संपादक का नोट: फार्मास्युटिकल ऑनलाइन को आर्क मशीन्स की उद्योग विशेषज्ञ बारबरा हेनॉन द्वारा बायोप्रोसेस पाइपिंग की ऑर्बिटल वेल्डिंग पर यह चार-भाग का आलेख प्रस्तुत करते हुए प्रसन्नता हो रही है। यह आलेख पिछले वर्ष के अंत में ASME सम्मेलन में डॉ. हेनॉन द्वारा दिए गए प्रस्तुतीकरण से लिया गया है।
संक्षारण प्रतिरोध की हानि को रोकें। उच्च शुद्धता वाला पानी जैसे कि DI या WFI स्टेनलेस स्टील के लिए बहुत आक्रामक एचेंट है। इसके अतिरिक्त, फार्मास्यूटिकल ग्रेड WFI को बाँझपन बनाए रखने के लिए उच्च तापमान (80 डिग्री सेल्सियस) पर चक्रित किया जाता है। उत्पाद के लिए घातक जीवों का समर्थन करने के लिए तापमान को पर्याप्त रूप से कम करने और "रूज" उत्पादन को बढ़ावा देने के लिए तापमान को पर्याप्त रूप से बढ़ाने के बीच एक सूक्ष्म अंतर है। रूज स्टेनलेस स्टील पाइपिंग सिस्टम घटकों के संक्षारण के कारण अलग-अलग संरचना की एक भूरी फिल्म है। गंदगी और लोहे के ऑक्साइड मुख्य घटक हो सकते हैं, लेकिन लोहे, क्रोमियम और निकल के विभिन्न रूप भी मौजूद हो सकते हैं। रूज की उपस्थिति कुछ उत्पादों के लिए घातक है और इसकी उपस्थिति आगे के संक्षारण को जन्म दे सकती है, हालांकि अन्य प्रणालियों में इसकी उपस्थिति काफी सौम्य प्रतीत होती है।
वेल्डिंग संक्षारण प्रतिरोध को प्रतिकूल रूप से प्रभावित कर सकती है। हॉट कलर वेल्डिंग के दौरान वेल्ड और HAZ पर जमा ऑक्सीकरण सामग्री का परिणाम है, विशेष रूप से हानिकारक है, और फार्मास्यूटिकल जल प्रणालियों में रूज के गठन से जुड़ा हुआ है। क्रोमियम ऑक्साइड गठन एक गर्म टिंट का कारण बन सकता है, जो क्रोमियम-रहित परत को पीछे छोड़ देता है जो संक्षारण के लिए अतिसंवेदनशील होता है। हॉट कलर को पिकलिंग और ग्राइंडिंग द्वारा हटाया जा सकता है, सतह से धातु को हटाकर, अंतर्निहित क्रोमियम-रहित परत सहित, और संक्षारण प्रतिरोध को बेस मेटल के स्तर के करीब के स्तर पर बहाल किया जा सकता है। हालाँकि, पिकलिंग और ग्राइंडिंग सतह की फिनिश के लिए हानिकारक हैं। पाइपिंग सिस्टम को सेवा में लाने से पहले वेल्डिंग और निर्माण के प्रतिकूल प्रभावों को दूर करने के लिए नाइट्रिक एसिड या चेलेटिंग एजेंट फॉर्मूलेशन के साथ पाइपिंग सिस्टम का पैसिवेशन किया जाता है। ऑगर इलेक्ट्रॉन विश्लेषण से पता चला है कि चेलेटेशन पैसिवेशन ऑक्सीजन, क्रोमियम, लोहा, निकल और मैंगनीज के वितरण में सतही परिवर्तनों को बहाल कर सकता है जो वेल्ड और गर्मी प्रभावित क्षेत्र में प्री-वेल्ड स्थिति में हुए थे। हालाँकि, निष्क्रियता केवल बाहरी सतह परत को प्रभावित करती है और 50 एंगस्ट्रॉम से नीचे प्रवेश नहीं करती है, जबकि तापीय रंगाई सतह से 1000 एंगस्ट्रॉम या उससे अधिक नीचे तक फैल सकती है।
इसलिए, गैर-वेल्डेड सबस्ट्रेट्स के करीब संक्षारण प्रतिरोधी पाइपिंग सिस्टम स्थापित करने के लिए, वेल्डिंग और निर्माण से प्रेरित क्षति को उस स्तर तक सीमित करने का प्रयास करना महत्वपूर्ण है जिसे निष्क्रियता द्वारा काफी हद तक ठीक किया जा सकता है। इसके लिए न्यूनतम ऑक्सीजन सामग्री के साथ एक शुद्ध गैस का उपयोग और वायुमंडलीय ऑक्सीजन या नमी द्वारा संदूषण के बिना वेल्डेड संयुक्त के आंतरिक व्यास तक वितरण की आवश्यकता होती है। संक्षारण प्रतिरोध के नुकसान को रोकने के लिए वेल्डिंग के दौरान गर्मी इनपुट का सटीक नियंत्रण और अधिक गर्मी से बचना भी महत्वपूर्ण है। दोहराए जाने वाले और लगातार उच्च गुणवत्ता वाले वेल्ड को प्राप्त करने के लिए विनिर्माण प्रक्रिया को नियंत्रित करना, साथ ही संदूषण को रोकने के लिए विनिर्माण के दौरान स्टेनलेस स्टील पाइप और घटकों की सावधानीपूर्वक हैंडलिंग, उच्च गुणवत्ता वाली पाइपिंग प्रणाली के लिए आवश्यक आवश्यकताएं हैं जो संक्षारण का प्रतिरोध करती हैं और दीर्घकालिक उत्पादक सेवा प्रदान करती हैं।
