tehnologii speciale de sudare

Editura PERPESSICIUSBucureºti 2006

ISBN:10-973-8477-66-213-978-973-8477-66-7

VERONICA-GABRIELA CHIREA

TEHNOLOGII SPECIALE DE SUDARE

- Sudarea subacvatică -

Model de aplicare a studiilor universitare în

învăţământul preuniversitar

Editura PERPESSICIUS – Bucureşti 2006

Editura PERPESSICIUS - BUCUREŞTI

Bd 1 Decembrie 1918 Nr. 72

Bl. VN5, Sc. A, Et. 3, Ap. 14

Sector 3, O.P. 72, Cod poştal 032469

Tel.: 021.639.34.11

Fax: 021.345.54.71

E-mai: [email protected], [email protected]

Consilier editorial: prof.univ.dr. Marcel Crihană

Lector carte: Sorina Dascălu

Corectura aparţine autoarei.

Machetă copertă şi DTP: Mircea Dascălu

ISBN: 10-973-8477-66-2

13-978-973-8477-66-7

C U V Â N T Î N A I N T E Procesul de tranziţie de la o economie centralizată la o economie de piaţă a impus

României de astăzi schimbări în toate domeniile, fapt ce a generat şi procesul de reformă

a învăţământului. Elevul trebuie să devină actorul şi constructorul principal al propriei

sale formări, apt să combine mai târziu competenţele dobândite şi să-şi controleze

parcursul profesional.

Lucrarea de faţă reprezintă o propunere de Curriculum la Decizia Şcolii cu tema

“Tehnologii speciale de sudare – sudarea subacvatică” structurată în patru capitole:

• Curriculum şcolar

• Conţinutul ştiinţific – propunere de manual

• Ghid metodologic de abordare a disciplinei

• Ghid de evaluare pentru această disciplină

şi a fost concepută ca răspuns la cerinţele reformei învăţământului românesc, constituind

un material util profesorilor-ingineri din cadrul învăţământului preuniversitar, ciclul

liceal.

Tematica abordată, “Tehnologii speciale de sudare – sudarea subacvatică”, face

ca această propunere de curs opţional să stimuleze interesul elevilor pentru activităţile cu

caracter ştiinţific, dezvoltându-le astfel capacităţile de muncă intelectuală, de investigare,

de explorare a realităţilor.

Lucrarea a fost elaborată în perioada 1998-2000 ca proiect metodico-ştiinţific

pentru obţinerea gradului didactic I în învăţământul preuniversitar.

Doresc să mulţumesc pe această cale domnului prof. univ. dr. ing. Dănuţ

Mihăilescu de la Universitatea Dunărea de Jos din Galaţi, care a avut amabilitatea

să-mi acorde sprijinul în elaborarea acestei lucrări. „Capitolul II. Conţinutul ştiinţific –

propunere de manual” a fost elaborat pe baza materialelor puse la dispoziţie de către

domnia sa.

C U P R I N S

I. Curriculum şcolar pentru disciplina “Tehnologii speciale de sudare

- sudarea subacvatică” Notă de prezentare.................................................................................................4

Obiective cadru .....................................................................................................6

Obiective de referinţă şi exemple de activităţi de învăţare ...................................7

Conţinuturi ............................................................................................................8

II. Conţinut ştiinţific – propunere de manua1 Rolul şi importanţa sudării subacvatic ................................................................10

Materiale utilizate la sudarea subacvatică ...........................................................12

Bazele fizico-chimice ale sudării ...................................................................................25

Bazele fizice ale sudării subacvatice.......................................................25

Bazele chimice ale sudării subacvatice ...................................................34

Tehnici de sudare subacvatică.............................................................................42

Procedee de sudare subacvatică ..........................................................................53

Prescripţii referitoare la sudarea subacvatică ......................................................58

Norme de securitate a muncii pentru sudarea şi tăierea subacvatică ..................61

III. Ghid metodologic Aria de conţinut I.................................................................................................64

Aria de conţinut II ...............................................................................................72

Aria de conţinut III ..............................................................................................80

IV. Ghid de evaluare Calităţile instrumentelor de evaluare...................................................................87

Probe tradiţionale ................................................................................................91

Probe alternative..................................................................................................92

Bibliografie tehnică................................................................................................110

Bibliografie pedagogică ........................................................................................112

Curriculum şcolar 3

I. CURRICULUM ŞCOLAR

pentru

disciplina




NOTA DE PREZENTARE

În viziunea reformei învăţământului românesc, noul Curriculum Naţional, se prevede să se

adreseze tinerilor elevi care vor intra în viaţa socială şi profesională în secolul viitor.

În accepţiunea noului Curriculum Naţional pot fi evidenţiate cele două componente ale

acestuia: curriculum-nucleu şi curriculum la decizia şcolii.

1. Curriculum-ul nucleu corespunde trunchiului comun (adică numărul de ore

obligatorii pentru o anumită disciplină, la o anumită specializare, într-un an de studiu)

prin intermediul căruia se asigură egalitatea şanselor în contextul învăţământului

public şi reprezintă unicul sistem de referinţă pentru:

- diversele tipuri de evaluări şi de examinări naţionale;

- elaborarea standardelor de performanţă.

2. Curriculum-ul la decizia şcolii acoperă diferenţa de ore dintre curriculum-ul nucleu

lui numărul minim/maxim de ore pe săptămână/pe disciplină/pe an de studiu

prevăzute în planurile-cadru de învăţământ. Şcoala poate opta pentru următoarele

variante de curriculum la decizia şcolii:

2.1 Curriculum nucleu aprofundat – presupune parcurgerea segmentului

obligatoriu din programa disciplinei prin diversificarea activităţilor de

învăţare până la acoperirea numărului maxim de ore aferente disciplinei

respective.

2.2 Curriculum extins – presupune parcurgerea în întregime a programei,

lărgindu-se astfel oferta de învăţare, până la acoperirea numărului maxim de

ore aferente disciplinei respective.

2.3 Curriculum elaborat în şcoală – implică diverse tipuri de activităţi opţionale

pe care le propune şcoala.

Noul Curriculum Naţional prevede existenţa mai multor cicluri curriculare ce reprezintă

periodizări ale şcolarităţii, grupând mai mulţi ani de studiu ce au în comun anumite finalităţi.

Aceste periodizări ale şcolarităţii se suprapun peste structura sistemului de învăţământ cu scopul

de a focaliza obiectivul major al fiecărei etape şcolare şi de a regla prin modificări curriculare

procesul de învăţământ, şi anume:

ciclul achiziţiilor fundamentale (grupa pregătitoare a grădiniţei şi clasele I-II);

ciclul de dezvoltare (clasele III-VI);

ciclul de observare şi orientare (clasele VII-IX);


ciclul de aprofundare (clasele X-XI);

ciclul de specializare (clasele XII-XIII).

Disciplina “Tehnologii speciale de sudare” răspunde cerinţelor de proiectare ale noului

Curriculum Naţional, încadrându-se în oferta de curriculum la decizia şcolii, varianta

curriculum-ului elaborat în şcoală, aferent ciclului curricular de aprofundare.

Concepţia curriculară a acestei discipline opţionale fundamentează un tip de proiectare

interdisciplinară şi integrată. Elevii trebuie să facă faţă unei creşteri a dificultăţii terminologice

utilizate şi diferitelor situaţii care solicită implicarea lor în rezolvarea unor studii de caz.

Programa este structurată astfel:

obiective cadru;

obiective de referinţă şi activităţi de învăţare;

conţinuturi.

Obiectivele cadru au un grad ridicat de generalitate şi complexitate referindu-se la

formarea unor capacităţi (de analiză, de comunicare, de gândire independentă) şi atitudini

responsabile (faţă de mediu sau de acţiunile personale).

Obiectivele de referinţă precizează rezultatele aşteptate ale învăţării, urmărind progresul

dobândit de elev pe parcursul anului şcolar respectiv, din perspectiva achiziţiilor de capacităţi,

cunoştinţe şi atitudini.

Exemplele de activităţi de învăţare sugerează modurile de realizare, de atingere a

obiectivelor.

Conţinuturile reprezintă mijloacele prin care se realizează urmărirea obiectivelor cadru şi

a celor de referinţă.

Programa este concepută astfel încât să nu îngrădească (prin concepţie sau mod de

redactare) gândirea autorului de manuale sau a profesorului şi nici alegerea şi/sau organizarea

activităţilor cele mai adecvate atingerii obiectivelor propuse.

Conţinutul programei şcolare pentru disciplina “Tehnologii speciale de sudare” se poate

parcurge în cadrul orelor cuprinse în componenta de Curriculum la decizia şcolii, aria

curriculară “Tehnologii”, clasa a X-a, atât pentru filiera teoretică – profil real – specializarea

Ştiinţe ale naturii (vezi: Recomandări, cap. 5.4.6, Pachete opţionale – Curriculum Naţional

Planul cadru de învăţământ ....), cât şi pentru filiera tehnologică – profil tehnic (specializarea

mecanic).


OBIECTIVE CADRU

1. Înţelegerea dezvoltării tehnicii şi implicaţiile ei asupra mediului şi societăţii

2. Valorificarea termenilor de specialitate în comunicare

3. Dezvoltarea capacităţii de cooperare (în scopul realizării unui produs)

4. Dezvoltarea interesului şi a motivaţiei pentru studiul tehnologiilor de sudare în medii speciale


CLASA A X-A

OBIECTIVE DE REFERINŢĂ ŞI EXEMPLE DE ACTIVITĂŢI DE ÎNVĂŢARE

1. Înţelegerea dezvoltării tehnicii şi implicaţiile ei asupra mediului şi societăţii

Obiective de referinţă Exemple de activităţi de învăţare La sfârşitul clasei a X-a, elevul va fi

capabil: Pe parcursul clasei a X-a, se recomandă următoarele activităţi:

1.1 să distingă momentele principale care au influenţat accelerarea cercetărilor în domeniul activităţilor subacvatice

- documentare privind istoricul interven-ţiilor subacvatice;

- investigaţii privind evoluţia tehnicilor de pătrundere a omului în mediul subacvatic.

1.2 să identifice elementele de protecţie a scafandrului-sudor în raport cu tehnicile şi procedeele de sudare subacvatice

- documentare privind legislaţia internă şi internaţională aferente domeniului;

1.3 să compare nevoile de dezvoltare a tehnologiilor de lucru în mediu sub-acvatic cu exploatarea raţională a re-surselor

- alcătuirea unor microproiecte de grup prin consultarea unor documente de spe-cialitate;

1.4 să identifice factorii de mediu şi cei tehnologici care contribuie la îmbu-nătăţirea activităţilor subacvatice

- investigaţii/documentare/discuţii dirijate privind influenţa factorilor de mediu, teh-nologici şi de exploatare asupra acti-vităţilor/intervenţiilor subacvatice.

2. Valorificarea termenilor de specialitate în comunicare



2.1 să identifice simbolurile şi semnele grafice specifice domeniului

- exerciţii de citire şi de utilizare a unor documentaţii tehnice;

2.2 să utilizeze simbolurile, semnele gra-fice şi terminologia specifică dome-niului

- exerciţii de utilizare a simbolurilor/se-mnelor grafice/terminologiei specifice do-meniului;

- alcătuirea unui glosar de termeni uzuali domeniului;

2.3 să citească şi să interpreteze docu-mentaţia de specialitate

- efectuarea de exerciţii/aplicaţii/proiec-te/referate tematice;

2.4 să utilizeze informaţia de specialitate dobândită pe baza tehnologiilor mo-derne de comunicare

- aplicaţii pe computer pentru prelucrarea informaţiei de specialitate (Internet, e-mail etc.);

2.5 să dobândească interes pentru docu-mentarea ştiinţifică în general, şi pen-tru domeniul subacvatic, în special

- discuţii dirijate pe tematică dată, elaborare de referate tematice, studii de caz.


3. Dezvoltarea capacităţii de cooperare (în scopul realizării unui produs)



3.1 să organizeze grupul de lucru pentru activităţi de documentare şi redactare a unor materiale scrise

- jocuri de rol pentru asumarea respon-sabilităţilor diverse în cadrul echipei/gru-pului de lucru;

3.2 să planifice activităţi de grup pe bază de prescripţii tehnologice

- efectuarea de miniproiecte de planificare a activităţilor grupului/individuale;

3.3 să identifice şi să analizeze situaţiile generatoare de conflicte de grup

- exerciţii de simulare a unei situaţii con-flictuale în grup;

- studiul de caz; 3.4 să stabilească legături de comunicare

în funcţie de aptitudini, interese şi mo-tivaţii

- observarea comportamentului individual/ în echipă.

4. Dezvoltarea interesului şi a motivaţiei pentru studiul tehnologiilor de sudare în medii speciale



4.1 să identifice noul în tehnologiile de sudare/tăiere subacvatice

- documentare/investigaţie privind priorită-ţile în evoluţia tehnicilor de sudare/tăiere subacvatice;

4.2 să creeze proiecte referitoare la exe-cuţia de lucrări subacvatice

- miniproiecte/proiecte referitoare la o temă dată.

C O NŢ I N U T U R I

Bazele fizice ale sudării subacvatice Bazele chimice ale sudării subacvatice Materiale utilizate la sudarea subacvatică Tehnici de sudare subacvatică Procedee de sudare subacvatică Prescripţii referitoare la sudarea subacvatică

Conţinut ştiinţific 9

II. CONŢINUT ŞTIINŢIFIC

- Propunere de manual -

pentru

disciplina



ROLUL ŞI IMPORTANŢA SUDĂRII SUBACVATICE

Exploatarea resurselor oferite de mările şi oceanele Pământului a determinat dezvoltarea

tehnologiilor de pătrundere a omului în mediul subacvatic. Astfel, a fost necesară demararea de

cercetări şi explorări subacvatice. În plus, operaţiile de recuperări de epave cât şi cele necesare

executării de ecluze, baraje, platforme marine (de extracţie sau de producţie) reţele subacvatice

de conducte, staţii miniere subacvatice au impus dezvoltarea domeniilor de activitate

subacvatice, a tehnicilor şi a tehnologiilor de pătrundere a omului în mediul subacvatic.

România, ţară cu ieşire la mare şi cu o bogată reţea de ape interioare, s-a aliniat efortului

mondial de cunoaştere şi cucerire a adâncurilor.

Pentru a se evita oprirea accidentală a producţiei de pe platformele marine şi din motive

impuse de protecţia mediului înconjurător, unităţile de scafandrerie realizează inspectarea stării

tehnice a acestor structuri utilizând mijloace şi tehnologii ultramoderne.

Cauzele avariilor acestor structuri sunt numeroase:

coroziune avansată;

protecţie catodică neadecvată;

eforturi suplimentare datorate acţiunii puternice a:

- valurilor;

- impacturilor;

- căderilor de structuri;

- furtunilor.

erori de proiectare sau de construcţie.

Intervenţiile ce se execută în mediu subacvatic sunt dificile datorită influenţei

următoarelor tipuri de factori:

umiditate excesivă;

temperaturi scăzute;

vizibilitate redusă;

prezenţa curenţilor marini.

Din această cauză, scafandrii implicaţi în operaţiuni de acest tip, trebuie să dea dovadă de

temeinice cunoştinţe teoretice şi practice, cât şi de foarte bune deprinderi în execuţia lucrărilor

solicitate.


Inspectările structurilor imense se pot realiza cu scafandri sau cu vehicule subacvatice

purtătoare de personal uman sau teleghidate.

Scafandrii trebuie să fie capabili să execute şi să găsească soluţii tehnice originale pentru

întreaga gamă de lucrări subacvatice de intervenţie:

curăţarea zonei defecte;

tăierea marginilor pentru sudare;

pregătirea acestora pentru sudare;

preîncălzirea locului;

sudarea propriu-zisă;

postîncălzirea;

tratamente termice

controlul lucrării efectuate.

Sudarea sub apă a apărut în timpul primului război mondial când British Navy a folosit-o

pentru reparaţiile provizorii la navele de război. Reparaţiile au constat în sudarea neetanşietăţii

niturilor de pe carcasa navei. La început, sudarea sub apă a fost limitată la operaţiile de sudare şi

reparaţii de urgenţă şi a fost posibilă până la adâncimi de aproximativ 10 m.

Până nu demult, esenţa procesului de sudare subacvatică a fost problema producerii şi a

menţinerii unui arc electric cât mai stabil într-un mediu umed.

Cu timpul, locul sudării umede a fost preluat de sudarea semiumedă (se realizează cu

uscare locală) sau uscată (în camere hiperbarice).

În urma cercetărilor făcute în acest domeniu, s-a constatat că sudarea umedă este

nepotrivită atunci când îmbinarea sudată trebuie să fie de calitate înaltă.


MATERIALE UTILIZATE LA SUDAREA SUBACVATICĂ

La sudarea subacvatică se utilizează următoarele grupe de materiale:

1. materiale de bază

2. materiale de adaos:

- electrozi înveliţi;

- sârme şi fluxuri pentru sudare;

- sârme şi gaze de protecţie.

1. Materialele de bază

Materialele de bază utilizate la sudarea subacvatică sunt tablele din oţel pentru construcţii

navale laminate la cald.

Pentru elementele de structură portantă a navelor fluviale şi maritime de mic, mediu şi

mare tonaj, în ţara noastră se fabrică două categorii de table de oţel laminate la cald, şi anume:

a) table având rezistenţă normală şi valoarea limitei de curgere de minimum 235N/mm2

(mărcile de tipul: A, B, C, D şi E);

b) table având rezistenţă înaltă şi valoarea limitei de curgere de minimum 315N/mm2

(mărcile de tipul: A32; D32; E32; A36; D36; E36; A40; D40, E40).

Pentru realizarea conductelor magistrale de petrol şi gaze imense se utilizează table din

oţel X60. Picioarele platformelor de foraj marin sunt executate din table de oţel PPM57/45.

În Tabelul 1 sunt indicate compoziţiile chimice, iar în Tabelul 2 sunt indicate

caracteristicile mecanice ale acestor materiale.

Tabe

lul 1

CO

MPO

NEN

TE C

HIM

ICE,

%

MA

RC

A

OŢE

LULU

I C

max

M

n Si

C

u max

C

r max

N

i M

o max

A

l N

b V

P m

ax

S max

A

0,23

m

in. 2

,5

max

. 0,3

5 -

- -

- -

- -

0,05

0,

05

B

0,21

m

ax. 0

,8

max

. 0,3

5 -

- -

- -

- -

0,05

0,

05

D

0,21

0,

60÷1

,40

0,10

÷0,3

5 -

- -

- m

in. 0

,02

- -

0,05

0,

05

E 0,

18

0,70

÷1,5

0 0,

10÷0

,35

- -

- -

min

. 0,0

2 -

- 0,

05

0,05

A32

0,

18

0,90

÷1,6

0 0,

10÷0

,50

0,35

0,

20

0,20

÷0,4

0 0,

08

min

. 0,0

2 -

- 0,

04

0,04

D32

0,

18

0,90

÷1,6

0 0,

10÷0

,50

0,35

0,

20

max

. 0,4

0 0,

08

min

. 0,0

2 -

- 0,

04

0,04

E32

0,18

0,

90÷1

,60

0,10

÷0,5

0 0,

35

0,20

m

ax. 0

,40

0,08

m

in. 0

,02

- -

0,04

0,

04

A36

0,

18

0,90

÷1,6

0 0,

10÷0

,50

0,35

0,

20

max

. 0,4

0 0,

08

min

. 0,0

2 0,

02÷0

,05

0,05

÷0,1

0 0,

04

0,04

D36

0,

18

0,90

÷1,6

0 0,

10÷0

,50

0,35

0,

20

max

. 0,4

0 0,

08

min

. 0,0

2 0,

02÷0

,05

0,05

÷0,1

0 0,

04

0,04

E36

0,18

0,

90÷1

,60

0,10

÷0,5

0 0,

35

0,20

m

ax. 0

,40

0,08

m

in. 0

,02

0,02

÷0,0

5 0,

05÷0

,10

0,04

0,

04

A40

0,

18

0,90

÷1,6

0 0,

10÷0

,50

0,35

0,

20

max

. 0,4

0 0,

08

min

. 0,0

8 m

ax.0

,08

max

.0,1

0 0,

04

0,04

D40

0,

18

0,90

÷1,6

0 0,

10÷0

,50

0,35

0,

20

0,40

÷0,7

0 0,

08

min

. 0,0

8 m

ax.0

,08

max

.0,1

0 0,

04

0,04

E40

0,18

0,

90÷1

,60

0,10

÷0,5

0 0,

35

0,20

0,

40÷0

,70

0,08

m

in. 0

,08

max

.0,0

8 m

ax.0

,10

0,04

0,

04

X60

0,

25

max

. 1,3

5 -

- -

- -

- -

- 0,

03

0,03

PPM

57/4

5 0,

22

1,20

÷1,6

0 0,

20÷0

,50

0,35

0,

25

max

. 0,7

0 0,

08

max

. 0,0

2 -

- 0,

03

0,01


Tabelul 2

KV (min) MARCA OŢELULUI

Rm [N/mm2] Rp0,2 [N/mm2]

(min)

A5 [%] (min) J T[˚C]

A 400÷490 235 22 - -

B 400÷490 235 22 27 0

D 400÷490 235 22 27 -10

E 400÷490 235 22 27 -40

A32 470÷590 315 22 31 0

D32 470÷590 315 22 31 -20

E32 470÷590 315 22 31 -40

A36 490÷620 355 21 34 0

D36 490÷620 355 21 34 -20

E36 490÷620 355 21 34 -40

A40 530÷650 390 20 39 0

D40 530÷650 390 20 39 -20

E40 530÷650 390 20 39 -40

X60 min. 517 413 - - -

PPM57/45 560÷730 440 17 25÷35 -50

Compoziţia chimică a metalului de bază arată elementele din care este compus aliajul

respectiv.

