Toimetaja märkus: Pharmaceutical Online'il on hea meel esitleda seda neljaosalist artiklit bioprotsesside torustiku orbitaalkeevituse kohta, mille autor on Arc Machinesi valdkonna ekspert Barbara Henon. See artikkel on kohandatud dr Henoni ettekannest eelmise aasta lõpus ASME konverentsil.
Vältige korrosioonikindluse kadu. Kõrge puhtusastmega vesi, näiteks DI või WFI, on roostevaba terase jaoks väga agressiivne söövitusaine. Lisaks tsüklitakse farmaatsiakvaliteediga WFI-d kõrgel temperatuuril (80 °C) steriilsuse säilitamiseks. On väike erinevus temperatuuri langetamise ja tootele surmavate elusorganismide toetamise ning temperatuuri tõstmise ja „punase“ tootmise soodustamise vahel. Punane värv on erineva koostisega pruun kile, mis tekib roostevabast terasest torustiku komponentide korrosiooni tagajärjel. Peamised komponendid võivad olla mustus ja raudoksiidid, kuid esineda võivad ka mitmesugused raua, kroomi ja nikli vormid. Punase värvuse olemasolu on mõnele tootele surmav ja selle olemasolu võib viia edasise korrosioonini, kuigi selle esinemine teistes süsteemides tundub olevat üsna ohutu.
Keevitamine võib korrosioonikindlust negatiivselt mõjutada. Kuum värvus tekib keevisõmblustele ja kuumustundlikele tsoonidele keevitamise ajal sadestunud oksüdeeriva materjali tõttu, mis on eriti kahjulik ja on seotud punaka värvi tekkimisega farmaatsiatoodete veesüsteemides. Kroomoksiidi teke võib põhjustada kuuma varjundi, jättes maha kroomivaese kihi, mis on korrosioonile vastuvõtlik. Kuuma värvi saab eemaldada peitsimise ja lihvimise teel, eemaldades pinnalt metalli, sealhulgas selle all oleva kroomivaese kihi, ja taastades korrosioonikindluse baasmetalli tasemele lähedasele tasemele. Peitsimine ja lihvimine on aga pinnaviimistlusele kahjulikud. Torustikusüsteemi passivatsioon lämmastikhappe või kelaativate ainetega tehakse selleks, et enne torustikusüsteemi kasutuselevõttu keevitamise ja valmistamise kahjulikke mõjusid üle saada. Auger-elektronanalüüs näitas, et kelaativ passivatsioon võib taastada keevisõmbluses ja kuummõjutsoonis toimunud hapniku, kroomi, raua, nikli ja mangaani jaotuse pinnamuutused keevituseelsele olekule. Passivatsioon mõjutab aga ainult välispinda ega tungi alla 50 angströmi, samas kui termiline värvumine võib ulatuda 1000 angströmi või rohkem allapoole. pind.
Seetõttu on korrosioonikindlate torustike paigaldamiseks keevitamata aluspindade lähedale oluline püüda piirata keevitamise ja valmistamise käigus tekkivaid kahjustusi tasemeni, mida saab passiveerimisega oluliselt parandada. See nõuab minimaalse hapnikusisaldusega puhastusgaasi kasutamist ja selle suunamist keevitatud liite siseläbimõõdule ilma atmosfäärihapniku või niiskusega saastumiseta. Korrosioonikindluse kadumise vältimiseks on oluline ka soojuse sisestamise täpne kontroll ja ülekuumenemise vältimine keevitamise ajal. Kvaliteetse, korrosioonikindla ja pikaajalise tootliku torustikusüsteemi olulised nõuded on tootmisprotsessi juhtimine, et saavutada korduvaid ja järjepidevaid kvaliteetseid keevisõmblusi, samuti roostevabast terasest torude ja komponentide hoolikas käsitsemine tootmise ajal, et vältida saastumist.
