Nota de l'editor: Pharmaceutical Online té el plaer de presentar aquest article en quatre parts sobre la soldadura orbital de canonades de bioprocessos a càrrec de l'experta de la indústria Barbara Henon d'Arc Machines. Aquest article està adaptat de la presentació de la Dra. Henon a la conferència ASME de finals de l'any passat.
Evitar la pèrdua de resistència a la corrosió. L'aigua d'alta puresa com ara la DI o l'WFI és un decapant molt agressiu per a l'acer inoxidable. A més, el WFI de grau farmacèutic es cicla a alta temperatura (80 °C) per mantenir l'esterilitat. Hi ha una subtil diferència entre baixar la temperatura prou per suportar organismes vius letals per al producte i augmentar la temperatura prou per promoure la producció de "roig". El roig és una pel·lícula marró de composició variable causada per la corrosió dels components del sistema de canonades d'acer inoxidable. La brutícia i els òxids de ferro poden ser els components principals, però també hi poden haver diverses formes de ferro, crom i níquel. La presència de roig és letal per a alguns productes i la seva presència pot provocar més corrosió, tot i que la seva presència en altres sistemes sembla ser bastant benigna.
La soldadura pot afectar negativament la resistència a la corrosió. El color calent és el resultat del material oxidant dipositat a les soldadures i les zones afectades per la calor durant la soldadura, és particularment perjudicial i s'associa amb la formació de vermell en sistemes d'aigua farmacèutics. La formació d'òxid de crom pot causar un tint calent, deixant enrere una capa esgotada de crom que és susceptible a la corrosió. El color calent es pot eliminar mitjançant decapatge i mòlta, eliminant el metall de la superfície, inclosa la capa esgotada de crom subjacent, i restaurant la resistència a la corrosió a nivells propers als nivells del metall base. Tanmateix, el decapatge i la mòlta són perjudicials per a l'acabat superficial. La passivació del sistema de canonades amb àcid nítric o formulacions d'agents quelants es fa per superar els efectes adversos de la soldadura i la fabricació abans de posar en servei el sistema de canonades. L'anàlisi d'electrons Auger va mostrar que la passivació per quelació podia restaurar els canvis superficials en la distribució d'oxigen, crom, ferro, níquel i manganès que es van produir a la soldadura i la zona afectada per la calor a l'estat previ a la soldadura. Tanmateix, la passivació només afecta la capa superficial exterior i no penetra per sota dels 50 angstroms, mentre que la coloració tèrmica pot estendre's. 1000 angstroms o més sota la superfície.
Per tant, per instal·lar sistemes de canonades resistents a la corrosió a prop de substrats no soldats, és important intentar limitar els danys induïts per la soldadura i la fabricació a nivells que es puguin recuperar substancialment mitjançant la passivació. Això requereix l'ús d'un gas de purga amb un contingut mínim d'oxigen i el seu subministrament al diàmetre interior de la unió soldada sense contaminació per oxigen atmosfèric ni humitat. El control precís de l'entrada de calor i l'evitació del sobreescalfament durant la soldadura també són importants per evitar la pèrdua de resistència a la corrosió. El control del procés de fabricació per aconseguir soldadures repetibles i consistents d'alta qualitat, així com la manipulació acurada de les canonades i components d'acer inoxidable durant la fabricació per evitar la contaminació, són requisits essencials per a un sistema de canonades d'alta qualitat que resisteixi la corrosió i proporcioni un servei productiu a llarg termini.
Els materials utilitzats en sistemes de canonades d'acer inoxidable biofarmacèutic d'alta puresa han experimentat una evolució cap a una millora de la resistència a la corrosió durant l'última dècada. La majoria de l'acer inoxidable utilitzat abans de 1980 era l'acer inoxidable 304 perquè era relativament barat i una millora respecte al coure utilitzat anteriorment. De fet, els acers inoxidables de la sèrie 300 són relativament fàcils de mecanitzar, es poden soldar per fusió sense una pèrdua indeguda de la seva resistència a la corrosió i no requereixen tractaments especials de preescalfament i postescalfament.