Caracteristicile mecanice ale metalului de bază necesar a fi cunoscute în procesele de

sudare sunt:

- valoarea rezistenţei la rupere, Rm [N/mm2]

- valoarea limită de curgere, Rp0,2 [N/mm2]

- valoarea alungirii, A5 [%];

- valoarea rezilienţei măsurată pe epruvete paralelipipedice crestate în V.

În raport cu condiţiile de exploatare a structurii sudate, în afara acestor caracteristici

mecanice, se selectează şi alte încercări, ca de exemplu: la coroziune, la oboseală, la sensibilitate

la diferiţi factori fragilizanţi.

Comportarea la sudare a metalului de bază reprezintă reacţia sa la procesul de sudare ce i

se aplică şi are loc în zona de influenţă termică şi în zona de trecere de la cusătură la zona de

influenţă termică.


Fiecare proces de sudare acţionează asupra metalului de bază prin energia de o densitate

destul de mare pe care o introduce localizat, pentru a compensa pierderile prin conducţie

termică. Această energie produce o creştere a nivelului energetic al metalului de bază, fapt ce

realizează activarea proceselor fizice şi chimice din acesta.

Procesele fizice şi chimice din zona de influenţă termică au următoarele consecinţe:

- modificarea structurii;

- modificarea stării de tensiune;

- modificarea caracteristicilor mecanice;

- creşterea nivelului de gaze absorbite.

2. Materialele de adaos

La sudarea prin topire, cordonul de sudură se obţine din topitura comună formată din

metalul de bază aflat la marginile componentelor de sudat, la care se adaugă şi o cantitate

suplimentară de metal de adaos.

Metalul de adaos se stabileşte astfel încât să satisfacă condiţiile impuse cusăturii sudate

din punct de vedere al:

- solicitărilor mecanice;

- compoziţiei chimice;

- structurii.

Pentru procedeele de sudare cu arc electric, materialele de adaos pot să fie sub formă de:

- electrozi înveliţi;

- sârme şi fluxuri pentru sudare;

- sârme şi gaze de protecţie.

Electrozii înveliţi şi sârmele pentru sudare au un conţinut redus de carbon pentru a asigura

o plasticitate mai ridicată. Reducerea caracteristicilor mecanice este compensată pe seama unor

elemente de aliere suplimentare (mangan, siliciu, crom, nichel) introduse prin intermediul

sârmei electrod sau a învelişului.

Nichelul până la 2%, conduce la creşterea rezistenţei mecanice, la menţinerea plasticităţii

şi la reducerea temperaturii de rupere fragilă. Peste 2%, nichelul produce neomogenitatea

oţelului, micşorând plasticitatea şi rezistenţa.

Cromul micşorează plasticitatea şi rezistenţa metalului depus.


Manganul introdus în proporţie de până la 1,5%, conduce la creşterea rezistenţei

mecanice şi la creşterea uşoară a rezilienţei. Peste valoarea de 1,5%, manganul produce scăderea

rezilienţei.

Siliciul în conţinut de peste 0,5% reduce rezilienţa şi determină creşterea temperaturii de

tranziţie.

Între compoziţia chimică şi unele caracteristici mecanice ale metalului depus există

anumite legături ce pot fi evidenţiate prin următoarele relaţii:

Rm=48+500C+252Mn+175Si+239Cr+77Ni+80W+700Ti+176Cu+29Al+168Mo

RP0,2=0,73Rm

HB=3,16Rm

A5=50,4-(21,8C+15Mn+4,9Si+2,4Ni+5,8Cr+6,2Cu+2,2W+6,6Ti)+17,1Al+2,7Mo

Z=2,32A5

2.1 Electrozi înveliţi

Electrozii înveliţi pentru sudarea manuală cu arcul electric se prezintă sub forma unor

vergele de sârmă, acoperite la exterior cu un înveliş. Acesta trebuie să îndeplinească anumite

cerinţe:

- să asigure o funcţionare stabilă a arcului electric;

- să conducă la realizarea unei anumite compoziţii chimice a cordonului;

- să conducă la pierderi minime de metal prin ardere şi stropi;

- să asigure topirea uniformă a sârmei şi a învelişului;

- să permită sudarea cu productivitate ridicată;

- să aibă toxicitate redusă în timpul fabricării şi sudării;

- învelişul să fie suficient de rezistent pentru a nu se deteriora în timpul depozitării,

transportului şi manevrării;

- stratul de zgură ce se solidifică pe suprafaţa cordonului de sudură să poată să fie

îndepărtat cu uşurinţă.

Substanţele din învelişul electrozilor pot fi grupate în:

- substanţe zgurifiante;

- substanţe gazefiante;

- substanţe ionizante.


După tipul învelişului electrozii pot să fie cu:

- înveliş acid (A);

- înveliş bazic (B);

- înveliş titanic (T);

- înveliş rutilic (R);

- înveliş organic (O);

- alte tipuri de învelişuri.

După modul de aplicare al învelişului, se deosebesc electrozi presaţi şi electrozi

imersionaţi.

După grosimea învelişului, există electrozi cu înveliş normal (fără pulbere de fier) şi

electrozi cu înveliş gros (cu pulbere de fier).

Electrozii înveliţi destinaţi sudării subacvatice sunt electrozi cu înveliş gros şi au vergeaua

metalică dintr-un oţel cu conţinut redus de carbon (0,10%). Un factor important de care trebuie

ţinut seama în elaborarea electrozilor înveliţi destinaţi sudării umede este fragilizarea produsă de

hidrogen. În acest sens s-a mers pe ideea obţinerii unui metal depus, mai puţin sensibil la

acţiunea hidrogenului, prin utilizarea electrozilor cu pulbere de fier în înveliş.

Caracteristicile tehnice ale acestor electrozi sunt:

- diametrul d = 4 ÷ 5 mm; (d = gî + ds);

- lungimea L = 450 mm

- grosimea învelişului gî = (0,20÷0,25)· ds

în care, ds este diametrul sârmei.

Pentru a proteja electrozii înveliţi de acţiunea dăunătoare a apei, pe suprafaţa învelişului se

aplică o peliculă hidroizolantă. Substanţele utilizate cu acest scop sunt parafina, bitum, diverse

vopsele, policlorură de vinil, răşini, lacuri cu glicerină, lacuri de cauciuc.

Electrozii înveliţi hidroizolanţi trebuie să asigure o amorsare uşoară, un arc stabil şi o

topire liniştită. Zgura trebuie să se desprindă uşor de pe cadru, iar sudura obţinută să fie fără

defecte sau incluziuni vizibile.

În Tabelul 3 sunt date compoziţiile chimice şi caracteristicile mecanice ale metalelor

depuse în aer cu electrozi înveliţi hidroizolaţi:


Tabel 3

Componente chimice [%] Caracteristici mecanice

KV (J)

Metal

depus C

Mn

Si

S

P

Rm

[daN/mm2]

Rp0,2

[daN/mm2]

A5

[%] 20˚C 0˚C

SA-1 0,09 0,58 0,29 0,021 0,018 543 494 25 - 65

AS-1 0,08 0,32 0,32 0,024 0,024 523 464 22 60 40

Electrozii de tip SA-1 sunt realizaţi de către Institutul de Sudură şi Încercări de Materiale

(ISIM) Timişoara; sunt electrozi destinaţi sudării subacvatice, electrozi de tip rutilic.

Electrozii de tip AS-1 sunt realizaţi la Buzău de către SC Ducti SA, sunt electrozi de tip

rutilic-bazici şi sunt utilizaţi la lucrări de reparare a navelor fluviale şi maritime fără ancorare, a

instalaţiilor portuare şi a instalaţiilor imense aflate în larg. Tot electrodul, cu excepţia capătului

de prindere, este acoperit cu un strat hidroizolant pentru protecţia împotriva umidităţii

învelişului.

2.2 Sârme şi fluxuri de sudare

Sârmele utilizate la sudarea sub flux sunt pline şi au suprafaţa exterioară cuprată pentru a

asigura protecţia anticorozivă şi pentru a îmbunătăţi contactul electric cu piesa de contact a

capului de sudare. Compoziţia chimică a sârmelor se alege în funcţie de metalul de bază şi de

fluxul folosit.

Fluxurile au următoarele roluri în procesul de sudare:

- asigură protecţia băii de sudură faţă de aerul atmosferic;

- asigură ionizarea mediului şi menţinerea arcului electric;

- asigură protejarea cusăturii faţă de răcirea rapidă, prin zgura care înveleşte

metalul topit;

- reacţionează cu metalul depus în stare topită, transferându-i o parte din

elementele de aliere;

- elimină prin granulele de flux gazele formate la sudare;

- extrage din metalul depus elementele dăunătoare de tipul: sulf, fosfor, azot,

hidrogen, acestea ajungând în zgură sub formă de incluziuni;

- asigură o formă corespunzătoare suprafeţei libere a cusăturii datorită tensiunii

superficiale interfaciale zgură topită-metal topit.

Fluxul şi zgura trebuie să îndeplinească anumite cerinţe, şi anume:


- temperaturile de topire şi solidificare să fie aceleaşi sau aproape aceleaşi cu ale

materialului care se sudează;

- zgura trebuie să aibă densitatea mai mică decât a materialului cusăturii pentru a

se ridica deasupra acesteia şi proteja îmbinarea;

- intervalul de solidificare să fie cât mai scurt, pentru a proteja metalul depus în

curs de solidificare sau pentru a evita curgerea gravitaţională a acestuia;

- zgura să fie compactă şi suficient de fluidă pentru a da posibilitatea degazării băii

de metal topit;

- fluxul de sudare trebuie să asigure funcţiile stabilizatoare, protectoare,

metalurgică şi termică.

Compoziţia fluxului, respectiv a zgurii obţinute prin topirea acestuia, este caracterizată de

coeficientul de bazicitate B, şi anume:

În funcţie de valoarea lui B, zgura se consideră că este:

<1,1 zgură acidă

1….2 zgură bazică

B= {>2 zgură puternic bazică

Valoarea coeficientului de bazicitate se poate determina şi cu ajutorul unei relaţii

simplificate, de tipul:

Se consideră că fluxul este:

- bazic, dacă B>1

- acid, dacă B<1.

)%%(%5,0%)(%5,0%%%%%

22322

22

ZnOTiOOAlSiOFeOMnOONaCaFBaOMgOCaOB

+++++++++

=

22 %%%%%%

TiOFeOSiOMnOMgOCaOB

++++

=


2.3 Sârme electrod şi gaze de protecţie

Sârmele pentru sudarea în mediu de gaze protectoare au suprafaţa exterioară cuprată

pentru a asigura protecţia anticorozivă şi îmbunătăţirea contactului electric cu piesa de contact a

capului de sudare.

Compoziţia chimică a sârmelor se alege în funcţie de metalul de bază şi de gazul sau

amestecul de gaze de protecţie, şi anume:

- în cazul sudării MIG, compoziţia chimică a sârmei pentru sudare se alege

apropiată de cea a metalului de bază;

- în cazul sudării MAG, sârma de sudare trebuie să conţină elemente dezoxidante

(de tipul: mangan, siliciu).

Sârmele utilizate pentru sudarea în mediu de gaze protectoare pot să fie pline sau tubulare.

Sârmele tubulare sunt realizate dintr-un înveliş metalic umplut cu un amestec de materiale

pulverulente care constituie miezul sârmei:

- învelişul metalic serveşte la transmiterea curentului de sudare având rolul de a

păstra miezul de pulbere şi de a-i asigura introducerea continuă în zona îmbinării,

în vederea asigurării desfăşurării corecte a procesului de sudare;

- miezul de pulbere este constituit dintr-un amestec de materiale similare cu cele

utilizate la învelişul electrozilor, având rol de zgurifiant, gazifiant, reducător şi de

aliere a băii metalice.

Clasificarea sârmelor tubulare se poate face:

a) în funcţie de compoziţia miezului şi caracterului zgurii depuse, în:

- sârme tubulare titanice;

- sârme tubulare semibazice;

- sârme tubulare bazice.

b) în funcţie de modul de utilizare:

- sârme autoprotectoare;

- sârme care necesită protecţie suplimentară.

Atât sârmele pline, cât şi cele tubulare utilizate la sudarea în mediu de gaze protectoare

subacvatică (de tipul: umedă, cu uscare locală sau hiperbarică uscată) sunt de regulă de aceleaşi

tipuri ca şi cele utilizate la sudarea pe uscat.

În Tabelul 4 sunt date valorile compuşilor chimici ai miezului sârmelor tubulare şi

caracterul zgurii realizate de acestea.


Tabelul 4

Tipul sârmei Tip titanic Tip semibazic Tip bazic

Componentul miezului

(%)

Pulbere Zgură Pulbere Zgură Pulbere Zgură

SiO2 21 16,8 17,8 16,1 7,5 14,8

Al2O3 2 4,2 4,3 4,8 9,5 -

TiO2 40,5 50 9,8 10,8 - -

ZtO2 - - 6,2 6,7 - -

CaO 0,7 - 9,7 10 3,2 11,3

Na2O 1,6 2,8 1,9 - - -

K2O 1,4 - 1,5 2,7 0,5 -

CO2 0,5 - - - 2,5 -

C 0,6 - 0,3 - 1,1 -

Fe 20,1 - 24,7 - 55 -

Mn 15,8 - 13 - 7,2 -

CaFe2 - - 18 24 20,5 43,5

MnO - 21,3 - 22,8 - 20,4

Fe2O3 - 5,7 - 2,5 - 10,3

În Tabelul 5 sunt prezentate compoziţiile chimice ale sârmelor utilizate la suadrea

subacvatică în mediu de gaze protectoare:

Tabelul 5

Componente chimice [%] Marca sârmei de oţel

C Mn Si Cu Cr Ni P S

Sg3sl 0,18 0,55 0,21 0,04 0,065 0,1 0,015 0,043

17GS 0,17 1,31 0,39 - - - 0,015 0,031

17G1S 0,20 1,42 0,42 - - - 0,023 0,024

SpG2S1NCu 0,088 0,88 0,54 0,31 0,10 0,55 0,026 0,023

Pentru protejarea băii metalice, la sudarea în mediu de gaze protectoare se utilizează două

tipuri de gaze şi amestecuri de gaze protectoare, şi anume:

gaze de protecţie inerte:


- argonul;

- heliul;

gaze şi amestecuri de gaze de protecţie active:

- hidrogenul;

- dioxidul de carbon;

- oxigenul;

- amestecuri oxidante (ce conţin argon sau heliu).

În Tabelul 6 este prezentată clasificarea gazelor şi amestecurilor de gaze de protecţie:

Tabelul 6

Gaze şi amestecuri de gaze

de protecţie

Componente [% de volum]

Tipul Simbol Indice

Nr.

componenţi

CO2 O2 Ar He H2 N2

1 1 - - - - 100 - 2 2 - - 99÷85 - 1÷15 - 3 2 - - 99÷70 - 1÷-30 -

Reducător

R

4 2 - - - - 1÷30 99÷70 1 1 - - 100 - - - 2 1 - - - 10-0 - -

Inert

I

3 2 - - 75÷95 25÷5 - - 1 2 - 1÷3 99÷97 - - - 2 2 2÷5 - 98÷95 - - -

AO1

3 2 6÷14 - 94÷86 - - - 1 1 15÷25 - 85÷75 - - - 2 2 5÷15 1÷3 94÷82 - - -

AO2

3 3 - 4÷8 96÷92 - - 1 1 2÷40 - 74÷60 - - - 2 2 70÷85 - 30÷15 - - - 3 3 5÷20 4÷6 91÷74 - - -

Amestec oxidant

uşor ↓

puternic

AO3

4 4 - 9÷12 91÷88 - - - Oxidant O 1 1 100 - - - - -

În Tabelul 7 sunt prezentate caracteristicile fizice pentru cele mai utilizate gaze de

protecţie, şi anume:


Tabelul 7

Gazul de protecţie

Simbol Masa atomică/ masa moleculară

Densitatea kg/m3

Temperatura de lichefiere

(˚C)

Temperatura de fierbere/evaporare

(˚C) Oxigen O2 32 1,42904 -218,4 -182,96

Azot N2 28,134 1,25055 -209,86 -195,8 Hidrogen H2 2,016 0,08988 -259,14 -252,8

Heliu He 4,003 0,17847 -272,2 (26 bari) -268,9 Argon Ar 39,948 1,7837 189,2 -185,7

Dioxid de carbon

CO2 44,1 1,9769 -56,6 (25 bari) -78,5

Argonul - Gaz inert, monoatomic; se livrează în stare gazoasă şi în stare

lichidă (conform STAS 7956-85) în patru tipuri: S, A, B şi C.

Tipul S se utilizează ca gaz etalon.

Tipurile A şi B se utilizează pentru sudarea WIG şi MIG.

Tipul C se utilizează în amestec cu dioxid de carbon şi oxigen, la sudarea MAG.

Heliul - Gaz inert, monoatomic, bun conducător de căldură. Este mai uşor decât aerul, de aceea necesită un consum mai mare de gaz pentru a asigura o bună protecţie.

Hidrogenul - Gaz reducător, folosit la sudarea arc-atom sau, în amestec cu argonul/azotul, la sudarea WIG.

Se livrează în două calităţi (conform STAS 3100-85): tip I şi tip II.

În amestec cu aerul sau cu oxigenul devine exploziv, necesitând măsuri stricte de securitate în timpul manevrării şi utilizării.

Oxigenul - Are un caracter puternic oxidant, fapt pentru care, el este introdus în amestecurile de gaze în scopul creşterii temperaturii băii, ca urmare a reacţiilor exoterme de oxidare pe care le produce.

Se livrează în stare gazoasă şi lichidă (conform STAS 2031-77) în cinci tipuri: A, B, C, D şi E.

Azotul - Se livrează în stare gazoasă şi lichidă (conform STAS 1494-75) în patru calităţi: extra, I, II şi III.

Dioxidul de carbon - Este un gaz oxidant.

Se livrează în stare lichefiată în trei tipuri A (pentru uz alimentar), S (pentru sudare), T (pentru turnătorii).

Se descompune la temperatura ridicată a arcului electric în oxid de carbon şi oxigen.


Pe plan mondial, se utilizează tot mai mult amestecurile binare de gaze de protecţie, pentru

a se ameliora rezultatele care se obţin cu gazele pure. Principalele amestecuri binare sunt:

- argon + heliu (50%Ar+50%He)

- argon + dioxid de carbon (60÷95%Ar+40÷5%CO2)

- argon + hidrogen (98÷96%Ar+2÷4%H2)

- dioxid de carbon + oxigen (90÷80% CO2+10÷20% O2).

Pentru aplicaţii speciale se produc amestecuri complexe, denumite amestecuri ternare, ca

de exemplu:

- amestecurile de denumite CORGON (aer + dioxid de carbon + oxigen:

80%Ar+17÷19% CO2+1÷3%O2);

- amestecurile de denumite COXOGEN (argon + dioxid de carbon + oxigen:

82%Ar+13% CO2+5%O2).

Amestecurile de gaze de protecţie se obţin prin combinarea gazelor aflate în butelii

separate, acest lucru fiind realizat fie în momentul utilizării, fie încă înainte de livrarea acestora

către furnizor. În acest caz, amestecurile de gaze de protecţie pot să fie livrate şi sub forma unor

baterii de butelii.

Pe plan mondial, pentru sudările hiperbarice, se utilizează tot mai des ca atmosferă de

lucru, heliul sau amestecurile pe bază de heliu (de tipul: He+O2+5%N2 sau He+1,1÷7,5%CO2).

Cel mai potrivit gaz protector (atât din punct de vedere tehnic cât şi sub aspect economic)

este argonul (aflat în stare pură) sau amestecurile acestuia (de tipul: argon+dioxid de carbon sau

argon+oxigen).

Conţinutul ştiinţific 25

BAZELE FIZICO-CHIMICE ALE SUDĂRII

I. Bazele fizice ale sudării subacvatice

Geometria arcului electric subacvatic

Geometria arcului electric la sudarea subacvatică a fost studiată prin metode care au

utilizat filmarea rapidă cu raze X. Astfel, s-a putut constata că forma coloanei arcului diferă în

funcţie de tipul de material de adaos utilizat: electrod învelit sau sârmă, şi anume: în cazul

sudării cu electrozi înveliţi coloana arcului electric are forma unui trunchi de con orientat cu

baza mică spre electrod; iar la sudarea cu sârmă, coloana arcului electric are formă cilindrică

(Figura 1).

În mod convenţional, s-a stabilit relaţia dintre diametrul coloanei arcului şi intensitatea

curentului de sudare:

în care, dcol - diametrul coloanei arcului, A – coeficient pentru sudarea subacvatică A = 0,11; Is – curentul de sudare.

scol IAd =

Figura 1 – Forma coloanei arcului electric

a – la sudarea cu sârmă plină b – la sudarea cu electrozi înveliţi

del – diametrul electrodului Lcol – lungimea coloanei arcului def – diametrul efectiv ds – diametrul sârmei


Punga de gaze aferentă arcului electric subacvatic

Arcul electric are o putere termică specifică ridicată, vaporizând şi descompunând mediul

lichid înconjurător. Astfel se creează în jurul arcului o pungă de gaze care se reînnoieşte

continuu. Această pungă mobilă de gaze împiedică vizualizarea directă a proceselor din zona

arderii arcului.