उच्च शुद्धता वाले बायोफार्मास्युटिकल स्टेनलेस स्टील पाइपिंग प्रणालियों में प्रयुक्त सामग्री में पिछले दशक में संक्षारण प्रतिरोध में सुधार की दिशा में विकास हुआ है। 1980 से पहले प्रयुक्त अधिकांश स्टेनलेस स्टील 304 स्टेनलेस स्टील था, क्योंकि यह अपेक्षाकृत सस्ता था और पहले प्रयुक्त तांबे की तुलना में बेहतर था। वास्तव में, 300 श्रृंखला के स्टेनलेस स्टील को मशीन में तैयार करना अपेक्षाकृत आसान है, संक्षारण प्रतिरोध में अनावश्यक हानि के बिना इसे फ्यूजन वेल्डिंग किया जा सकता है, और इसके लिए विशेष प्रीहीट और पोस्ट हीट उपचार की आवश्यकता नहीं होती है।
हाल ही में, उच्च शुद्धता वाले पाइपिंग अनुप्रयोगों में 316 स्टेनलेस स्टील का उपयोग बढ़ रहा है। टाइप 316, टाइप 304 की संरचना के समान है, लेकिन दोनों में सामान्य क्रोमियम और निकल मिश्र धातु तत्वों के अलावा, 316 में लगभग 2% मोलिब्डेनम होता है, जो 316 के संक्षारण प्रतिरोध को काफी हद तक बेहतर बनाता है। टाइप 304L और 316L, जिन्हें "L" ग्रेड के रूप में संदर्भित किया जाता है, में मानक ग्रेड (0.035% बनाम 0.08%) की तुलना में कम कार्बन सामग्री होती है। कार्बन सामग्री में यह कमी वेल्डिंग के कारण होने वाले कार्बाइड अवक्षेपण की मात्रा को कम करने के लिए है। यह क्रोमियम कार्बाइड का निर्माण है, जो क्रोमियम बेस मेटल की ग्रेन सीमाओं को कम करता है, जिससे यह संक्षारण के लिए अतिसंवेदनशील हो जाता है। क्रोमियम कार्बाइड का निर्माण, जिसे "संवेदीकरण" कहा जाता है, समय और तापमान पर निर्भर है और हाथ से सोल्डरिंग करते समय एक बड़ी समस्या है। हमने दिखाया है कि सुपर-ऑस्टेनिटिक स्टेनलेस स्टील की ऑर्बिटल वेल्डिंग AL-6XN हाथ से किए गए समान वेल्ड की तुलना में अधिक संक्षारण प्रतिरोधी वेल्ड प्रदान करता है। ऐसा इसलिए है क्योंकि ऑर्बिटल वेल्डिंग एम्परेज, स्पंदन और समय का सटीक नियंत्रण प्रदान करता है, जिसके परिणामस्वरूप मैनुअल वेल्डिंग की तुलना में कम और अधिक समान ताप इनपुट होता है। "एल" ग्रेड 304 और 316 के संयोजन में ऑर्बिटल वेल्डिंग पाइपिंग प्रणालियों में संक्षारण के विकास में एक कारक के रूप में कार्बाइड अवक्षेपण को लगभग समाप्त कर देता है।
स्टेनलेस स्टील में ताप-से-ताप भिन्नता। यद्यपि वेल्डिंग पैरामीटर और अन्य कारकों को काफी सख्त सहनशीलता के भीतर रखा जा सकता है, फिर भी स्टेनलेस स्टील को एक ताप से दूसरे ताप पर वेल्ड करने के लिए आवश्यक ताप इनपुट में अंतर होता है। ताप संख्या, कारखाने में एक विशिष्ट स्टेनलेस स्टील मेल्ट को सौंपी गई लॉट संख्या होती है। प्रत्येक बैच की सटीक रासायनिक संरचना, बैच पहचान या ताप संख्या के साथ फैक्टरी परीक्षण रिपोर्ट (एमटीआर) पर दर्ज की जाती है। शुद्ध लोहा 1538 डिग्री सेल्सियस (2800 डिग्री फारेनहाइट) पर पिघलता है, जबकि मिश्रित धातुएं, प्रत्येक मिश्र धातु या मौजूद ट्रेस तत्व के प्रकार और सांद्रता के आधार पर, तापमान की एक सीमा के भीतर पिघलती हैं। चूंकि स्टेनलेस स्टील की कोई भी दो ऊष्माओं में प्रत्येक तत्व की बिल्कुल समान सांद्रता नहीं होगी, इसलिए वेल्डिंग की विशेषताएं भट्ठी से भट्ठी तक भिन्न होंगी।