Kõrge puhtusastmega biofarmatseutilistes roostevabast terasest torusüsteemides kasutatavad materjalid on viimase kümnendi jooksul arenenud parema korrosioonikindluse suunas. Enne 1980. aastat kasutatud roostevabast terasest oli enamik 304 roostevaba terast, kuna see oli suhteliselt odav ja parem kui varem kasutatud vask. Tegelikult on 300-seeria roostevabast terasest suhteliselt lihtne töödelda, neid saab sulatada keevitades ilma korrosioonikindlust liigselt kaotamata ning need ei vaja spetsiaalset eel- ja järeltöötlust.
Viimasel ajal on 316 roostevaba terase kasutamine kõrge puhtusastmega torustike rakendustes tõusuteel. Tüüp 316 on koostiselt sarnane tüübiga 304, kuid lisaks mõlemale omastele kroomi ja nikli legeerelementidele sisaldab 316 umbes 2% molübdeeni, mis parandab oluliselt 316 korrosioonikindlust. Tüüpidel 304L ja 316L, mida nimetatakse L-klassideks, on madalam süsinikusisaldus kui standardklassidel (0,035% vs 0,08%). See süsinikusisalduse vähendamine on mõeldud keevitamise tõttu tekkida võiva karbiidi sadestumise vähendamiseks. See on kroomkarbiidi moodustumine, mis kahandab kroommetalli terade piire, muutes selle korrosioonile vastuvõtlikuks. Kroomkarbiidi moodustumine, mida nimetatakse "sensibiliseerimiseks", sõltub ajast ja temperatuurist ning on käsitsi jootmisel suurem probleem. Oleme näidanud, et superausteniitse roostevaba terase AL-6XN orbitaalkeevitus annab korrosioonikindlamaid keevisõmblusi kui sarnased käsitsi tehtud keevisõmblused. Selle põhjuseks on asjaolu, et orbitaalkeevitus tagab täpse kontrolli voolutugevuse, pulsatsiooni ja ... ajastus, mille tulemuseks on madalam ja ühtlasem soojuskoormus võrreldes käsitsi keevitusega. Orbitaalkeevitus koos L-klassidega 304 ja 316 välistab praktiliselt karbiidi sadestumise kui torustike korrosiooni tekketeguri.
Roostevaba terase kuumuse varieeruvus. Kuigi keevitusparameetreid ja muid tegureid saab hoida üsna kitsastes tolerantsides, on roostevaba terase keevitamiseks vajalikus kuumuses siiski erinevusi. Kuumuse number on partii number, mis on tehases määratud konkreetsele roostevaba terase sulamile. Iga partii täpne keemiline koostis registreeritakse tehase katseprotokollis (MTR) koos partii identifitseerimise või kuumuse numbriga. Puhas raud sulab temperatuuril 1538 °C (2800 °F), samas kui legeeritud metallid sulavad teatud temperatuurivahemikus, olenevalt iga sulami või mikroelemendi tüübist ja kontsentratsioonist. Kuna kahes roostevaba terase kuumuses ei ole iga elemendi kontsentratsioon täpselt sama, varieeruvad keevitusomadused ahjust ahju.
316L toru orbitaalkeevisõmbluste SEM-pildid AOD-torul (üleval) ja EBR-materjalil (all) näitasid keevisõmbluse sileduses olulist erinevust.
Kuigi üks keevitusprotseduur võib toimida enamiku sarnase välisläbimõõdu ja seinapaksusega kuumutuste puhul, vajavad mõned kuumutused väiksemat ja mõned suuremat voolutugevust kui tavaliselt. Sel põhjusel tuleb erinevate materjalide kuumutamist töökohal hoolikalt jälgida, et vältida võimalikke probleeme. Sageli vajab uus kuumutus rahuldava keevitusprotseduuri saavutamiseks vaid väikest voolutugevuse muutust.