Vaporii de metal şi particulele de înveliş se condensează în contact cu apa, luând naştere

particule brun-închis care rămân în suspensie câteva ore. La sudarea sub apă se formează stropi

de metal care au o formă perfect sferică şi având diametre diferite (de la câţiva microni până la

câţiva milimetri).

Pe traiectoria lor, picăturile sunt înconjurate de un înveliş de gaze sau vapori care

formează un izolant termic.

Fiecare contact cu peretele bulei conduce la formarea rapidă de vapori care se agită în

interiorul bulei. După un timp, când răcirea este suficientă, particula traversează peretele bulei

şi, sub efectul greutăţii proprii, cade fie în baia de metal topit, fie în imediata vecinătate a

acestuia.

Volumul pungii de gaze creşte până la o anumită mărime critică, după care se sparge. În

acest caz, o mare parte din volumul de gaz aflat în pungă se ridică la suprafaţa apei, iar partea

care rămâne reprezintă o bază pentru formarea pungii următoare. Aceste formări ciclice ale

pungii de gaze însoţesc permanent procesul de ardere al arcului electric sub apă.

Raza şi volumul pungii de gaze variază în funcţie de tipul apei, şi anume:

- în apă dulce – R=0,7 cm....1,65 cm; V=0,64 cm3....9,41 cm3;

- în apă sărată – R=0,8 cm....2,23 cm; V=1,18 cm3....23,86 cm3;

Frecvenţa formării pungii de gaze este de cca. (12....16) Hz.

Măsurarea directă a temperaturii coloanei arcului electric sub apă este dificilă, fapt pentru

care s-a stabilit pe cale teoretică o relaţie pentru calculul acesteia, pe baza legii Stefan

Boltzmann.

Influenţa factorului uman la sudarea subacvatică

Sudarea subacvatică presupune şi considerarea influenţei factorului uman asupra

desfăşurării procesului de sudare.


Sudarea electrică manuală subacvatică cere o concentrare sporită din partea scafandrului-

sudor, deoarece, în timpul operaţiei de sudare el este solicitat suplimentar din punct de vedere

fizic datorită, în principal:

- prezenţei presiunii hidrostatice;

- vizibilităţii reduse din zona arcului electric;

- prezenţei echipamentului de scafandru.

Tehnologia de scafandru corespunzătoare şi echipamentul de scafandru adecvat se aleg în

funcţie de:

- adâncimea maximă de lucru;

- temperatura apei;

- amploarea lucrării ce trebuie executată.

Costumul de scafandru se alege în funcţie de mai mulţi factori dintre care cei mai

importanţi sunt:

- adâncimea de scufundare;

- temperatura apei;

- operaţiile care urmează să fie executate.

Scafandrul poate lucra:

- neprotejat;

- îmbrăcat în costum umed;

- îmbrăcat în costum uscat;

- îmbrăcat în costum încălzit cu apă caldă.

Dacă trebuie să se efectueze lucrări în condiţii speciale se pot utiliza scafandri grei.

Alegerea tehnologiei de pătrundere sub apă cât şi a amestecului respirator, depinde de

adâncimea scufundării şi de timpul necesar pentru executarea lucrării.

Dobândirea deprinderilor tehnice pentru operatorii subacvatici necesită un antrenament

îndelungat din cauza faptului că perioada de lucru admisă sub apă este strict limitată.

Formarea, menţinerea şi perfecţionarea deprinderilor dobândite în cadrul antrenamentului

sunt îngreunate de faptul că scafandrii respectivi nu execută în exclusivitate lucrări de sudare.

Selectarea persoanelor capabile să execute lucrări de sudare subacvatică este dificilă,

deoarece, această activitate presupune aptitudini care oferă premise favorabile atât pentru

lucrările de sudare, cât şi pentru cele specifice altor activităţi subacvatice.


De mare importanţă este stabilirea unor criterii şi a unei metodologii de testare a

scafandrilor sudori care să permită gruparea lor pe categorii.

Efectuarea sub apă a îmbinărilor sudate de calitate, reclamă tehnologii de sudare specifice,

care necesită instalaţii specializate, mecanizate şi/sau automatizate.

În vederea creşterii securităţii scafandrilor şi a randamentului activităţilor desfăşurate sub

apă de către aceştia, se mai pot efectua şi scufundări cu aer, utilizând instalaţii specilaizate de

tipul:

- turelă deschisă;

- turelă presurizabilă;

- submersibil purtător de scafandri.

Repartiţia căderii de tensiune pe coloana arcului electric

La sudarea subacvatică, tensiunea arcului electric este diferită la sudarea cu electrozi

înveliţi faţă de sudarea în mediu de gaze protectoare; deosebirea în ceea ce priveşte repartizarea

căderii de tensiune pe coloana arcului se datorează modificării emisiei de electroni de la catod.

Repartiţia tensiunii în diferitele zone ale arcului electric se poate determina cu ajutorul

bilanţului energetic aplicat în zonele arcului electric atât pentru catod cât şi pentru anod:

Qtopire + Qvaporizare = Ucatod – Qieşire

şi

Qtopire + Qvaporizare = Uanod + Qieşire în care:

Qtopire – energia consumată la topirea electrozilor; Qvaporizare - energia consumată la vaporizarea electrozilor; Ucatod – tensiunea în zona catodului; Uanod – tensiunea în zona anodului; Qieşire - energia consumată la ieşire (energia de extracţie a electronilor din catod).

Din rezolvarea acestor ecuaţii se obţine:

Ucatod = Qtopire + Qvaporizare + Qieşire

Uanod = Qtopire + Qvaporizare - Qieşire

Energia consumată la topirea electrozilor, Qtopire, se determină cu relaţia:

în care,

A = constantă ce are valoarea de 0,575

topiretopire KAQ ⋅=


Ktopire = coeficientul de topire al materialului electrodului Energia consumată la vaporizarea electrozilor, Qvaporizare, se determină cu relaţia:

în care,

Ktopire = coeficientul de topire al materialului electrodului

W = energia de legătură a reţelei cristaline q = entalpia metalului lichid; q=1,14·108 [J/Kg·mol] µ = greutatea atomică a materialului electrodului; µ=55,85

Se poate obţine o relaţie simplificată pentru determinarea consumului de energie la

vaporizarea electrozilor cu sârma de oţel, şi anume:

Qvaporizare = 0,99 · 106 Ktopire. Se consideră că valoarea energiei consumate pentru extracţia electrozilor din catod, este:

Qieşire = 4,18 [V].

Influenţa curentului electric asupra corpului omenesc

Analizele şi studiile efectuate asupra sistemelor de acţionare în activităţile subacvatice au

evidenţiat superioritatea acţionării electrice a sculelor, dispozitivelor şi instalaţiilor subacvatice.

În acelaşi timp însă, desfăşurarea activităţilor în apă a condus la necesitatea utilizării unor

tensiuni de alimentare mult micşorate faţă de condiţiile de uscat.

Din studiile efectuate s-a stabilit că cea mai periculoasă influenţă asupra unui organism

viu o are acţiunea curentului electric alternativ, iar cea mai puţin periculoasă, curentul electric

pulsator.

Pentru a se determina acţiunea câmpului electric asupra scafandrului la lucrările de tăiere

şi/ sau sudare, au fost efectuate experimentări pentru a pune în evidenţă influenţa acestui câmp

asupra organismului uman.

Un prim experiment a vizat determinarea influenţei câmpului electric asupra organismului

uman. Între doi electrozi s-a introdus mâna, crescând tensiunea până când s-au simţit efectele

curentului electric. Când palma este întinsă perpendicular, pe direcţia câmpului electric creat

între cei doi electrozi, s-a constatat că se simte prezenţa curentului electric. La strângerea

pumnului, deci, micşorând suprafaţa, efectul curentului se diminuează, iar când se aşează palma

paralel cu liniile de câmp, acest efect dispare. Experimentul a fost repetat apoi în apă dulce şi s-a

constatat că pentru a se obţine aceleaşi efecte, a fost necesar să se aplice electrozilor o tensiune

mult mai mare.

µqWKQ topirevaporizare

−⋅= 06,0


Un al doilea experiment a constat în măsurarea tensiunilor şi a intensităţilor curentului

electric în diferite zone ale echipamentului de scafandru, în timpul activităţilor subacvatice.

Un alt program experimental de cercetare a avut drept obiectiv, studierea efectelor

distribuţiei potenţialului electric asupra scafandrului sudor care lucrează în mediu umed, în cazul

în care se utilizează surse de tensiune de mers în gol de peste 150 V c.c. Determinarea

distribuţiei tensiunii electrice s-a făcut pe costumul scafandrului (deteriorat sau nu) în apă dulce

sau sărată, în situaţia utilizării unor electrozi înveliţi cu lungimea de 300 mm. Analiza

distribuţiei potenţialului electric s-a realizat în trei situaţii distincte, şi anume:

Cazul I:

- apă de mare (apă sărată);

- tensiunea de mers în gol, U0=148,5V;

- costumul scafandrului este corespunzător;

- scafandrul este cu braţul drept întins;

- vârful electrodului se află la cca. 100 mm în spatele căştii.

Cazul II:

- apă de mare;

- tensiunea de mers în gol, U0=119,6V;

- costumul scafandrului este defect;

- scafandrul este cu braţul stâng pe piesă;

- vârful electrodului se află la cca. 300 mm în faţa pieptului şi 150 mm deasupra

porţiunii cu defect de pe braţ;

Cazul III:

- apă dulce;

- tensiunea de mers în gol, U0=150V;

- costum corespunzător;

- scafandrul este cu braţul drept întins;

- vârful electrodului se află la cca. 100 mm în spatele căştii;


În Figura 2 este prezentată distribuţia punctelor de măsurare a potenţialului electric.

În Tabelul 8 sunt prezentate rezultatele obţinute în urma măsurării potenţialului electric în

cele trei situaţii analizate:

Tabelul 8

Potenţial electric [V] în punctele de măsurare Situaţii

analizate 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

Cazul I 0,11 0,24 1,31 0,85 1,34 2,64 1,45 0,55 0,73 0,48 1,41 1,08 1,09

Cazul II 0,20 0,19 0,74 0,33 1.09 1,45 2,20 1,63 1,35 0,86 2,19 2,23 2,01

Cazul III 0,39 0,52 2,73 2,00 2,51 4,15 3,37 0,98 1,22 0,84 2,28 2,30 2,29

Tabelul 8 (continuare)

Potenţial electric [V] în punctele de măsurare Situaţii

analizate 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27

Cazul I 1,08 1,11 1,08 1,28 1,45 1,29 1,49 1,45 1,07 1,12 1,55 1,43 1,55 1,47

Cazul II 2,27 2,16 2,23 2,05 3,71 3,15 2,24 2,19 2,21 2,15 2,24 2,76 2,33 2,25

Cazul III 2,30 2,32 2,28 1,94 2,28 2,19 2,29 2,29 2,29 2,32 2,31 2,30 2,32 -

Figura 2 – Distribuţia punctelor de măsurare a potenţialului electric

a – costum de scafandru b – piele X – exteriorul costumului scafandrului ▲– pe piele (pe partea anterioară a corpului) ♦ – pe piele (pe partea posterioară a corpului)


Se constată că, o gaură apărută în îmbrăcămintea scafandrului duce la inundarea parţială a

interiorului îmbrăcăminţii, iar curentul electric se poate transmite întregii porţiuni umede a

corpului.

Concluzionând, putem afirma că dacă scafandrul sudor respectă practicile de lucru

recunoscute, acest nu este periclitat de acţiunea câmpului electric nici chiar în condiţiile cele mai

defavorabile.

Pentru a se înlătura efectele nedorite ale utilizării curentului electric, se recomandă să se

realizeze următoarele operaţii:

- izolarea cleştelui portelectrod cu material dielectric;

- impregnarea electrodului cu un lac electorizolant peste care se adaugă un înveliş

din material plastic;

- izolarea părţilor metalice ale costumului de scafandru;

- acoperirea căştii de scafandru cu un lac de protecţie, atât în interior cât şi în

exterior;

- utilizarea numai a mănuşilor fără defecte.

Efecte cauzate de şocul electric. Primele efecte nemortale ale şocului electric sunt:

durerea şi contracţia bruscă a muşchilor; acestea pot conduce la: - pierderea muştiucului pentru aducţia aerului;

- rigiditatea corpului;

- deficienţe respiratorii;

- căderea scafandrului;

- lovirea capătului liber al electrodului.

încălzirea electrică directă a pielii, ce poate conduce la apariţia arsurilor şi a băşicilor

dureroase.

În cazul în care intervine moartea în urma unui şoc electric, cauza poate fi atribuită

următoarelor situaţii:

a) inhibiţie respiratorie – are loc la trecerea curentului electric prin piept, corp, centrii

nervoşi care comandă respiraţia şi are drept efect imediat, moartea prin asfixiere;

b) fibrilaţia ventriculară – reprezintă o contractare necontrolată a muşchilor inimii,

având drept rezultat, moartea cauzată de lipsa oxigenului în organele vitale;

c) stopul cardiac – este cauzat de trecerea unui curent electric relativ mare prin piept ce

provoacă oprirea completă a muşchilor inimii.


Efectele post-şoc pe termen îndelungat includ arsuri dureroase şi dureri musculare în

zonele afectate. Acestea conduc la sindromul denumit sindrom postelectrocutare şi sunt

caracterizate prin nervozitate şi oboseală neobişnuite. Sindromul poate avea ca rezultat

modificarea personalităţii şi instalarea unei stări permanente de teamă care poate să conducă la

schimbarea profesiunii.

Din cele prezentate mai sus, putem desprinde anumite recomandări utile stabilirii normelor

specifice de securitate a muncii pentru lucrările subacvatice, şi anume:

- asigurarea căilor de revenire la suprafaţă astfel încât să nu existe pericole de

accidentare gravă sau mortală;

- minimizarea suprafeţei neizolate a conductorilor aflaţi sub potenţial electric înalt;

- cunoaşterea de către scafandri a aparaturii electrice imerse;

- interzicerea staţionării între conductorii parcurşi de curent;

- dispunerea unui sistem manual sau automat de întrerupere a curentului electric în

timpul nefolosirii pistolului de tăiere şi/ sau de sudare;

- prevederea de sisteme de protecţie utile în cazul în care se realizează punerea

accidentală la masă;

- obligaţia ca, pe tot parcursul lucrului subacvatic, scafandrul să stea cu faţa spre

legătura la masă, fără a se interpune între aceasta şi electrodul de tăiere şi/ sau

sudare.

Influenţa vitezei de răcire

Efectul de răcire datorat apei reprezintă una dintre cele mai importante probleme la

sudarea umedă subacvatică. Răcirea rapidă a structurii sudate determină creşterea

susceptibilităţii la fragilizarea cu hidrogen şi reducerea considerabilă atât a rezistenţei la rupere

cât şi a ductibilităţii. Din această cauză, în practică se utilizează rareori sudarea umedă sub apă.

Pentru a studia efectul parametrilor de sudare asupra vitezei de răcire, s-au realizat

experimente în care s-au utilizat un echipament de sudare cu arc electric de tip gravitaţional

pentru toate poziţiile de sudare. În cadrul acestora, s-a folosit apă obişnuită, din reţeaua de

alimentare urbană. Suprafaţa metalului de bază a fost situată la o adâncime de 200 mm sub apă.

Efectul adâncimii apei asupra răcirii s-a studiat sudând într-o incintă presurizată capabilă să

simuleze adâncimi de până la 10 m.

Pentru a se putea măsura ciclurile termice pe lungimea îmbinării, s-au utilizat o serie de

termocuple fixate pe metalul de bază. Ciclurile termice s-au măsurat mai ales pe axa


longitudinală a cordonului depus (deoarece, aceasta reprezintă o zonă cvasistaţionară din punct

de vedere termic).

În cazul sudării sub apă, vitezele de răcire în punctul iniţial şi în cel final pe axa

longitudinală a cordonului depus, sunt mai mari decât în zona de mijloc, zonă considerată a fi

într-o stare cvasistaţionară din punct de vedere termic (de aproximativ 1,2-2 ori mai mari).

De asemenea, s-a constatat că viteza de răcire a sudurilor subacvatice este mult mai mare

decât a celor realizate prin sudarea în aer. Cauza principală a acestei răciri rapide o reprezintă

pierderea de căldură de la suprafaţa sudurii şi din zona învecinată acesteia, încălzită la

temperaturi înalte.

Totodată, s-a constatat că viteza de răcire are valori mult scăzute la o sudură protejată cu

înveliş (chit uleios sau material refractar folosit în scop de izolator) faţă de o sudură neprotejată

în aceleaşi condiţii ca şi precedenta.

Dintre factorii principali care influenţează viteza de răcire a sudurii, realizată la o

temperatură a apei de cca. 20˚C putem evidenţia următorii:

- grosimea metalului de bază, s;

- căldura introdusă în sudură, Q;

- unghiul de înclinare a tablelor, α (poziţionarea în timpul sudării a componentelor

de sudat);

- poziţia de-a lungul cordonului de sudură (de exemplu: punct de început, mijloc,

crater).

II. Bazele chimice ale sudării

Procesul de sudare electrică produce în zona de sudare:

- modificări de compoziţie chimică;

- modificări structurale;

- modificări de volum.

Dacă realizăm o secţionare longitudinală prin zona de sudare cu arc electric şi electrozi

înveliţi (Figura 3), putem evidenţia ansamblul de condiţii în care au loc modificările de

compoziţie chimică.


Succesiunea în timp a modificărilor de compoziţie chimică suferite de către metalul de

adaos lichid în drumul lui către baia de sudură cuprinde şase etape, şi anume:

Etapa I: Reacţii la nivelul picăturii (zona 1)

După amorsarea arcului electric, în vârful vergelei metalice a electrodului învelit (1) se

formează o porţiune de metal lichid (4), care interacţionează metalurgic cu zona lichidă (3).

Această interacţiune continuă şi pe parcursul deplasării picăturii de metal lichid (5) prin spaţiul

arcului electric unde intervin şi reacţii chimice cu atmosferă gazoasă de protecţie (7).

În momentul pătrunderii picăturii de metal în baia metalică, se consideră compoziţia

chimică a băii ca fiind identică cu cea a metalului depus.

Etapa II: Amestecarea picăturii cu metalul de bază topit (zona II)

Amestecarea celor două metale (care în general au compoziţii chimice diferite) conduce la

stabilirea unei noi compoziţii chimice, cuprinse între extremele corespunzătoare metalului de

bază/ metalului depus. Prezenţa agitaţiei băii şi a curenţilor de metal conduce la amestecarea băii

metalice lichide, obţinându-se omogenizarea acesteia.

Etapa III: Reacţii la suprafaţa băii de metal lichid (zona III)

Baia de metal lichid (9) rămâne în contact cu atmosfera de protecţie (7) şi cu o parte din

zgura lichidă (11). Efectele din această zonă sunt mai puţin intense, temperaturile şi suprafeţele

specific de reacţie fiind şi ele mai mici.

Figura 3 – Secţiune longitudinală prin zona de sudare cu arc electric şi electrozi înveliţi

I – zona reacţiilor la nivelul picăturii; II – zona amestecării intense; III – zona reacţiilor la suprafaţa băii; IV – zona reacţiilor la suprafaţa cusăturii; V – zona fluxului de cristalizare; VI – zona liniei de topire.

1. vergea metalică; 2. înveliş; 3. zgura lichidă; 4. porţiune de metal lichid; 5. picătură de metal lichid; 6. stropi; 7. atmosferă gazoasă de protecţie; 8. zona influenţată termic; 9. baie de metal lichid; 10. cusătură; 11. strat de zgură lichidă; 12. zgură solidificată.


Etapa IV: Reacţii la suprafaţa cusăturii (în zona factorului de cristalizare) (zona IV)

În această zonă, practic are loc trecerea din faza lichidă în faza solidă, putând apărea

modificări locale de compoziţie chimică, segregări sau ieşiri din soluţie a unor gaze dizolvate.

Etapa V: Procese din zona liniei de fuziune (zona V) sunt bazate pe procese de difuzie

ce conduc la modificări locale ale compoziţiei chimice de mică amploare. Aceste modificări

sunt importante atunci când elementul în cauză este hidrogenul.

Etapa VI: Reacţii la suprafaţa cusăturii (zona VI) au loc mai ales la contactul cu zgura

lichidă (11).

Pe baza celor prezentate se poate întocmi schema modificărilor de compoziţie chimică

(Figura 4).

Înveliş flux ⇒ Zgură lichidă Metal de adaos ⇓ ⇓

Gaz de protecţie ⇒ I. Reacţii la nivelul picăturii ⇓

Metal de bază topit ⇒ II. Amestecare cu metal de bază topit ⇓

Zgură lichidă ⇒

Gaz de protecţie ⇒

III. Reacţii la suprafaţa băii

⇓ Metalul cusăturii în curs de solidificare

⇒ IV. Procese în zona de cristalizare

⇓ Metalul cusăturii ⇒

Metal de bază netopit ⇒

V. Procese în zona liniei de fuziune

⇓ Metalul cusăturii ⇒

Zgura în curs de

solidificare ⇒

VI. Reacţii la suprafaţa cusăturii

⇓ Compoziţia cusăturii şi a zonei de influenţă

termică

Figura 4 - Schema modificărilor de compoziţie chimică


Modificările de compoziţie chimică la sudare sunt determinate de:

- reacţiile chimice din zona de sudare;

- interacţiunea metalului cu fazele gazoase şi zgura;

- caracteristicile procesului de sudare.

