Խմբագրի նշում. Pharmaceutical Online-ը ուրախ է ներկայացնել Arc Machines-ի ոլորտի փորձագետ Բարբարա Հենոնի կողմից կենսագործընթացային խողովակաշարերի ուղեծրային եռակցման վերաբերյալ այս չորս մասից բաղկացած հոդվածը: Այս հոդվածը վերցված է դոկտոր Հենոնի կողմից անցյալ տարվա վերջին ASME կոնֆերանսում ներկայացված զեկույցից:
Կանխեք կոռոզիայի դիմադրության կորուստը: Բարձր մաքրության ջուրը, ինչպիսիք են DI-ն կամ WFI-ն, շատ ագրեսիվ փորագրող է չժանգոտվող պողպատի համար: Բացի այդ, դեղագործական որակի WFI-ն ենթարկվում է բարձր ջերմաստիճանի (80°C) ցիկլավորման՝ ստերիլությունը պահպանելու համար: Կա նուրբ տարբերություն արտադրանքի համար մահացու կենդանի օրգանիզմներին պահելու համար ջերմաստիճանը բավականաչափ իջեցնելու և «կարմրավուն» արտադրությունը խթանելու համար ջերմաստիճանը բավականաչափ բարձրացնելու միջև: Կարմրավունը տարբեր կազմի շագանակագույն թաղանթ է, որն առաջանում է չժանգոտվող պողպատե խողովակաշարային համակարգի բաղադրիչների կոռոզիայի հետևանքով: Հիմնական բաղադրիչները կարող են լինել կեղտը և երկաթի օքսիդները, բայց կարող են նաև առկա լինել երկաթի, քրոմի և նիկելի տարբեր ձևեր: Կարմրավունի առկայությունը մահացու է որոշ արտադրանքի համար, և դրա առկայությունը կարող է հանգեցնել հետագա կոռոզիայի, չնայած այլ համակարգերում դրա առկայությունը, կարծես, բավականին անվնաս է:
Եռակցումը կարող է բացասաբար ազդել կոռոզիոն դիմադրության վրա: Տաք գույնը եռակցման ընթացքում եռակցման մասերի և HAZ-ների վրա նստվածք ստացած օքսիդացնող նյութի արդյունք է, հատկապես վնասակար է և կապված է դեղագործական ջրային համակարգերում կարմրավունի առաջացման հետ: Քրոմի օքսիդի առաջացումը կարող է առաջացնել տաք երանգ, թողնելով քրոմից զուրկ շերտ, որը ենթակա է կոռոզիայի: Տաք գույնը կարելի է հեռացնել թթու դնելով և հղկելով, մետաղը մակերեսից հեռացնելով, ներառյալ հիմքում ընկած քրոմից զուրկ շերտը, և կոռոզիոն դիմադրությունը վերականգնելով հիմնական մետաղի մակարդակին մոտ մակարդակների: Այնուամենայնիվ, թթու դնելը և հղկումը վնասակար են մակերեսի մակերեսի համար: Խողովակաշարային համակարգի պասիվացումը ազոտական ​​թթվով կամ քելացնող նյութի բանաձևերով կատարվում է եռակցման և արտադրության անբարենպաստ հետևանքները հաղթահարելու համար, նախքան խողովակաշարային համակարգի շահագործման հանձնումը: Օգերի էլեկտրոնային վերլուծությունը ցույց է տվել, որ քելացման պասիվացումը կարող է վերականգնել թթվածնի, քրոմի, երկաթի, նիկելի և մանգանի բաշխման մակերեսային փոփոխությունները, որոնք տեղի են ունեցել եռակցման և ջերմային ազդեցության գոտում՝ եռակցումից առաջ եղած վիճակին: Այնուամենայնիվ, պասիվացումը ազդում է միայն արտաքին մակերեսային շերտի վրա և չի թափանցում 50 անգստրեմից ցածր, մինչդեռ ջերմային գունավորումը կարող է տարածվել: 1000 անգստրեմ կամ ավելի մակերեսից ներքև։
