Poznámka editora: Pharmaceutical Online s potěšením představuje tento čtyřdílný článek o orbitálním svařování bioprocesních potrubí od odbornice Barbary Henon ze společnosti Arc Machines. Tento článek je adaptací prezentace Dr. Henon na konferenci ASME koncem loňského roku.
Zabraňte ztrátě odolnosti proti korozi. Vysoce čistá voda, jako je deionizovaná voda nebo voda pro injekce (WFI), je velmi agresivní leptadlo pro nerezovou ocel. Kromě toho se voda pro injekce farmaceutické kvality cyklicky upravuje při vysoké teplotě (80 °C), aby se zachovala sterilita. Existuje nepatrný rozdíl mezi snížením teploty natolik, aby se v ní udržely živé organismy smrtelné pro produkt, a zvýšením teploty natolik, aby se podpořila tvorba „rouge“. Rouge je hnědý film různého složení způsobený korozí součástí potrubního systému z nerezové oceli. Hlavními složkami mohou být nečistoty a oxidy železa, ale mohou být přítomny i různé formy železa, chromu a niklu. Přítomnost rouge je pro některé produkty smrtelná a může vést k další korozi, i když se jeho přítomnost v jiných systémech jeví jako poměrně neškodná.
Svařování může nepříznivě ovlivnit odolnost proti korozi. Horké zbarvení je výsledkem oxidačního materiálu usazeného na svarech a tepelně ovlivněných zónách během svařování, je obzvláště škodlivé a je spojeno s tvorbou zarudnutí ve farmaceutických vodních systémech. Tvorba oxidu chromu může způsobit horké zbarvení a zanechat vrstvu ochuzenou o chrom, která je náchylná ke korozi. Horké zbarvení lze odstranit mořením a broušením, čímž se odstraní kov z povrchu, včetně podkladové vrstvy ochuzené o chrom, a obnoví se odolnost proti korozi na úrovně blízké úrovním základního kovu. Moření a broušení však škodí povrchové úpravě. Pasivace potrubního systému kyselinou dusičnou nebo chelatačními činidly se provádí k překonání nepříznivých účinků svařování a výroby před uvedením potrubního systému do provozu. Augerova elektronová analýza ukázala, že chelatační pasivace by mohla obnovit povrchové změny v distribuci kyslíku, chromu, železa, niklu a manganu, ke kterým došlo ve svaru a tepelně ovlivněné zóně, do stavu před svařováním. Pasivace však ovlivňuje pouze vnější povrchovou vrstvu a neproniká pod 50 Å, zatímco tepelné zbarvení se může rozšířit až o 1000 Å. angstromů nebo více pod povrchem.
Proto je pro instalaci potrubních systémů odolných proti korozi v blízkosti nesvařených podkladů důležité pokusit se omezit poškození způsobené svařováním a výrobou na úrovně, které lze v podstatě odstranit pasivací. To vyžaduje použití proplachovacího plynu s minimálním obsahem kyslíku a jeho dodávku k vnitřnímu průměru svařovaného spoje bez kontaminace atmosférickým kyslíkem nebo vlhkostí. Přesná regulace přívodu tepla a zabránění přehřátí během svařování je také důležitá pro prevenci ztráty odolnosti proti korozi. Řízení výrobního procesu pro dosažení opakovatelných a konzistentních vysoce kvalitních svarů, stejně jako pečlivé zacházení s trubkami a komponenty z nerezové oceli během výroby, aby se zabránilo kontaminaci, jsou základními požadavky na vysoce kvalitní potrubní systém, který odolává korozi a poskytuje dlouhodobý produktivní provoz.
Materiály používané ve vysoce čistých biofarmaceutických potrubních systémech z nerezové oceli prošly v posledním desetiletí vývojem směrem ke zlepšení odolnosti proti korozi. Většina nerezové oceli používané před rokem 1980 byla nerezová ocel 304, protože byla relativně levná a představovala zlepšení oproti dříve používané mědi. Nerezové oceli řady 300 se ve skutečnosti relativně snadno obrábějí, lze je svařovat tavením bez nepřiměřené ztráty odolnosti proti korozi a nevyžadují speciální předehřívání a následné tepelné zpracování.
