Unterwasserschweißen: schwerelos schweißen unter den wohl schwierigsten Bedingungen

Die Tiefseewelt unseres Planeten kann so außerirdisch sein wie das Weltall. Brücken, Ölplattformen und andere Konstruktionen, die in diese Welten ragen oder sie überspannen, erfordern beim Bau und der Instandhaltung qualifizierte Fachkräfte. Um solche Konstruktionen an Land zu schweißen, zu fräsen und zusammenzufügen, reicht eine herkömmliche Ausbildung. Müssen dieselben Arbeiten aber unter Wasser durchgeführt werden, sind ganz andere Fertigkeiten, Kenntnisse und Ausrüstungen gefragt. Tauchen Sie mit uns ein in die Welt des Industrietauchens – um genauer zu sein, des Unterwasserschweißens.

Beim Unterwasserschweißen – einer der gefährlichsten Berufe weltweit – stellen die Wasserumgebung, die richtigen Werkzeuge sowie der Schweißprozess an sich eine enorme Herausforderung dar. Was zeichnet einen guten Unterwasserschweißer aus? „Mut“, sagt Kirk Hooker, Taucher mit 15-jähriger Erfahrung. „Mut und Geduld.“ Abenteuerlust mag den einen oder anderen zum Unterwasserschweißen führen, doch nur mit Geduld und Beharrlichkeit hat man auch Erfolg. Hooker begann vor etwa 20 Jahren mit dem Schweißen. Er machte die Ausbildung zum Industrietaucher, um sein Faible für das Schweißen ins Wasser zu verlagern. In den vergangenen fünf Jahren entwarf und baute er sogar einen patentgeschützten mobilen Tauchtank, um anderen das Unterwasserschweißen zu lehren.

Nass- versus Trockenschweißen

Beim Unterwasserschweißen lassen sich zwei Formen unterscheiden: Nasses Schweißen – unser Hauptthema hier – und trockenes sowie hyperbares Schweißen. Beim hyperbaren Schweißen wird unter Wasser geschweißt, die Schweißnaht ist allerdings durch eine trockene Kammer geschützt. Diese kann klein sein und nur den Schweißbereich umgeben oder so groß, dass ein ganzes Team von Schweißern darin Platz hat. Das trockene Schweißen unter Wasser birgt seine eigenen Herausforderungen, einschließlich der hohen Kosten. Der größte Vorteil gegenüber dem nassen Schweißen liegt darin, dass es sich vom Schweißen an Land kaum unterscheidet, sodass viele Prozesse für eine stärkere Schweißnaht angewandt werden können.

Die Herausforderungen beim Unterwasserschweißen

Beim nassen Schweißen kommen abgeschirmtes Metall-Lichtbogen-Schweißen (E-Hand-Schweißen) und Elektroden mit spezieller Umhüllung zum Einsatz. Wie jeder Schweißer weiß, sind bei einer stabilen Schweißnaht Lichtbogen und Schmelzbad genau im Auge zu behalten. Die größte Herausforderung beim nassen Schweißen ist daher die Sicht. Dabei sind trübes Wasser, Dunkelheit und Schwebeteilchen nur ein Aspekt. Im Helm ist die Sicht, wie bei der normalen Schweißhaube, zusätzlich eingeschränkt. Allerdings müssen Tauchschweißer ihre Umgebung aufmerksamer im Auge behalten als Schweißer an Land. Das Ausatmen und die durch den Schweißprozess entstehende Luftblasen verschleiern die Sicht kontinuierlich. Auch wenn der Schweißer eine gute Position findet und die Sicht nicht durch Luftblasen eingeschränkt ist, ist der Lichtbogen dennoch nur schwer zu sehen, da das Schmelzbad durch das Wasser kontinuierlich ausgekühlt wird. Eine kurze Lichtbogenstrecke ist wichtig, gleichzeitig ist aber nicht viel Schmelzbad zu sehen. Die Schweißstelle flüssig zu halten ist schwierig, unter Wasser schöne Schweißnähte zu erzeugen noch schwieriger.

Schlechte Sicht, Strömung und Druck

Beim Tauchen in künstlichen Gewässern kann die Sicht unter Umständen sogar noch schlechter als in natürlichen sein. Industrietaucher sind in den verschiedensten Bereichen im Einsatz: von Atomkraftwerken bis hin zu Wasseraufbereitungsanlagen. In manchen dieser Umgebungen müssen aus Sicherheitsgründen Gefahrstoffanzüge getragen werden. Im dickflüssigen und dunklen Wasser sind die Taucher sozusagen blind unterwegs und verlassen sich allein auf ihren Tast- und Hörsinn.