Principalele procese chimice care au loc sunt:

- disocierea gazelor;

- reacţiile la nivelul suprafeţelor metal-lichid-gaz;

- dizolvarea gazelor.

Disocierea gazelor

Disocierea gazelor este importantă deoarece, pe de o parte, în stare atomică, gazele au

acţiune chimică pronunţată, interacţionând uşor cu picăturile de metal topit şi cu baia metalică,

iar pe de altă parte, căldura consumată la disociere este cedată în procesele de recombinare care

au loc în vecinătatea băii metalice (zonă având temperatura mai scăzută).

În funcţie de condiţiile de desfăşurare a reacţiei la contactul gaz-metal lichid se poate crea

o atmosferă oxidantă sau reducătoare.

a/ Când disocierea vaporilor de apă este mai intensă decât disocierea oxizilor metalici,

metalul se poate oxida pe seama oxigenului provenit din disocierea apei:

Me + H2O → MeO + H2

În caz contrar, metalul poate fi redus de către hidrogenul rezultat din disocierea vaporilor

de apă:

MeO + H2 → Me + H2O

b/ În cazul disocierii dioxidului de carbon, valoarea presiunii parţiale a oxigenului rezultat

poate produce la nivelul gaz-metal lichid o atmosferă oxidantă sau reducătoare. Dacă spaţiul

arcului electric are un caracter oxidant, atunci are loc reacţia:

Me + CO2 → MeO + CO

iar dacă atmosfera este reducătoare, are loc reacţia:

MeO + CO → Me + CO2

Prezenţa carbonului în spaţiul arcului electric scade caracterul oxidant.


Interacţiunea cu oxigenul

Oxigenul este solubil în metale, inclusiv în fier, cu care formează trei tipuri de oxizi, şi

anume:

- oxid feros (cu 22,7 % O2): 2Fe +O2 ↔ 2FeO

- oxid fero-feric (cu 27,64 % O2): 6Fe + O2 ↔ 2Fe3O4

- oxid feric (cu 30,06 % O2): 4Fe3O4 + O2 ↔ 6Fe2O3

Dintre aceştia, doar oxidul feros se dizolvă în fier, influenţând proprietăţile acestuia;

ceilalţi oxizi nu se dizolvă în fier şi pot să existe doar sub formă de incluziuni ce se descompun

uşor la temperatură ridicată.

Solubilitatea oxigenului în fier este maximă (0,16%) la temperatura de 1.538°C, astfel

încât la temperatura ambiantă oxigenul se află în fier atât în soluţia Feα (oxi-ferită) cât şi sub

formă de incluziuni de tip Fe3O4.

Dintre elementele de aliere, carbonul şi siliciul reduc cel mai mult solubilitatea oxigenului

în fier.

Prezenţa oxigenului în oţel scade caracteristicile mecanice ale acestuia. La creşterea

conţinutului în oxigen al oţelului cu puţin carbon:

→ caracteristicile mecanice scad brusc (mai ales rezilienţa oţelului);

→ se micşorează rezistenţa la coroziune;

→ se favorizează îmbătrânirea oţelului;

→ se favorizează fisurarea oţelului (peste 0,08% C);

→ se accentuează tendinţa de creştere a grăunţilor cristalini în urma proceselor de

supraîncălzire;

→ se înrăutăţeşte prelucrabilitatea prin aşchiere şi forjare;

→ scade permeabilitatea magnetică;

→ creşte rezistenţa electrică a oţelului.

Principala măsură necesară pentru reducerea cantităţii de oxigen dizolvat o constituie

introducerea substanţelor dezoxidante.


Interacţiunea cu hidrogenul

Hidrogenul poate acţiona în două moduri cu metalul topit:

- în mod favorabil: protejează metalul topit de contactul cu oxigenul şi azotul,

evitând oxidarea prin legături chimice sau reducând în anumite condiţii oxizii

metalici (împiedică formarea nitrurilor de fier);

- în mod nefavorabil: se dizolvă în metal, devenind cauza iniţierii principalelor

defecte ale îmbinărilor sudate (fisuri, pori).

Sub acest aspect, metalele în care se dizolvă hidrogenul pot fi metale:

- care nu formează combinaţii cu hidrogenul: Fe, Ni, Co, Cu, Mo;

- care formează combinaţii cu hidrogenul: Zr, Ti, V, Ta.

Hidrogenul este introdus în zona de sudare prin:

- disocierea apei sau a altor substanţe din materialele de adaos sau de bază;

- impurităţile de pe suprafaţa componentelor;

- din umiditatea învelişului sau a fluxului;

- metalul de bază şi de adaos.

Hidrogenul se dizolvă doar în stare atomică. Solubilitatea hidrogenului variază cu

temperatura. Gradul de saturare al metalului lichid cu hidrogen depinde de prezenţa în spaţiul

arcului electric a elementelor capabile să lege hidrogenul în combinaţii chimice insolubile în

metalul lichid, combinaţii care scad presiunea parţială a hidrogenului în spaţiul arcului.

Saturarea cu hidrogen a metalului lichid influenţează negativ proprietăţile acestuia.

La temperatura mediului ambiant, hidrogenul poate părăsi metalul solidificat, viteza de

difuzie a acestuia este influenţată de valoarea temperaturii.

Deoarece viteza de răcire la sudarea subacvatică este mare, hidrogenul atomic dizolvat nu

reuşeşte să se degaje în totalitate, aglomerându-se în defectele reţelei cristaline sau la suprafaţa

de separaţie dintre cristale şi incluziunile nemetalice.

O importantă măsură tehnologică se bazează pe micşorarea vitezei de solidificare a băii de

metal lichid prin două metode:

- micşorarea vitezei de răcire;

- mărirea curentului de sudare şi a temperaturii de preîncălzire.


Interacţiunea cu azotul

În zona de sudare, azotul provine din aerul atmosferic, dizolvându-se în stare atomică în

metalele cu care poate forma combinaţii chimice (nitruri). Solubilitatea azotului în fier variază

cu temperatura. Nitrurile cu fierul se formează la temperaturi relativ reduse (700....550°C),

disociindu-se la temperaturi ridicate.

Prezenţa mărită a azotului în cusătură duce la o creştere a proprietăţilor de rezistenţă şi o

scădere a celor de plasticitate. De asemenea, prezenţa azotului favorizează tendinţa de călire şi

de fragilizare la rece, îmbătrânirea materialului şi mărirea rezistenţei electrice a metalului. Din

aceste considerente, azotul este nedorit în îmbinările sudate solicitate dinamic.

Interacţiunea cu oxidul şi dioxidul de carbon

Dioxidul de carbon apare în zona arcului electric subacvatic din descompunerea

carbonaţilor conţinuţi de materialele de adaos şi din gazul de protecţie (sau atmosfera

habitatului).

Oxidul de carbon apare din interacţiunea carbonului cu oxizii metalici, pe care îi reduce:

FeO+C↔CO+Fe

Oxidul de carbon format nu este solubil; el caută să se degaje, fapt pentru care provoacă

fierberea metalului băii, favorizând astfel îndepărtarea incluziunilor nemetalice.

Pentru a evita acest fenomen, în baie sunt introduse cantităţi de dezoxidanţi ca produc

calmarea, încetarea fierberii.

Influenţa salinităţii apei

Apa de mare conţine un conglomerat de săruri a cărui compoziţie chimică variază în

funcţie de zonele geografice, adâncime şi anotimp. Principalul element este NaCl (77,8%) la

care se adaugă sulfaţi, carbonaţi şi alţi compuşi.

Gradul de disociere ridicat al sării în apa de mare explică influenţa pozitivă a acesteia

asupra stabilităţii arderii arcului electric în apă, uşurinţa amorsării arcului putând fi explicată

prin conductibilitatea electrică mai ridicată a apei de mare în raport cu apa dulce.

În condiţiile apei de mare, procesul de sudare sub apă sărată, cu electrozi fuzibili are o

desfăşurare mai stabilă decât în apă dulce, cu un consum de energie mai redus şi o tensiune de

mers în gol a sursei mai scăzută. Deci, stabilitatea procesului de sudare sub apă creşte cu

mărirea salinităţii apei, iar puterea necesară amorsării şi menţinerii arcului electric scade.

Sub acţiunea arcului electric se produce descompunerea apei şi disocierea gazelor

biatomice (H2, O2, N2).


În condiţiile lucrului în apă sărată, trebuie avută în vedere salinitatea apei. Din disocierea

apei se degajă: O2, H2 şi Cl iar sodiului metalic se descompune sau se topeşte. La temperatura

arcului electric (~5000°K), sodiul se topeşte intrând în compoziţia chimică a cusăturii, fără a

influenţa calitatea acesteia, deoarece cantitatea de sodiu topit este foarte redusă.

Echipamentul de sudură trebuie să aibă o bună izolaţie electrică a tuturor părţilor

componente deoarece, părţile metalice ale cablurilor de sudură sau ale portelectrodului

favorizează procesul de electroliză şi deci o deteriorare destul de rapidă a acestora.


TEHNICI DE SUDARE SUBACVATICĂ

Dezvoltarea procedeelor de sudare şi tăiere cu arcul electric subacvatice au la bază lucrările cercetătorului H. Davy, care a demonstrat că, un arc electric introdus în apă continuă să se menţină după formare.

Cercetările efectuate în anul 1898 au reliefat posibilităţile de prelucrare sub apă a metalelor folosind arcul electric. În 1917 s-a demonstrat că prin folosirea arcului electric se poate depune metal sub apă.

Cercetările au căpătat amploare după cel de-al doilea război mondial, cu ocazia reparării şi scoaterii la suprafaţă a unor nave avariate şi a necesităţii reparării unor construcţii metalice subacvatice.

După anii 1970 preocupările privind sudarea subacvatică s-au intensificat, iar din 1986 au început să apară procedee noi de sudare subacvatică (de exemplu: sudarea cu plasmă, sudarea prin explozie, sudarea bolţurilor).

Operaţiile de sudare subacvatică sunt efectuate:

- fie într-un mediu gazos (la adăpost de apă) = sudare uscată;

- fie în contact direct cu apa = sudare umedă.

Dacă ţinem cont de condiţiile de lucru (mediul de sudare) putem identifica cinci tehnici de

sudare subacvatică şi anume:

I. Sudarea uscată la presiunea atmosferică;

II. Sudarea superbarică în mediu uscat;

III. Sudarea hiperbarică uscată în minihabitat;

IV. Sudarea cu uscare locală;

V. Sudarea cu arcul electric direct în apă (sudarea umedă).

Asociaţia americană de sudură AWS (American Welding Society) pentru sudare

subacvatică clasifică tipurile de suduri după cum urmează:

- suduri de tip A – pentru aplicaţii structurale realizate în conformitate cu un procedeu

de sudare aprobat;

- suduri de tip B – pentru aplicaţii structurale limitate realizate în conformitate cu un

procedeu de sudare aprobat;

- suduri de tip C – suduri fără fisuri realizate în conformitate cu un procedeu de sudare

aprobat pentru aplicaţii în serviciu (calitatea structurală nu este importantă);

- suduri de tip O – au calitate similară cu cele realizate la suprafaţă; se realizează în

conformitate cu un cod sau un standard aplicabile construcţiei respective.


I. SUDAREA USCATĂ LA PRESIUNEA ATMOSFERICĂ

1. Principiul procedeului

Sudarea are loc în interiorul unei incinte menţinută uscată la o presiune de circa 1 barr

(corespunzătoare presiunii atmosferice). Îmbinările sudate realizate prin acest procedeu au

caracteristicile mecanice similare celor realizate pe uscat. Sudarea se poate realiza în toate

poziţiile, cu una sau mai multe treceri (Figura 5).

Domeniul de utilizare - repararea conductelor imerse; operaţii de consolidare

Domeniu de adâncime: 300….1000 m.

Avantajele utilizări procedeului:

- calitatea bună a îmbinărilor sudate;

- condiţii bune de lucru;

- se poate aplica preîncălzirea;

- se pot realiza tratamente termice ulterioare.

Figura 5 – Principiul sudării uscate la presiune atmosferică

1. camera de sudare la presiune atmosferică 2. modulul pentru transferul personalului de lucru şi al specialiştilor 3. sistemul de etanşare a conductei 4. modulul pentru facilităţi


Dezavantaje:

- echipamentul foarte complex, greu de manevrat şi foarte costisitor;

- utilizarea de personal numeros;

- necesită utilizarea unor nave suport la suprafaţă;

- necesită utilizarea de macarale plutitoare puternice;

- apar probleme de lansare pe timp nefavorabil;

- durata mare de lucru.

II. SUDAREA HIPERBARICĂ ÎN MEDIU USCAT


Sudarea hiperbarică în mediu uscat are loc într-un habitat imers, uscat, închis complet,

unde presiunea este egală cu cea a mediului înconjurător (Figura 6).

Scafandrul-sudor respiră aer sau un amestec de gaze respiratorii şi dispune de toate

facilităţile tehnice de la suprafaţă.

La structura operată este anexată o cameră de sudare, după care, apa din cameră este

eliminată cu ajutorul unui gaz presurizat (amestec de heliu+oxigen). Sudorul intră în partea de

jos şi formează o platformă de lucru din grătare metalice aflate în cameră.

În timp ce lucrează în cameră, lucrătorul poate purta sau nu, echipamentul de respirat, dar,

în momentul în care începe să sudeze, el va respira printr-o mască cu un sistem de gaze separat.

Figura 6 – Principiul sudării în mediu uscat (exemplu: cazul sudării de reparare a unei conducte submarine de petrol)

1. Habitat de sudare; 2. modul pentru regenerarea amestecurilor respiratorii şi asigurarea unor facilităţi tehnice; 3. turelă de scufundare; 4. cadru de aliniere a conductei; 5. ombilical sudare; 6. ombilical modul regenerare; 7. ombilical turelă; 8. ombilical hidraulic; 9. cablu pentru susţinerea modulului; 10. cablu pentru susţinerea turelei; 11. cabluri pentru lansarea şi ghidarea turelei.


Din cauză că atmosfera din cameră tinde spre umiditate, se utilizează un echipament

special ce are rolul de a reduce acest fenomen şi de a crea un mediu corespunzător obţinerii de

suduri de foarte bună calitate.

Variantă. Pentru a realiza îmbinări sudate în condiţii de productivitate şi pentru uşurarea

munci scafandrilor-sudori au fost concepute instalaţii mecanizate şi automatizate.

Echipamentele automatizate pot lucra la orice adâncime spre deosebire de cele mecanizate

care pot lucra numai la adâncimi la care mai este posibil accesul omului (maxim 600 m).

Habitatele de sudare imerse sunt dotate cu instalaţii ajutătoare şi componente de tipul:

- instalaţii de sudare orbitale realizate modulat;

- manipulatoare;

- roboţi;

- instalaţii de supraveghere şi comandă a proceselor de sudare conduse prin

microprocesoare;

- sisteme senzoriale de recunoaştere şi urmărire a rostului;

- sisteme audio-video;

- sisteme de camere TV pentru urmărirea băii de metal topit şi a arcului electric.

Componentele mecanice, electrice şi electronice trebuie să fie rezistente la condiţiile

hiparbarice (presiune ridicată, umiditate excesivă, mediu coroziv).

Inginerul sudor operator dispune la pupitrul de comandă de o imagine clară a desfăşurării

procesului în habitat prin camere TV color, uşoare, mici şi aplicabile foarte uşor sistemelor de

sudare mecanizată. Camerele sunt comandate de la distanţă şi sunt dotate cu filme de protejare a

lentilelor faţă de radiaţia intensă a arcului electric.

Domeniu de utilizare: lucrări de complexitate deosebită (de exemplu: repararea

platformelor marine, repararea conductelor subacvatice, lucrări de consolidare).

Domeniu de adâncime: pentru adâncimi mai mari de 300 m.

Avantajele utilizării procedeului:

- un domeniu mai larg de aplicaţii cu accesibilitate la structurile metalice imerse;

- securitatea scafandrului-sudor (habitat uscat, încălzit, iluminat, sistem propriu de

control al mediului,…);

- productivitatea maximă (lucrul în schimburi; decompresiunea scafandrilor

neafectând desfăşurarea lucrării);


- monitorizarea de la suprafaţă (pregătirea asamblării; alinierea pieselor; sudarea;

controlul nedistructiv, …);

- calitatea îmbinărilor sudate apropiată de cea realizată la suprafaţă;

- se poate aplica preîncălzirea sau tratamentul termic.

Dezavantaje:

- echipament costisitor;

- durată mare de lucru.

III. SUDAREA HIPERBARICĂ USCATĂ ÎNTR-UN MINIHABITAT


Sudarea hiperbarică uscată într-un minihabitat se aplică într-o turelă deschisă la partea de

jos, construită la comandă, conform necesităţilor impuse de structura metalică imersă care

trebuie reparată. Scafandrul-sudor se află în apă dar, dispune de un spaţiu lipsit de apă unde

efectuează o sudare uscată la o presiune egală cu presiunea corespunzătoare adâncimii la care

lucrează.

Repararea unei conducte de petrol poate fi realizată:

a. într-o turelă deschisă, netransparentă, etanşă, situată pe conductă (Figura 7);

b.

Figura 7 – Turelă deschisă netransparentă etanşă pe conductă


b. în încăperi fără podea, netransparente, prevăzute cu dispozitiv de aspiraţie a

gazelor, utilaje hidraulice şi iluminare interioară (Figura 8);

În cazul sudării unei conducte subacvatice verticale se pot utiliza încăperi transparente sau

netransparente (Figura 9) care îmbracă parţial conducta. În vederea îmbinării incinta trebuie

poziţionată etanş pe conductă.

Sudarea se poate realiza:

- manual;

- semimecanizat cu protecţie de gaz.

Figura 8 – Încăpere netransparentă fără podea

Figura 9 – Sudarea unei conducte subacvatice verticale

a – cu încăpere transparentă; b – cu încăpere netransparentă;


Scafandrul-sudor dispune de spaţiu suficient în jurul pieselor de sudat pentru manevrarea

portelectrodului sau a pistolului pentru sudare.

În incintă este introdus aer sau un amestec de gaze aflate la o presiune suficientă

dislocuirii apei.

Domeniu de utilizare: consolidări; reparaţii de platforme marine; reparaţii de conducte

subacvatice.

Avantaje:

- un domeniu mai larg de aplicabilitate;

- accesibilitate la structuri imerse;

- calitatea îmbinării apropiată de cea realizată la suprafaţă;

- posibilitatea de aplicare a preîncălzirii sau a tratamentului termic.

Dezavantaje:

- vizibilitatea în zona de lucru este limitată;

- sudarea necesită un timp îndelungat pentru lansarea pe poziţie;

- necesită dotarea cu o macara pentru manevrare.

I. SUDAREA CU USCARE LOCALĂ


Sudarea cu uscare locală se execută direct în apă, cu ajutorul echipamentelor de

construcţie specială care îndepărtează apa din jurul arcului electric şi deci şi din jurul sudurii.

Tehnica poate să fie semimecanizată sau mecanizată, utilizând elementele unei instalaţii de

sudare MIG-MAG adaptată pentru lucrul subacvatic.

Capul de sudare are o construcţie specială, fiind prevăzut cu mai multe duze concentrice

prin care se trimit (Figura 10):

Figura 10 – Cap de sudare MIG/MAG subacvatic cu uscare locală


- gazul de protecţie (amestec de CO2+Ar);

- aerul comprimat încălzit (ce formează un strat de protecţie între perdeaua de apă

şi gazul de protecţie, micşorând consumul de gaze de protecţie);

- apă sub presiune.

Zona uscată asigură diminuarea considerabilă a răcirii rapide a sudurii şi a descompunerii

apei înconjurătoare sub acţiunea arcului electric.

În Figura 11 este prezentată schema de montaj a postului de sudare semiautomatizată

MAG-CO2 subacvatică cu uscare locală.

Instalaţia de sudare se compune din elemente aflate la:

a. suprafaţă, şi anume:

- sursa de curent;

- panoul de monitorizare, măsură şi control;

- compresorul de aer;

- butelii de gaze de protecţie.

b. punctul de lucru al scafandrului-sudor:

- capul special de sudare;

Figura 11 – Instalaţie de sudare semimecanizată MAG – CO2 subacvatică cu uscare locală

1. cablu de sudură; 2. sursă de curent; 3. cutie de comandă; 4. încălzitor pentru CO2; 5. butelie de CO2; 6. reductor de presiune cu debitmetru; 7. furtun de cauciuc; 8. cablu de sudură; 9. corp imers al alimentatorului de sârmă; 10. pistolet special.


- containerul etanş cu sârma de sudare (umplut cu gaz tehnologic aflat la o

presiune puţin mai mare decât cea hidrostatică);

- mecanismul de avans al sârmei;

- pompa de apă.

Avantaje:

- necesită un echipament de sudare minimal;

- nu impune nici un fel de instalaţie auxiliară (cu excepţia celor de

scufundare);

- calitatea îmbinărilor sudate este bună;

- nu necesită echipament greu pentru ridicare;

- se obţin îmbinări sudate fără defecte şi cu bune proprietăţi mecanice.