V poslední době se zvyšuje používání nerezové oceli 316 ve vysoce čistých potrubních aplikacích. Typ 316 má podobné složení jako typ 304, ale kromě legujících prvků chromu a niklu, které jsou společné oběma, obsahuje 316 asi 2 % molybdenu, což výrazně zlepšuje odolnost oceli 316 proti korozi. Typy 304L a 316L, označované jako třídy „L“, mají nižší obsah uhlíku než standardní třídy (0,035 % oproti 0,08 %). Toto snížení obsahu uhlíku má za cíl snížit množství srážení karbidů, ke kterému může docházet při svařování. Jedná se o tvorbu karbidu chromu, který narušuje hranice zrn základního kovu chromu, čímž jej činí náchylným ke korozi. Tvorba karbidu chromu, nazývaná „senzibilizace“, je závislá na čase a teplotě a představuje větší problém při ručním pájení. Ukázali jsme, že orbitální svařování superaustenitické nerezové oceli AL-6XN poskytuje svary odolnější vůči korozi než podobné svary prováděné ručně. Je to proto, že orbitální svařování poskytuje přesnou kontrolu... proud, pulzace a časování, což má za následek nižší a rovnoměrnější příkon tepla než u ručního svařování. Orbitální svařování v kombinaci s ocelemi třídy „L“ 304 a 316 prakticky eliminuje precipitaci karbidů jako faktor přispívající k rozvoji koroze v potrubních systémech.
Změny teplot svařování nerezové oceli. Přestože svařovací parametry a další faktory lze udržet v poměrně přísných tolerancích, stále existují rozdíly v tepelném příkonu potřebném ke svařování nerezové oceli mezi jednotlivými tavbami. Číslo tavby je číslo šarže přiřazené konkrétní tavenině nerezové oceli v továrně. Přesné chemické složení každé šarže je zaznamenáno v protokolu o zkoušce z výroby (MTR) spolu s identifikací šarže nebo číslem tavby. Čisté železo se taví při 1538 °C (2800 °F), zatímco legované kovy se taví v rozmezí teplot v závislosti na typu a koncentraci každé slitiny nebo stopového prvku. Vzhledem k tomu, že žádné dvě tavby nerezové oceli nebudou obsahovat přesně stejnou koncentraci každého prvku, svařovací vlastnosti se budou lišit pec od pece.
SEM orbitálních svarů trubek 316L na trubce AOD (nahoře) a materiálu EBR (dole) ukázal významný rozdíl v hladkosti svarové housenky.
I když pro většinu tavek s podobným vnějším průměrem a tloušťkou stěny může fungovat jeden svařovací postup, některé tavky vyžadují menší a jiné vyšší proud než je obvyklé. Z tohoto důvodu je nutné pečlivě sledovat ohřev různých materiálů na staveništi, aby se předešlo potenciálním problémům. Často nové tavky vyžadují k dosažení uspokojivého svařovacího postupu pouze malou změnu proudu.
Problém se sírou. Elementární síra je nečistota související s železnou rudou, která se během procesu výroby oceli z velké části odstraňuje. Nerezové oceli AISI typu 304 a 316 jsou specifikovány s maximálním obsahem síry 0,030 %. S rozvojem moderních procesů rafinace oceli, jako je argon-kyslíkové oduhličení (AOD) a postupy duálního vakuového tavení, jako je vakuové indukční tavení následované vakuovým obloukovým přetavením (VIM+VAR), je možné vyrábět oceli, které jsou velmi specifické v následujících ohledech. jejich chemickém složení. Bylo zjištěno, že vlastnosti svarové lázně se mění, když je obsah síry v oceli nižší než přibližně 0,008 %. To je způsobeno vlivem síry a v menší míře dalších prvků na teplotní koeficient povrchového napětí svarové lázně, který určuje tokové vlastnosti kapalné lázně.
