gleichstrom (DC), da dieser unter Wasser sicherer und effektiver ist als Wechselstrom (AC).

Weitere gängige Arten von Nass-Unterwasserschweißverfahren sind:

• Fülldrahtschweißen (FCAW) – Verwendet einen kontinuierlich zugeführten Fülldraht bzw. eine Elektrode zum Schweißen von nickelbasierten Legierungen und Gusseisenmetallen.
• Reibschweißen (FW) – Nutzt hohe Reibung und Hitze statt Materialschmelze, um Metalle oder Thermoplaste miteinander zu verbinden.

2. Trockenes Schweißen

Wie bereits erwähnt, beinhaltet trockenes Schweißen oder Habitat-Schweißen die Verwendung einer hyperbaren Kammer bei gleichbleibendem Grundschweißprozess. Nach dem Abdichten um die zu verschweißende Struktur spülen angeschlossene Schläuche das Wasser aus und ersetzen es durch ein Gemisch aus Gasen wie Helium und Sauerstoff.

Nach dem Entfernen des gesamten Wassers wird die hyperbare Kammer auf den korrekten Druck für die Arbeitstiefe gebracht, um Dekompressionskrankheit zu vermeiden.

Die angewandte Technik hängt von der Kammergröße ab. Hier sind die vier Arten von Trockenschweißverfahren, aus denen Schweißer-Taucher wählen:

• Druckschweißen: Verfahren für die Arbeit in einem Druckbehälter, der etwa eine Atmosphäre Druck aufweist (ähnlich dem Meeresspiegel-Druck).
• Habitat-Schweißen: Der Schweißer-Taucher nutzt eine kleine, raumgroße Kammer mit dem gleichen Druck außen (Umgebungsdruck) in der Arbeitstiefe. Die Kammer verdrängt das Wasser in das umgebende Gewässer, bevor der Schweißer-Taucher eintritt.
• Trockene-Kammer-Schweißen: Der Schweißer-Taucher betritt die kleine Kammer von unten und wird nur vom Kopf bis zu den Schultern abgedeckt (mit Tauchausrüstung).
• Trockene-Punkt-Schweißen: Technik für Kammern, die transparent und etwa so groß wie ein menschlicher Kopf sind. Sie wird auf die Schweißstelle gesetzt und der Schweißer-Taucher führt die Elektrode in das Habitat ein, das sich bequem darum abdichtet.

Lichtbogenschweißen mit umhüllten Elektroden (SMAW) und Fülldrahtschweißen (FCAW) werden auch beim trockenen Unterwasserschweißen eingesetzt, ebenso wie folgende gängige Schweißverfahren:

• Wolfram-Inertgasschweißen (GTAW/TIG): Verwendet eine nicht verbrauchbare Wolframelektrode. Wärme wird zusammen mit einem Lichtbogen auf Edelstahl, Aluminium und andere zu verschweißende Metalle angewendet.
• Metall-Inertgasschweißen (GMAW/MIG): Bekannt für verschiedene Metallübertragungsmethoden. Verwendet Schutzgas, das durch die Schweißpistole um die Elektrode strömt, um Nichteisenmetalle wie Aluminium zu verschweißen.
• Plasmalichtbogenschweißen (PAW): Nutzt ebenfalls einen Lichtbogen, dieser wird jedoch verengt, um eine hohe Plasmasgeschwindigkeit und intensive Hitze zum Schweißen von Edelstahl, Aluminium und anderen Metallen zu erzeugen.

Bei umfangreichen Tiefseeschweißungen in großen hyperbaren Kammern arbeiten Schweißer-Taucher meist in Paaren. Nachdem die Betreiber die Kammer zur Schweißstelle hinabgelassen und mit Gas gefüllt haben, tauchen die Schweißer in einer Tauchglocke auf dieselbe Tiefe, schwimmen in die Kammer und beginnen mit dem Schweißen, oft in 6- bis 8-stündigen Schichten.

Wie hoch ist das Gehalt beim Unterwasserschweißen?