Dezavantaje:

- probleme legate de alimentarea capului de sudare cu sârma electrod, cu

gaze şi apă sub presiune (fumul şi aburul reducând vizibilitatea).

I. SUDAREA CU ARCUL ELECTRIC DIRECT ÎN APĂ (SUDAREA UMEDĂ)

Este tehnica cu cea mai largă aplicabilitate în lucrările de reparare şi salvare marină.

Sudarea se realizează cu arc electric direct în apă şi are ca rezultat o îmbinare sudată cu

caracteristici mecanice apropiate de valorile obţinute pe uscat.

1. Principiul procedeului (Figura 12)

Figura 12 – Schema de principiu a sudării cu electrod învelit sub apă

1. bule de gaz în jurul arcului; 2. stropi de metal; 3. punga de gaze; 4. sârmă electrod; 5. înveliş; 6. înveliş hidroizolant; 7. arcul electric; 8. baia de metal topit.


Datorită vaporizării şi descompunerii apei se formează bule de aer în jurul arcului electric.

În arcul electric, apa se descompune în hidrogen şi oxigen liber, iar produşii de ardere ai

metalului şi ai învelişului (FeO) formează un nor de suspensii care împiedică observarea arcului.

Pentru compensarea pierderilor termice din cauza acţiunii de răcire a apei şi a existenţei unei

cantităţi mari de hidrogen, tensiunea arcului subacvatic trebuie să fie mai ridicată decât la

sudarea în aer, cu cca. 5....6 V (pentru sudări executate la adâncimi de până la 20 m).

De asemenea, pentru amorsarea comodă a arcului şi evitarea întreruperilor sunt necesare

surse de sudare ce au tensiunea de mers în gol, U0 > 60 V.

Arcul arde mai stabil la folosirea curentului continuu decât în cadrul curentului alternativ,

deoarece, curentul continuu descompune apa în ioni înaintea amorsării arcului, sensul câmpului

electric păstrându-se. Curentul alternativ descompune apa, având bule de gaze sub acţiunea

temperaturii ridicate în momentul schimbării polarităţii.

Avantajele procedeului sunt:

- flexibilitate mare în aplicaţii;

- cost redus;

- mobilitate mare pentru scafandrul-sudor (poate interveni la porţiuni ale unei

structuri imerse care nu poate fi sudată prin altă variantă tehnică);

- investiţia în echipament pentru sudare este minimă;

- timp scurt de realizare a intervenţiei.

Dezavantaje principale:

- calitatea mediocră a îmbinărilor rezultate;

- caracteristici mecanice scăzute faţă de îmbinările realizate în aer;

- prezenţa unei microstructuri predispuse la fisurare la rece, datorită răcirii

puternice;

- apariţia incluziunii datorită oxidării puternice a elementelor de aliere (Mn şi Si);

- viteza mare de răcire a băii metalice duce la porozitate foarte accentuată a

sudurii;

- condiţii de lucru dificile (presiune ridicată, temperatură scăzută, vizibilitate

redusă, curenţi marini).


În Figura 13 este prezentată schematic o intervenţie pentru repararea unei structuri

metalice imerse prin sudare umedă cu electrozi înveliţi hidroprotejaţi.

Figura 13 – Intervenţie pentru repararea unei structuri metalice imerse prin sudare cu arcul electric direct în apă (sudare umedă)


PROCEDEE DE SUDARE SUBACVATICĂ

1. Sudarea umedă cu electrozi înveliţi

Caracteristici: - tensiunea arcului subacvatic trebuie să fie mai ridicată decât la sudarea în aer;

- tensiune de mers în gol, U0 > 60 V pentru amorsarea comodă a arcului şi evitarea

întreruperilor;

- odată cu creşterea adâncimii, pentru menţinerea stabilităţii arcului se măreşte atât

tensiunea cât şi intensitatea curentului de sudare;

- electrozii au vergeaua metalică dintr-un oţel cu conţinut redus de carbon

(0,10%C);

- învelişul gros poate fi: acid, celulozic, titanic, bazic sau semibazic;

- pe suprafaţa învelişului electrodului se aplică o peliculă impermeabilă, cu rolul

de protecţie a electrozilor de acţiunea dăunătoare a apei;

- zgura rezultată este casantă, cu aderenţă redusă la suprafaţa cordonului.

2. Sudarea în camere hiperbarice cu electrozi înveliţi

Caracteristici: - atmosfera de aer comprimat expune scafandrul-sudor la riscul de incendiu;

- aerul contaminează baia de metal, având efecte negative asupra calităţii

îmbinării;

- prezenţa azotului provoacă porozitate în sudură şi scăderea ductibilităţii (ca

urmare a formării nitrurilor);

- utilizarea gazelor de protecţie (Ar, He sau amestecurilor argonox sau heliox)

creează protecţia totală a locului de sudat dar, reclamă costuri mult mai ridicate.

3. Sudarea mecanizată cu electrozi înveliţi

Permite scafandrului-sudor să supravegheze mai multe posturi de lucru.

Metode:

a. Sudarea gravitaţională (Figura 14) foloseşte un dispozitiv ieftin, uşor de manevrat.

Reprezintă cea mai simplă metodă de mecanizare a sudării. Se poate folosi până la

adâncimi de 130 m.

b. Sudarea cu electrod culcat se caracterizează prin următoarele:

- mânuirea uşoară;


- calificare redusă a scafandrului-sudor;

- siguranţă şi timp de scufundare redus.

Variante de aplicare:

- cu un singur electrod;

- cu doi electrozi amplasaţi pe linia de sudare într-un bloc de cupru şi în care se

trimite aer comprimat.

c. Sudarea cu electrod rezemat, se caracterizează prin faptul că dispozitivul de sudare e

similar cu cel folosit pe uscat, permiţând sudarea cu unghi constant sau variabil.

4. Sudarea MAG-CO2, cu sistem de uscare locală

Caracteristici: - permite efectuarea sudării sub protecţia unei perdele gazoase în jurul arcului

electric;

- zona uscată se realizează cu apa şi/ sau aer comprimat;

- costul procedeului este similar cu cel al sudării umed cu electrozi înveliţi;

- se obţin îmbinări sudate fără defecte şi cu bune proprietăţi mecanice;

Figura 14 – Schema de principiu a sudării gravitaţionale umede cu electrozi înveliţi

Ac – sursă de curent alternativ; V – voltmetru; A – ampermetru; E – electrod; MB – metal de bază.


- se poate utiliza sârmă tubulară ceea ce conferă procedeului avantaje

suplimentare.

5. Sudarea WIG în condiţii hiperbarice

Caracteristici: - gazul protector utilizat este heliul;

- electrodul de wolfram se consumă destul de rapid în heliu;

- vaporii emanaţi de electrodul de wolfram reduc conductibilitatea arcului

producând efecte nedorite din punctul de vedere al stabilităţii arcului;

- se aplică în condiţii ireproşabile pentru sudarea cap la cap a stratului de rădăcină

(mai ales la sudarea conductelor);

- procedeul se poate mecaniza prin alimentarea cu sârmă caldă în mod automat a

băii topite;

- inconvenient, viteza de sudare redusă.

6. Sudarea sub strat de flux cu sârmă plină şi tubulară (Figura 15)

Caracteristici:

- se aplică prin tehnica de sudare umedă;

- poate fi uşor mecanizat sau automatizat;

- fluxul creează un efect de izolare termică ceea ce determină scăderea vitezei de

răcire după sudare;

- nu se realizează durificarea severă a cordonului de sudură;

- datorită fluxului, se poate obţine sub apă un arc stabil, cordoane fără pori,

incluziuni de zgură, fisuri sau cusături;

- sudurile obţinute prezintă bune caracteristici mecanice.

Figura 15 – Schema de principiu a sudării subacvatice sub strat de flux


7. Sudarea subacvatică cu plasmă (Figura 16)

Caracteristici:

- arcul de plasmă poate fi generat uşor sub apă şi menţinut într-o stare stabilă fără

a fi sensibil la modificările distanţei între generatorul de plasmă şi componentele

de sudat;

- productivitatea este foarte ridicată (datorită transferului intens de căldură);

- dirijarea arcului este foarte precisă;

- jetul de apă funcţionează sub apă şi ca sursă luminoasă în tot timpul scufundării,

ceea ce face ca zonă sudării să fie vizibilă;

- caracteristicile mecanice ale îmbinărilor sudate astfel realizate, sunt foarte bune.

8. Sudarea prin explozie

Caracteristici: - nu reprezintă o alternativă economică;

- suprafeţele de contact ale componentelor trebuie să fie şlefuite;

- poate oferi o tehnică posibilă de reparare a conductelor în apă adâncă.

Figura 16 – Schema de principiu a sudării cu plasmă sub apă

MB – metal de bază; GP – generator de plasmă; AA1, AA2 – alimentatoare cu apă; C – căruciuor; RV – regulator de viteză; OIF – oscilator de înaltă frecvenţă; ST – şunt; V –voltmetru; A – ampermetru; D1 – debitmetru pentru gazul plasmagen; D2 – debitmetru pentru gazul de protecţie împotriva apei; R1, R2 – reductoare de presiune.


9. Sudarea prin frecare

Caracteristici: - se poate utiliza la suduri de mică amploare;

- este mai puţin influenţată de factorii de mediu.

10. Sudarea hiperbarică orbitală a conductelor

Caracteristici: - poate fi controlată de computer, deplasarea capului de sudare realizându-se pe o

traiectorie obţinută prin compunerea a două mişcări (orbitală în jurul conductei şi

transversală);

- sistemul este ideal pentru sudarea cap la cap (ţeavă-ţeavă), când se poate asigura

şi prezenţa operatorului-sudor până la adâncimi de 500 m;

- rezultate foarte bune se obţin aplicând procedee de sudare orbitală WIG pentru

rădăcină şi MIG pentru umplere (folosind Ar pur pentru WIG şi amestec

He+CO2 pentru MIG).

11. Sudarea robotizată

Caracteristici: - se utilizează în cazul sudării subacvatice hiperbarice cu roboţi;

- se realizează astfel îmbinări sudate până la adâncimi de 1.100 m;

- utilizează amestec de He+O2+5%N2 (Trimix);

- roboţii utilizaţi sunt modificaţi special pentru lucrul la înaltă presiune şi în mediu

uscat;

- necesită o mare stabilitate a arcului şi a transferului de metal;

- parametrii de sudare, datele de mediu ale camerei hiperbarice precum şi datele

referitoare la motoarele de dirijare a robotului sunt reglate computerizat;

- pentru ca să se obţină o bună pătrundere la rădăcină, este necesar să se utilizeze

un curent pulsant.


PRESCRIPŢII REFERITOARE LA SUDAREA SUBACVATICĂ

1. Prescripţiile Registrului Naval Român (referitoare la sudarea subacvatică manuală cu

electrozi înveliţi)

Registrul Naval Român (R.N.R) reglementează condiţiile în care se pot realiza îmbinările

sudate subacvatic. Scafandrii-sudori care realizează aceste îmbinări trebuie să fie autorizaţi de

către R.N.R. pe baza unui program impus de prevederile speciale R.N.R. 42-86. Scafandrii-

sudori autorizaţi vor efectua obligatoriu îmbinări sudate de antrenament cel puţin odată la 6 luni.

Îmbinările realizate vor fi examinate de către inspectorul R.N.R. care va aviza trecerea la

sudarea subacvatică numai dacă rezultatele vor fi corespunzătoare.

La efectuarea lucrărilor de sudare subacvatică se vor folosi numai electrozi înveliţi

hidroizolaţi acceptaţi de R.N.R., în conformitate cu principiile generale de acceptare a

materialelor pentru sudare, principii cuprinse în “Regulile pentru clasificarea şi construcţia

navelor maritime” şi pe baza următoarelor probe:

- o probă de metal depus prin sudare la suprafaţă (pentru a se determina

caracteristicile mecanice în conformitate cu prescripţiile impuse);

- o probă de îmbinare sudată de colţ efectuată în apă (pentru determinarea rezistenţei

la tracţiune a îmbinărilor sudate);

- o probă de îmbinare sudată de colţ, efectuată în apă (pentru determinarea durităţii).

Grosimea metalului de bază al probelor se alege cu acordul inspectorului R.N.R., în

funcţie de posibilităţile de efectuare a încercării de tracţiune şi de diametrul electrozilor înveliţi

hidroizolaţi.

Rezultatele încercării se consideră ca medie aritmetică a valorilor determinate pe epruvete.

Valoarea rezultată trebuie să fie mai mare decât rezistenţa la rupere a materialului de bază.

Pentru a se realiza autorizarea sudorilor care execută lucrări subacvatice, aceştia trebuie să

execute o probă ce constă în executarea unei decupări într-o ţeavă (având dimensiunea de ф

300x10 mm) urmată de sudarea unui capac ce va acoperi decuparea realizată. Atât decuparea cât

şi sudarea se execută sub apă, la adâncime de minim 3 m. După sudare, proba se scoate la

suprafaţă, fiind supusă unui control nedistructiv care constă în următoarele probe:

- control vizual;

- control cu lichide penetrante;

- proba la etanşeitate.


Proba este valabilă pentru autorizarea în vederea executării lucrărilor de tăiere şi sudare

până la adâncimea maximă de 10 m.

2. Prescripţii internaţionale (referitoare la sudarea subacvatică)

2.1 Recomandările norvegiene DET NORSKE VERITAS pentru sudarea subacvatică

conţin practici referitoare la:

- aprobarea procedurii de sudare RP B 601;

- aprobarea procedurii pentru sudare RP B 602;

- aprobarea procedurii pentru sudare RP B 604;

- preaprobarea sistemelor speciale de sudare RP B606.

Specificaţia procedurii de sudare trebuie să stabilească o disociere detaliată a procedurii de

sudare şi să conţină informaţii despre:

- adâncimea apei (minimă/maximă);

- compoziţia gazului de protecţie;

- umiditatea (nivelul maxim);

- temperaturile în cameră (minimă/maximă);

- presiunea din habitat/încăpere;

- lungimile, tipurile şi dimensiunile cordoanelor de sudură;

- echipamentul de sudare.

Procedura de sudare specificată trebuie aprobată prin executarea unei probe în condiţii

reale (într-o încăpere corespunzătoare sau la faţa locului). Toate îmbinările sudate hiperbaric

trebuie executate în conformitate cu procedura de sudare aprobată.

Proba va respecta cerinţele specificate pentru piesa care este construită sau reparată.

Aprobarea procedurii de sudare trebuie supravegheată de beneficiar şi/sau o societate

independentă.

O procedură de sudare aprobată folosită în limitele parametrilor impuşi este valabilă atunci

când s-au verificat probele de confirmare şi s-au obţinut proprietăţile specificate.

Dacă se schimbă condiţiile de sudare peste limitele de acceptare, procedura de sudare

trebuie reanalizată şi reaprobată.

2.2 Recomandările americane ale AMERICAN WELDING SOCIETY - AWS pentru

sudarea subacvatică (AWS D 3.6) asigură o privire de ansamblu, constituind un punct de

referinţă în realizarea tehnologiilor pentru construcţii şi reparaţii subacvatice.


Specificaţia asigură informaţii necesare pentru aprobarea procedurilor de sudare şi a

sudorilor (pentru fiecare tip de sudare/cât şi pentru inspectarea şi examinarea nedistructivă a

îmbinărilor sudate).

Fiecare tip de sudare are un set specific de cerinţe de calitate care se vor verifica în timpul

aprobării procedurii de sudare (tip 0; tip A; tip B; tip C – vezi capitolul Tehnici de sudare

subacvatică).

2.3 Recomandările franceze elaborate de BUREAU VERITAS (BV) privind sudarea

executată sub apă, descrie problemele care se pun la sudarea subacvatică, precizează anumiţi

parametri şi defineşte anumite limite. Acest document nu furnizează recomandări sau prescripţii

pentru construcţii noi sau pentru reparaţii şi nici nu propune o metodă unică sau particulară de

sudare subacvatică.

Dintre procedeele de sudare aplicabile în mediul subacvatic, cea mai mare utilizare o au:

sudarea cu electrozi înveliţi, sudarea TIG şi sudarea MIG/MAG, la care se adaugă sudarea cu

plasmă, cu laser, prin frecare, alumino-termică şi prin explozie.

Recomandările BV precizează că în practică sunt aplicate patru tehnici de sudare, şi

anume:

A – în contact direct cu apa; B – cu protecţie gazoasă locală. }mediul de lucru = apa

C – în atmosferă gazoasă sub presiune hiperbarică; D – în atmosferă gazoasă la presiune atmosferică. }mediul de lucru = incinta

O tehnică operatorie subacvatică va putea fi acceptată dacă contribuie la realizarea

îmbinărilor sudate fără defecte, cu caracteristici mecanice acceptabile, cu un conţinut minim de

hidrogen difuzibil şi dacă urmăreşte prevenirea oricărui fenomen de fisurare la rece.

Fiecare tip de asamblare şi fiecare mod operator de sudare fac obiectul unei proceduri de

calificare din partea societăţii de registru.

Procedeele de sudare, tipurile de îmbinări, materialele de adaos şi tehnicile operatorii

trebuie să fie definite în cadrul probelor de calificare.

Pentru fiecare intervenţie de sudare subacvatică se vor elabora instrucţiuni tehnologice de

sudare care se vor înainta spre aprobare expertului însărcinat cu supravegherea lucrării.

În prezenţa expertului se va executa proba de încercare, simulându-se condiţiile de

presiune, salinitate şi temperatură ale mediului subacvatic. Prelevarea epruvetelor se va realiza

în conformitate cu reglementările în vigoare.


NORME DE SECURITATE A MUNCII PENTRU SUDAREA ŞI TĂIEREA

SUBACVATICĂ

La sudarea şi/sau tăierea subacvatică trebuie respectate cu stricteţe o serie de cerinţe

referitoare la tehnica securităţii muncii, dintre care, cele mai semnificative sunt următoarele:

(1) Scafandrul-sudor va utiliza un costum etanş, mănuşi uscate din cauciuc şi o cagulă care acoperă bine urechile. Părţile metalice ale echipamentului scafandrului trebuie să fie acoperite cu un înveliş protector izolant, verificat înainte de fiecare scufundare.

(2) În exteriorul căştii scafandrului, trebuie să existe în permanenţă o sticlă-filtru montată pe o ramă rabatabilă (cu rol de protecţie împotriva radiaţiilor luminoase ale arcului de sudură).

(3) Scafandrul-sudor va fi asistat la suprafaţă de un operator care va avea cunoştinţe tehnice şi practice în domeniul sudării/tăierii subacvatice, astfel încât acesta să poată deservi sursele de curent şi aparatele de sudare de la suprafaţă şi să poată executa toate indicaţiile date de sudorul-scafandru.

(4) Între scafandrul-sudor şi operator va exista un mijloc de comunicare/semnalizare. (5) Scafandrul-sudor şi operatorul de la suprafaţă trebuie să cunoască în detaliu lucrarea

de executat şi trebuie să respecte strict tehnologia de lucru. (6) La lucrările de tăiere/sudare subacvatică se vor utiliza numai surse de curent

continuu (cu ISmin = 300A şi U0min = 60V). (7) Se interzice utilizarea surselor de curent alternativ deoarece prezintă un risc de

electrocutare mărit. (8) Sursa de curent se va amplasa pe un suport de lemn uscat sau alt material izolator,

evitându-se amplasarea direct pe structura metalică a navei de la suprafaţă. (9) Pentru lucrări de tăiere/sudare subacvatice se vor folosi numai portelectrozi perfect

izolaţi. (10) Cablurile electrice vor fi bine izolate. Zonele de îmbinare a cablurilor vor fi perfect

izolate şi etanşate. (11) Desfăşurarea activităţilor în condiţiile în care pot apărea pericole (incendii, explozii)

se vor face pe baza unor prevederi speciale. (12) Scafandrul-sudor va lua toate măsurile pentru ca în timpul procesului de sudare

echipamentul sau o altă parte din corpul său să nu devină parte a circuitului de sudare.

(13) Este obligatoriu ca scafandrul-sudor să scoată electrodul din port-electrod când intră în apă sau revine la suprafaţă şi să nu îndrepte electrodul spre casca lui când curentul de sudare este conectat.

(14) Curentul de sudare va fi conectat numai în timpul operaţiilor de tăiere/sudare sub apă propriu-zis.

(15) Scafandrul-sudor va începe lucrul din punctul cel mai înalt şi va coborî treptat pe măsură ce avansează spre punctele de lucru mai adânci, evitând poziţia de sudare peste cap.

(16) După consumarea electrodului este interzis să se îndepărteze capătul electrodului de piesă, până când nu se semnalizează la suprafaţă pentru întreruperea curentului.

Ghid metodologic 62

III. GHID METODOLOGIC

pentru

disciplina



Ghid metodologic 63

Conţinutul disciplinei “Tehnologii speciale de sudare” reprezintă ansamblul

de noţiuni, concepte, reguli constituind un fond de cunoştinţe, ce trebuie parcurs

de elevi în activitatea de învăţare.

Pentru însuşirea optimă a conţinutului instruirii de către elev, profesorul

trebuie să identifice metodele de învăţământ cele mai adecvate pentru fiecare arie

de conţinut. Din această cauză, se poate împărţi conţinutul tematic al disciplinei

în trei mari arii, şi anume:

Aria I conţinând următoarele teme:

- Rolul şi importanţa sudării subacvatice;

- Materiale utilizate la sudarea subacvatică.