Väävliprobleem. Elementaarne väävel on rauamaagiga seotud lisand, mis terasetootmisprotsessi käigus suures osas eemaldatakse. AISI tüüpi 304 ja 316 roostevabade teraste maksimaalne väävlisisaldus on 0,030%. Tänapäevaste terase rafineerimisprotsesside, näiteks argoon-hapnikdekarboniseerimise (AOD) ja kahekordsete vaakumsulatusmeetodite, näiteks vaakuminduktsioonsulatusmeetodi ja seejärel vaakumkaar-ümbersulatusmeetodi (VIM+VAR) arenguga on võimalik toota teraseid, mis on järgmiste omaduste poolest väga spetsiifilised. On täheldatud, et keevisõmbluse omadused muutuvad, kui terase väävlisisaldus on alla umbes 0,008%. See on tingitud väävli ja vähemal määral ka teiste elementide mõjust keevisõmbluse pindpinevuse temperatuurikoefitsiendile, mis määrab vedeliku vooluomadused.
Väga madala väävlisisaldusega (0,001%–0,003%) korral muutub keevisvanni läbitungivus väga laiaks võrreldes keskmise väävlisisaldusega materjalidega tehtud sarnaste keevisõmblustega. Madala väävlisisaldusega roostevabast terasest torude keevisõmblustel on laiemad keevisõmblused, samas kui paksema seinaga torudel (0,065 tolli ehk 1,66 mm või rohkem) on suurem kalduvus teha süvendiga keevitust. Kui keevitusvool on piisav täielikult läbitungiva keevisõmbluse tekitamiseks, raskendab see väga madala väävlisisaldusega materjalide keevitamist, eriti paksemate seintega. 304 või 316 roostevabast terasest väävlikontsentratsiooni kõrgemas otsas on keevisõmblus välimuselt vähem vedel ja kare kui keskmise väävlisisaldusega materjalidel. Seetõttu oleks keevitatavuse seisukohalt ideaalne väävlisisaldus vahemikus umbes 0,005–0,017%, nagu on määratletud ASTM A270 S2 farmaatsiakvaliteediga torude jaoks.
Elektropoleeritud roostevabast terasest torude tootjad on märganud, et isegi mõõdukas väävlisisaldus 316 või 316L roostevabast terasest raskendab pooljuhtide ja biofarmatseutiliste klientide vajaduste rahuldamist siledate ja aukudeta sisepindade järele. Skaneeriva elektronmikroskoopia kasutamine toru pinnaviimistluse sileduse kontrollimiseks on üha tavalisem. On näidatud, et väävel baasmetallides moodustab mittemetallilisi suletisi või mangaansulfiidi (MnS) "nööre", mis eemaldatakse elektropoleerimise käigus ja jätavad 0,25–1,0 mikroni suurused tühimikud.
Elektropoleeritud torude tootjad ja tarnijad suunavad turgu ülimadala väävlisisaldusega materjalide kasutamise poole, et täita oma pinnaviimistluse nõudeid. Probleem ei piirdu aga ainult elektropoleeritud torudega, kuna mitteelektropoleeritud torudes eemaldatakse torustiku passivatsiooni käigus suletised. On näidatud, et tühimikud on altid süvendite tekkele kui siledad pinnad. Seega on madala väävlisisaldusega ja „puhtamate” materjalide poole kalduvusel mõned mõjuvad põhjused.