Při velmi nízkých koncentracích síry (0,001 % – 0,003 %) se průnik svarové lázně stává velmi širokým ve srovnání s podobnými svary provedenými na materiálech se středním obsahem síry. Svary provedené na trubkách z nerezové oceli s nízkým obsahem síry budou mít širší svary, zatímco na trubkách s tlustšími stěnami (0,065 palce nebo 1,66 mm nebo více) bude větší tendence k vytváření svarů. Zahloubené svařování. Pokud je svařovací proud dostatečný k vytvoření plně provařeného svaru. To ztěžuje svařování materiálů s velmi nízkým obsahem síry, zejména u silnějších stěn. Při vyšší koncentraci síry v nerezové oceli 304 nebo 316 má svarová housenka tendenci být méně tekutá a drsnější než u materiálů se středním obsahem síry. Proto by pro svařitelnost ideální obsah síry měl být v rozmezí přibližně 0,005 % až 0,017 %, jak je specifikováno v normě ASTM A270 S2 pro trubky farmaceutické kvality.
Výrobci elektrolyticky leštěných nerezových trubek si všimli, že i mírné hladiny síry v nerezové oceli 316 nebo 316L ztěžují splnění potřeb jejich zákazníků z oblasti polovodičů a biofarmaceutických produktů, pokud jde o hladké vnitřní povrchy bez důlků. Používání rastrovací elektronové mikroskopie k ověření hladkosti povrchu trubek je stále běžnější. Bylo prokázáno, že síra v základních kovech tvoří nekovové inkluze neboli „vlákna“ sulfidu manganu (MnS), které se během elektrolytického leštění odstraňují a zanechávají dutiny o velikosti 0,25–1,0 mikronu.
Výrobci a dodavatelé elektrolyticky leštěných trubek tlačí trh k používání materiálů s ultranízkým obsahem síry, aby splnili své požadavky na povrchovou úpravu. Problém se však neomezuje pouze na elektrolyticky leštěné trubky, protože u neelektrolyticky leštěných trubek se vměstky odstraňují během pasivace potrubního systému. Ukázalo se, že dutiny jsou náchylnější k důlkovým korozím než hladké povrchy. Existují tedy platné důvody pro trend směrem k materiálům s nízkým obsahem síry a „čistším“.
Vychýlení oblouku. Kromě zlepšení svařitelnosti nerezové oceli zlepšuje přítomnost určitého množství síry také obrobitelnost. V důsledku toho mají výrobci tendenci volit materiály na horní hranici specifikovaného rozsahu obsahu síry. Svařování trubek s velmi nízkými koncentracemi síry s tvarovkami, ventily nebo jinými trubkami s vyšším obsahem síry může způsobit problémy se svařováním, protože oblouk bude vychýlen směrem k trubkám s nízkým obsahem síry. Při vychýlení oblouku se propařování na straně s nízkým obsahem síry prohlubuje než na straně s vysokým obsahem síry, což je opak toho, co se děje při svařování trubek s odpovídající koncentrací síry. V extrémních případech může svarová housenka zcela proniknout materiálem s nízkým obsahem síry a nechat vnitřek svaru zcela nesvařený (Fihey a Simeneau, 1982). Aby se obsah síry ve tvarovkách přizpůsobil obsahu síry v trubce, zavedla divize Carpenter Steel společnosti Carpenter Technology Corporation of Pennsylvania nízkosirný (max. 0,005 %) tyčový materiál o tloušťce 316L (typ 316L-SCQ) (VIM+VAR) pro výrobu tvarovek a... další součásti určené ke svařování s potrubím s nízkým obsahem síry. Svařování dvou materiálů s velmi nízkým obsahem síry k sobě je mnohem snazší než svařování materiálu s velmi nízkým obsahem síry s materiálem s vyšším obsahem síry.