Eine weitere Herausforderung stellt die Strömung dar. Wasserströme können unberechenbar sein und an den Tauchern zerren, während diese versuchen ihre Arbeit zu erledigen. Bleigürtel und Schwimmwesten können zwar Abhilfe schaffen, aber je nach Standort kann das Wasser ruhig oder kontinuierlich in Bewegung sein. Tauchschweißer müssen daher die Arbeitsumgebung und die Tiefe des Arbeitsorts kennen, damit sie sich entsprechend vorbereiten können. Der Druck beim Tieftauchen ist enorm. Die gefährlichsten Situationen entstehen, wenn Taucher dem Differenzdruck ausgesetzt sind. Dieser entsteht, wenn sich Wassermassen aus unterschiedlichen Höhen kreuzen, wie beispielsweise an einem Damm oder einer anderen Engstelle. Der Druck der Massen aus größerer Höhe schiebt das Wasser von einem Bereich in den anderen, häufig durch eine kleine Öffnung. Wenn der Taucher in diese Strömung gerät, kann die Druckkraft den Körper gegen die Öffnung pressen und schwere oder gar tödliche Verletzungen verursachen.

Die Unterschiede zum Schweißen an Land

Unter Wasser dauert alles länger. Während ein T-Stoß an Land in weniger als einer Minute fertig ist, dauert allein schon das Anlegen der Tauchausrüstung rund zehn Minuten. Je nach Tauchgang wiegt eine solche Ausrüstung fünfzig Kilo oder mehr. Taucher arbeiten auch nicht allein. Neben der normalen Vorbereitung des Schweißvorgangs und der Arbeitsstelle müssen Tauchschweißer auch ihr Kommunikationssystem überprüfen. Bis der Taucher sicher einsatzbereit ist und schweißen kann, muss ein ganzes Team aktiv werden. Allein der Weg zur Schweißstelle braucht seine Zeit, egal, ob der Taucher senkrecht nach unten gehen oder eine größere Strecke in einem Unterwassertunnel zurücklegen muss. Unter Wasser gibt es keine „schnelle Schweißnaht“.

Zudem erfordert das Unterwasserschweißen eine bestimmte Schutzkleidung, die vor elektrischen Gefahren und Wassertemperaturen schützt. Elektrischer Strom sucht sich den kürzesten Weg, auch direkt durch den Körper. Zu wissen, wo sich die Schweiß-Erdungsleitung in Bezug zur Schweißstelle befindet, ist daher vonnöten, denn zwischen diesen beiden besteht die Gefahr eines elektrischen Schlags.

Der Schweiß-Tauchhelm ist bedeutend schwerer als herkömmliche Schweißhelme. Er dient dem Taucher zum Atmen und Kommunizieren und ist häufig auch mit einer Lampe für bessere Sicht versehen. Während die teuersten Schweißhauben ca. 2.500 Dollar kosten, beginnen neue Tauchhelme erst bei diesem Preis und können auch locker 10.000 Dollar und mehr kosten. Dazu kommen noch die Kosten für Neopren- und Trockenanzüge, die Stromversorgung sowie Verbrauchsartikel. Dadurch wird schnell deutlich, weshalb Tauchschweißer selten selbstständig sind.

Eine Gemeinsamkeit

Trotz der vielen Unterschiede beim Verfahren und der Ausrüstung gibt es aber doch eine Gemeinsamkeit: Die Schweißstromversorgung für E-Hand-Schweißen unter Wasser ist dieselbe wie die an Land. Hooker setzt seine Fronius TransPocket 180 zum Schweißen und zum Schneiden unter Wasser ein. Beim Schneiden oder Schneidbrennen wird der Schnitt mit dem Lichtbogen, Drucksauerstoff und einer Stabelektrode mit Magnesiumkern erzeugt als auch gesteuert. Auf diese Weise lässt sich bis zu sechs Zoll dicker Stahl schneiden oder sogar Beton brechen. Das Unterwasserschweißen ist aber nur eine von vielen Fertigkeiten des Industrietauchers.

Das Schweißen unter Wasser ist wahrlich eine „Ultimative Schweißherausforderung“. In der gleichnamigen Blogreihe widmen wir uns dem Schweißen unter extremen und außergewöhnlichen Bedingungen. Von der Tiefseewelt zum Weltall: Lesen Sie mehr zum Thema „Schweißen für die Raumfahrt“. Und seien Sie gespannt – es erwarten Sie viele weitere aufregende Themen.

Von Rhonda Zatezalo, freiberuflicher Autor für die Fertigungsindustrie. Crearies Marketing Design.