Kaare läbipaine. Lisaks roostevaba terase keevitatavuse parandamisele parandab teatud väävli sisaldus ka töödeldavust. Seetõttu kipuvad tootjad ja valmistajad valima materjale, mis on määratud väävlisisalduse vahemiku kõrgemas otsas. Väga madala väävlisisaldusega torude keevitamine liitmike, ventiilide või muude kõrgema väävlisisaldusega torudega võib tekitada keevitusprobleeme, kuna kaar kaldub madala väävlisisaldusega torude poole. Kaare läbipaine korral muutub läbitungimine madala väävlisisaldusega poolel sügavamaks kui kõrge väävlisisaldusega poolel, mis on vastupidine sellele, mis juhtub sama väävlisisaldusega torude keevitamisel. Äärmuslikel juhtudel võib keevisõmblus täielikult läbi tungida madala väävlisisaldusega materjali ja jätta keevisõmbluse sisemuse täiesti sulatamata (Fihey ja Simeneau, 1982). Liitmike väävlisisalduse ja toru väävlisisalduse vastavusse viimiseks on Pennsylvanias asuva Carpenter Technology Corporationi puusepa teraseosakond kasutusele võtnud madala väävlisisaldusega (maksimaalselt 0,005%) 316-latise terase (tüüp 316L-SCQ) (VIM+VAR) ) ... liitmikud ja muud komponendid, mis on ette nähtud madala väävlisisaldusega torude külge keevitamiseks. Kahe väga madala väävlisisaldusega materjali omavaheline keevitamine on palju lihtsam kui väga madala väävlisisaldusega materjali keevitamine kõrgema väävlisisaldusega materjaliga.
Üleminek madala väävlisisaldusega torude kasutamisele on suuresti tingitud vajadusest saada siledad elektropoleeritud sisepinnad. Kuigi pinnaviimistlus ja elektropoleerimine on olulised nii pooljuhtide tööstusele kui ka biotehnoloogia/farmaatsiatööstusele, määras SEMI pooljuhtide tööstuse spetsifikatsiooni kirjutamisel, et protsessigaasiliinide 316L torudel peab optimaalse jõudluse saavutamiseks olema 0,004% väävlisisaldus. ASTM seevastu muutis oma ASTM 270 spetsifikatsiooni, et lisada farmaatsiakvaliteediga torud, mis piiravad väävlisisaldust vahemikku 0,005–0,017%. See peaks vähendama keevitusraskusi võrreldes madalama väävlisisaldusega torudega. Siiski tuleb märkida, et isegi selles piiratud vahemikus võib madala väävlisisaldusega torude keevitamisel kõrge väävlisisaldusega torude või liitmike külge keevitamisel siiski tekkida kaare läbipaine ning paigaldajad peaksid hoolikalt jälgima materjali kuumenemist ja enne valmistamist kontrollima joodise ühilduvust kuumutamise ja keevisõmbluste tootmise vahel.
muud mikroelemendid. On leitud, et mikroelemendid, sealhulgas väävel, hapnik, alumiinium, räni ja mangaan, mõjutavad läbitungimist. Alumiiniumi, räni, kaltsiumi, titaani ja kroomi jäljed, mis esinevad baasmetallis oksiidide lisanditena, on seotud räbu tekkega keevitamise ajal.
Erinevate elementide mõjud on kumulatiivsed, seega hapniku olemasolu võib kompenseerida mõningaid madala väävlisisaldusega seotud mõjusid. Kõrge alumiiniumisisaldus võib neutraliseerida väävli läbitungimise positiivset mõju. Mangaan lendub keevitustemperatuuril ja ladestub keevitamise kuummõjutsooni. Need mangaaniladestused on seotud korrosioonikindluse vähenemisega. (Vt Cohen, 1997). Pooljuhtide tööstus katsetab praegu madala ja isegi ülimadala mangaanisisaldusega 316L materjale, et vältida seda korrosioonikindluse kadu.
Räbu teke. Mõne kuumuse korral tekivad roostevabast terasest randile aeg-ajalt räbusaared. See on oma olemuselt materjaliprobleem, kuid mõnikord võivad keevitusparameetrite muutused seda minimeerida või argooni/vesiniku segu muutused keevitust parandada. Pollard leidis, et alumiiniumi ja räni suhe baasmetallis mõjutab räbu teket. Soovimatu naastude tüüpi räbu tekke vältimiseks soovitab ta hoida alumiiniumisisaldust 0,010% ja ränisisaldust 0,5% juures. Kui aga Al/Si suhe on sellest tasemest kõrgem, võib naastude tüüpi asemel tekkida sfääriline räbu. Seda tüüpi räbu võib pärast elektropoleerimist jätta süvendeid, mis on kõrge puhtusastmega rakenduste puhul vastuvõetamatu. Keevisõmbluse välispinnale tekkivad räbusaared võivad põhjustada siseläbimõõdu ebaühtlast läbitungimist ja ebapiisavat läbitungimist. Sisekeevituse randile tekkivad räbusaared võivad olla korrosioonile vastuvõtlikud.