Recentment, l'ús d'acer inoxidable 316 en aplicacions de canonades d'alta puresa ha anat en augment. El tipus 316 té una composició similar al tipus 304, però a més dels elements d'aliatge de crom i níquel comuns a tots dos, el 316 conté aproximadament un 2% de molibdè, cosa que millora significativament la resistència a la corrosió del 316. Els tipus 304L i 316L, anomenats graus "L", tenen un contingut de carboni inferior al dels graus estàndard (0,035% vs. 0,08%). Aquesta reducció del contingut de carboni té com a objectiu reduir la quantitat de precipitació de carbur que es pot produir a causa de la soldadura. Aquesta és la formació de carbur de crom, que esgota els límits de gra del metall base de crom, fent-lo susceptible a la corrosió. La formació de carbur de crom, anomenada "sensibilització", depèn del temps i la temperatura i és un problema més gran quan es solda a mà. Hem demostrat que la soldadura orbital de l'acer inoxidable superaustenític AL-6XN proporciona soldadures més resistents a la corrosió que soldadures similars fetes a mà. Això es deu al fet que la soldadura orbital proporciona un control precís de amperatge, pulsació i sincronització, cosa que resulta en una entrada de calor més baixa i uniforme que la soldadura manual. La soldadura orbital en combinació amb els graus "L" 304 i 316 elimina pràcticament la precipitació de carbur com a factor en el desenvolupament de la corrosió en els sistemes de canonades.
Variació de l'acer inoxidable entre calor. Tot i que els paràmetres de soldadura i altres factors es poden mantenir dins d'unes toleràncies força ajustades, encara hi ha diferències en l'aportació de calor necessària per soldar acer inoxidable entre calor. Un número de calor és el número de lot assignat a una fosa d'acer inoxidable específica a la fàbrica. La composició química exacta de cada lot es registra a l'informe de proves de fàbrica (MTR) juntament amb la identificació del lot o el número de calor. El ferro pur es fon a 1538 °C (2800 °F), mentre que els metalls aliats es fonen dins d'un rang de temperatures, depenent del tipus i la concentració de cada aliatge o oligoelement present. Com que no hi ha dues calors d'acer inoxidable que continguin exactament la mateixa concentració de cada element, les característiques de la soldadura variaran d'un forn a un altre.
El SEM de soldadures orbitals de canonades 316L en canonades AOD (superior) i material EBR (inferior) va mostrar una diferència significativa en la suavitat del cordó de soldadura.
Tot i que un únic procediment de soldadura pot funcionar per a la majoria de calors amb un diàmetre exterior i un gruix de paret similars, alguns calors requereixen menys amperatge i d'altres requereixen un amperatge més alt del típic. Per aquest motiu, l'escalfament de diferents materials al lloc de treball s'ha de controlar acuradament per evitar possibles problemes. Sovint, la nova calor només requereix un petit canvi d'amperatge per aconseguir un procediment de soldadura satisfactori.
Problema del sofre. El sofre elemental és una impuresa relacionada amb el mineral de ferro que s'elimina en gran part durant el procés de fabricació d'acer. Els acers inoxidables AISI tipus 304 i 316 s'especifiquen amb un contingut màxim de sofre del 0,030%. Amb el desenvolupament de processos moderns de refinació d'acer, com ara la descarburació d'oxigen amb argó (AOD) i les pràctiques de fusió dual al buit, com ara la fusió per inducció al buit seguida de la refusió per arc al buit (VIM + VAR), ha estat possible produir acers que són molt especials en les següents maneres. la seva composició química. S'ha observat que les propietats del bany de soldadura canvien quan el contingut de sofre de l'acer és inferior al 0,008%. Això es deu a l'efecte del sofre i, en menor mesura, d'altres elements sobre el coeficient de temperatura de la tensió superficial del bany de soldadura, que determina les característiques de flux del bany de líquid.