Հետևաբար, չեռակցված հիմքերի մոտ կոռոզիակայուն խողովակաշարային համակարգեր տեղադրելու համար կարևոր է փորձել սահմանափակել եռակցման և արտադրության հետևանքով առաջացած վնասը այնպիսի մակարդակներով, որոնք կարելի է էապես վերականգնել պասիվացման միջոցով: Սա պահանջում է մաքրող գազի օգտագործում՝ նվազագույն թթվածնի պարունակությամբ և մատակարարում եռակցված միացման ներքին տրամագծին՝ առանց մթնոլորտային թթվածնով կամ խոնավությամբ աղտոտման: Ջերմության մուտքի ճշգրիտ վերահսկումը և եռակցման ընթացքում գերտաքացումից խուսափելը նույնպես կարևոր են կոռոզիոն դիմադրության կորուստը կանխելու համար: Արտադրական գործընթացի վերահսկումը՝ կրկնվող և հաստատուն բարձրորակ եռակցումներ ապահովելու համար, ինչպես նաև չժանգոտվող պողպատե խողովակների և բաղադրիչների ուշադիր մշակումը արտադրության ընթացքում՝ աղտոտումը կանխելու համար, բարձրորակ խողովակաշարային համակարգի համար կարևոր պահանջներ են, որը դիմացկուն է կոռոզիային և ապահովում է երկարատև արդյունավետ սպասարկում:
Բարձր մաքրության կենսաֆարմացևտիկական չժանգոտվող պողպատե խողովակաշարային համակարգերում օգտագործվող նյութերը վերջին տասնամյակում էվոլյուցիայի են ենթարկվել՝ կոռոզիայի դիմադրության բարելավման ուղղությամբ: 1980 թվականից առաջ օգտագործվող չժանգոտվող պողպատի մեծ մասը 304 չժանգոտվող պողպատ էր, քանի որ այն համեմատաբար էժան էր և բարելավում էր նախկինում օգտագործված պղնձի համեմատ: Փաստորեն, 300 շարքի չժանգոտվող պողպատները համեմատաբար հեշտ են մեքենայական մշակման համար, կարող են հալեցման ենթարկվել՝ առանց կոռոզիայի դիմադրության անտեղի կորստի, և չեն պահանջում հատուկ նախնական և հետջերմային մշակումներ:
Վերջերս 316 չժանգոտվող պողպատի օգտագործումը բարձր մաքրության խողովակաշարերում աճել է: 316 տեսակը կազմով նման է 304 տեսակին, բայց երկուսի համար էլ ընդհանուր քրոմի և նիկելի համաձուլվածքային տարրերից բացի, 316-ը պարունակում է մոտ 2% մոլիբդեն, ինչը զգալիորեն բարելավում է 316-ի կոռոզիոն դիմադրությունը: 304L և 316L տեսակները, որոնք կոչվում են «L» կարգեր, ունեն ավելի ցածր ածխածնի պարունակություն, քան ստանդարտ կարգերը (0.035% ընդդեմ 0.08%): Ածխածնի պարունակության այս նվազումը նախատեսված է եռակցման պատճառով առաջացող կարբիդի նստվածքների քանակը նվազեցնելու համար: Սա քրոմի կարբիդի առաջացումն է, որը քայքայում է քրոմի հիմնական մետաղի հատիկների սահմանները՝ այն դարձնելով կոռոզիայի ենթակա: Քրոմի կարբիդի առաջացումը, որը կոչվում է «զգայունացում», կախված է ժամանակից և ջերմաստիճանից և ավելի մեծ խնդիր է ձեռքով եռակցման ժամանակ: Մենք ցույց ենք տվել, որ AL-6XN գերաուստենիտային չժանգոտվող պողպատի օրբիտալ եռակցումը ապահովում է ավելի կոռոզիոն դիմացկուն եռակցումներ, քան ձեռքով կատարված նմանատիպ եռակցումները: Դա պայմանավորված է նրանով, որ օրբիտալ եռակցումը ապահովում է ճշգրիտ վերահսկողություն: ամպերաժ, պուլսացիա և ժամանակ, ինչը հանգեցնում է ավելի ցածր և ավելի միատարր ջերմային մուտքի, քան ձեռքով եռակցման դեպքում: Օրբիտալ եռակցումը «L» 304 և 316 դասարանների հետ համատեղ գործնականում վերացնում է կարբիդի նստվածքը որպես խողովակաշարային համակարգերում կոռոզիայի զարգացման գործոն:
Չժանգոտվող պողպատի ջերմությունից ջերմություն փոխակերպումը։ Չնայած եռակցման պարամետրերը և այլ գործոնները կարող են պահպանվել բավականին խիստ թույլատրելի սահմաններում, դեռևս կան տարբերություններ չժանգոտվող պողպատը ջերմությունից ջերմություն եռակցելու համար անհրաժեշտ ջերմային մուտքի մեջ։ Ջերմային համարը գործարանում որոշակի չժանգոտվող պողպատի հալույթին տրված խմբաքանակի համարն է։ Յուրաքանչյուր խմբաքանակի ճշգրիտ քիմիական կազմը գրանցվում է գործարանային փորձարկման արձանագրության (MTR) մեջ՝ խմբաքանակի նույնականացման կամ ջերմային համարի հետ միասին։ Մաքուր երկաթը հալվում է 1538°C (2800°F) ջերմաստիճանում, մինչդեռ համաձուլված մետաղները հալվում են ջերմաստիճանների որոշակի միջակայքում՝ կախված յուրաքանչյուր համաձուլվածքի կամ միկրոտարրի առկա տեսակից և կոնցենտրացիայից։ Քանի որ չժանգոտվող պողպատի ոչ մի երկու ջերմություն չի պարունակի յուրաքանչյուր տարրի ճիշտ նույն կոնցենտրացիան, եռակցման բնութագրերը կտարբերվեն վառարանից վառարան։
AOD խողովակի (վերևում) և EBR նյութի (ներքևում) վրա 316L խողովակի ուղեծրային եռակցումների Սկանավորող-մանրաթելային հետազոտությունը (ՍՄՄ) ցույց տվեց եռակցման գնդիկի հարթության զգալի տարբերություն։
Թեև մեկ եռակցման ընթացակարգը կարող է աշխատել նմանատիպ արտաքին տրամագիծ և պատի հաստություն ունեցող ջերմությունների մեծ մասի համար, որոշ ջերմություններ պահանջում են ավելի քիչ ամպերաժ, իսկ որոշները՝ ավելի բարձր ամպերաժ, քան սովորաբար։ Այդ պատճառով, տարբեր նյութերի տաքացումը շինհրապարակում պետք է ուշադիր հետևել՝ հնարավոր խնդիրներից խուսափելու համար։ Հաճախ նոր ջերմությունը պահանջում է ամպերաժի միայն փոքր փոփոխություն՝ բավարար եռակցման ընթացակարգ ապահովելու համար։
Ծծմբի խնդիր։ Տարրական ծծումբը երկաթի հանքաքարի հետ կապված խառնուրդ է, որը մեծապես հեռացվում է պողպատաձուլման գործընթացում։ AISI 304 և 316 տիպի չժանգոտվող պողպատները սահմանվում են 0.030% ծծմբի առավելագույն պարունակությամբ։ Ժամանակակից պողպատի վերամշակման գործընթացների, ինչպիսիք են արգոնի թթվածնի դեկարբուրացումը (AOD) և կրկնակի վակուումային հալեցման պրակտիկաների, ինչպիսիք են վակուումային ինդուկցիոն հալեցումը, որին հաջորդում է վակուումային աղեղային վերահալեցումը (VIM+VAR), զարգացման շնորհիվ հնարավոր է դարձել արտադրել պողպատներ, որոնք շատ յուրահատուկ են հետևյալ կերպ։ Նշվել է, որ եռակցման լողավազանի հատկությունները փոխվում են, երբ պողպատի ծծմբի պարունակությունը մոտ 0.008%-ից ցածր է։ Սա պայմանավորված է ծծմբի և, ավելի փոքր չափով, այլ տարրերի ազդեցությամբ եռակցման լողավազանի մակերեսային լարվածության ջերմաստիճանային գործակցի վրա, որը որոշում է հեղուկ լողավազանի հոսքի բնութագրերը։