एओडी पाइप (शीर्ष) और ईबीआर सामग्री (नीचे) पर 316एल पाइप ऑर्बिटल वेल्ड के एसईएम ने वेल्ड बीड की चिकनाई में महत्वपूर्ण अंतर दिखाया।
जबकि एक ही वेल्डिंग प्रक्रिया समान OD और दीवार मोटाई वाले अधिकांश हीट के लिए काम कर सकती है, कुछ हीट के लिए कम एम्परेज की आवश्यकता होती है और कुछ के लिए सामान्य से अधिक एम्परेज की आवश्यकता होती है। इस कारण से, संभावित समस्याओं से बचने के लिए कार्य स्थल पर विभिन्न सामग्रियों के हीटिंग को सावधानीपूर्वक ट्रैक किया जाना चाहिए। अक्सर, एक संतोषजनक वेल्डिंग प्रक्रिया को प्राप्त करने के लिए नई हीट के लिए एम्परेज में केवल एक छोटे से परिवर्तन की आवश्यकता होती है।
सल्फर की समस्या। मौलिक सल्फर एक लौह अयस्क से संबंधित अशुद्धता है, जो स्टील बनाने की प्रक्रिया के दौरान बड़े पैमाने पर हटा दी जाती है। एआईएसआई टाइप 304 और 316 स्टेनलेस स्टील्स को अधिकतम सल्फर सामग्री 0.030% के साथ निर्दिष्ट किया गया है। आधुनिक स्टील रिफाइनिंग प्रक्रियाओं के विकास के साथ, जैसे आर्गन ऑक्सीजन डिकार्बराइजेशन (एओडी) और दोहरी वैक्यूम पिघलने वाली प्रथाओं जैसे वैक्यूम इंडक्शन मेल्टिंग के बाद वैक्यूम आर्क रीमेल्टिंग (वीआईएम + वीएआर), स्टील का उत्पादन करना संभव हो गया है जो निम्नलिखित तरीकों से बहुत ही विशेष हैं। उनकी रासायनिक संरचना। यह ध्यान दिया गया है कि वेल्ड पूल के गुण बदल जाते हैं जब स्टील की सल्फर सामग्री लगभग 0.008% से कम होती है। यह सल्फर के प्रभाव के कारण होता है और कुछ हद तक वेल्ड पूल के सतह तनाव के तापमान गुणांक पर अन्य तत्वों के कारण होता है, जो तरल पूल की प्रवाह विशेषताओं को निर्धारित करता है।
बहुत कम सल्फर सांद्रता (0.001% - 0.003%) पर, मध्यम सल्फर सामग्री वाली सामग्री पर किए गए समान वेल्ड की तुलना में वेल्ड पोखर का प्रवेश बहुत व्यापक हो जाता है। कम सल्फर स्टेनलेस स्टील पाइप पर किए गए वेल्ड में व्यापक वेल्ड होंगे, जबकि मोटी दीवार वाले पाइप (0.065 इंच, या 1.66 मिमी या अधिक) पर वेल्ड बनाने की अधिक प्रवृत्ति होगी। जब वेल्डिंग धारा पूरी तरह से प्रवेशित वेल्ड का उत्पादन करने के लिए पर्याप्त होती है। इससे बहुत कम सल्फर सामग्री वाली सामग्री को वेल्ड करना अधिक कठिन हो जाता है, विशेष रूप से मोटी दीवारों के साथ। 304 या 316 स्टेनलेस स्टील में सल्फर सांद्रता के उच्च अंत में, वेल्ड बीड दिखने में कम तरल और मध्यम सल्फर सामग्री की तुलना में अधिक खुरदरी होती है।
इलेक्ट्रोपॉलिश्ड स्टेनलेस स्टील पाइप के उत्पादकों ने देखा है कि 316 या 316L स्टेनलेस स्टील में सल्फर का मध्यम स्तर भी उनके सेमीकंडक्टर और बायोफार्मास्युटिकल ग्राहकों की चिकनी, गड्ढा-मुक्त आंतरिक सतहों की जरूरतों को पूरा करना मुश्किल बना देता है। ट्यूब की सतह के परिष्करण की चिकनाई को सत्यापित करने के लिए स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी का उपयोग तेजी से आम हो रहा है। आधार धातुओं में सल्फर गैर-धात्विक समावेशन या मैंगनीज सल्फाइड (एमएनएस) "स्ट्रिंगर" बनाता है, जिसे इलेक्ट्रोपॉलिशिंग के दौरान हटा दिया जाता है और 0.25-1.0 माइक्रोन रेंज में रिक्त स्थान छोड़ देता है।
इलेक्ट्रोपॉलिश्ड ट्यूबों के निर्माता और आपूर्तिकर्ता अपनी सतह परिष्करण आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए अल्ट्रा-लो सल्फर सामग्रियों के उपयोग की ओर बाजार को आगे बढ़ा रहे हैं। हालाँकि, समस्या केवल इलेक्ट्रोपॉलिश्ड ट्यूबों तक ही सीमित नहीं है, क्योंकि गैर-इलेक्ट्रोपॉलिश्ड ट्यूबों में पाइपिंग सिस्टम के निष्क्रियता के दौरान समावेशन हटा दिए जाते हैं। यह पाया गया है कि चिकनी सतह वाले क्षेत्रों की तुलना में रिक्त स्थान में गड्ढे बनने की अधिक संभावना होती है। इसलिए कम सल्फर, "स्वच्छ" सामग्रियों की ओर रुझान के कुछ वैध कारण हैं।