A concentracions de sofre molt baixes (0,001% - 0,003%), la penetració del bassal de soldadura esdevé molt àmplia en comparació amb soldadures similars fetes en materials amb contingut mitjà de sofre. Les soldadures fetes en tubs d'acer inoxidable amb baix contingut de sofre tindran soldadures més amples, mentre que en tubs de paret més gruixuda (0,065 polzades o 1,66 mm o més) hi haurà una major tendència a fer soldadures. Soldadura en rebaix. Quan el corrent de soldadura és suficient per produir una soldadura completament penetrada. Això fa que els materials amb un contingut molt baix de sofre siguin més difícils de soldar, especialment amb parets més gruixudes. A l'extrem superior de la concentració de sofre en acer inoxidable 304 o 316, el cordó de soldadura tendeix a tenir un aspecte menys fluid i més rugós que els materials amb sofre mitjà. Per tant, per a la soldabilitat, el contingut ideal de sofre seria d'aproximadament 0,005% a 0,017%, tal com s'especifica a ASTM A270 S2 per a tubs de qualitat farmacèutica.
Els productors de tubs d'acer inoxidable electropolit han notat que fins i tot nivells moderats de sofre en l'acer inoxidable 316 o 316L dificulten satisfer les necessitats dels seus clients de semiconductors i biofarmacèutics per a superfícies interiors llises i sense forats. L'ús de la microscòpia electrònica de rastreig per verificar la llisa de l'acabat superficial del tub és cada cop més comú. S'ha demostrat que el sofre en els metalls base forma inclusions no metàl·liques o "filaments" de sulfur de manganès (MnS) que s'eliminen durant l'electropoliment i deixen buits en el rang de 0,25-1,0 micres.
Els fabricants i proveïdors de tubs electropolits estan impulsant el mercat cap a l'ús de materials amb un contingut ultrabaix de sofre per satisfer els seus requisits d'acabat superficial. Tanmateix, el problema no es limita als tubs electropolits, ja que en els tubs no electropolits les inclusions s'eliminen durant la passivació del sistema de canonades. S'ha demostrat que els buits són més propensos a la picadura que les zones de superfície llisa. Per tant, hi ha algunes raons vàlides per a la tendència cap a materials amb baix contingut de sofre i "més nets".
Desviació de l'arc. A més de millorar la soldabilitat de l'acer inoxidable, la presència d'una mica de sofre també millora la maquinabilitat. Com a resultat, els fabricants i fabricants tendeixen a triar materials a l'extrem superior del rang de contingut de sofre especificat. Soldar tubs amb concentracions de sofre molt baixes a accessoris, vàlvules o altres tubs amb un contingut de sofre més alt pot crear problemes de soldadura perquè l'arc es desviarà cap a tubs amb baix contingut de sofre. Quan es produeix una desviació de l'arc, la penetració es fa més profunda al costat baix en sofre que al costat alt en sofre, cosa que és el contrari del que passa quan es solden tubs amb concentracions de sofre coincidents. En casos extrems, el cordó de soldadura pot penetrar completament el material baix en sofre i deixar l'interior de la soldadura completament sense fusionar (Fihey i Simeneau, 1982). Per tal de fer coincidir el contingut de sofre dels accessoris amb el contingut de sofre de la canonada, la Divisió d'Acer Carpenter de Carpenter Technology Corporation de Pennsilvània ha introduït un material baix en sofre (0,005% màx.) de 316 bar (Tipus 316L-SCQ) (VIM+VAR)) per a la fabricació d'accessoris i altres components destinats a ser soldats a canonades amb baix contingut de sofre. Soldar dos materials amb molt baix contingut de sofre entre si és molt més fàcil que soldar un material amb molt baix contingut de sofre a un de més alt contingut de sofre.
El canvi cap a l'ús de tubs amb baix contingut de sofre es deu en gran part a la necessitat d'obtenir superfícies de tubs interiors llises i electropolides. Tot i que l'acabat superficial i l'electropoliment són importants tant per a la indústria dels semiconductors com per a la indústria biotecnològica/farmacèutica, SEMI, en escriure l'especificació de la indústria dels semiconductors, va especificar que els tubs 316L per a les línies de gas de procés han de tenir un tap de sofre del 0,004% per a un rendiment òptim dels extrems superficials. L'ASTM, en canvi, va modificar la seva especificació ASTM 270 per incloure tubs de grau farmacèutic que limiten el contingut de sofre a un rang del 0,005 al 0,017%. Això hauria de resultar en menys dificultats de soldadura en comparació amb els sofres de rang inferior. Tanmateix, cal tenir en compte que, fins i tot dins d'aquest rang limitat, encara es pot produir una desviació de l'arc quan es solden tubs amb baix contingut de sofre a tubs o accessoris amb alt contingut de sofre, i els instal·ladors han de controlar acuradament l'escalfament del material i comprovar abans de la fabricació la compatibilitat de la soldadura entre escalfaments. Producció de soldadures.