Շատ ցածր ծծմբի կոնցենտրացիաների դեպքում (0.001% – 0.003%) եռակցման փոսի ներթափանցումը շատ լայն է դառնում՝ համեմատած միջին ծծմբի պարունակությամբ նյութերի վրա կատարված նմանատիպ եռակցումների հետ։ Ցածր ծծմբի պարունակությամբ չժանգոտվող պողպատե խողովակների վրա կատարված եռակցումները կունենան ավելի լայն եռակցումներ, մինչդեռ ավելի հաստ պատերով խողովակների վրա (0.065 դյույմ կամ 1.66 մմ կամ ավելի) ավելի մեծ հակում կլինի խորը եռակցման եռակցումներ կատարելու։ Երբ եռակցման հոսանքը բավարար է լիովին ներթափանցված եռակցում ստանալու համար, սա շատ ցածր ծծմբի պարունակությամբ նյութերը դժվարացնում է եռակցելը, հատկապես ավելի հաստ պատերով։ 304 կամ 316 չժանգոտվող պողպատի ծծմբի կոնցենտրացիայի ավելի բարձր սահմաններում եռակցման գնդիկը հակված է ավելի քիչ հեղուկ տեսք ունենալ և ավելի կոպիտ լինել, քան միջին ծծմբի պարունակությամբ նյութերը։ Հետևաբար, եռակցելիության համար իդեալական ծծմբի պարունակությունը կլինի մոտավորապես 0.005%-ից մինչև 0.017% սահմաններում, ինչպես նշված է ASTM A270 S2-ում՝ դեղագործական որակի խողովակների համար։
Էլեկտրամշակված չժանգոտվող պողպատե խողովակների արտադրողները նկատել են, որ 316 կամ 316L չժանգոտվող պողպատում ծծմբի նույնիսկ չափավոր մակարդակը դժվարացնում է իրենց կիսահաղորդչային և կենսադեղագործական հաճախորդների կարիքների բավարարումը՝ հարթ, փոսերից զերծ ներքին մակերեսների համար: Սկանավորող էլեկտրոնային մանրադիտակի կիրառումը խողովակի մակերեսի հարթությունը ստուգելու համար ավելի ու ավելի տարածված է դառնում: Պարզվել է, որ հիմնական մետաղներում ծծումբը առաջացնում է ոչ մետաղական ներառումներ կամ մանգանի սուլֆիդի (MnS) «շերտեր», որոնք հեռացվում են էլեկտրոմշակման ընթացքում և թողնում 0.25-1.0 միկրոն միջակայքում գտնվող խոռոչներ:
Էլեկտրամշակված խողովակների արտադրողներն ու մատակարարները շուկան մղում են դեպի գերցածր ծծմբի պարունակությամբ նյութերի օգտագործումը՝ իրենց մակերեսային մշակման պահանջները բավարարելու համար: Այնուամենայնիվ, խնդիրը չի սահմանափակվում միայն էլեկտրոմշակված խողովակներով, քանի որ ոչ էլեկտրոմշակված խողովակներում ներառուկները հեռացվում են խողովակաշարային համակարգի պասիվացման ընթացքում: Ապացուցված է, որ դատարկ տարածքներն ավելի հակված են փոսերի առաջացման, քան հարթ մակերեսները: Այսպիսով, կան որոշ հիմնավոր պատճառներ ցածր ծծմբի պարունակությամբ, «ավելի մաքուր» նյութերի միտման համար:
Աղեղի շեղում։ Բացի չժանգոտվող պողպատի եռակցելիությունը բարելավելուց, որոշակի քանակությամբ ծծմբի առկայությունը նաև բարելավում է մեքենայականությունը։ Արդյունքում, արտադրողները հակված են ընտրել նշված ծծմբի պարունակության միջակայքի ավելի բարձր սահմաններում գտնվող նյութեր։ Շատ ցածր ծծմբի կոնցենտրացիաներով խողովակները ամրակներին, փականներին կամ այլ խողովակներին, որոնք ունեն ավելի բարձր ծծմբի պարունակություն, կարող են եռակցման խնդիրներ առաջացնել, քանի որ աղեղը կուղղվի ցածր ծծմբի պարունակություն ունեցող խողովակներին։ Երբ տեղի է ունենում աղեղի շեղում, ներթափանցումը ավելի խորն է դառնում ցածր ծծմբի կողմում, քան բարձր ծծմբի կողմում, ինչը հակառակն է այն բանի, ինչ տեղի է ունենում համապատասխան ծծմբի կոնցենտրացիաներով խողովակներ եռակցելիս։ Ծայրահեղ դեպքերում, եռակցման գնդիկը կարող է ամբողջությամբ թափանցել ցածր ծծմբի պարունակությամբ նյութի մեջ և թողնել եռակցման ներքին մասը լիովին չհալված (Ֆիհեյ և Սիմենո, 1982)։ Ամրակների ծծմբի պարունակությունը խողովակի ծծմբի պարունակությանը համապատասխանեցնելու համար Փենսիլվանիայի Carpenter Technology Corporation-ի Carpenter Steel Division-ը ներկայացրել է ցածր ծծմբի (առավելագույնը 0.005%) 316 բար հաստությամբ նյութ (Type 316L-SCQ) (VIM+VAR)) Ցածր ծծմբի պարունակությամբ խողովակներին եռակցելու համար նախատեսված ամրակների և այլ բաղադրիչների արտադրություն: Երկու շատ ցածր ծծմբի պարունակությամբ նյութեր միմյանց եռակցելը շատ ավելի հեշտ է, քան շատ ցածր ծծմբի պարունակությամբ նյութը բարձր ծծմբի պարունակությամբ նյութին եռակցելը:
Ցածր ծծմբի պարունակությամբ խողովակների օգտագործման անցումը մեծապես պայմանավորված է հարթ էլեկտրոլիտիկորեն հղկված ներքին խողովակի մակերեսներ ստանալու անհրաժեշտությամբ: Չնայած մակերեսի մշակումը և էլեկտրոլիտիկ հղկումը կարևոր են ինչպես կիսահաղորդչային արդյունաբերության, այնպես էլ կենսատեխնոլոգիական/դեղագործական արդյունաբերության համար, SEMI-ն, կիսահաղորդչային արդյունաբերության տեխնիկական բնութագրերը գրելիս, նշել է, որ տեխնոլոգիական գազատարների համար նախատեսված 316L խողովակները պետք է ունենան 0.004% ծծմբի կափարիչ՝ օպտիմալ աշխատանքի համար: Մակերեսային ծայրերը, մյուս կողմից, փոփոխել է իրենց ASTM 270 տեխնիկական բնութագրերը՝ ներառելով դեղագործական որակի խողովակներ, որոնք սահմանափակում են ծծմբի պարունակությունը 0.005-ից մինչև 0.017%: Սա պետք է հանգեցնի ավելի քիչ եռակցման դժվարությունների՝ համեմատած ցածր ծծմբի պարունակությամբ խողովակների կամ կցամասերի հետ: Այնուամենայնիվ, պետք է նշել, որ նույնիսկ այս սահմանափակ միջակայքում, ցածր ծծմբի պարունակությամբ խողովակները բարձր ծծմբի պարունակությամբ խողովակներին կամ կցամասերին եռակցելիս դեռևս կարող է առաջանալ աղեղի շեղում, և տեղադրողները պետք է ուշադիր հետևեն նյութի տաքացմանը և ստուգեն նախքան արտադրությունը: Զոդման համատեղելիությունը տաքացման միջև: Եռակցումների արտադրություն:
այլ միկրոտարրեր։ Պարզվել է, որ ծծումբը, թթվածինը, ալյումինը, սիլիցիումը և մանգանը, ներառյալ միկրոտարրերը, ազդում են ներթափանցման վրա։ Հիմնական մետաղում օքսիդային ներառումների տեսքով առկա ալյումինի, սիլիցիումի, կալցիումի, տիտանի և քրոմի հետքային քանակությունները կապված են եռակցման ընթացքում խարամի առաջացման հետ։
Տարբեր տարրերի ազդեցությունը կուտակային է, ուստի թթվածնի առկայությունը կարող է չեզոքացնել ծծմբի ցածր պարունակության որոշ ազդեցություններ: Ալյումինի բարձր մակարդակը կարող է չեզոքացնել ծծմբի ներթափանցման վրա դրական ազդեցությունը: Մանգանը գոլորշիանում է եռակցման ջերմաստիճանում և նստվածք է տալիս եռակցման ջերմային ազդեցության գոտում: Այս մանգանային նստվածքները կապված են կոռոզիոն դիմադրության կորստի հետ (տե՛ս Քոհեն, 1997): Կիսահաղորդչային արդյունաբերությունը ներկայումս փորձարկումներ է անում ցածր մանգանի և նույնիսկ գերցածր մանգան 316L պարունակությամբ նյութերի հետ՝ կոռոզիոն դիմադրության այս կորուստը կանխելու համար:
Խարամի առաջացում։ Որոշակի տաքացումների ժամանակ չժանգոտվող պողպատե գնդիկի վրա երբեմն հայտնվում են խարամի կղզյակներ։ Սա բնույթով նյութական խնդիր է, բայց երբեմն եռակցման պարամետրերի փոփոխությունները կարող են նվազագույնի հասցնել դա, կամ արգոն/ջրածնի խառնուրդի փոփոխությունները կարող են բարելավել եռակցումը։ Փոլարդը պարզել է, որ հիմնական մետաղում ալյումինի և սիլիցիումի հարաբերակցությունը ազդում է խարամի առաջացման վրա։ Անցանկալի շերտավոր խարամի առաջացումը կանխելու համար նա խորհուրդ է տալիս ալյումինի պարունակությունը պահպանել 0.010%, իսկ սիլիցիումի պարունակությունը՝ 0.5%։ Այնուամենայնիվ, երբ Al/Si հարաբերակցությունը այս մակարդակից բարձր է, կարող է առաջանալ գնդաձև խարամ, այլ ոչ թե շերտավոր։ Այս տեսակի խարամը կարող է փոսիկներ թողնել էլեկտրոփայլեցումից հետո, ինչը անընդունելի է բարձր մաքրության կիրառությունների համար։ Եռակցման արտաքին մակերեսին առաջացող խարամի կղզյակները կարող են առաջացնել անհավասար ներթափանցում ներքին անցքի մեջ և կարող են հանգեցնել անբավարար ներթափանցման։ Ներքին եռակցման գնդիկի վրա առաջացող խարամի կղզյակները կարող են ենթակա լինել կոռոզիայի։
Միանգամյա եռակցում՝ պուլսացիայով։ Ստանդարտ ավտոմատ ուղեծրային խողովակի եռակցումը միանգամյա եռակցում՝ իմպուլսային հոսանքով և անընդհատ հաստատուն արագությամբ պտտմամբ։ Այս տեխնիկան հարմար է 1/8″-ից մինչև մոտավորապես 7″ արտաքին տրամագծերով և 0.083″ և ավելի ցածր պատի հաստությամբ խողովակների համար։ Ժամանակավոր նախնական մաքրումից հետո տեղի է ունենում աղեղի առաջացում։ Խողովակի պատի ներթափանցումը տեղի է ունենում ժամանակային ուշացման ընթացքում, որի ընթացքում աղեղի առաջացում կա, բայց պտտում տեղի չի ունենում։ Այս պտտման ուշացումից հետո էլեկտրոդը պտտվում է եռակցման միացման շուրջ, մինչև եռակցումը միանա կամ համընկնի եռակցման սկզբնական մասի հետ եռակցման վերջին շերտի ընթացքում։ Երբ միացումն ավարտված է, հոսանքը նվազում է ժամանակային անկմամբ։
Քայլային ռեժիմ («սինխրոնացված» եռակցում): Ավելի հաստ պատերով նյութերի, որոնք սովորաբար մեծ են 0.083 դյույմից, միաձուլման եռակցման համար միաձուլման եռակցման էներգիայի աղբյուրը կարող է օգտագործվել սինխրոն կամ քայլային ռեժիմով: Սինխրոն կամ քայլային ռեժիմում եռակցման հոսանքի իմպուլսը սինխրոն է հարվածի հետ, ուստի ռոտորը անշարժ է՝ բարձր հոսանքի իմպուլսների ժամանակ առավելագույն ներթափանցման համար և շարժվում է ցածր հոսանքի իմպուլսների ժամանակ: Սինխրոն տեխնիկան օգտագործում է ավելի երկար իմպուլսային ժամանակներ՝ 0.5-ից 1.5 վայրկյանի կարգի, համեմատած ավանդական եռակցման վայրկյանի տասներորդ կամ հարյուրերորդ իմպուլսային ժամանակի հետ: Այս տեխնիկան կարող է արդյունավետորեն եռակցել 0.154 դյույմ կամ 6 դյույմ հաստությամբ 40 տրամաչափի 40 բարակ պատերով