Přechod na používání trubek s nízkým obsahem síry je z velké části způsoben potřebou dosáhnout hladkých elektrolyticky leštěných vnitřních povrchů trubek. Zatímco povrchová úprava a elektrolytické leštění jsou důležité jak pro polovodičový průmysl, tak pro biotechnologický/farmaceutický průmysl, SEMI při psaní specifikace pro polovodičový průmysl stanovil, že trubky 316L pro potrubí procesního plynu musí mít pro optimální výkon povrchové konce síry s obsahem 0,004 %. ASTM na druhou stranu upravila svou specifikaci ASTM 270 tak, aby zahrnovala trubky farmaceutické kvality, které omezují obsah síry na rozsah 0,005 až 0,017 %. To by mělo vést k menším obtížím při svařování ve srovnání s nižším obsahem síry. Je však třeba poznamenat, že i v tomto omezeném rozsahu může docházet k vychýlení oblouku při svařování trubek s nízkým obsahem síry s trubkami nebo tvarovkami s vysokým obsahem síry a instalatéři by měli pečlivě sledovat ohřev materiálu a před výrobou zkontrolovat kompatibilitu pájky mezi ohřevy. Výroba svarů.
další stopové prvky. Bylo zjištěno, že stopové prvky včetně síry, kyslíku, hliníku, křemíku a manganu ovlivňují penetraci. Stopová množství hliníku, křemíku, vápníku, titanu a chromu přítomná v základním kovu jako oxidové inkluze jsou spojena s tvorbou strusky během svařování.
Účinky různých prvků jsou kumulativní, takže přítomnost kyslíku může kompenzovat některé účinky nízkého obsahu síry. Vysoké hladiny hliníku mohou působit proti pozitivnímu účinku na pronikání síry. Mangan se při svařovací teplotě odpařuje a usazuje se v tepelně ovlivněné zóně svařování. Tyto usazeniny manganu jsou spojeny se ztrátou odolnosti proti korozi. (Viz Cohen, 1997). Polovodičový průmysl v současné době experimentuje s materiály 316L s nízkým a dokonce i ultranízkým obsahem manganu, aby se zabránilo této ztrátě odolnosti proti korozi.
Tvorba strusky. Na nerezové housence se u některých tavek občas objevují struskové ostrůvky. To je ze své podstaty problém s materiálem, ale někdy mohou změny svařovacích parametrů tento problém minimalizovat nebo změny směsi argonu a vodíku mohou zlepšit svar. Pollard zjistil, že poměr hliníku a křemíku v základním kovu ovlivňuje tvorbu strusky. Aby se zabránilo tvorbě nežádoucí strusky plakového typu, doporučuje udržovat obsah hliníku na 0,010 % a obsah křemíku na 0,5 %. Pokud je však poměr Al/Si nad touto úrovní, může se tvořit spíše kulovitá struska než plaková. Tento typ strusky může po elektrolytickém leštění zanechávat důlky, což je pro aplikace s vysokou čistotou nepřijatelné. Struskové ostrůvky, které se tvoří na vnějším průměru svaru, mohou způsobit nerovnoměrné provaření vnitřní vrstvy a mohou vést k nedostatečnému provaření. Struskové ostrůvky, které se tvoří na vnitřním svarovém housence, mohou být náchylné ke korozi.
Jednovrstvý svar s pulzací. Standardní automatické orbitální svařování trubek je jednovrstvý svar s pulzním proudem a kontinuální konstantní rychlostí otáčení. Tato technika je vhodná pro trubky s vnějším průměrem od 1/8″ do přibližně 7″ a tloušťkou stěny 0,083″ a méně. Po časovaném předběžném proplachu dochází k oblouku. Provaření stěny trubky je provedeno během časované prodlevy, během níž je přítomno oblouk, ale nedochází k rotaci. Po této rotační prodlevě se elektroda otáčí kolem svarového spoje, dokud se svar nespojí nebo nepřekryje počáteční část svaru během poslední vrstvy svaru. Po dokončení spojení proud časovaným poklesem klesá.