altres oligoelements. S'ha descobert que els oligoelements, com ara sofre, oxigen, alumini, silici i manganès, afecten la penetració. Les quantitats mínimes d'alumini, silici, calci, titani i crom presents al metall base com a inclusions d'òxid s'associen amb la formació d'escòria durant la soldadura.
Els efectes dels diversos elements són acumulatius, de manera que la presència d'oxigen pot compensar alguns dels efectes baixos en sofre. Els alts nivells d'alumini poden contrarestar l'efecte positiu sobre la penetració del sofre. El manganès es volatilitza a la temperatura de soldadura i es diposita a la zona afectada per la calor de soldadura. Aquests dipòsits de manganès estan associats amb la pèrdua de resistència a la corrosió (vegeu Cohen, 1997). La indústria dels semiconductors està experimentant actualment amb materials 316L amb baix contingut de manganès i fins i tot amb un contingut ultrabaix de manganès per evitar aquesta pèrdua de resistència a la corrosió.
Formació d'escòria. De vegades apareixen illes d'escòria al cordó d'acer inoxidable durant algunes escalfors. Això és inherentment un problema del material, però de vegades els canvis en els paràmetres de soldadura poden minimitzar-ho, o els canvis en la barreja d'argó/hidrogen poden millorar la soldadura. Pollard va descobrir que la proporció d'alumini respecte al silici en el metall base afecta la formació d'escòria. Per evitar la formació d'escòria de tipus placa no desitjada, recomana mantenir el contingut d'alumini al 0,010% i el contingut de silici al 0,5%. Tanmateix, quan la proporció Al/Si és superior a aquest nivell, es pot formar escòria esfèrica en lloc del tipus placa. Aquest tipus d'escòria pot deixar clots després de l'electropoliment, cosa que és inacceptable per a aplicacions d'alta puresa. Les illes d'escòria que es formen al costat exterior de la soldadura poden causar una penetració desigual de la passada interior i poden resultar en una penetració insuficient. Les illes d'escòria que es formen al cordó de soldadura interior poden ser susceptibles a la corrosió.
Soldadura d'una sola passada amb pulsació. La soldadura orbital automàtica estàndard de tubs és una soldadura d'una sola passada amb corrent pulsat i rotació contínua de velocitat constant. Aquesta tècnica és adequada per a tubs amb diàmetres exteriors d'1/8″ a aproximadament 7″ i gruixos de paret de 0,083″ i inferiors. Després d'una prepurga temporitzada, es produeix l'arc. La penetració de la paret del tub s'aconsegueix durant un retard temporitzat en què hi ha arc però no es produeix rotació. Després d'aquest retard rotacional, l'elèctrode gira al voltant de la unió soldada fins que la soldadura s'uneix o se superposa a la part inicial de la soldadura durant l'última capa de soldadura. Quan la connexió està completa, el corrent disminueix en una caiguda temporitzada.
Mode esglaonat (soldadura "sincronitzada"). Per a la soldadura per fusió de materials de paret més gruixuda, normalment superiors a 0,083 polzades, la font d'energia de soldadura per fusió es pot utilitzar en mode síncron o esglaonat. En el mode síncron o esglaonat, el pols de corrent de soldadura es sincronitza amb la carrera, de manera que el rotor està estacionari per a una màxima penetració durant els polsos de corrent alt i es mou durant els polsos de corrent baix. Les tècniques síncrones utilitzen temps de pols més llargs, de l'ordre de 0,5 a 1,5 segons, en comparació amb el temps de pols de la dècima o centèsima de segon per a la soldadura convencional. Aquesta tècnica pot soldar eficaçment tubs de paret fina de calibre 40 de 0,154″ o 6″ de gruix amb un gruix de paret de 0,154″ o 6″. La tècnica esglaonada produeix una soldadura més ampla, cosa que la fa tolerant a fallades i útil per soldar peces irregulars com ara accessoris de canonades a canonades on hi pot haver diferències en les toleràncies dimensionals, alguna desalineació o incompatibilitat tèrmica del material. Aquest tipus de soldadura requereix aproximadament el doble del temps d'arc de la soldadura convencional i és menys adequat per a aplicacions d'ultra alta puresa (UHP) a causa de la costura més ampla i rugosa.
Variables programables. La generació actual de fonts d'alimentació per a soldadura es basa en microprocessadors i emmagatzemen programes que especifiquen valors numèrics per als paràmetres de soldadura per a un diàmetre (OD) i un gruix de paret específics del tub a soldar, incloent-hi el temps de purga, el corrent de soldadura, la velocitat de desplaçament (RPM)), el nombre de capes i el temps per capa, el temps d'impuls, el temps de baixada, etc. Per a les soldadures de tubs orbitals amb filferro de farciment afegit, els paràmetres del programa inclouran la velocitat d'alimentació del filferro, l'amplitud d'oscil·lació de la torxa i el temps de permanència, l'AVC (control de tensió d'arc per proporcionar un espai d'arc constant) i el pendent ascendent. Per realitzar la soldadura per fusió, instal·leu el capçal de soldadura amb l'elèctrode i els inserts de brida de tub adequats al tub i recupereu el programa o programa de soldadura de la memòria de la font d'alimentació. La seqüència de soldadura s'inicia prement un botó o una tecla del panell de membrana i la soldadura continua sense intervenció de l'operador.
Variables no programables. Per obtenir una qualitat de soldadura consistentment bona, els paràmetres de soldadura s'han de controlar acuradament. Això s'aconsegueix mitjançant la precisió de la font d'alimentació de soldadura i el programa de soldadura, que és un conjunt d'instruccions introduïdes a la font d'alimentació, que consisteix en paràmetres de soldadura, per soldar una mida específica de canonada o tub. També hi ha d'haver un conjunt eficaç d'estàndards de soldadura, que especifiquin els criteris d'acceptació de soldadura i algun sistema d'inspecció i control de qualitat de soldadura per garantir que la soldadura compleixi els estàndards acordats. Tanmateix, també s'han de controlar acuradament certs factors i procediments diferents dels paràmetres de soldadura. Aquests factors inclouen l'ús d'un bon equip de preparació d'extrems, bones pràctiques de neteja i manipulació, bones toleràncies dimensionals dels tubs o altres peces que es solden, tipus i mida de tungstè consistent, gasos inerts altament purificats i una atenció acurada a les variacions del material. - alta temperatura.
Els requisits de preparació per a la soldadura d'extrems de canonades són més crítics per a la soldadura orbital que per a la soldadura manual. Les unions soldades per a la soldadura orbital de canonades solen ser unions a topall quadrades. Per aconseguir la repetibilitat desitjada en la soldadura orbital, cal una preparació precisa, consistent i mecanitzada dels extrems. Com que el corrent de soldadura depèn del gruix de la paret, els extrems han de ser quadrats sense rebaves ni bisells al diàmetre exterior o interior (OD o ID), cosa que donaria lloc a diferents gruixos de paret.
Els extrems de la canonada han d'encaixar al capçal de soldadura de manera que no hi hagi cap espai visible entre els extrems de la unió a topall quadrada. Tot i que es poden aconseguir unions soldades amb petits espais, la qualitat de la soldadura es pot veure afectada negativament. Com més gran sigui el espai, més probable és que hi hagi un problema. Un muntatge deficient pot provocar un fracàs complet de la soldadura. Les serres de canonades fabricades per George Fischer i altres que tallen la canonada i afronten els extrems de la canonada en la mateixa operació, o els torns portàtils de preparació d'extrems com els fabricats per Protem, Wachs i altres, sovint s'utilitzen per fer soldadures orbitals d'extrems llisos adequades per al mecanitzat. Les serres de tallar, les serres per a metalls, les serres de cinta i les talladores de tubs no són adequades per a aquest propòsit.