խողովակ՝ 0.154 դյույմ կամ 6 դյույմ պատի հաստությամբ: Քայլային տեխնիկան ստեղծում է ավելի լայն եռակցում, ինչը այն դարձնում է խափանումների նկատմամբ դիմացկուն և օգտակար անկանոն մասերի, ինչպիսիք են խողովակների միացումները, եռակցման համար, որտեղ կարող են լինել չափերի հանդուրժողականության տարբերություններ, որոշակի անհամապատասխանություն կամ նյութի ջերմային անհամատեղելիություն: Այս տեսակի եռակցումը պահանջում է մոտավորապես կրկնակի աղեղային ժամանակ, քան ավանդական եռակցումը, և ավելի քիչ հարմար է գերբարձր մաքրության (UHP) կիրառությունների համար՝ ավելի լայն, ավելի կոպիտ կար։
Ծրագրավորվող փոփոխականներ։ Եռակցման էներգիայի աղբյուրների ներկայիս սերունդը միկրոպրոցեսորային և պահեստային ծրագրեր են, որոնք նշում են եռակցման պարամետրերի թվային արժեքները եռակցվող խողովակի որոշակի տրամագծի (OD) և պատի հաստության համար, ներառյալ մաքրման ժամանակը, եռակցման հոսանքը, շարժման արագությունը (RPM) ), շերտերի քանակը և մեկ շերտի ժամանակը, իմպուլսի ժամանակը, վայրէջքի ժամանակը և այլն։ Լցնող մետաղալարով ավելացված ուղեծրային խողովակային եռակցումների համար ծրագրի պարամետրերը կներառեն մետաղալարի մատակարարման արագությունը, ջահի տատանման ամպլիտուդը և կանգառի ժամանակը, AVC-ն (աղեղային լարման կառավարում՝ աղեղային մշտական ​​բացը ապահովելու համար) և վերելքը։ Հալված եռակցում կատարելու համար խողովակի վրա տեղադրեք եռակցման գլուխը՝ համապատասխան էլեկտրոդով և խողովակի սեղմակով ներդիրներով, և էներգիայի աղբյուրի հիշողությունից կանչեք եռակցման ժամանակացույցը կամ ծրագիրը։ Եռակցման հաջորդականությունը սկսվում է կոճակի կամ թաղանթային վահանակի ստեղնի սեղմմամբ, և եռակցումը շարունակվում է առանց օպերատորի միջամտության։
Ոչ ծրագրավորվող փոփոխականներ։ Մշտապես լավ եռակցման որակ ստանալու համար եռակցման պարամետրերը պետք է ուշադիր վերահսկվեն։ Սա իրականացվում է եռակցման էներգիայի աղբյուրի ճշգրտության և եռակցման ծրագրի միջոցով, որը որոշակի չափի խողովակի կամ խողովակի եռակցման համար էներգիայի աղբյուր մուտքագրվող հրահանգների ամբողջություն է, որը բաղկացած է եռակցման պարամետրերից։ Պետք է նաև լինի եռակցման ստանդարտների արդյունավետ ամբողջություն, որը սահմանում է եռակցման ընդունման չափանիշները և որոշակի եռակցման ստուգման և որակի վերահսկման համակարգ՝ ապահովելու համար, որ եռակցումը համապատասխանում է համաձայնեցված ստանդարտներին։ Այնուամենայնիվ, եռակցման պարամետրերից բացի որոշակի գործոններ և ընթացակարգեր նույնպես պետք է ուշադիր վերահսկվեն։ Այս գործոնները ներառում են լավ ծայրերի նախապատրաստման սարքավորումների օգտագործումը, լավ մաքրման և մշակման պրակտիկան, եռակցվող խողովակների կամ այլ մասերի լավ չափսերի հանդուրժողականությունը, վոլֆրամի համապատասխան տեսակը և չափը, բարձր մաքրված իներտ գազերը և նյութի տատանումների նկատմամբ ուշադիր ուշադրությունը։ - բարձր ջերմաստիճան։