Ühekordne keevitus pulsatsiooniga. Standardne automaatne orbitaaltorukeevitus on ühekordne keevitus impulssvoolu ja pideva konstantse pöörlemiskiirusega. See tehnika sobib torudele, mille välisläbimõõt on 1/8″ kuni umbes 7″ ja seina paksus kuni 0,083″. Pärast ajastatud eelpuhastust toimub kaarleek. Toru seina läbistamine toimub ajastatud viivituse jooksul, mille jooksul kaarleek on olemas, kuid pöörlemist ei toimu. Pärast seda pöörlemisviivitust pöörleb elektrood keevisliite ümber, kuni keevisliit ühendub või kattub keevisliite algse osaga viimase keevituskihi ajal. Kui ühendus on valmis, väheneb vool ajastatud langusega.
Samm-režiim („sünkroniseeritud” keevitamine). Paksema seinaga materjalide (tavaliselt üle 0,083 tolli) sulatuskeevituseks saab sulatuskeevituse vooluallikat kasutada sünkroon- või samm-režiimis. Sünkroon- või samm-režiimis on keevitusvoolu impulss sünkroniseeritud keevituskäiguga, nii et rootor on suure vooluimpulsside ajal maksimaalse läbitungimise saavutamiseks paigal ja liigub madala vooluimpulsside ajal. Sünkroontehnikad kasutavad pikemaid impulsiaegu, suurusjärgus 0,5–1,5 sekundit, võrreldes tavapärase keevitamise kümnendiku või sajandiku sekundi impulsiajaga. Selle tehnikaga saab tõhusalt keevitada 0,154″ või 6″ paksust 40-mõõdulist õhukeseinalist toru, mille seina paksus on 0,154″ või 6″. Astmeline tehnika annab laiema keevisõmbluse, mistõttu on see veakindel ja kasulik ebakorrapäraste osade, näiteks toruliitmike, keevitamiseks torudega, kus võivad esineda erinevused mõõtmete tolerantsides, teatav joondusviga või materjali termiline kokkusobimatus. Seda tüüpi keevitus nõuab umbes kaks korda pikemat kaareaega kui tavaline keevitus ja sobib vähem ülikõrge puhtusastmega (UHP) rakenduste jaoks, kuna laiem ja karedam õmblus.
Programmeeritavad muutujad. Praegune keevitusvooluallikate põlvkond on mikroprotsessoripõhised ja salvestavad programme, mis määravad keevitatava toru konkreetse läbimõõdu (OD) ja seina paksuse jaoks keevitusparameetrite arvväärtused, sealhulgas puhastusaeg, keevitusvool, liikumiskiirus (RPM), kihtide arv ja aeg kihi kohta, impulsiaeg, allavooluaeg jne. Orbitaaltoru keevituste puhul, millele on lisatud täitetraat, hõlmavad programmi parameetrid traadi etteandekiirust, põleti võnke amplituudi ja viivitusaega, AVC-d (kaare pinge reguleerimine konstantse kaare vahe tagamiseks) ja tõusunurka. Sulakeevituse tegemiseks paigaldage torule keevituspea koos sobiva elektroodi ja toruklambritega ning kutsuge toiteallika mälust välja keevitusgraafik või programm. Keevitusjärjestus käivitatakse nupu või membraanpaneeli klahvi vajutamisega ja keevitamine jätkub ilma operaatori sekkumiseta.