Aria II conţinând următoarele teme:

- Bazele fizice ale sudării subacvatice;

- Bazele chimice ale sudării subacvatice.

Aria III conţinând următoarele teme:

- Tehnici de sudare subacvatică;

- Procedee de sudare subacvatică;

- Prescripţii referitoare la sudarea subacvatică.

Fiecărei arii de conţinut îi va corespunde una sau mai multe metode de

învăţământ, alese astfel încât să atingă potenţialul pedagogic cel mai adecvat faţă

de obiectivele care urmează să fie realizate de către elevi.

Ghid metodologic 64

A R I A D E C O NŢ I N U T I

Aria de conţinut I cuprinde, din punct de vedere tematic, noţiuni

referitoare la:

• rolul şi importanţa sudării subacvatice

• materiale utilizate la sudarea subacvatică

şi răspunde cerinţelor următoarelor obiective cadru ale disciplinei:

- înţelegerea dezvoltării tehnicii şi implicaţiile ei asupra

mediului şi societăţii;

- valorificarea termenilor de specialitate în comunicare.

În abordarea acestei arii de conţinut se recomandă utilizarea în principal a

următoarelor metode de învăţământ:

1. instruire prin observare dirijată

2. instruire prin problematizare

3. instruire prin demonstrare cu mijloace audiovizuale

4. instruirea asistată de calculator (IAC)

Ghid metodologic 65

1. Indicaţii metodice (fişa de lucru I.1)

Metoda de explorare a realităţii (bazată pe contactul direct sau indirect cu

realitatea) are la bază experienţa proprie acumulată de către elev pe parcursul

obţinerii de cunoştinţe noi.

Metoda se bazează pe observarea dirijată a activităţii elevului.

Fiecare elev primeşte câte o fişă pe care în termen de maxim 30 de minute

trebuie să o completeze.

Elevul va avea la dispoziţie:

• colecţie de standarde;

• cataloage cu mărci de oţeluri;

• nomenclatoare de materiale.

Acest model de fişă aplicată în activitatea de instruire bazată pe

observarea dirijată se poate folosi şi pentru analiza materialelor de adaos

utilizate la sudarea subacvatică:

• electrozi înveliţi;

• sârme şi fluxuri;

• sârme şi gaze de protecţie.

instruirea prin observare dirijată:

- asigură dezvoltarea spiritului de observaţie, a gândirii logice şi a

creativităţii;

- sporeşte motivaţia pentru procurarea de satisfacţii şi încredere în

forţele proprii;

- creează deprinderea de a analiza cu uşurinţă diferite situaţii.

Ghid metodologic 66

Nume elev …………………………….

Prenume elev ………………………….

Clasa …………………..

Data ……………………

MODEL DE FIŞĂ DE LUCRU nr. I.1

privind materialele de bază utilizate la sudare

Analizează mărcile de oţel indicate în tabelul de mai jos efectuând următoarele operaţii:

1. studiază colecţia de standarde ;

2. selectează oţelurile cerute;

3. completează tabelul cu principalele componente chimice şi caracteristicile

mecanice (conform exemplului);

4. indică în coloana “Recomandări” gradul de sudabilitate pentru fiecare oţel în parte

şi exemple de utilizare ale acestora;

5. Precizează mediul de sudare pentru fiecare tip de oţel.

Caracteristici mecanice

KV [min.] Nr. crt.

Marca oţelului

Componente chimice principale

(%) Rm

[N/mm2] Rp0,2

[N/mm2]A5[%]

J T[°C]

Recomandări Mediul de sudare

1. A32 max. 0,18% C/ 0,9÷1,6%Mn/ 0,1÷0,5%Si/ 0,35%Cu/ 0,2%/Cr/ 0,2÷0,4%Ni/ 0,08%Mo/ 0,04%P/ 0,04%S

470÷590 315 22 31 0 pentru elementele de structură portantă a navelor fluviale şi maritime; mediul de sudare în apă

2. D40

3. X60

4. PPM57/45

5. OLT35

6. 19M16

Ghid metodologic 67

2. Indicaţii metodice (fişa de lucru I. 2)

Fişa de lucru I. 2 se recomandă să fie utilizată de către profesorul inginer în

activităţile de instruire bazate pe problematizare.

Învăţarea prin rezolvare de probleme reprezintă o modalitate mai complexă

de aplicare a teoriei învăţării prin descoperire, care constă în crearea de situaţii-

problemă ce urmează să fie soluţionate prin gândire comună şi căutare, prin

cercetare şi descoperire a unor noi adevăruri, reguli sau soluţii.

Activitatea de instruire se realizează pe grupe de elevi sau în colectiv.

Instruirea prin problematizare sprijină formarea unor capacităţi cognitive de

tipul:

• capacitatea de a sesiza prezenţa unor probleme sau situaţii-problemă

într-un material dat;

• capacitatea de a rezolva probleme sau situaţii-problemă;

• capacitatea de a recunoaşte elementele cognitive noi în soluţia la

care s-a ajuns;

• capacitatea de a recunoaşte posibilitatea de aplicare în practică a

soluţiei propuse.

Timpul de lucru recomandat: 30 de minute.

Ghid metodologic 68

Nume elev …………………………….

Prenume elev ………………………….

Clasa …………………..

Data ……………………

MODEL DE FIŞĂ DE LUCRU nr. I. 2

privind corelarea dintre materialul de bază şi materialul de adaos

Precizează care sunt materialele (atât de bază cât şi de adaos) recomandate

să fie folosite în cazul în care trebuie să se înlocuiască unul din picioarele unei

platforme de foraj marin aflată în Marea Neagră.

Indică tipurile de materiale posibil de utilizat în această situaţie.

Verifică compatibilitatea metal de bază-materiale de adaos.

Justifică soluţia găsită.

Ghid metodologic 69

3. Indicaţii metodice (fişa de lucru I. 3)

Instruirea prin demonstrare cu mijloace audio-vizuale se realizează prin

prezentarea de către profesor a unor filme video conţinând imagini în care sunt

redate operaţiile aferente recuperărilor de epave/operaţiile necesare executării de

ecluze, baraje sau platforme marine sau alte imagini relevante tematicii studiate.

Prin această metodă de instruire:

• se stimulează observaţia directă a elevilor;

• se favorizează gândirea deductivă;

• se stimulează interesul şi motivaţia elevilor pentru învăţarea tehnicilor

de sudare subacvatică;

• se uşurează înţelegerea fenomenelor specifice sudării subacvatice.

Durata: în funcţie de filmul prezentat.

Ghid metodologic 70

Nume elev :……………………

Prenume elev :…………………

Clasa:…………………………..

Data:……………………………

MODEL DE FIŞĂ DE LUCRU nr. I.3

privind conţinutul filmului didactic ” ………………………………………..”

Ai vizionat în cadrul orei de “Tehnologii speciale de sudare” filmul didactic

cu tema: ………………………………………. ( n.a. – se completează de către

profesor titlul filmului). În spaţiul de mai jos răspunde la cerinţe şi apoi înscrie-ţi

opiniile personale. Ai la dispoziţie: maxim 15 minute.

1. Sudarea subacvatică se utilizează:………………………………….

...................................................................................................................

2. La sudare a fost folosit procedeul/procedeele:……………....……..

...................................................................................................................

...................................................................................................................

3. Materiale folosite:

- de bază:……………...……………….………………………………

- de adaos: ……………………………………………………………

4. Particularităţi: ……………………………………………………………

...................................................................................................................

5. Opinii personale: ……………………………………………..…………

...................................................................................................................

...................................................................................................................

...................................................................................................................

Ghid metodologic 71

4. Indicaţii metodice

Instruirea asistată de calculator (IAC) se poate realiza în situaţia în care în

şcoală există dotarea tehnică necesară.

Instruirea asistată de calculator se poate realiza prin:

• simularea unor procese şi fenomene ce apar în timpul executării

unei suduri subacvatice, creându-se astfel condiţiile lărgirii

orizontului de cunoaştere şi înţelegere a acestora de către elevi;

• jocuri pedagogice ce solicită perspicacitate, atenţie, inteligenţă şi

creativitate din partea elevilor;

• momente de feed-back în vederea indicării rezultatelor obţinute, a

semnalizării şi corectării eventualelor greşeli ivite, a consolidării

(prin repetiţie, exerciţii …) a datelor receptate, sporindu-se astfel

capacitatea de autocontrol.

Utilizarea calculatorului în procesul de învăţământ stimulează studiul

individual învăţarea independentă, în ritmul propriu fiecărui elev.

De asemenea, prin intermediul calculatorului se poate realiza şi activitatea

de documentare atât prin accesarea Internet-ului cât şi prin utilizarea de

CD-ROM-uri.

Ghid metodologic 72

A R I A D E C O NŢ I N U T I I

Aria de conţinut II cuprinde din punct de vedere tematic noţiuni referitoare

la:

• bazele fizice ale sudării subacvatice

• bazele chimice ale sudării subacvatice

răspunzând cerinţelor obiectivelor cadru ale disciplinei:

- înţelegerea dezvoltării tehnici şi implicaţiile ei asupra mediului şi a

societăţii

- valorificarea termenilor de specialitate în comunicare

- dezvoltarea capacităţii de cooperare (în scopul realizării unui produs)



1. instruirea prin observare dirijată

2. instruirea prin modelare

3. instruirea prin efectuarea de lucrări practice de laborator


Ghid metodologic 73

1. Indicaţii metodice (fişa de lucru II. 1)

Fişa de lucru II. 1 se recomandă să fie utilizată ca element formativ în cadrul

activităţilor de instruire prin observare dirijată.

Se recomandă ca aceste fişe de lucru să fie aplicate individual.

Durata de lucru recomandată: 10 minute.

Ghid metodologic 74

Nume elev:…………………… Timp de lucru: 10 minute

Prenume elev:…………………

Clasa:…………………………..

Data:……………………………

MODEL DE FIŞĂ DE LUCRU nr. II.1

privind geometria arcului electric subacvatic

Studiază cu atenţie reprezentările referitoare la forma coloanei arcului

electric:

- în figura a este reprezentată forma pe care o are coloana arcului

electric în cazul în care se utilizează material de adaos sub formă de

electrod învelit;

- în figura b este reprezentată forma pe care o are coloana arcului

electric în cazul utilizării sârmei pline drept material de adaos;

1. Ce concluzii se pot trage din analiza acestor imagini?

2. Cum influenţează valoarea intensităţii curentului de sudare

mărimea diametrului coloanei arcului?

3. De ce este important să cunoaştem care este geometria arcului

electric?

Ghid metodologic 75

2. Indicaţii metodice (fişa de lucru II. 2)

Instruirea prin modelare se bazează pe construirea unor raţionamente

analogice în care, pe baza studierii comparative a două sisteme analoge şi a

stabilirii de echivalenţe între unele din însuşirile lor, se realizează transferul de

însuşiri noi de la un sistem la celălalt. Pentru a se putea realiza modelarea

analogică dorită, trebuie parcurse următoarele etape:

• studierea sistemului S1 - căruia i se evidenţiază însuşirile

caracteristice;

• studierea sistemului S2 - sistemul analog, căruia i se evidenţiază

însuşirile caracteristice;

• stabilirea echivalenţelor dintre cele două sisteme studiate.

Prin intermediul acestei metode de instruire: se stimulează funcţiile creative

ale gândirii şi se oferă posibilitatea de-a aplica cunoştinţele în contexte noi şi

variate.

Ghid metodologic 76



Clasa:…………………………..

Data:……………………………

MODEL DE FIŞĂ DE LUCRU nr. II.2

privind procesele chimice ce au loc la sudare

În figura 1 este reprezentată schematic secţiunea longitudinală executată în

zona de sudare cu arc electric şi electrozi înveliţi (executată în mod convenţional).

Analizaţi ansamblul condiţiilor în care au loc modificările de compoziţie chimică.

În figura 2 este reprezentată schematic secţiunea longitudinală executată în

zona de sudare cu arc electric şi electrozi înveliţi (executată în apă). Analizaţi

ansamblul condiţiilor în care au loc modificările de compoziţie chimică în această

situaţie.

Pe baza acestor studii, căutaţi să realizaţi/să stabiliţi echivalenţele dintre cele

două situaţii.

Fig.1 fig.2

Ghid metodologic 77


Instruirea prin efectuarea de lucrări practice de laborator are ca scop

principal studierea, fixarea şi aprofundarea prin aplicaţii practice a problemelor

predate în cadrul orelor de teorie precum şi formarea şi perfecţionarea unor

deprinderi practice necesare elevilor.

Lucrările de laborator sunt executate pe grupe de elevi sub atenta

supraveghere a cadrului didactic, iar referatele aferente acestora sunt întocmite

individual.

Se recomandă ca lucrările de laborator să fie executate în atelierul-şcoală

dotat corespunzător cu aparatura necesară. Pe mesele de lucru se vor afişa la loc

vizibil:

• titlul lucrării;

• instrucţiunile de desfăşurare a lucrării;

• documentaţia tehnică necesară;

• reglementări privind NTSM şi PSI.

Ghid metodologic 78



Clasa:…………………………..

Data:……………………………

MODEL DE LUCRARE DE LABORATOR

Denumirea lucrării: “PROCESE CHIMICE CE AU LOC LA SUDAREA

CU ARC ELECTRIC”

Conţinutul lucrării:

1. Procese chimice ce au loc la sudarea convenţională cu arc electric

2. Procese chimice ce au loc la sudarea subacvatică cu arc electric

3. Elaborarea referatului lucrării de laborator

Modul de efectuare a lucrării:

1. Se vor observa reacţiile de disociere a gazelor în ambele medii de

sudare

2. Se vor studia reacţiile ce au loc la nivelul suprafeţelor

metal-lichid-gaz

3. Se va studia influenţa gazelor care pot pătrunde în timpul procesului

de sudare (influenţa O2; H2; N2; CO şi CO2)

4. Se vor analiza rezultatele obţinute şi se va realiza un tabel

comparativ

Întocmirea referatului de laborator.

Ghid metodologic 79


Utilizarea instruirii asistate de calculator (IAC) în cadrul acestei arii de

conţinut se recomandă să fie făcută în abordarea tematicilor următoare:

• influenţa factorului uman la sudarea subacvatică,

• influenţa curentului electric asupra corpului omenesc,

• influenţa salinităţii apei de mare asupra stabilităţii arcului electric,

fie prin activităţi de simulare a proceselor şi fenomenelor ce au loc în timpul

executării unei suduri subacvatice, fie prin activităţi interactive prin care se

realizează un mod conversativ de lucru, un dialog intens maşină-elev;

elev-maşină.

Ghid metodologic 80

A R I A D E C O NŢ I N U T I I I

Aria de conţinut III cuprinde din punct de vedere tematic noţiuni

referitoare la:

• tehnicile de sudare subacvatică

• procedeele de sudare subacvatică

• prescripţii referitoare la sudarea subacvatică

şi răspunde cerinţelor obiectivelor cadru ale disciplinei:

- înţelegerea dezvoltării tehnicii şi implicaţiile ei asupra mediului şi a

societăţii

- valorificarea termenilor de specialitate în comunicare

- dezvoltarea capacităţii de cooperare (în scopul realizării unui produs)

- dezvoltarea interesului şi a motivaţiei pentru studiul tehnologiilor de

sudare în medii speciale.



1. instruirea prin observare dirijată

2. instruirea prin efectuare de proiecte


Ghid metodologic 81

1. Indicaţii metodice (fişa de lucru III. 1)

Utilizarea instruirii prin observare dirijată în cadrul acestei arii de

conţinut se recomandă să fie făcută pentru analiza modului de realizare a capului

de sudare MIG/MAG utilizat la sudarea subacvatică cu uscare locală.

Prin utilizarea acestei metode de învăţământ:

• se favorizează gândirea deductivă;

• se oferă posibilitatea prezentării fenomenelor în dinamica

dezvoltării şi transformării lor;

• se stimulează interesul şi motivaţia elevilor pentru învăţare.

Ghid metodologic 82



Clasa:…………………………..

Data:……………………………

MODEL DE FIŞĂ DE LUCRU nr. III.1

privind capul de sudare MIG/MAG

În figura 1 este reprezentat schematizat capul de sudare MIG/MAG utilizat

la sudarea subacvatică cu uscare locală.

Cerinţe:

1. studiază construcţia acestuia;

2. precizează rolul duzelor concentrice;

3. analizează care este rolul zonei uscate;

4. ce rol are aerul comprimat ce circulă prin duză;

5. identifică particularităţile acestui cap de sudare faţă de cel similar

utilizat la sudarea în mediu convenţional.

Ghid metodologic 83

2. Indicaţii metodice (fişa de lucru III. 2)

Instruirea prin elaborarea de proiecte se distinge ca o metodă de

interdisciplinaritate. Aplicarea acestei metode la învăţământul liceal le conferă

tinerilor:

• încredere în capacitatea de a lucra independent

• încredere în acţiunile de punere în valoare a capacităţilor creative

• posibilitatea de a stimula gândirea proiectivă

În activitatea de elaborare de proiecte, tinerii se deprind cu strategia

cercetării, învaţă să creeze o situaţie problematică, să emită ipoteze asupra

rezultatelor posibile, să examineze şi să formuleze idei noi, să verific ipotezele, să

planifice cu grijă succesiunea acţiunilor, a sarcinilor de muncă.

Proiectul poate să fie elaborat individual sau în grupe de elevi.

Ghid metodologic 84



Clasa:…………………………..

Data:……………………………

MODEL DE FIŞĂ DE LUCRU nr. III.2

privind elaborarea procesului tehnologic de reparare a unei conducte subacvatice

amplasată în Marea Neagră

Etape de lucru:

1. Stabilirea materialului de bază necesar pentru înlocuirea conductei deteriorate

2. Stabilirea materialului de adaos compatibil cu materialul conductei

3. Stabilirea tehnicii de lucru

4. Stabilirea procedeului de sudare

5. Stabilirea regimului de sudare

6. Stabilirea NTSM

7. Elaborarea desenului/schiţei de execuţie.

Termen de execuţie: 4 săptămâni

Etape de verificare: în fiecare săptămână

Activitatea de elaborare a proiectului se recomandă să fie executată în

grupe de 2-3 elevi.

Ghid metodologic 85


Utilizarea instruirii asistate de calculator (IAC) în cazul ariei a III-a de

conţinut se poate realiza în următoarele moduri, şi anume:

• proiectarea cu ajutorul calculatorului;

• simularea pe calculator a unor situaţii, fenomene, procese;

• momentele de feed-back;

• activităţi de navigare pe Internet în scop de documentare.

Ghid de evaluare 86

IV. GHID DE EVALUARE

pentru

disciplina



Ghid de evaluare 87

CALITĂŢILE INSTRUMENTELOR DE EVALUARE

În toate activităţile desfăşurate spre atingerea unor scopuri, oamenii măsoară, controlează,

compară, apreciază, corectează, folosindu-se de o întreagă gamă de instrumente.

Natura măsurătorilor şi a aprecierilor diferă în acurateţe şi în precizie, de la o situaţie la

alta, în raport cu natura activităţilor măsurate sau apreciate şi în raport cu tipul instrumentului

folosit.

Evaluarea rezultatelor şcolare, impune diversificarea instrumentelor pe baza cărora se

elaborează judecăţi de valoare.

Instrumentele utilizate de procesul de evaluare se numesc teste.

Un test este un instrument de măsurare a cunoştinţelor, deprinderilor, aptitudinilor,

atitudinilor prin intermediul căruia obţinem informaţiile necesare fundamentării ştiinţifice a

unor decizii.

Fiecare instrument de evaluare este format dintr-o sumă de componente identificabile.

Cea mai mică componentă de acest tip se numeşte item – element de test sau de probă.

O probă de evaluare poate fi compusă din itemi realizaţi pe baza unor tehnici diferite.

Pentru ca rezultatele evaluării să fie obiective, să aibă o anumită semnificaţie pentru

evaluatori, evaluaţi, societate, măsurătorile trebuie efectuate cu instrumentele care

demonstrează următoarele calităţi: validitate, fidelitate, obiectivitate şi aplicabilitate.

1. Validitatea reprezintă gradul de îndeplinire a obiectivelor propuse adică, capacitatea

de a măsura efectiv ceea ce autorul testului a dorit ca acesta să măsoare.

2. Fidelitatea reprezintă proprietatea testului de a da rezultate constante în cursul

aplicării lui succesive. Estimarea fidelităţii se realizează pe bază de calcule statistice.

3. Obiectivitatea reprezintă gradul de concordanţă între aprecierile făcute de evaluatori

independenţi.

4. Aplicabilitatea reprezintă calitatea unui test de a fi administrat şi interpretat cu

uşurinţă.

Ghid de evaluare 88

Criteriile de selecţie a unui test cu o bună aplicabilitate sunt:

- importanţa informaţiei pe care testul o vizează;

- concordanţa dintre formă, conţinut şi nivelul de vârstă al elevului;

- costul şi timpul cerute pentru administrarea testului;

- obiectivitatea în cotarea şi interpretarea rezultatelor testului.