A més dels paràmetres de soldadura que aporten potència a la soldadura, hi ha altres variables que poden tenir un efecte profund en la soldadura, però no formen part del procediment de soldadura real. Això inclou el tipus i la mida del tungstè, el tipus i la puresa del gas utilitzat per protegir l'arc i purgar l'interior de la unió soldada, el cabal de gas utilitzat per a la purga, el tipus de capçal i la font d'alimentació utilitzada, la configuració de la unió i qualsevol altra informació rellevant. Anomenem aquestes variables "no programables" i les registrem al programa de soldadura. Per exemple, el tipus de gas es considera una variable essencial a l'Especificació del Procediment de Soldadura (WPS) perquè els procediments de soldadura compleixin amb el Codi de Calderes i Recipients a Pressió de la Secció IX de l'ASME. Els canvis en el tipus de gas o els percentatges de la barreja de gasos, o l'eliminació de la purga ID requereixen la revalidació del procediment de soldadura.
Gas de soldadura. L'acer inoxidable és resistent a l'oxidació de l'oxigen atmosfèric a temperatura ambient. Quan s'escalfa fins al seu punt de fusió (1530 °C o 2800 °F per al ferro pur), s'oxida fàcilment. L'argó inert s'utilitza més habitualment com a gas de protecció i per purgar unions soldades internes mitjançant el procés GTAW orbital. La puresa del gas respecte a l'oxigen i la humitat determina la quantitat de decoloració induïda per l'oxidació que es produeix a la soldadura o a prop d'ella després de la soldadura. Si el gas de purga no és de la més alta qualitat o si el sistema de purga no està completament lliure de fuites, de manera que una petita quantitat d'aire s'escapa al sistema de purga, l'oxidació pot ser de color verd blavós clar o blavós. Per descomptat, cap neteja donarà lloc a la superfície negra i cruixent que comunament es coneix com a "endolcida". L'argó de grau de soldadura subministrat en cilindres té una puresa del 99,996-99,997%, depenent del proveïdor, i conté de 5 a 7 ppm d'oxigen i altres impureses, com ara H2O, O2, CO2, hidrocarburs, etc., per a un total de 40 ppm. un màxim. L'argó d'alta puresa en un cilindre o l'argó líquid en un Dewar pot tenir una puresa del 99,999% o 10 ppm d'impureses totals, amb un màxim de 2 ppm d'oxigen. NOTA: Durant la purga es poden utilitzar purificadors de gas com ara Nanochem o Gatekeeper per reduir els nivells de contaminació al rang de parts per milió (ppb).
composició mixta. Les mescles de gasos com ara 75% heli/25% argó i 95% argó/5% hidrogen es poden utilitzar com a gasos de protecció per a aplicacions especials. Les dues mescles van produir soldadures més calentes que les que es fan amb la mateixa configuració del programa que l'argó. Les mescles d'heli són particularment adequades per a la màxima penetració per soldadura per fusió en acer al carboni. Un consultor de la indústria dels semiconductors defensa l'ús de mescles d'argó/hidrogen com a gasos de protecció per a aplicacions UHP. Les mescles d'hidrogen tenen diversos avantatges, però també alguns desavantatges greus. L'avantatge és que produeix un bassal més humit i una superfície de soldadura més llisa, cosa que és ideal per implementar sistemes de subministrament de gas a pressió ultra alta amb una superfície interior el més llisa possible. La presència d'hidrogen proporciona una atmosfera reductora, de manera que si hi ha traces d'oxigen a la mescla de gasos, la soldadura resultant tindrà un aspecte més net i amb menys decoloració que una concentració d'oxigen similar en argó pur. Aquest efecte és òptim amb un contingut d'hidrogen aproximat del 5%. Alguns utilitzen una mescla d'argó/hidrogen del 95/5% com a purga ID per millorar l'aspecte del cordó de soldadura intern.