Mitteprogrammeeritavad muutujad. Pidevalt hea keevituskvaliteedi saavutamiseks tuleb keevitusparameetreid hoolikalt kontrollida. See saavutatakse keevitusvooluallika ja keevitusprogrammi täpsuse abil, mis on vooluallikasse sisestatud juhiste kogum, mis koosneb keevitusparameetritest kindla suurusega toru või torujuhtme keevitamiseks. Samuti peab olema tõhus keevitusstandardite kogum, mis määrab keevituse vastuvõtukriteeriumid ja keevituse kontrolli- ja kvaliteedikontrollisüsteemi, et tagada keevituse vastavus kokkulepitud standarditele. Siiski tuleb lisaks keevitusparameetritele hoolikalt kontrollida ka teatud tegureid ja protseduure. Nende tegurite hulka kuuluvad hea otsa ettevalmistusseadmete kasutamine, head puhastus- ja käitlemistavad, torude või muude keevitatavate osade head mõõtmete tolerantsid, ühtlane volframi tüüp ja suurus, kõrgelt puhastatud inertsed gaasid ja hoolikas tähelepanu materjali variatsioonidele. - kõrge temperatuur.
Toruotsa keevitamise ettevalmistusnõuded on orbitaalkeevituse puhul olulisemad kui käsitsi keevitamise puhul. Orbitaalkeevituse keevisliited on tavaliselt kandilised põkkliited. Orbitaalkeevituses soovitud korduvuse saavutamiseks on vaja täpset, ühtlast ja töödeldud otste ettevalmistust. Kuna keevitusvool sõltub seina paksusest, peavad otsad olema kandilised, ilma välis- või sisediameetri (OD või ID) servade või kaldservadeta, mis tooksid kaasa erineva seinapaksuse.
Toruotsad peavad keevispeas kokku sobima nii, et kandilise otsaga otste vahele ei jääks märgatavat vahet. Kuigi keevisliiteid on võimalik luua väikeste vahedega, võib see keevituse kvaliteeti negatiivselt mõjutada. Mida suurem on vahe, seda tõenäolisem on probleem. Halb montaaž võib põhjustada jootmise täieliku ebaõnnestumise. George Fischeri ja teiste tootjate torusaed, mis lõikavad toru ja töötlevad toruotsi sama toiminguga, või kaasaskantavad otsade ettevalmistamise treipingid, nagu Protemi, Wachsi ja teiste toodetud, kasutatakse sageli siledate orbitaalkeevisõmbluste valmistamiseks, mis sobivad töötlemiseks. Lõike-, rauasaed, lintsaed ja torulõikurid selleks otstarbeks ei sobi.
Lisaks keevitusparameetritele, mis keevitamiseks võimsust annavad, on ka teisi muutujaid, mis võivad keevitamist oluliselt mõjutada, kuid need ei ole osa tegelikust keevitusprotseduurist. Nende hulka kuuluvad volframi tüüp ja suurus, kaare kaitsmiseks ja keevisliite sisemuse puhastamiseks kasutatava gaasi tüüp ja puhtus, puhastamiseks kasutatav gaasi voolukiirus, kasutatava pea ja toiteallika tüüp, liite konfiguratsioon ja muu asjakohane teave. Me nimetame neid "mitteprogrammeeritavateks" muutujateks ja registreerime need keevitusgraafikus. Näiteks peetakse gaasi tüüpi keevitusprotseduuri spetsifikatsioonis (WPS) oluliseks muutujaks, et keevitusprotseduurid vastaksid ASME IX jaotise katla- ja surveanumate koodeksile. Gaasitüübi või gaasisegu protsentide muutused või sisediameetriga puhastamise ärajätmine nõuavad keevitusprotseduuri uuesti valideerimist.