INSTRUMENTE DE MĂSURARE ŞI EVALUARE ÎN CADRUL PROCESULUI DE

ÎNVĂŢĂMÂNT

Proiectarea strategiilor de evaluare necesită o bună cunoaştere a tuturor tehnicilor de

evaluare precum şi, capacitatea de corelare a acestora cu metodele de predare-învăţare, pentru a

elabora strategiile de evaluare potrivite situaţiilor propuse.

Strategiile de evaluare sunt determinate de:

- calitatea deciziilor care se impun a fi luate înainte de începerea lucrului;

- motivaţia actului de evaluare;

- modelul de evaluare ales;

- tipul de probă ce urmează să fie proiectată.

Ansamblul predare-evaluare scoate în evidenţă eficienţa demersului didactic.

Acţiunile evaluative generează o gamă largă de informaţii privind realizarea obiectivelor

propuse. Rezultatele şcolare care se pot evalua sunt:

a. cunoştinţe acumulate - date; fapte; concepte; definiţii; teoreme; formule; scheme etc.

b. capacităţi intelectuale - raţionamente logice; puterea de argumentare; interpretare; sinteză; independenţa de gândire; creativitatea; gândirea divergentă etc.

c. capacităţi de comunicare - în plan orizontal (în interacţiune cu colegii); în plan vertical (în interacţiunea cu adulţii); adaptabilitatea, compatibilitatea şi integrarea într-un grup de lucru.

d. capacitatea de aplicare /utilizare a cunoştinţelor

- priceperi, deprinderi, stăpânirea unor moduri de lucru.

e. trăsături de personalitate - atitudini, comportamente, conduite, opinii.

Ghid de evaluare 89

O evaluare eficientă şi sensibilă la realităţile educaţionale trebuie să se bazeze pe o

îmbinare optimă de modele, tehnici, instrumente de evaluare atât cantitative cât şi calitative.

Probele posibile a se utiliza în procesul de evaluare se diferenţiază în:

1. probe tradiţionale

– întrebări orale;

– lucrări scrise (de tip teze, extemporale)

2. probe alternative – referat, eseu liber, eseu structurat, proiect;

– autoevaluare;

– observare şi analiză;

– portofoliu;

– chestionar;

– investigaţie;

– teste grilă etc.

Pentru a uşura activitatea de selecţie a probelor de evaluare, propun următoarea schemă:

Probe tradiţionale Probe alternative Tip de probe

Orale Scrise Practice Teste scrise Referat Proiect Portofoliu Investigaţie

Cunoştinţe X X X X X X X X

Priceperi şi

deprinderi

X X X X

Capacităţi X X X X X X

Atitudini X X X X X

Metodele alternative de evaluare (utilizate cu rezervă în aprecierea elevilor datorită

bugetului mare de timp necesar în perioada de proiectare) reprezintă pentru dascălii curajoşi

suportul pe care îşi întemeiază judecata de valoare asupra achiziţiilor elevilor.

Metodele tradiţionale de evaluare (deşi sunt cel mai des utilizate în aprecierea

rezultatelor şcolare) nu pot măsura toate obiectivele educaţionale, în special pe cele din

domeniul afectiv – care contribuie în mod decisiv la dezvoltarea personalităţii elevului.

Ghid de evaluare 90

N.E. Groulund a realizat un inventar al obiectivelor pentru care tehnicile tradiţionale de

evaluare sunt mai puţin eficiente (finalităţile vizate de punctul 1) sau nu sunt eficiente

(finalităţile vizate de punctele 2…7).

Finalităţi Comportamente 1. CUNOŞTINŢE ŞI CAPACITĂŢI - vorbirea, ascultarea, realizarea unor experimente complexe

de laborator, desene, gimnastică, abilităţi muzicale

2. ATITUDINEA FAŢĂ DE

DESFĂŞURAREA UNEI

ACTIVITĂŢI

- eficienţa planificării, utilizarea timpului, utilizarea

echipamentelor, demonstrarea unor caracteristici de tipul:

iniţiativă, creativitate, perseverenţă, încredere în sine

3. ATITUDINI SOCIALE - preocuparea pentru bunăstarea celorlalţi, respectul faţă de

lege, respectul faţă de bunurile celorlalţi, sensibilitate la

problemele sociale, preocuparea faţă de instituţiile sociale,

dorinţa de a lucra pentru îmbunătăţirea aspectelor

4. ATITUDINI ŞTIINŢIFICE - deschidere la nou, sensibilitate la relaţii de tip cauză-efect,

minte iscoditoare

5. INTERESE - exprimarea sentimentelor pentru diferite activităţi

educaţionale, estetice, ştiinţifice, sociale, vocaţionale

6. APRECIERI - exprimarea sentimentelor de apreciere şi satisfacţie pentru

natură, muzică, artă, literatură, contribuţii sociale importante

7. ADAPTĂRI/AJUSTĂRI - relaţii cu colegii, reacţii la laude şi critici, reacţia faţă de

autoritatea profesorului, emotivitatea, adaptarea socială

Metodele alternative de evaluare nu sunt standardizate; se presupun formulate de către

profesor, iar tehnologiile de proiecte a instrumentelor specifice variază de la evaluator la

evaluator.

Ghid de evaluare 91

PROBE TRADIŢIONALE

1. Probele orale

Probele orale sunt activităţi prin care se pot evalua calităţile de comunicare ale elevilor.

Proiectarea lor trebuie să se realizeze cu foarte mare atenţie, datorită calităţilor metrologice

(fidelitate, validitate, obiectivitate) scăzute, precum şi datorită existenţei unor factori externi

când elevul răspunde (emoţie, frică, timiditate, nervozitate).

Probele orale utilizează următoarele tehnici:

1. tehnica discuţiei extrem de apropiată de conversaţia autentică, presupune atât un

control global din partea profesorului, cât şi disponibilitatea sa de a ceda

iniţiativa elevului;

2. tehnica interviului presupune o structură stabilită de evaluator, care menţine

iniţiativa şi un control asupra situaţiei;

3. tehnica întrebărilor şi răspunsurilor presupune formularea de către evaluator a

unei serii de întrebări al căror nivel de dificultate creşte progresiv;

4. tehnica prezentării orale presupune prezentarea de către candidat a unei

intervenţii limitate în timp, utilizând mijloace auxiliare simple.

2. Probele scrise

Probele scrise sunt activităţi care utilizează răspunsul formulat de elev în scris. Aceste

probe sunt utilizate în momente diferite ale demersului didactic pentru a aprecia programul

şcolar. Prin probele scrise, elevii au posibilitatea să-şi etaleze în mod independent cunoştinţele

şi capacităţile într-un ritm propriu, fără intervenţii din afară. Conţinutul probelor scrise se referă

la un volum mai mare de cunoştinţe, iar prin răspunsul corect sunt abordate o gamă largă de

obiective.

3. Probele practice

Probele practice sunt activităţi care se bazează pe un produs finit ca răspuns al elevului.

Sunt activităţi prin care se pot evalua capacităţile elevilor de a aplica cunoştinţele în practică,

precum şi gradul de stăpânire a priceperilor şi deprinderilor formate anterior.

Pentru ca elevul să aibă condiţiile necesare desfăşurării activităţilor practice, profesorul

va trebui (după Frith şi MacIntos):

- să selecteze activităţile relevante în raport cu obiectivele care vor fi evaluate;

Ghid de evaluare 92

- să elaboreze cerinţele sarcinii;

- să pregătească echipamentele şi materialele necesare elevilor;

- să stabilească criteriile de evaluare, incluzând schema/baremele de notare;

- să proiecteze o strategie generală de evaluare;

- să presteze activitatea selectată ori de câte ori este posibil.

Probele practice sunt folosite în vederea verificării şi evaluării cunoştinţele în practică

precum şi gradul de stăpânire a priceperilor şi deprinderilor formate anterior.

La aceste probe, elevii vor desfăşura o serie de activităţi care vor avea ca rezultat final un

produs confecţionat/reparat de ei, desene pentru produse, modele decorative proiectate de ei,

observaţiile diferitelor experimente.

PROBE ALTERNATIVE

1. Chestionarul

Chestionarul reprezintă un instrument complementar de evaluare care devine eficient

dacă, în cadrul lui sunt incluse aspecte legate de:

- conştientizarea rolului unui domeniu de activitate în viaţa socială şi economică;

- sursele de informare corespunzătoare despre domeniul de activitate propus;

- activitatea elevilor.

Chestionarul administrat elevilor poate fi folosit ca sursă de informaţii despre celelalte

instrumente şi tehnici de evaluare utilizate de către profesor. Chestionarele sunt relevante în

orice domeniu dacă, informaţiile oferite sunt prelucrate şi încadrate într-o scară de măsură.

2. Portofoliul

Portofoliul reprezintă un instrument de evaluare complex care oferă posibilitatea de a se

emite o judecată de valoare bazată pe un ansamblu de rezultate. Portofoliul se poate încadra

într-o evaluare sumativă, reprezentându-l pe elev, furnizând informaţii referitoare la evoluţia şi

progresele înregistrate de acesta în timp, alături de informaţii importante despre preocupările

sale. Portofoliul este format din elemente diferite, ca forme de transmitere a informaţiei şi a

mesajului, ca de exemplu: fişe de informare şi documentare independentă, referate, pliante,

eseuri, prospecte, desene, colaje, care pot constitui subiectul unor evaluări punctuale, dar nu

obligatorii.

Ghid de evaluare 93

Elevul adaugă în portofoliu materialele pe care le consideră necesare, materiale care-l

reprezintă, subliniind atitudinea şi interesul faţă de domeniul abordat. Structura, elementele

componente obligatorii şi criteriile de evaluare sunt stabilite de profesor, având ca bază de

pornire preocupările elevilor. Alegerea elementelor de portofoliu obligatorii se subordonează

obiectivelor prevăzute în programa şcolară. Fiind un instrument de evaluare complex, se

recomandă ca aprecierea elementelor portofoliului să se realizeze prin punctaje convertibile în

note. Portofoliul este relevant pentru creativitatea elevilor. Portofoliul este un instrument

deosebit de util, deoarece, în timpul realizării, permite evaluarea următoarelor capacităţi:

- de observare şi manevrare a informaţiei;

- de raţionare şi utilizare a cunoştinţelor;

- de investigare şi de analiză;

- de sinteză şi de realizare a unui produs.

Exemplu:

Disciplina: Tehnologii speciale de sudare – Clasa a X-a

Obiective:

înţelegerea dezvoltării tehnicii şi implicaţiile ei asupra mediului şi a societăţii;

valorificarea termenilor de specialitate în comunicare;

dezvoltarea capacităţii de cooperare;

dezvoltarea interesului şi a motivaţiei pentru studiul tehnologiilor de sudare în medii speciale;

Tematica: “Tehnici de sudare subacvatică”

Timp de lucru: opt săptămâni

Planul tematicii:

scurt istoric al cercetărilor aferente domeniului subacvatic;

descrierea tehnicilor de sudare subacvatică;

elemente caracteristice;

exemple de utilizare;

schiţa/principiul procedeului.

Elemente de structură obligatorii:

referat, fişă de informare/documentare independentă;

pliante/prospecte;

desene conţinând schemele de principiu pentru fiecare procedeu de sudare prezentat;

ilustrate/fotografii/casete video*;

program pe calculator*.

* Sunt elemente de structură facultative care pot fi cerute de către profesor în situaţia în care tematica va fi aprofundată.

Ghid de evaluare 94

3. Referatul

Referatul reprezintă un instrument de evaluare care permite o apreciere nuanţată a

învăţării şi identificarea unor elemente de performanţă individuală a elevului, elemente care îşi

au originea în motivaţia lui pentru activitatea desfăşurată. Referatul, ca instrument de evaluare,

îndeplineşte anumite caracteristici:

- are un pronunţat caracter formativ şi creativ;

- are un caracter sumativ angrenând cunoştinţe, priceperi, abilităţi şi atitudini

diverse, constituite pe parcursul unei perioade mai îndelungate de învăţare;

- permite abordarea unor domenii noi, ce reprezintă extinderi ale conţinutului;

- se pot realiza conexiuni cu alte discipline de învăţământ şi cu modalităţi de

investigaţie transdisciplinare.

Exemplu:


Obiective:





Tematica: “Influenţa curentului electric asupra corpului omenesc”

Timp de lucru: 2 săptămâni

Planul tematicii:

descrierea principalelor probleme care apar în cazul activităţilor subacvatice;

prezentarea zonelor de măsurare a potenţialului electric;

prezentarea posibilelor efecte cauzate de utilizarea curentului electric;

prezentarea principalelor reguli de protecţie a muncii.


desene/fotografii ce evidenţiază influenţa curentului electric asupra corpului omenesc;

prezentarea efectelor nemortale cauzate de şocul electric şi a primului ajutor recomandat acestuia;

prezentarea succintă a conţinutului “Normelor de protecţia muncii” specifice activităţilor subacvatice.

Ghid de evaluare 95

4. Observarea sistematică a comportamentului elevilor

Observarea sistematică a comportamentului elevilor se bazează pe utilizarea următoarelor

instrumente de evaluare:

a. Fişa de evaluare. Fişa de evaluare se recomandă să fie elaborată numai în cazul

elevilor cu probleme, care au nevoie de sprijin şi îndrumare.

Un posibil model pentru fişa de evaluare, adaptat după N.R. Groulund este următorul:

Clasa/vârsta elevului ……………… Numele şi prenumele…………………

Disciplina …………………………. Data …………………………………..

Eveniment ………………………… Interpretare …………………………..

b. Scara de clasificare indică profesorului frecvenţa cu care apare un anumit

comportament. Un posibil model de Scară de clasificare, adaptată după N.R.

Groulund:

1. În ce măsură elevul participă la discuţii?

□ niciodată □ rar □ ocazional □ frecvent □ totdeauna

2. În ce măsură comentariile au fost în legătură cu temele discutate?

□ niciodată □ rar □ ocazional □ frecvent □ totdeauna

c. Lista de control/verificare indică profesorului dacă un anumit comportament este

prezent/absent. N.R. Gronlund recomandă un model de listă de control/verificare:

Atitudinea elevului faţă de sarcina de lucru DA NU a urmat instrucţiunile a cerut ajutor atunci când a avut nevoie a cooperat cu ceilalţi a aşteptat să-i vină rândul pentru a utiliza materialele a împărţit materialele cu ceilalţi a încercat activităţi noi a dus activitatea până la capăt a pus echipamentele la locul lor după utilizare a făcut curat la locul de muncă Notă: Se completează cu X răspunsul adecvat la cerinţa respectivă.

Ghid de evaluare 96

5. Autoevaluarea

Autoevaluarea reprezintă un instrument de măsurare şi apreciere obligatoriu în procesul

educaţional deoarece, elevii au nevoie să se autocunoască pentru că, acest lucru le va da

încredere în sine şi îi va motiva pentru a-şi îmbunătăţi performanţele şcolare.

Grilele de autoevaluare permit elevilor să-şi determine în condiţii de autonomie, eficienţa

activităţilor realizate. De asemenea, grila de autoevaluare îi permite elevului să se

autoierarhizeze în raport cu propria formare. Informaţiile obţinute în urma autoevaluării sunt

comparate cu cele ale profesorului şi sunt incluse în portofoliul elevului.

The Mathematics Teacher recomandă utilizarea următorului model:

Comportament Slab Mediu Bun Foarte bun Excelent Creativitate

Motivaţie

Independenţă, iniţiativă

Curiozitate intelectuală

Performanţe şcolare

Participarea la discuţiile din clasă

Disciplina în timpul lucrului

Progresul realizat

Comportamentul general în clasă

Pentru autoevaluarea atitudinilor, comportamentul din domeniul afectiv, se utilizează

chestionare în care elevului i se solicită răspunsuri deschise la întrebări. Exemplu de chestionar:

1. Cred ca activitatea mea poate fi apreciată cu ……………..………………….………………..

……………………………………………………………………………………….……………..

2. Prin parcurgerea cu atenţie a cerinţelor şi rezolvarea acestei sarcini am învăţat ………………

……………………………………………………………………………………….……………..

3. Cele înţelese şi învăţate îmi sunt utile la: ……………………………………………………….

……………………………………………………………………………………….……………..

4. Ceea ce nu mi-a plăcut la această activitate a fost: ……………………………………………..

……………………………………………………………………………………….……………..

5. În realizarea acestei sarcini am întâmpinat următoarele dificultăţi: ……………………………

……………………………………………………………………………………….……………..

6. Cred că aş putea să-mi îndrept performanţa dacă: ……………………………….……………

……………………………………………………………………………………….……………..

Ghid de evaluare 97

6. Investigaţia

Investigaţia reprezintă o posibilitate pentru elevi de a aplica în mod creativ cunoştinţele şi

de a explora situaţii noi sau foarte puţin asemănătoare cu experienţa anterioară. Se desfăşoară

pe durata unei ore de curs, în timpul căreia elevii demonstrează o gamă largă de cunoştinţe şi

capacităţi.

Investigaţia se poate formula pentru o temă de casă dar, finalizarea acesteia se realizează

în clasă prin comentarea concluziilor. Elevul sau grupul de elevi primesc o temă cu instrucţiuni

precise. Evaluarea investigaţiei se face pe baza unei scheme de notare holistică, care va

cuprinde măsurarea separată a următoarelor elemente importante, şi anume:

strategia de rezolvare;

aplicarea cunoştinţelor, principiilor, regulilor;

acurateţea înregistrării şi prelucrării datelor;

claritatea argumentării şi forma prezentării.

7. Proiectul

Proiectul reprezintă un instrument complex de evaluare, recomandată profesorilor pentru

evaluarea sumativă. Prin intermediul proiectului se pot evalua următoarele capacităţi:

capacitatea de a observa şi de a alege metodele de lucru;

capacitatea de a utiliza corespunzător bibliografia;

capacitatea de a manevra informaţia şi de a utiliza cunoştinţe;

capacitatea de a raţiona şi de a utiliza proceduri simple;

capacitatea de a investiga şi de a analiza;

capacitatea de a sintetiza şi de a organiza materialul;

capacitatea de a realiza un produs.

Subiectul este propus de către profesor, dar, după ce se obişnuiesc cu acest tip de

activitate, elevii îşi vor putea propune singuri subiectele. În această situaţie, este necesar ca

elevii (după Frith şi MacIntosh):

să aibă un anumit interes pentru subiectul respectiv;

să cunoască dinainte unde îşi vor găsi resursele materiale;

să fie nerăbdători în a crea un produs de care să fie mândri;

Ghid de evaluare 98

să nu aleagă subiectul din cărţi vechi sau să urmeze rutina din clasă;

să spere că părinţii vor fi înţelegători şi interesaţi de subiectul ales.

Proiectul poate să fie realizat individual sau într-un grup de elevi. Proiectul începe în

clasă (prin definirea şi înţelegerea sarcinii), se continuă acasă pe parcursul mai multor

zile/săptămâni (timp în care elevul are în permanenţă consultări cu profesorul) şi se încheie tot

în clasă (prin prezentarea în faţa colegilor a unui raport privind rezultatele obţinute şi, dacă este

cazul, a produsului realizat).

Exemplu


Obiective:





Tematica: “Stabilirea tehnicii de reparare a platformei de foraj marin nr. MN7”

Timp de lucru: opt săptămâni

Planul tematicii:

stabilirea materialelor utilizate la sudarea subacvatică;

stabilirea tehnicii de sudare;

stabilirea procedeului de sudare;

stabilirea prescripţiilor de lucru (a caietului de sarcini).


corelarea materialelor de adaos cu materialul de bază;

varianta optimă de sudare;

fişa tehnologică de reparare a platformei de foraj marin.

8. Testele grilă

Testele grilă reprezintă varianta modernă a probelor scrise, fiind alcătuite din itemi cu

caracteristici diferite. Un item poate să fie proiectat în conformitate cu caracteristicile unei sau

alteia dintre tehnicile de testare, fără a se confunda totuşi cu tehnica respectivă. Testele sunt

probe de evaluare complexe care îndeplinesc concomitent mai multe funcţii. Se recomandă ca

un test să fie alcătuit din itemi elaboraţi pe baza unor tehnici diferite de testare.

Ghid de evaluare 99

Prin tehnică de testare se înţelege modalitatea structurată şi identificabilă ca atare prin

care evaluatorul declanşează şi orientează obţinerea unor răspunsuri din partea subiecţilor, în

conformitate cu obiectivele sau specificaţiile testului.

Tehnicile de elaborare a itemilor se pot grupa în:

A – tehnici de testare obiective:

A1 – tehnica perechilor;

A2 – tehnica alegerii duale;

A3 – tehnica alegerii multiple.

B – tehnici de testare semiobiective:

B1 – tehnica răspunsului scurt şi de completare

B2 – tehnica întrebărilor structurate

C – tehnici de testare subiective:

C1 – tehnica de tip eseu:

- eseu structurat;

- eseu liber.

C2 – tehnica de tip rezolvare de probleme.

A1 – Tehnica perechilor

Constă în stabilirea unor corespondenţe între elemente distincte, distribuite pe două

coloane. Corespondenţa poate să fie:

- literară (cuvinte, propoziţii);

- picturală (imagini, simboluri);

- mixte (imagini, cuvinte).

Avantaje:

- itemii se pot constitui foarte uşor;

- într-un interval de timp redus sunt abordate multe rezultate ale învăţării;

- resursele materiale sunt utilizate eficient.

Dezavantaje:

- tehnica prezintă capacitate redusă în abordarea nivelelor superioare ale

domeniului cognitiv;

- listele de premise şi de opţiuni sunt dificil de realizat;

Ghid de evaluare 100

- există pericolul creării de itemi de calitate slabă, nesemnificativi pentru

obiectivele testate.