आर्क विक्षेपण। स्टेनलेस स्टील की वेल्डेबिलिटी में सुधार के अलावा, कुछ सल्फर की उपस्थिति मशीनेबिलिटी में भी सुधार करती है। नतीजतन, निर्माता और निर्माता निर्दिष्ट सल्फर सामग्री सीमा के उच्च अंत में सामग्री चुनते हैं। बहुत कम सल्फर सांद्रता वाले वेल्डिंग ट्यूबिंग को फिटिंग, वाल्व या उच्च सल्फर सामग्री वाले अन्य ट्यूबिंग से वेल्डिंग करने से वेल्डिंग की समस्याएँ पैदा हो सकती हैं क्योंकि आर्क कम सल्फर सामग्री वाले ट्यूबिंग की ओर पक्षपाती होगा। जब आर्क विक्षेपण होता है, तो उच्च-सल्फर पक्ष की तुलना में कम-सल्फर पक्ष पर प्रवेश गहरा हो जाता है, जो कि मिलान वाले सल्फर सांद्रता वाले पाइपों को वेल्डिंग करते समय होने वाली स्थिति के विपरीत है। चरम मामलों में, वेल्ड बीड पूरी तरह से कम-सल्फर सामग्री में प्रवेश कर सकता है और वेल्ड के अंदरूनी हिस्से को पूरी तरह से असंयोजित छोड़ सकता है (फिहे और सिमेनौ, 1982) 316L-SCQ) (VIM+VAR) ) का उपयोग कम सल्फर पाइपों में वेल्ड किए जाने वाले फिटिंग्स और अन्य घटकों के निर्माण के लिए किया जाता है। दो बहुत कम सल्फर सामग्रियों को एक दूसरे में वेल्ड करना, बहुत कम सल्फर सामग्री को उच्च सल्फर सामग्री के साथ वेल्ड करने की तुलना में बहुत आसान है।
कम सल्फर ट्यूबों के उपयोग की ओर बदलाव मुख्य रूप से चिकनी इलेक्ट्रोपॉलिश्ड आंतरिक ट्यूब सतहों को प्राप्त करने की आवश्यकता के कारण है। जबकि सतह खत्म और इलेक्ट्रोपॉलिशिंग अर्धचालक उद्योग और जैव प्रौद्योगिकी/दवा उद्योग दोनों के लिए महत्वपूर्ण है, सेमीकंडक्टर उद्योग विनिर्देश लिखते समय सेमी ने निर्दिष्ट किया कि प्रक्रिया गैस लाइनों के लिए 316 एल ट्यूबिंग में इष्टतम प्रदर्शन के लिए 0.004% सल्फर कैप होना चाहिए। सतह के सिरे। दूसरी ओर, एएसटीएम ने अपने एएसटीएम 270 विनिर्देश को संशोधित कर फार्मास्युटिकल-ग्रेड ट्यूबिंग को शामिल किया जो सल्फर सामग्री को 0.005 से 0.017% की सीमा तक सीमित करता है। इससे कम रेंज के सल्फर की तुलना में वेल्डिंग में कम कठिनाइयाँ होनी चाहिए। हालाँकि, यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि इस सीमित सीमा के भीतर भी,
अन्य ट्रेस तत्व। सल्फर, ऑक्सीजन, एल्यूमीनियम, सिलिकॉन और मैंगनीज सहित ट्रेस तत्व प्रवेश को प्रभावित करते पाए गए हैं। ऑक्साइड समावेशन के रूप में आधार धातु में मौजूद एल्यूमीनियम, सिलिकॉन, कैल्शियम, टाइटेनियम और क्रोमियम की ट्रेस मात्रा वेल्डिंग के दौरान स्लैग गठन से जुड़ी होती है।
विभिन्न तत्वों के प्रभाव संचयी होते हैं, इसलिए ऑक्सीजन की उपस्थिति कुछ कम सल्फर प्रभावों को संतुलित कर सकती है। एल्युमीनियम का उच्च स्तर सल्फर प्रवेश पर सकारात्मक प्रभाव का प्रतिकार कर सकता है। वेल्डिंग तापमान पर मैंगनीज वाष्पीकृत हो जाता है और वेल्डिंग ताप-प्रभावित क्षेत्र में जमा हो जाता है। ये मैंगनीज जमाव संक्षारण प्रतिरोध की हानि से जुड़े हैं। (कोहेन, 1997 देखें)। संक्षारण प्रतिरोध की इस हानि को रोकने के लिए अर्धचालक उद्योग वर्तमान में कम मैंगनीज और यहां तक ​​कि अति-कम मैंगनीज 316L सामग्रियों के साथ प्रयोग कर रहा है।