Keevitusgaas. Roostevaba teras on toatemperatuuril atmosfääri hapniku oksüdatsiooni suhtes vastupidav. Kui seda kuumutatakse sulamistemperatuurini (1530 °C või 2800 °F puhta raua puhul), oksüdeerub see kergesti. Inertset argooni kasutatakse kõige sagedamini kaitsegaasina ja sisemiste keevisliidete puhastamiseks orbitaalse GTAW protsessi abil. Gaasi puhtus hapniku ja niiskuse suhtes määrab oksüdatsioonist tingitud värvimuutuse hulga, mis tekib keevisõmblusel või selle lähedal pärast keevitamist. Kui puhastusgaas ei ole kõrgeima kvaliteediga või kui puhastussüsteem ei ole täiesti lekkevaba, nii et puhastussüsteemi lekib väike kogus õhku, võib oksüdatsioon olla hele sinakasroheline või sinakas. Loomulikult ei põhjusta puhastamata jätmine koorikulist musta pinda, mida tavaliselt nimetatakse "magustatud". Balloonides tarnitava keevituskvaliteediga argooni puhtus on 99,996–99,997%, olenevalt tarnijast, ja see sisaldab 5–7 ppm hapnikku ja muid lisandeid, sealhulgas H2O, O2, CO2, süsivesinikke jne, kokku maksimaalselt 40 ppm. Kõrge puhtusastmega argoon Dewar-anumas olev balloon või vedel argoon võib olla 99,999% puhas või sisaldada 10 ppm lisandeid, maksimaalselt 2 ppm hapnikku. MÄRKUS. Puhastamise ajal saab saastetaseme vähendamiseks miljardiosa (ppb) vahemikku kasutada gaasipuhastajaid, näiteks Nanochem või Gatekeeper.
segatud koostis. Gaasisegusid, näiteks 75% heeliumi/25% argooni ja 95% argooni/5% vesinikku, saab spetsiaalsete rakenduste jaoks kaitsegaasidena kasutada. Need kaks segu andsid kuumemaid keevisõmblusi kui need, mis tehti sama programmiseadetega kui argoon. Heeliumi segud sobivad eriti hästi süsinikterase maksimaalse läbitungivuse saavutamiseks sulatuskeevituse teel. Pooljuhtide tööstuse konsultant soovitab argooni/vesiniku segude kasutamist kaitsegaasidena ülikõrge rõhuga rakendustes. Vesiniku segudel on mitmeid eeliseid, aga ka mõningaid tõsiseid puudusi. Eeliseks on see, et need tekitavad niiskema loigu ja siledama keevisõmbluse pinna, mis sobib ideaalselt ülikõrge rõhuga gaasivarustussüsteemide rakendamiseks võimalikult sileda sisepinnaga. Vesiniku olemasolu loob redutseeriva atmosfääri, seega kui gaasisegus on hapniku jälgi, näeb saadud keevisõmblus puhtam välja ja vähem värvimuutusega kui sarnase hapnikukontsentratsiooniga puhtas argoonis. See efekt on optimaalne umbes 5% vesinikusisalduse juures. Mõned kasutavad 95/5% argooni/vesiniku segu ID-puhastusena, et parandada sisemise keevisõmbluse välimust.
Vesiniku segu kasutamisel kaitsegaasina on keevitusvarras kitsam, välja arvatud see, et roostevabal terasel on väga madal väävlisisaldus ja see tekitab keevisõmbluses rohkem soojust kui sama voolu seadistusega segamata argooniga. Argooni/vesiniku segude oluline puudus on see, et kaar on palju vähem stabiilne kui puhas argoon ja kaar kaldub triivima, mis on piisavalt tugev, et põhjustada valesti sulamist. Kaare triiv võib kaduda, kui kasutatakse erinevat segugaasi allikat, mis viitab sellele, et selle põhjuseks võib olla saastumine või halb segamine. Kuna kaare tekitatud soojus varieerub sõltuvalt vesiniku kontsentratsioonist, on korduvate keevisõmbluse saavutamiseks oluline konstantne kontsentratsioon ning eelnevalt segatud balloonigaasides on erinevusi. Teine puudus on see, et volframi eluiga lüheneb oluliselt vesinikusegu kasutamisel. Kuigi volframi halvenemise põhjust segagaasist ei ole kindlaks tehtud, on teatatud, et kaar on keerulisem ja volfram võib vaja minna pärast ühte või kahte keevitust välja vahetada. Argooni/vesiniku segusid ei saa kasutada süsinikterase ega titaani keevitamiseks.