Structura itemului:

- enunţul – reprezintă textul cu indicaţiile referitoare la activităţile pe care elevul le

are de realizat;

Variante de enunţ:

- stabileşte prin săgeţi corespondenţa dintre elementele coloanei A şi

cele ale coloanei B;

- înscrie în spaţiul din stânga numerelor de ordine ale elementelor din

coloana A, litera din coloana B care corespunde variantei reale;

- subliniază cuvintele din lista de mai jos care denumesc …

- premiza – reprezintă elementele din prima coloană scrise după enunţ; acestea pot

să fie cuvinte/imagini/propoziţii;

- opţiunile – reprezintă elementele din coloana a V-a, scrise în partea dreapta a

premisei şi care pot să fie: liste de simboluri, de cuvinte sau de fraze/set de figuri

sau de reprezentări;

- distractorii – reprezintă răspunsurile greşite care pot fi incluse în coloana

opţiunilor (atunci când numărul premiselor este mai mic decât numărul opţiunilor).

Utilizări:

- măsurarea rezultatelor învăţării prin asociere;

- testarea unor informaţii factuale urmărindu-se simple asociaţii de cuvinte:

oameni / realizări

termeni / definiţii

date / nume şi evenimente istorice

reguli / exemple

simboluri / concepte

principii / exemplificări

părţi componente / utilizări


Exemplu:


Obiectiv:

dezvoltarea interesului şi a motivaţiei pentru studiul tehnologiilor de sudare în medii speciale

Enunţ: Citeşte cu atenţie următorul enunţ:

Din grupul de cuvinte de mai jos, subliniază-le pe cele care compun instalaţia de sudare aflată la punctul de lucru al scafandrului-sudor: sursa de curent; capul special de sudare; compresorul de aer; pompa de apă; mecanismul de avans al sârmei; buteliile de gaze de protecţie; panoul de monitorizare, măsură şi control; containerul etanş cu sârma de sudare.

Răspuns: capul special de sudare; pompa de apă; mecanismul de avans al sârmei; containerul etanş cu sârma de sudare.

A2. Tehnica alegerii duale

Constă în solicitarea de asociere a unuia sau a mai multor enunţuri cu una din

componentele cuplurilor de alternative duale. Asocierea poate să fie de tipul:

- corect/greşit;

- adevărat/fals (A/F);

- da/nu (D/N);

- enunţ factual/enunţ de opinie

- acord/dezacord.

Avantaje:

- într-un interval de timp redus se poate aborda un volum mare de rezultate ale

învăţării situate la nivelul cunoaşterii şi înţelegerii;

- itemii se construiesc relativ simplu;

- itemii pot fi uşor cuantificat;

- se poate elabora un model complet al răspunsului corect.

Dezavantaje:

- rezultatele învăţării care sunt abordate sunt de complexitate redusă;

- identificarea unui răspuns incorect, fals nu implică în mod necesar şi cunoaşterea

de către elev a alternativei corecte;

- nu poate să fie utilizat în situaţii complexe;

- elevul are 50% şanse să răspundă prin ghicire.


Structura itemului:

- enunţul – reprezintă textul cu indicaţii asupra activităţilor pe care trebuie să le

realizeze elevul;

Variante de enunţ:

- citeşte cu atenţie următoarea afirmaţie: dacă este adevărată,

încercuieşte litera A; dacă este falsă încercuieşte litera F;

- în fiecare dintre următoarele enunţuri, ambele părţi sunt adevărate;

sarcina ta este să apreciezi dacă partea a II-a explică de ce este

adevărată prima parte; dacă explicaţia există încercuieşte DA; în caz

contrar încercuieşte NU.

- premisa – reprezintă enunţul itemului, evidenţiind un conţinut ştiinţific;

- opţiunile – reprezintă oferte de răspuns, scrise înaintea premisei, (da/nu,

adevărat/fals, corect/greşit);

- cheia – reprezintă răspunsul corect aferent premisei respective.

Utilizări:

măsurarea rezultatelor învăţării de tipul:

- cunoaşterea unor definiţii, proprietăţi sau principii;

- capacitatea de a diferenţia enunţurile factuale de cele de opinie;

- capacitatea de a identifica opiniile unor surse autorizate;

- capacitatea de a identifica relaţii de tip cauză/efect.

Exemplu:


Obiectiv:

valorificarea termenilor de specialitate în comunicare

Tematica: “Stabilirea tehnicii de reparare a platformei de foraj modern nr. MN7”

Enunţ: Citeşte cu atenţie afirmaţia de mai jos. În cazul în care apreciezi că afirmaţia este adevărată, încercuieşte litera A; dacă apreciezi că afirmaţia nu este adevărată, încercuieşte litera F. În cazul unui răspuns fals operează modificările necesare pentru a obţine o afirmaţie adevărată.

1. A F Prezenţa oxigenului în oţel măreşte valoarea caracteristicilor mecanice ale acestora

2. A F Pentru a proteja electrozii înveliţi de acţiunea dăunătoare a apei, pe suprafaţa învelişului se aplică o peliculă hidroizolantă.

Răspuns:

1. F Prezenţa oxigenului în oţel scade valoarea caracteristicilor mecanice ale acestuia.

1. A


A3 Tehnica alegerii multiple

Constă în solicitarea alegerii răspunsului corect dintr-o listă de oferită pentru o singură

premisă. Variantele tehnici sunt:

- alegerea răspunsului corect;

- alegerea celui mai bun răspuns.

Avantaje:

- profesorul dispune de un bun control asupra rezultatului de învăţare abordat de

fiecare item;

- se poate verifica o varietate de rezultate ale învăţării.

Dezavantaje:

- nu poate determina ce face elevul confruntat cu situaţia reală;

- nu poate măsura modul în care elevul îşi organizează ideile pentru a le exprima

coerent;

- este dificil de construit un număr mai mare de distractori plauzibili;

- permite determinarea răspunsului corect şi prin ghicire.

Structura itemului:

- enunţul – reprezintă textul cu indicaţii asupra activităţilor pe care trebuie să le

facă elevul;

- premisa – reprezintă enunţul itemului;

- opţiunile – reprezintă ofertele de răspuns;

- cheia – reprezintă unicul răspuns corect;

- distractorii – reprezintă celelalte oferte de răspuns incluse în grupul opţiunilor;

au formulări plauzibile deşi sunt greşite.

Utilizări:

măsurarea rezultatelor învăţării, a cunoştinţelor asimilate de elevi:

- cunoaşterea terminologiei;

- cunoaşterea elementelor specifice;

- cunoaşterea unor principii;

- cunoaşterea unor metode şi proceduri.

măsurarea rezultatelor învăţării ca reflectare a nivelului comprehensiv şi aplicativ:


- capacitatea de a identifica aplicaţii ale faptelor şi principiilor;

- capacitatea de a interpreta relaţia cauză-efect;

- capacitatea de argumenta metode şi proceduri.

Exemplu:


Obiectiv:


Enunţ: Citeşte cu atenţie afirmaţia de mai jos. Încercuieşte litera corespunzătoare variantei corecte.

Prezenţa nichelului în interiorul sârmei pentru sudare conduce la creşterea:

a) plasticităţii

b) rezistenţei mecanice

c) rezilienţei

d) temperaturii de tranziţie

Răspuns: b

B1 Tehnica răspunsului scurt şi de completare

Constă în solicitarea elaborării unui răspuns (în scris) prin actualizarea integrală a

rezultatului de învăţare urmărit de profesor. Răspunsul poate să fie solicitat prin:

- intermediul unei întrebări;

- intermediul unei formulări incomplete;

- un enunţ care impune asocierea celor două grupe de elemente.

Avantaje:

- itemii sunt uşor de construit;

- într-un interval de timp scurt, se poate verifica un număr însemnat de obiective;

- se reduce mult probabilitatea furnizării unui răspuns prin ghicire.

Dezavantaje:

- capacitate redusă de abordare a unor nivele superioare ale domeniului cognitiv;

- în cazul formulării ambigui este posibil să fie furnizate mai multe răspunsuri

având diferite grade de corectitudine.

Structura itemului:

- enunţul – reprezintă textul cu indicaţii asupra activităţilor pe care trebuie să le facă elevul;


- premisa – reprezintă enunţul itemului evidenţiind un conţinut ştiinţific;

- răspuns – reprezintă cuvântul lipsă din propoziţie sau răspunsul solicitat.

Utilizări:

- măsurarea rezultatelor învăţării situate în perimetrul primelor nivele ale

domeniului cognitiv şi a unor capacităţi relativ simple.

Exemplu:


Obiectiv:


Enunţ: Citeşte cu atenţie afirmaţiile de mai jos. Completează spaţiile libere astfel încât afirmaţiile să aibă sens, să respecte adevărul ştiinţific.

1. Pe suprafaţa învelişului electrodului se aplică ……………….. cu rol de protecţie împotriva acţiunii dăunătoare a apei.

Răspuns: o peliculă hidroizolantă.

2. Electrozii înveliţi destinaţi sudării subacvatice au vergeaua metalică dintr-un oţel cu conţinut ………….. de carbon, …..%.

Răspuns: redus; 10.

3. Sudarea subacvatică uscată se realizează în ………..

Răspuns: mediu gazos.

B2 Tehnica întrebărilor structurate

Constă în solicitarea elaborării unor răspunsuri la întrebările formulate în legătură cu un

material prezentat.

Avantaje:

- testează o varietate de cunoştinţe/priceperi/capacităţi situate la nivelele

superioare ale domeniului cognitiv;

- crearea unui număr de întrebări reunite printr-o temă comună, eventual într-un

eseu;

- permite utilizarea unor materiale auxiliare.

Dezavantaje:

- materialele auxiliare sunt relativ dificil de proiectat;

- nu se poate evita totdeauna condiţionarea răspunsului unei întrebări de

răspunsurile altor întrebări.


Structura itemului:

- enunţul – reprezintă textul cu indicaţiile asupra activităţilor pe care trebuie să le

facă elevul;

- premisa – reprezintă întrebările punctuale legate printr-un element de conţinut

comun;

- întrebările – reprezintă cerinţele formulate în termeni de întrebare.

Utilizări:

măsurarea rezultatelor învăţării de tipul:

- cunoaşterea unor definiţii/formule/principii;

- capacitatea de a observa fenomene, materiale grafice;

- capacitatea de a utiliza cunoştinţele;

- capacitatea de a manevra informaţii.

Exemplu:


Obiective:

înţelegerea dezvoltării tehnicii şi implicaţiile ei asupra mediului şi a societăţii


dezvoltarea interesului şi a motivaţiei pentru studiul tehnologiilor de sudare în medii speciale

Enunţ: Citeşte cu atenţie textul de mai jos. Nu te grăbi cu răspunsurile.

Cea mai cunoscută şi cu cea mai largă aplicabilitate în lucrările de reparare şi salvare marină este sudarea cu arcul electric direct în apă (sudarea umedă). În figura de mai jos este reprezentată schema de principiu a sudării cu electrod învelit sub apă.

1. Cum se realizează sudura?

2. Ce poţi să spui despre caracteristicile mecanice ale îmbinării obţinute?

3. Din ce cauze se formează bulele de aer în jurul arcului?

4. Cum se formează norul de suspensii?

5. Ce măsuri trebuie luate pentru ca să se compenseze pierderile tehnice datorate acţiunii de răcire a apei?


C1 Tehnica de tip eseu

Constă în solicitarea unui răspuns pentru elaborarea căruia, elevul dispune de libertate în:

- selectarea şi organizarea materialului;

- utilizarea terminologiei, a vocabularului curent, a altor mijloace de exprimare în

scris (schiţe, simboluri, diagrame ….);

După tipul răspunsului solicitate eseul poate să fie:

- eseu structurat;

- eseu liber.

Avantaje:

- capacitatea de a aborda rezultate de învăţare de o înaltă complexitate,

inaccesibile pentru alte tehnici;

- solicită din partea elevilor răspunsuri în care aceştia trebuie să dea dovadă de

capacitate de analiză şi sinteză;

- dezvoltă capacitatea de exprimare în scris a elevilor.

Dezavantaje:

- apar dificultăţi în aprecierea, cuantificarea probei;

- nu se poate elabora un model al răspunsului corect;

- probele nu prezintă validitate corespunzătoare.

Structura itemului:

- enunţul – reprezintă prezentarea temei;

- tema eseului – evidenţiază un conţinut ştiinţific;

- cerinţele temei – reprezintă planul eseului (apar doar în cazul eseului structurat).

Utilizări:

- măsurarea abilităţilor şi a competenţelor situate la nivel superior, având

complexităţi ridicate.


Exemplu:


Obiective:




Enunţ: Realizează un eseu pe tema: “Influenţa curentului electric asupra corpului uman”. Organizează-ţi eseul urmărind:

- efectele curentului electric în apă sărată/dulce;

- efectele nemortale/mortale ale şocului electric;

- efectele post-şoc asupra organismului;

- recomandări referitoare la normele specifice de securitate a muncii pentru lucrările subacvatice.

C2 Tehnica de tip rezolvare de probleme

Constă în solicitarea elevilor pentru ca:

- să înţeleagă problema;

- să obţină informaţiile necesare rezolvării problemei;

- să formuleze şi să testeze ipotezele;

- să descrie metodele de rezolvare a problemei;

- să elaboreze un scurt raport asupra rezultatelor obţinute.

Avantaje:

- dezvoltă creativitatea, gândirea divergentă, imaginaţia, capacitatea de a

generaliza, de a reformula o problemă;

- permite formarea unei gândiri productive;

- oferă posibilitatea lucrului în echipă;

- activează atitudinea critică;

- oferă posibilitatea analizei erorilor.

Dezavantaje:

- necesită un timp lung de proiectare;


- implică uneori resurse materiale costisitoare;

- nu poate fi utilizată în mod curent;

- necesită un timp mare de administrare şi completare a sarcinii;

- există subiectivitate în evaluare.

Structura itemului:

- enunţul – reprezintă textul cu indicaţiile asupra activităţilor pe care trebuie să le

facă elevul;

- premisa – reprezintă planul itemului evidenţiind un conţinut ştiinţific;

- cerinţele temei – reprezintă planul itemului formulat sub formă de întrebări sau

de propoziţii.

Utilizări:

- în abordarea unei varietăţi de rezultate ale învăţării situate la nivelul superior al

domeniilor cognitiv şi afectiv.

Exemplu:


Obiective:




Enunţ: Citeşte cu atenţie textul de mai jos.

Extracţia de petrol şi de gaze naturale din platforma continentală a necesitat construcţia de platforme marine, de nave petroliere precum şi de reţele subacvatice de conducte pentru transportul produselor petroliere. Toate acestea sunt revizuite periodic pentru ca să se poată executa în timp util eventualele reparaţii. Se pun următoarele probleme:

1. Care tehnică de sudare este de preferat să se utilizeze în cazul reparării unei conducte de petrol verticale?

2. Dar în cazul unei conducte dispuse orizontal?

3. Realizează schema de principiu pentru una dintre cele două poziţii de dispunere a conductelor şi precizează care este procedeul cel mai indicat pentru sudarea conductelor de petrol.

4. Stabileşte materialele de adaos şi regimul de sudare pentru o ţeavă de Φ 300x10 mm executată din oţel marca X60.


BIBLIOGRAFIE TEHNICĂ

Anghelea, N., Matragoci, C., Grigoraş, A., Popovici, V., “Sudarea în mediu de gaze

protectoare”, Bucureşti, Editura tehnică, 1981.

Aron, P.; Degeratu, M.; Ioniţă, S. “Ghidul scafandrului autonom”, Bucureşti, Olimp-

Press, 1992.

Cheşa, I. şi colectiv, “Mărci şi produse din oţel”, Bucureşti, Editura tehnică, 1989.

Dinu, D.; Vlad, C. “Scafandri şi vehicule subacvatice”, Bucureşti, Editura Ştiinţifică şi

Enciclopedică, 1986.

Jianu, S. şi colectiv, “Consideraţii privind aprecierea influenţei factorului uman la

sudarea sub apă în: Sudură şi încercări de materiale, nr. 4/1984, MICM-ISIM, Timişoara, pag.

28-34.

Micloşi, V.; Scorobeţiu, L.; Jora, M.; Miloş, L. ”Bazele proceselor de sudare”, Bucureşti,

Editura didactică şi pedagogică, 1982.

Micloşi, V.; Andreescu, F.; Lupu, V., ”Echipamente pentru sudare”, Bucureşti, Editura

didactică şi pedagogică, 1984.

Mihăilescu, D.; Constantin, E. “Particularităţi ale sudării subacvatice”, Galaţi, Lucrările

Simpozionului Tehnologii speciale şi neconvenţionale, 1995.

Mihăilescu, D.; Constantin, E. “Tehnici de subacvatică a oţelului naval”, Galaţi, Lucrările

Simpozionului Tehnologii speciale şi neconvenţionale, 1995.

Mihăilescu, D. “Contribuţii la sudarea subacvatică a oţelului naval”, Galaţi, teză de

doctorat, 1996.

Mihăilescu, D.; Constantin, E.; Iordăchescu, D., “Tehnologii subacvatice. Sudarea

subacvatică”, Bucureşti, Editura tehnică, 1999.

Opreanu, M.; Cantaragiu, M.; Maltopol, P. “Cercetări experimentale privind acţiunea

curentului electric asupra corpului omenesc în operaţiuni subacvatice”, Galaţi, Lucrările

Sesiunii Ştiinţifice, noiembrie 1984.


Soare, D. “Sudarea sub apă, calitatea sudurilor realizate prin procedeul umed cu

electrozi înveliţi”, în: Buletinul Tehnic RNR, anul I, nr.1, 1985.

Tănăsescu, F. T.; Stanciu, V.; Niţu, S.; Niţu, C. “Agenda tehnică”, Bucureşti, Editura

tehnică, 1980.

Vlad, C. “Intervenţii subacvatice”, Bucureşti, Editura tehnică, 1982.

Zgură, G.; Răileanu, D.; Scorobeţiu, L., “Tehnologia sudării prin topire” , Bucureşti,

Editura didactică şi pedagogică, 1983.

*** RNR – “Reguli pentru clasificarea şi construcţia navelor maritime”, Bucureşti, 1990.

*** RNR – “Prescripţii privind sudarea şi tăierea sub apă”, RNR 42-86, Bucureşti,

1986.

*** Colecţia de standarde.

*** Catalog de produse, SC Ductil SA, Buzău, România.

*** ISIM – OID “Controlul nedistructiv al metalelor“, culegere de standarde comentate,

CSCN, vol. III, 1987.


BIBLIOGRAFIE PEDAGOGICĂ

Bădulescu, S.M., Formarea formatorilor ca educatori ai creativităţii, Bucureşti, Editura

didactică şi pedagogică, 1998;

Brandibur Fl., Chirea V.G. şi colectiv, Ghid de evaluare pentru Educaţie tehnologică,

Bucureşti, 1999;

Creţu, C., Curriculum diferenţiat şi personalizat. Ghid metodologic pentru învăţătorii,

profesorii şi părinţii copiilor cu posibilităţi aptitudinale înalte, Bucureşti, vol. I, Iaşi, Editura

Polirom, 1998;

Cerghit, I., Metode de învăţamânt, Bucureşti, Editura didactică şi pedagogică, 1997;

Gagné, R.M., Briggs, L.J., Principii de design al instruirii, Bucureşti, Editura didactică şi

pedagogică, 1997;

Grounlund, N.E., Measurement and evaluation in teaching, 1981;

Holban, I., Testele de cunoştinţe, Bucureşti, Editura didactică şi pedagogică, 1995;

Ionescu, M., Radu, I., Didactica modernă, Cluj-Napoca, Editura Dacia, 1995;

Joiţa, E., Eficienţa instruirii, Editura didactică şi pedagogică, 1998;

Landsheere, V. de, Landsheere, G. de, Definirea obiectivelor educaţiei, Bucureşti, Editura


Lisievici, P., Calitatea învăţământului. Cadru conceptual, evaluare şi dezvoltare,

Bucureşti, Editura didactică şi pedagogică, 1997;

Muster, D., Moldoveanu, M., Gradul I în învăţământ. Ghid practic, Bucureşti, Editura


Purţuc, D., Modele de instruire formativă specifice disciplinelor tehnice, Iaşi, Editura

Spiru Haret, 1996;

Stanciu, Stoian, Cercetarea pedagogică, Bucureşti, Editura Politică, 1969;

Vlădulescu, L., Fundamente ale educaţiei şi profesionalizării tehnologice, Bucureşti,

Editura didactică şi pedagogică, 1995;


*** Ministerul Educaţiei Naţionale – Cartea albă a reformei învăţământului, 1998;

*** Ministerul Educaţiei Naţionale – Consiliul naţional pentru Curriculum, Curriculum

Naţional pentru învăţământul obligatoriu. Cadru de referinţă, Bucureşti, 1998;

*** Ministerul Educaţiei Naţionale – Consiliul Naţional pentru Curriculum, Planul-cadru

de învăţământ pentru învăţământul preuniversitar, Bucureşti, 1998;

*** Ministerul Educaţiei Naţionale – Consiliul Naţional pentru Curriculum, Programe

şcolare pentru clasa a IX-a, volumele I, II, III, Bucureşti, 1999.

tehnologii speciale de sudare

Documents