स्लैग गठन। स्लैग द्वीप कभी-कभी कुछ हीट के लिए स्टेनलेस स्टील बीड पर दिखाई देते हैं। यह स्वाभाविक रूप से एक सामग्री का मुद्दा है, लेकिन कभी-कभी वेल्डिंग मापदंडों में बदलाव इसे कम कर सकते हैं, या आर्गन/हाइड्रोजन मिश्रण में बदलाव वेल्ड को बेहतर बना सकते हैं। पोलार्ड ने पाया कि आधार धातु में एल्यूमीनियम से सिलिकॉन का अनुपात स्लैग गठन को प्रभावित करता है। अवांछित पट्टिका-प्रकार के स्लैग के गठन को रोकने के लिए, वह एल्यूमीनियम सामग्री को 0.010% और सिलिकॉन सामग्री को 0.5% पर रखने की सलाह देते हैं। हालांकि, जब Al/Si अनुपात इस स्तर से ऊपर होता है, तो पट्टिका प्रकार के बजाय गोलाकार स्लैग बन सकता है। इस प्रकार का स्लैग इलेक्ट्रोपॉलिशिंग के बाद गड्ढे छोड़ सकता है, जो उच्च शुद्धता वाले अनुप्रयोगों के लिए अस्वीकार्य है।
स्पंदन के साथ एकल-रन वेल्ड। मानक स्वचालित कक्षीय ट्यूब वेल्डिंग स्पंदित धारा और निरंतर स्थिर गति घूर्णन के साथ एकल पास वेल्ड है। यह तकनीक 1/8″ से लगभग 7″ तक के बाहरी व्यास और 0.083″ और उससे कम की दीवार मोटाई वाले पाइप के लिए उपयुक्त है। समयबद्ध प्री-पर्ज के बाद, आर्किंग होती है। ट्यूब की दीवार का प्रवेश एक समयबद्ध विलंब के दौरान पूरा होता है जिसमें आर्किंग मौजूद होती है लेकिन कोई घूर्णन नहीं होता है। इस घूर्णी विलंब के बाद, इलेक्ट्रोड वेल्ड जोड़ के चारों ओर घूमता है जब तक कि वेल्ड वेल्डिंग की अंतिम परत के दौरान वेल्ड के प्रारंभिक भाग से जुड़ नहीं जाता या उसे ओवरलैप नहीं कर देता। जब कनेक्शन पूरा हो जाता है, तो करंट एक समयबद्ध बूंद में बंद हो जाता है।
स्टेप मोड ("सिंक्रोनाइज़्ड" वेल्डिंग)। मोटी दीवार वाली सामग्रियों की फ़्यूज़न वेल्डिंग के लिए, आमतौर पर 0.083 इंच से अधिक, फ़्यूज़न वेल्डिंग पावर स्रोत का उपयोग सिंक्रोनस या स्टेप मोड में किया जा सकता है। सिंक्रोनस या स्टेप मोड में, वेल्डिंग करंट पल्स स्ट्रोक के साथ सिंक्रोनाइज़ होता है, इसलिए रोटर उच्च करंट पल्स के दौरान अधिकतम प्रवेश के लिए स्थिर होता है और कम करंट पल्स के दौरान चलता है। सिंक्रोनस तकनीकें पारंपरिक वेल्डिंग के लिए सेकंड के दसवें या सौवें हिस्से की तुलना में 0.5 से 1.5 सेकंड के क्रम में लंबे पल्स समय का उपयोग करती हैं। यह तकनीक 0.154″ या 6″ मोटी 40 गेज 40 पतली दीवार वाली पाइप को 0.154″ या 6″ दीवार मोटाई के साथ प्रभावी रूप से वेल्ड कर सकती है। स्टेप्ड तकनीक एक व्यापक वेल्ड का उत्पादन करती है, जो इसे दोष सहिष्णु बनाती है और अनियमित भागों जैसे पाइप फिटिंग को पाइप में वेल्डिंग करने के लिए सहायक होती है जहाँ आयामी सहनशीलता, कुछ मिसलिग्न्मेंट या सामग्री थर्मल असंगति में अंतर हो सकता है। इस प्रकार की वेल्डिंग के लिए लगभग दोगुने आर्क समय की आवश्यकता होती है यह पारंपरिक वेल्डिंग का एक कम उपयुक्त तरीका है तथा व्यापक, खुरदरी सीम के कारण अल्ट्रा-हाई-प्योरिटी (यूएचपी) अनुप्रयोगों के लिए कम उपयुक्त है।
प्रोग्राम करने योग्य चर। वेल्डिंग पावर स्रोतों की वर्तमान पीढ़ी माइक्रोप्रोसेसर-आधारित और स्टोर प्रोग्राम हैं जो वेल्डेड होने वाली पाइप के एक विशिष्ट व्यास (ओडी) और दीवार की मोटाई के लिए वेल्डिंग मापदंडों के संख्यात्मक मान निर्दिष्ट करते हैं, जिसमें शुद्धिकरण समय, वेल्डिंग वर्तमान, यात्रा गति (आरपीएम) शामिल है। ), परतों की संख्या और प्रति परत समय, पल्स समय, डाउनहिल समय, आदि। भराव तार के साथ कक्षीय ट्यूब वेल्ड के लिए, प्रोग्राम मापदंडों में वायर फीड स्पीड, मशाल दोलन आयाम और निवास समय, एवीसी (निरंतर चाप अंतराल प्रदान करने के लिए चाप वोल्टेज नियंत्रण), और अपस्लोप शामिल होंगे। संलयन वेल्डिंग करने के लिए, पाइप पर उपयुक्त इलेक्ट्रोड और पाइप क्लैंप आवेषण के साथ वेल्डिंग सिर स्थापित करें