Unterwasserschweißen erfordert wenig Zeit zum Erlernen, aber Jahre zur Meisterung. Viele Unterwasserschweißer beginnen ihre Laufbahn in der Tauchschule, mit dem Ziel, so schnell wie möglich einzusteigen.

Laut kommerziellen Tauchern und globalen Statistiken beträgt das durchschnittliche Jahresgehalt eines Unterwasserschweißers 53.990 $ und der Stundenlohn 25,96 $. Die meisten Einkommen liegen jedoch zwischen 25.000 $ und 80.000 $. Die oberen 10 % verdienen 83.730 $, die unteren 10 % 30.700 $.

Taucherfahrung ist der größte Faktor für das Gehalt eines Unterwasserschweißers. Der Standort kommt an zweiter Stelle.

Einige kommerzielle Taucher erreichen Gehälter von über 300.000 $ jährlich.

Warum die große Gehaltsspanne?

Die meisten Unterwasserschweißer werden stunden- oder projektbasiert bezahlt. Das bedeutet, dass ein Taucher in wenigen Monaten mit einem großen Vertrag 30.000 $ verdienen könnte, dann aber fünf Monate auf den nächsten Auftrag wartet.

Hier sind die primären Faktoren, die Ihr Einkommen als Schweißer-Taucher beeinflussen:

• Erfahrung
• Zertifizierung
• Umgebung
• Arbeitstiefe
• Tauchmethoden
• Unterwasserschweißausrüstung
• Entfernung vom Ufer
• Überstunden
• Weitere Faktoren

Jeder Faktor ist Teil einer größeren Gleichung für höhere Bezahlung, Marktfähigkeit und Karrieremöglichkeiten.

Um leidenschaftlich für diesen Beruf zu sein, müssen Sie wissen, wohin er Sie führt.

1. Binnengewässer-Einkommen

In Teichen, Flüssen und Seen Ihrer Region verdienen Sie etwa 40.000 $ bis 80.000 $. Die Arbeit konzentriert sich auf Dockbereiche, Brücken, Dämme und kleine Schiffe.

Binnenschweißer-Taucher verdienen nicht so viel wie ihre Offshore-Kollegen, genießen aber einen weniger strengen Zeitplan (40-Stunden-Wochen) und weniger Reisen. Leider schafft Süßwasser aufgrund fehlender Salzionen eine instabilere Umgebung für das Schweißen. Planen Sie viel Übung ein, bevor Sie hier Ihren Lichtbogen zünden.

2. Offshore-Einkommen

Im Ozean verdienen Sie 40.000 $ bis 100.000 $ oder mehr pro Jahr.

Offshore-Unterwasserschweißer verbringen die meiste Zeit auf Ölplattformen oder großen Marineschiffen wie Marineschiffen. Der Zeitplan lässt selten nach: 80 oder mehr Stunden in einer Woche sind keine Seltenheit. Aufgrund des intensiven Zeitplans kehren Unterwasserschweißer nach einem Monat auf See meist ins Landesinnere zurück.

Auf See führen Unterwasserschweißer viel Reinigung, Rohrschweißen und Installation unter großen Plattformen durch. Sie müssen ein gutes Verständnis für große Maschinenreparaturen haben. Erfahrung als Taucher-Medizinischer Techniker ist ein großer Bonus.

Anders als beim Binnentauchen müssen Offshore-Schweißer-Taucher im Winter an Land. Ozeane sind einfach zu gefährlich: Gezeitenwellen, Hurrikane usw.

Wer vorausplant, kann in der Nebensaison in einer Schweißwerkstatt an der Küste arbeiten und zusätzliche Erfahrung sammeln, bis der Frühling kommt.

Die Gehaltsflut

Ob Binnen- oder Offshore – das Verdienstpotenzial von Unterwasserschweißern macht nach den ersten 3–5 Jahren in der Branche große Sprünge.

Diese prägenden Jahre formen … oder brechen Sie. Wenn Sie es schaffen, sind Sie der große Fisch: Sie haben eine viel höhere Chance auf Beschäftigung als die „Kleinfische“ – Ihre weniger erfahrenen Kollegen.