TIG-protsessi eripäraks on see, et see ei kuluta elektroode. Volframil on kõigist metallidest kõrgeim sulamistemperatuur (6098 °F; 3370 °C) ja see on hea elektronide emitter, mistõttu sobib see eriti hästi mittesulavaks elektroodiks. Selle omadusi parandatakse, lisades 2% teatud haruldaste muldmetallide oksiide, näiteks tseeriumoksiidi, lantaanoksiidi või tooriumoksiidi, et parandada kaare süttimist ja kaare stabiilsust. Puhast volframit kasutatakse GTAW-s harva tseeriumvolframi paremate omaduste tõttu, eriti orbitaalsetes GTAW-rakendustes. Tooriumvolframit kasutatakse vähem kui varem, kuna need on mõnevõrra radioaktiivsed.
Poleeritud viimistlusega elektroodid on ühtlasema suurusega. Sile pind on alati eelistatav karedale või ebaühtlasele pinnale, kuna elektroodi geomeetria ühtlus on järjepideva ja ühtlase keevitustulemuse saavutamiseks kriitilise tähtsusega. Otsast (DCEN) kiirguvad elektronid kannavad soojust volframotsast keevisõmblusele. Peenem ots võimaldab hoida voolutihedust väga kõrgel, kuid see võib põhjustada volframi lühema eluea. Orbitaalkeevituse puhul on oluline elektroodi otsa mehaaniliselt lihvida, et tagada volframi geomeetria korduvus ja keevituse korduvus. Nüri ots surub kaare keevisõmblusest samasse kohta volframil. Otsa läbimõõt kontrollib kaare kuju ja läbitungimise ulatust konkreetse voolutugevuse juures. Koonusnurk mõjutab kaare voolu/pinge omadusi ning see tuleb kindlaks määrata ja kontrollida. Volframi pikkus on oluline, sest teadaoleva volframi pikkuse põhjal saab määrata kaare vahe. Kaare vahe kindla voolutugevuse korral määrab pinge ja seega ka keevisõmblusele rakendatava võimsuse.
Elektroodi suurus ja otsa läbimõõt valitakse vastavalt keevitusvoolu intensiivsusele. Kui vool on elektroodi või selle otsa jaoks liiga kõrge, võib see otsast metalli kaotada ja liiga suure otsa läbimõõduga elektroodide kasutamine võib põhjustada kaare triivi. Me määrame elektroodi ja otsa läbimõõdud keevisõmbluse seina paksuse järgi ja kasutame 0,0625 läbimõõtu peaaegu kõige puhul kuni 0,093″ seina paksuseni, välja arvatud juhul, kui kasutus on ette nähtud kasutamiseks 0,040″ läbimõõduga elektroodidega väikeste täppiskomponentide keevitamiseks. Keevitusprotsessi korratavuse tagamiseks tuleb määrata ja kontrollida volframi tüüpi ja viimistlust, pikkust, koonusnurka, läbimõõtu, otsa läbimõõtu ja kaare vahet. Torude keevitamiseks on alati soovitatav tseeriumvolfram, kuna sellel tüübil on palju pikem kasutusiga kui teistel tüüpidel ja suurepärased kaare süttimise omadused. Tseeriumvolfram ei ole radioaktiivne.
Lisateabe saamiseks võtke ühendust Barbara Henoniga, tehniliste väljaannete juhiga, Arc Machines, Inc., 10280 Glenoaks Blvd., Pacoima, CA 91331. Telefon: 818-896-9556. Faks: 818-890-3724.