गैर-प्रोग्रामेबल चर। लगातार अच्छी वेल्ड गुणवत्ता प्राप्त करने के लिए, वेल्डिंग मापदंडों को ध्यान से नियंत्रित किया जाना चाहिए। यह वेल्डिंग पावर स्रोत और वेल्डिंग प्रोग्राम की सटीकता के माध्यम से प्राप्त किया जाता है, जो कि पावर स्रोत में दर्ज निर्देशों का एक सेट है, जिसमें एक विशिष्ट आकार के पाइप या पाइप को वेल्डिंग करने के लिए वेल्डिंग पैरामीटर शामिल होते हैं। वेल्डिंग मानकों का एक प्रभावी सेट भी होना चाहिए, वेल्डिंग स्वीकृति मानदंड और कुछ वेल्डिंग निरीक्षण और गुणवत्ता नियंत्रण प्रणाली को निर्दिष्ट करना ताकि यह सुनिश्चित किया जा सके कि वेल्डिंग सहमत मानकों को पूरा करती है। हालांकि, वेल्डिंग मापदंडों के अलावा कुछ कारकों और प्रक्रियाओं को भी सावधानी से नियंत्रित किया जाना चाहिए। इन कारकों में अच्छे अंत तैयारी उपकरण का उपयोग, अच्छी सफाई और हैंडलिंग प्रथाएं, ट्यूबिंग या वेल्डेड होने वाले अन्य भागों की अच्छी आयामी सहनशीलता, सुसंगत टंगस्टन प्रकार और आकार, अत्यधिक शुद्ध निष्क्रिय गैसें, और सामग्री भिन्नताओं पर सावधानीपूर्वक ध्यान देना शामिल है।
पाइप अंत वेल्डिंग के लिए तैयारी की आवश्यकताएं मैनुअल वेल्डिंग की तुलना में ऑर्बिटल वेल्डिंग के लिए अधिक महत्वपूर्ण हैं। ऑर्बिटल पाइप वेल्डिंग के लिए वेल्डेड जोड़ आमतौर पर चौकोर बट जोड़ होते हैं। ऑर्बिटल वेल्डिंग में वांछित दोहराव प्राप्त करने के लिए, सटीक, सुसंगत, मशीनी अंत तैयारी की आवश्यकता होती है। चूंकि वेल्डिंग करंट दीवार की मोटाई पर निर्भर करता है, इसलिए छोर चौकोर होना चाहिए और OD या ID (OD या ID) पर कोई गड़गड़ाहट या बेवल नहीं होना चाहिए, जिसके परिणामस्वरूप अलग-अलग दीवार की मोटाई होगी।
पाइप के सिरों को वेल्ड हेड में एक साथ फिट होना चाहिए ताकि चौकोर बट जोड़ के सिरों के बीच कोई ध्यान देने योग्य अंतर न हो। हालांकि छोटे अंतराल के साथ वेल्डेड जोड़ प्राप्त किए जा सकते हैं, वेल्ड की गुणवत्ता प्रतिकूल रूप से प्रभावित हो सकती है। अंतर जितना बड़ा होगा, समस्या होने की उतनी ही अधिक संभावना है। खराब संयोजन के परिणामस्वरूप सोल्डरिंग पूरी तरह विफल हो सकती है। जॉर्ज फिशर और अन्य लोगों द्वारा बनाई गई पाइप आरी जो पाइप को काटती है और उसी ऑपरेशन में पाइप के सिरों का सामना करती है, या पोर्टेबल अंत तैयारी खराद जैसे कि प्रोटेम, वाच और अन्य द्वारा बनाई गई, अक्सर मशीनिंग के लिए उपयुक्त चिकनी अंत कक्षीय वेल्ड बनाने के लिए उपयोग की जाती है। चॉप आरी, हैकसॉ, बैंड आरी और ट्यूबिंग कटर इस उद्देश्य के लिए उपयुक्त नहीं हैं।
वेल्डिंग के लिए इनपुट पावर वाले वेल्डिंग मापदंडों के अतिरिक्त, ऐसे अन्य चर भी हैं जो वेल्डिंग पर गहरा प्रभाव डाल सकते हैं, लेकिन वे वास्तविक वेल्डिंग प्रक्रिया का हिस्सा नहीं हैं। इसमें टंगस्टन का प्रकार और आकार, आर्क को ढालने और वेल्ड जोड़ के अंदर शुद्ध करने के लिए उपयोग की जाने वाली गैस का प्रकार और शुद्धता, शुद्ध करने के लिए उपयोग की जाने वाली गैस प्रवाह दर, उपयोग किए जाने वाले हेड और पावर स्रोत का प्रकार, जोड़ का विन्यास और कोई अन्य प्रासंगिक जानकारी शामिल है। हम इन्हें "गैर-प्रोग्रामेबल" चर कहते हैं और उन्हें वेल्डिंग शेड्यूल पर रिकॉर्ड करते हैं। उदाहरण के लिए, ASME सेक्शन IX बॉयलर और प्रेशर वेसल कोड का अनुपालन करने के लिए वेल्डिंग प्रक्रियाओं के लिए वेल्डिंग प्रक्रिया विनिर्देश (WPS) में गैस के प्रकार को एक आवश्यक चर माना जाता है।