El cordó de soldadura que utilitza una mescla d'hidrogen com a gas de protecció és més estret, excepte que l'acer inoxidable té un contingut de sofre molt baix i genera més calor a la soldadura que el mateix ajust de corrent amb argó sense barrejar. Un desavantatge significatiu de les mescles d'argó/hidrogen és que l'arc és molt menys estable que l'argó pur, i hi ha una tendència a la deriva de l'arc, prou greu com per causar una fusió errònia. La deriva de l'arc pot desaparèixer quan s'utilitza una font de gas barrejat diferent, cosa que suggereix que pot ser causada per contaminació o una barreja deficient. Com que la calor generada per l'arc varia amb la concentració d'hidrogen, una concentració constant és essencial per aconseguir soldadures repetibles, i hi ha diferències en el gas embotellat premesclat. Un altre desavantatge és que la vida útil del tungstè s'escurça considerablement quan s'utilitza una mescla d'hidrogen. Tot i que no s'ha determinat el motiu del deteriorament del tungstè del gas barrejat, s'ha informat que l'arc és més difícil i que pot ser necessari substituir el tungstè després d'una o dues soldadures. Les mescles d'argó/hidrogen no es poden utilitzar per soldar acer al carboni o titani.
Una característica distintiva del procés TIG és que no consumeix elèctrodes. El tungstè té el punt de fusió més alt de qualsevol metall (3370 °C) i és un bon emissor d'electrons, cosa que el fa especialment adequat per al seu ús com a elèctrode no consumible. Les seves propietats es milloren afegint un 2% de certs òxids de terres rares com el cèria, l'òxid de lantà o l'òxid de tori per millorar l'arrencada de l'arc i l'estabilitat de l'arc. El tungstè pur s'utilitza rarament en GTAW a causa de les propietats superiors del tungstè de ceri, especialment per a aplicacions GTAW orbitals. El tungstè de tori s'utilitza menys que en el passat perquè són una mica radioactius.
Els elèctrodes amb un acabat polit tenen una mida més uniforme. Una superfície llisa sempre és preferible a una superfície rugosa o inconsistent, ja que la consistència en la geometria de l'elèctrode és fonamental per obtenir resultats de soldadura uniformes i consistents. Els electrons emesos per la punta (DCEN) transfereixen calor de la punta de tungstè a la soldadura. Una punta més fina permet mantenir la densitat de corrent molt alta, però pot resultar en una vida útil més curta del tungstè. Per a la soldadura orbital, és important esmolar mecànicament la punta de l'elèctrode per garantir la repetibilitat de la geometria del tungstè i la repetibilitat de la soldadura. La punta roma força l'arc des de la soldadura fins al mateix punt del tungstè. El diàmetre de la punta controla la forma de l'arc i la quantitat de penetració a un corrent concret. L'angle de conicitat afecta les característiques de corrent/tensió de l'arc i s'ha d'especificar i controlar. La longitud del tungstè és important perquè es pot utilitzar una longitud coneguda de tungstè per establir la separació de l'arc. La separació de l'arc per a un valor de corrent específic determina la tensió i, per tant, la potència aplicada a la soldadura.
La mida de l'elèctrode i el diàmetre de la punta es seleccionen segons la intensitat del corrent de soldadura. Si el corrent és massa alt per a l'elèctrode o la seva punta, pot perdre metall de la punta, i l'ús d'elèctrodes amb un diàmetre de punta massa gran per al corrent pot causar deriva de l'arc. Especifiquem els diàmetres de l'elèctrode i la punta segons el gruix de la paret de la unió soldada i utilitzem un diàmetre de 0,0625 per a gairebé tot fins a un gruix de paret de 0,093″, tret que l'ús estigui dissenyat per ser utilitzat amb elèctrodes de 0,040″ de diàmetre per soldar components de precisió petits. Per a la repetibilitat del procés de soldadura, s'ha d'especificar i controlar el tipus i l'acabat de tungstè, la longitud, l'angle de conicitat, el diàmetre, el diàmetre de la punta i la separació de l'arc. Per a aplicacions de soldadura de tubs, sempre es recomana el tungstè de ceri perquè aquest tipus té una vida útil molt més llarga que altres tipus i té unes excel·lents característiques d'ignició de l'arc. El tungstè de ceri no és radioactiu.
Per a més informació, poseu-vos en contacte amb Barbara Henon, directora de publicacions tècniques, Arc Machines, Inc., 10280 Glenoaks Blvd., Pacoima, CA 91331. Telèfon: 818-896-9556. Fax: 818-890-3724.