Krokový režim („synchronizované“ svařování). Pro tavné svařování silnějších stěn materiálů, obvykle větších než 0,083 palce, lze zdroj svařovacího proudu použít v synchronním nebo krokovém režimu. V synchronním nebo krokovém režimu je puls svařovacího proudu synchronizován se zdvihem, takže rotor je nehybný pro maximální pronikání během pulsů s vysokým proudem a pohybuje se během pulsů s nízkým proudem. Synchronní techniky používají delší doby pulsů, řádově 0,5 až 1,5 sekundy, ve srovnání s desetinou nebo setinou sekundy doby pulsu u konvenčního svařování. Tato technika dokáže efektivně svařovat trubky o tloušťce 0,154″ nebo 6″ a tenkostěnné trubky o tloušťce 40 gauge 40 s tloušťkou stěny 0,154″ nebo 6″. Stupňovitá technika vytváří širší svar, díky čemuž je odolný vůči chybám a užitečný pro svařování nepravidelných dílů, jako jsou potrubní tvarovky, k trubkám, kde mohou existovat rozdíly v rozměrových tolerancích, určité nesouososti nebo tepelná neslučitelnost materiálu. Tento typ svařování vyžaduje přibližně dvojnásobnou dobu oblouku než konvenční svařování a je méně vhodný pro aplikace s ultra vysokou čistotou (UHP) kvůli širší a drsnější struktuře. šev.
Programovatelné proměnné. Současná generace svařovacích zdrojů je založena na mikroprocesorech a ukládá programy, které specifikují číselné hodnoty svařovacích parametrů pro konkrétní průměr (OD) a tloušťku stěny svařované trubky, včetně doby proplachování, svařovacího proudu, rychlosti posuvu (RPM), počtu vrstev a času na vrstvu, doby pulzu, doby klesajícího svařování atd. U orbitálních svařování trubek s přidaným přídavným drátem budou programové parametry zahrnovat rychlost podávání drátu, amplitudu kmitání hořáku a dobu prodlevy, AVC (řízení napětí oblouku pro zajištění konstantní mezery oblouku) a stoupání. Pro provedení tavného svařování nainstalujte svařovací hlavu s vhodnou elektrodou a vložkami trubkových svorek na trubku a vyvolejte svařovací plán nebo program z paměti zdroje. Svařovací sekvence se spustí stisknutím tlačítka nebo klávesy na membránovém panelu a svařování pokračuje bez zásahu obsluhy.
Neprogramovatelné proměnné. Pro dosažení konzistentně dobré kvality svaru je nutné pečlivě kontrolovat parametry svařování. Toho se dosahuje přesností zdroje svařovacího proudu a svařovacího programu, což je sada instrukcí zadaných do zdroje proudu, sestávajících ze svařovacích parametrů, pro svařování trubky nebo potrubí specifické velikosti. Musí také existovat účinná sada svařovacích norem, která specifikuje kritéria pro přijetí svařování, a určitý systém kontroly a řízení kvality svařování, aby se zajistilo, že svařování splňuje dohodnuté normy. Je však třeba pečlivě kontrolovat i určité faktory a postupy jiné než parametry svařování. Mezi tyto faktory patří použití dobrého zařízení pro přípravu konců, správné postupy čištění a manipulace, dobré rozměrové tolerance trubek nebo jiných svařovaných dílů, konzistentní typ a velikost wolframu, vysoce čištěné inertní plyny a pečlivá pozornost věnovaná rozdílům v materiálu. - vysoká teplota.
Požadavky na přípravu pro svařování konců trubek jsou pro orbitální svařování kritičtější než pro ruční svařování. Svařované spoje pro orbitální svařování trubek jsou obvykle čtvercové tupé spoje. Pro dosažení požadované opakovatelnosti při orbitálním svařování je nutná přesná, konzistentní a obrobená příprava konců. Protože svařovací proud závisí na tloušťce stěny, musí být konce čtvercové, bez otřepů nebo zkosení na vnějším nebo vnitřním průměru (vnějším nebo vnitřním průměru), což by vedlo k různým tloušťkám stěn.
Konce trubek musí do sebe v svařovací hlavě zapadat tak, aby mezi konci čtvercového tupého spoje nebyla žádná viditelná mezera. I když lze dosáhnout svařovaných spojů s malými mezerami, může být kvalita svaru nepříznivě ovlivněna. Čím větší je mezera, tím je pravděpodobnější, že se vyskytne problém. Špatná montáž může vést k úplnému selhání pájení. Pily na trubky od firmy George Fischer a dalších, které řežou trubku a opracovávají konce trubek ve stejné operaci, nebo přenosné soustruhy na přípravu konců, jako jsou ty od firem Protem, Wachs a dalších, se často používají k vytváření hladkých orbitálních svarů vhodných pro obrábění. Dělicí pily, kovové pily, pásové pily a řezačky trubek nejsou pro tento účel vhodné.