वेल्डिंग गैस। स्टेनलेस स्टील कमरे के तापमान पर वायुमंडलीय ऑक्सीजन ऑक्सीकरण के लिए प्रतिरोधी है। जब इसे इसके गलनांक (शुद्ध लोहे के लिए 1530 डिग्री सेल्सियस या 2800 डिग्री फारेनहाइट) तक गर्म किया जाता है तो यह आसानी से ऑक्सीकृत हो जाता है। निष्क्रिय आर्गन का उपयोग आमतौर पर एक परिरक्षण गैस के रूप में और कक्षीय GTAW प्रक्रिया के माध्यम से आंतरिक वेल्डेड जोड़ों को शुद्ध करने के लिए किया जाता है। ऑक्सीजन और नमी के सापेक्ष गैस की शुद्धता ऑक्सीकरण से प्रेरित मलिनकिरण की मात्रा निर्धारित करती है जो वेल्डिंग के बाद वेल्ड पर या उसके पास होती है। यदि पर्ज गैस उच्चतम गुणवत्ता की नहीं है या पर्ज प्रणाली पूरी तरह से रिसाव मुक्त नहीं है जैसे कि पर्ज प्रणाली में हवा की एक छोटी मात्रा लीक हो जाती है, तो ऑक्सीकरण हल्का चैती या नीला हो सकता है। CO2, हाइड्रोकार्बन, आदि, कुल 40 पीपीएम (अधिकतम) के लिए। एक सिलेंडर में उच्च शुद्धता वाला आर्गन या एक डेवर में तरल आर्गन 99.999% शुद्ध या 10 पीपीएम कुल अशुद्धियाँ हो सकती हैं, जिसमें अधिकतम 2 पीपीएम ऑक्सीजन हो सकती है। नोट: नैनोकेम या गेटकीपर जैसे गैस प्यूरीफायर का उपयोग शुद्धिकरण के दौरान किया जा सकता है ताकि संदूषण के स्तर को प्रति बिलियन (पीपीबी) भाग तक कम किया जा सके।
मिश्रित संरचना। 75% हीलियम/25% आर्गन और 95% आर्गन/5% हाइड्रोजन जैसे गैस मिश्रणों का उपयोग विशेष अनुप्रयोगों के लिए परिरक्षण गैसों के रूप में किया जा सकता है। दोनों मिश्रणों ने आर्गन के समान प्रोग्राम सेटिंग्स के तहत किए गए वेल्ड की तुलना में अधिक गर्म वेल्ड का उत्पादन किया। हीलियम मिश्रण विशेष रूप से कार्बन स्टील पर संलयन वेल्डिंग द्वारा अधिकतम प्रवेश के लिए उपयुक्त हैं। एक अर्धचालक उद्योग सलाहकार UHP अनुप्रयोगों के लिए परिरक्षण गैसों के रूप में आर्गन/हाइड्रोजन मिश्रण के उपयोग की वकालत करता है। हाइड्रोजन मिश्रण के कई फायदे हैं, लेकिन कुछ गंभीर नुकसान भी हैं। लाभ यह है कि यह एक गीला पोखर और एक चिकनी वेल्ड सतह का उत्पादन करता है, जो कि यथासंभव चिकनी आंतरिक सतह के साथ अल्ट्रा-उच्च दबाव गैस वितरण प्रणालियों को लागू करने के लिए आदर्श है। हाइड्रोजन की उपस्थिति एक कम करने वाला वातावरण प्रदान करती है, इसलिए यदि गैस मिश्रण में ऑक्सीजन के निशान मौजूद हैं, तो परिणामी वेल्ड शुद्ध आर्गन में समान ऑक्सीजन सांद्रता की तुलना में कम मलिनकिरण के साथ साफ दिखाई देगा। यह प्रभाव लगभग 5% हाइड्रोजन सामग्री पर इष्टतम है। कुछ 95/5% का उपयोग करते हैं आंतरिक वेल्ड बीड की उपस्थिति में सुधार करने के लिए आर्गन/हाइड्रोजन मिश्रण को आईडी पर्ज के रूप में उपयोग किया जाता है।
हाइड्रोजन मिश्रण को परिरक्षण गैस के रूप में उपयोग करने वाला वेल्ड बीड संकरा होता है, सिवाय इसके कि स्टेनलेस स्टील में सल्फर की मात्रा बहुत कम होती है और यह बिना मिश्रित आर्गन के समान धारा सेटिंग की तुलना में वेल्ड में अधिक गर्मी उत्पन्न करता है। आर्गन/हाइड्रोजन मिश्रण का एक महत्वपूर्ण नुकसान यह है कि चाप शुद्ध आर्गन की तुलना में बहुत कम स्थिर होता है, और चाप के बहाव की प्रवृत्ति होती है, जो गलत संलयन का कारण बनने के लिए पर्याप्त गंभीर होती है। जब एक अलग मिश्रित गैस स्रोत का उपयोग किया जाता है, तो चाप बहाव गायब हो सकता है, यह दर्शाता है कि यह संदूषण या खराब मिश्रण के कारण हो सकता है। क्योंकि चाप द्वारा उत्पन्न गर्मी हाइड्रोजन सांद्रता के साथ बदलती रहती है, इसलिए दोहराए जाने वाले वेल्ड को प्राप्त करने के लिए एक स्थिर सांद्रता आवश्यक है, और पहले से मिश्रित बोतलबंद गैस में अंतर होते हैं वेल्ड. आर्गन/हाइड्रोजन मिश्रण का उपयोग कार्बन स्टील या टाइटेनियम को वेल्ड करने के लिए नहीं किया जा सकता है।