Kromě svařovacích parametrů, které přivádějí svařovací výkon, existují i ​​další proměnné, které mohou mít na svařování zásadní vliv, ale nejsou součástí samotného svařovacího postupu. Patří sem typ a velikost wolframu, typ a čistota plynu použitého k ochraně oblouku a proplachování vnitřku svarového spoje, průtok plynu použitý k proplachování, typ hlavice a použitého zdroje energie, konfigurace spoje a jakékoli další relevantní informace. Tyto proměnné nazýváme „neprogramovatelnými“ a zaznamenáváme je do svařovacího plánu. Například typ plynu je považován za základní proměnnou ve specifikaci svařovacího postupu (WPS), aby svařovací postupy splňovaly normu ASME Section IX pro kotle a tlakové nádoby. Změny typu plynu nebo procentuálního poměru směsi plynů nebo zrušení proplachování vnitřním průměrem vyžadují opětovné ověření svařovacího postupu.
svařovací plyn. Nerezová ocel je při pokojové teplotě odolná vůči oxidaci atmosférickým kyslíkem. Když se zahřeje na bod tání (1530 °C nebo 2800 °F pro čisté železo), snadno oxiduje. Inertní argon se nejčastěji používá jako ochranný plyn a pro čištění vnitřních svarových spojů orbitálním procesem GTAW. Čistota plynu v poměru k kyslíku a vlhkosti určuje množství oxidačně vyvolaného zabarvení, které se po svařování objeví na svaru nebo v jeho blízkosti. Pokud proplachovací plyn není nejvyšší kvality nebo pokud proplachovací systém není zcela bez úniků, takže do proplachovacího systému uniká malé množství vzduchu, může být oxidace světle tyrkysová nebo namodralá. Samozřejmě, žádné čištění nepovede k kůrkovité černé ploše, která se běžně označuje jako „slazená“. Svařovací argon dodávaný v lahvích má čistotu 99,996–99,997 % v závislosti na dodavateli a obsahuje 5–7 ppm kyslíku a dalších nečistot, včetně H2O, O2, CO2, uhlovodíků atd., celkem maximálně 40 ppm. Vysoce čistý argon v lahvi nebo kapalný argon v Dewarově nádobě může mít čistotu 99,999 % nebo 10 ppm celkových nečistot s maximálně 2 ppm kyslíku. POZNÁMKA: Během proplachování lze použít čističe plynů, jako je Nanochem nebo Gatekeeper, ke snížení úrovně kontaminace na řád ppb (částí na miliardu).
smíšené složení. Směsi plynů, jako je 75 % hélia / 25 % argonu a 95 % argonu / 5 % vodíku, lze použít jako ochranné plyny pro speciální aplikace. Tyto dvě směsi vytvářejí teplejší svary než ty, které se provádějí za stejného nastavení programu jako argon. Směsi helia jsou obzvláště vhodné pro maximální provaření tavným svařováním uhlíkové oceli. Konzultant v polovodičovém průmyslu doporučuje použití směsí argonu a vodíku jako ochranných plynů pro aplikace UHP. Směsi vodíku mají několik výhod, ale také některé závažné nevýhody. Výhodou je, že vytvářejí vlhčí louži a hladší povrch svaru, což je ideální pro implementaci systémů dodávky plynu s ultravysokým tlakem s co nejhladším vnitřním povrchem. Přítomnost vodíku poskytuje redukční atmosféru, takže pokud jsou ve směsi plynů přítomny stopy kyslíku, výsledný svar bude vypadat čistěji s menším zabarvením než podobná koncentrace kyslíku v čistém argonu. Tento efekt je optimální při obsahu vodíku přibližně 5 %. Někteří používají směs argonu a vodíku 95/5 % jako vnitřní proplach pro zlepšení vzhledu vnitřní svarové housenky.
Svarová housenka používající směs vodíku jako ochranný plyn je užší, s výjimkou toho, že nerezová ocel má velmi nízký obsah síry a generuje ve svaru více tepla než stejné nastavení proudu s nesměšeným argonem. Významnou nevýhodou směsí argonu a vodíku je, že oblouk je mnohem méně stabilní než čistý argon a existuje tendence k driftu, který je natolik závažný, že způsobuje špatné svařování. Drift oblouku může zmizet při použití jiného zdroje směsného plynu, což naznačuje, že může být způsoben kontaminací nebo špatným mícháním. Protože teplo generované obloukem se mění s koncentrací vodíku, je pro dosažení opakovatelných svarů nezbytná konstantní koncentrace a existují rozdíly v předem smíchaném plynu v lahvích. Další nevýhodou je, že životnost wolframu se při použití směsi vodíku výrazně zkracuje. I když důvod zhoršení stavu wolframu ze směsného plynu nebyl stanoven, bylo hlášeno, že oblouk je obtížnější a wolfram může být nutné vyměnit po jednom nebo dvou svarech. Směsi argonu a vodíku nelze použít ke svařování uhlíkové oceli nebo titanu.
Charakteristickým rysem procesu TIG je, že nespotřebovává elektrody. Wolfram má ze všech kovů nejvyšší bod tání (6098 °F; 3370 °C) a je dobrým emitorem elektronů, takže je obzvláště vhodný pro použití jako netavitelná elektroda. Jeho vlastnosti se zlepšují přidáním 2 % určitých oxidů vzácných zemin, jako je oxid ceričitý, oxid lanthanitý nebo oxid thoria, pro zlepšení zapalování a stability oblouku. Čistý wolfram se při GTAW používá zřídka kvůli vynikajícím vlastnostem ceričitého wolframu, zejména pro orbitální GTAW aplikace. Thoričitý wolfram se používá méně než v minulosti, protože je poněkud radioaktivní.
Elektrody s leštěným povrchem mají jednotnější velikost. Hladký povrch je vždy vhodnější než drsný nebo nekonzistentní povrch, protože konzistence geometrie elektrody je zásadní pro konzistentní a rovnoměrné výsledky svařování. Elektrony emitované z hrotu (DCEN) přenášejí teplo z wolframového hrotu do svarového spoje. Jemnější hrot umožňuje udržovat velmi vysokou hustotu proudu, ale může vést ke kratší životnosti wolframu. Pro orbitální svařování je důležité mechanicky brousit hrot elektrody, aby se zajistila opakovatelnost geometrie wolframu a opakovatelnost svaru. Tupý hrot tlačí oblouk ze svaru na stejné místo na wolframu. Průměr hrotu řídí tvar oblouku a množství průvaru při určitém proudu. Úhel zúžení ovlivňuje charakteristiky proudu/napětí oblouku a musí být specifikován a řízen. Délka wolframu je důležitá, protože známou délku wolframu lze použít k nastavení mezery oblouku. Mezera oblouku pro specifickou hodnotu proudu určuje napětí a tím i výkon aplikovaný na svar.
Velikost elektrody a průměr jejího hrotu se volí podle intenzity svařovacího proudu. Pokud je proud pro elektrodu nebo její hrot příliš vysoký, může dojít ke ztrátě kovu z hrotu a použití elektrod s průměrem hrotu, který je pro daný proud příliš velký, může způsobit drift oblouku. Průměry elektrod a hrotů specifikujeme podle tloušťky stěny svarového spoje a pro téměř vše až do tloušťky stěny 0,093″ používáme průměr 0,0625″, pokud není použití určeno pro elektrody o průměru 0,040″ pro svařování malých přesných součástí. Pro opakovatelnost svařovacího procesu je nutné specifikovat a kontrolovat typ a povrchovou úpravu wolframu, délku, úhel zúžení, průměr, průměr hrotu a mezeru mezi oblouky. Pro svařování trubek se vždy doporučuje cer-wolfram, protože tento typ má mnohem delší životnost než jiné typy a má vynikající vlastnosti zapálení oblouku. Cer-wolfram není radioaktivní.
Pro více informací kontaktujte Barbaru Henonovou, manažerku technických publikací, Arc Machines, Inc., 10280 Glenoaks Blvd., Pacoima, CA 91331. Telefon: 818-896-9556. Fax: 818-890-3724.