TIG प्रक्रिया की एक विशिष्ट विशेषता यह है कि इसमें इलेक्ट्रोड का उपभोग नहीं होता है। टंगस्टन का गलनांक किसी भी धातु से अधिक (6098°F; 3370°C) होता है और यह एक अच्छा इलेक्ट्रॉन उत्सर्जक है, जो इसे गैर-उपभोज्य इलेक्ट्रोड के रूप में उपयोग के लिए विशेष रूप से उपयुक्त बनाता है। आर्क की शुरुआत और आर्क की स्थिरता में सुधार करने के लिए इसमें 2% दुर्लभ पृथ्वी ऑक्साइड जैसे कि सेरिया, लैंटानम ऑक्साइड या थोरियम ऑक्साइड मिलाकर इसके गुणों में सुधार किया जाता है। सेरियम टंगस्टन के बेहतर गुणों के कारण शुद्ध टंगस्टन का उपयोग GTAW में शायद ही कभी किया जाता है, विशेष रूप से कक्षीय GTAW अनुप्रयोगों के लिए। थोरियम टंगस्टन का उपयोग पहले की तुलना में कम किया जाता है क्योंकि वे कुछ हद तक रेडियोधर्मी होते हैं।
पॉलिश फिनिश वाले इलेक्ट्रोड आकार में अधिक समान होते हैं। चिकनी सतह हमेशा खुरदरी या असंगत सतह से बेहतर होती है, क्योंकि इलेक्ट्रोड ज्यामिति में स्थिरता सुसंगत, समान वेल्डिंग परिणामों के लिए महत्वपूर्ण है। टिप (DCEN) से उत्सर्जित इलेक्ट्रॉन टंगस्टन टिप से वेल्ड तक गर्मी स्थानांतरित करते हैं। एक महीन टिप वर्तमान घनत्व को बहुत अधिक रखने की अनुमति देती है, लेकिन इससे टंगस्टन का जीवनकाल छोटा हो सकता है। कक्षीय वेल्डिंग के लिए, टंगस्टन ज्यामिति और वेल्ड दोहराव की पुनरावृत्ति सुनिश्चित करने के लिए इलेक्ट्रोड टिप को यांत्रिक रूप से पीसना महत्वपूर्ण है। कुंद टिप वेल्ड से आर्क को टंगस्टन पर एक ही स्थान पर मजबूर करती है। टिप का व्यास आर्क के आकार और एक विशेष धारा पर प्रवेश की मात्रा को नियंत्रित करता है। टेपर कोण आर्क की वर्तमान/वोल्टेज विशेषताओं को प्रभावित करता है और इसे निर्दिष्ट और नियंत्रित किया जाना चाहिए। टंगस्टन की लंबाई महत्वपूर्ण है क्योंकि आर्क गैप को सेट करने के लिए टंगस्टन की ज्ञात लंबाई का उपयोग किया जा सकता है। एक विशिष्ट वर्तमान मान के लिए आर्क गैप वोल्टेज और इस प्रकार लागू की गई शक्ति को निर्धारित करता है। वेल्ड.
इलेक्ट्रोड का आकार और उसके टिप का व्यास वेल्डिंग करंट की तीव्रता के अनुसार चुना जाता है। यदि करंट इलेक्ट्रोड या उसके टिप के लिए बहुत अधिक है, तो यह टिप से धातु खो सकता है, और करंट के लिए बहुत बड़े टिप व्यास वाले इलेक्ट्रोड का उपयोग करने से आर्क बहाव हो सकता है। हम वेल्ड जोड़ की दीवार की मोटाई के अनुसार इलेक्ट्रोड और टिप व्यास निर्दिष्ट करते हैं और 0.093 इंच की दीवार मोटाई तक लगभग सभी चीजों के लिए 0.0625 व्यास का उपयोग करते हैं, जब तक कि उपयोग छोटे सटीक घटकों की वेल्डिंग के लिए 0.040 इंच व्यास वाले इलेक्ट्रोड के साथ उपयोग करने के लिए डिज़ाइन नहीं किया गया हो। वेल्डिंग प्रक्रिया की पुनरावृत्ति के लिए, टंगस्टन के प्रकार और फिनिश, लंबाई, टेपर कोण, व्यास, टिप व्यास और आर्क गैप सभी को निर्दिष्ट और नियंत्रित किया जाना चाहिए।
अधिक जानकारी के लिए कृपया बारबरा हेनॉन, तकनीकी प्रकाशन प्रबंधक, आर्क मशीन्स, इंक., 10280 ग्लेनोक्स बोलवर्ड, पैकोइमा, सीए 91331 से संपर्क करें। फोन: 818-896-9556. फैक्स: 818-890-3724.