Խողովակների ծայրերի եռակցման նախապատրաստման պահանջները ավելի կարևոր են ուղեծրային եռակցման համար, քան ձեռքով եռակցման համար: Ուղեծրային խողովակների եռակցման համար եռակցված միացումները սովորաբար քառակուսի հետույքային միացումներ են: Ուղեծրային եռակցման ցանկալի կրկնելիությանը հասնելու համար անհրաժեշտ է ճշգրիտ, հետևողական, մեքենայացված ծայրերի նախապատրաստում: Քանի որ եռակցման հոսանքը կախված է պատի հաստությունից, ծայրերը պետք է լինեն քառակուսի՝ առանց արտաքին կամ ներքին չափի (ՕԴ կամ Ներքին չափ), ինչը կհանգեցնի պատի տարբեր հաստությունների:
Խողովակի ծայրերը պետք է միանան եռակցման գլխիկին, որպեսզի քառակուսի հետևի միացման ծայրերի միջև նկատելի բաց չլինի։ Չնայած կարելի է իրականացնել փոքր բացերով եռակցված միացումներ, եռակցման որակը կարող է բացասաբար ազդել։ Որքան մեծ է բացը, այնքան ավելի հավանական է, որ խնդիր կա։ Վատ հավաքումը կարող է հանգեցնել եռակցման լիակատար ձախողման։ Ջորջ Ֆիշերի և այլոց կողմից պատրաստված խողովակաշարային սղոցները, որոնք կտրում են խողովակը և երեսպատում խողովակի ծայրերը նույն գործողությամբ, կամ շարժական ծայրերի նախապատրաստման խառատահաստոցները, ինչպիսիք են Protem-ը, Wachs-ը և այլք, հաճախ օգտագործվում են հարթ ծայրերի ուղեծրային եռակցումներ պատրաստելու համար, որոնք հարմար են մեքենայացման համար։ Կտրող սղոցները, մետաղական սղոցները, ժապավենային սղոցները և խողովակների կտրիչները հարմար չեն այս նպատակի համար։
Բացի եռակցման համար հզորություն մտցնող եռակցման պարամետրերից, կան այլ փոփոխականներ, որոնք կարող են խոր ազդեցություն ունենալ եռակցման վրա, բայց դրանք իրական եռակցման ընթացակարգի մաս չեն կազմում: Սա ներառում է վոլֆրամի տեսակը և չափը, աղեղը պաշտպանելու և եռակցման միացման ներսը մաքրելու համար օգտագործվող գազի տեսակը և մաքրությունը, մաքրման համար օգտագործվող գազի հոսքի արագությունը, օգտագործվող գլխիկի և էներգիայի աղբյուրի տեսակը, միացման կոնֆիգուրացիան և ցանկացած այլ համապատասխան տեղեկատվություն: Մենք այս փոփոխականները անվանում ենք «ոչ ծրագրավորվող» և գրանցում ենք եռակցման ժամանակացույցում: Օրինակ, գազի տեսակը համարվում է էական փոփոխական եռակցման ընթացակարգերի սպեցիֆիկացիայում (WPS), որպեսզի եռակցման ընթացակարգերը համապատասխանեն ASME Section IX Boiler and Pressure Water Code-ին: Գազի տեսակի կամ գազային խառնուրդի տոկոսների փոփոխությունները կամ ID մաքրման վերացումը պահանջում են եռակցման ընթացակարգի վերահաստատում:
Եռակցման գազ։ Անջրանցիկ պողպատը սենյակային ջերմաստիճանում դիմացկուն է մթնոլորտային թթվածնի օքսիդացմանը։ Երբ այն տաքացվում է մինչև հալման կետը (1530°C կամ 2800°F մաքուր երկաթի համար), այն հեշտությամբ օքսիդացվում է։ Իներտ արգոնն առավել հաճախ օգտագործվում է որպես պաշտպանիչ գազ և ներքին եռակցված միացումները մաքրելու համար՝ ուղեծրային GTAW գործընթացի միջոցով։ Գազի մաքրությունը թթվածնի և խոնավության նկատմամբ որոշում է օքսիդացման հետևանքով առաջացած գունաթափման քանակը, որը եռակցումից հետո տեղի է ունենում եռակցման վրա կամ դրա մոտակայքում։ Եթե մաքրման գազը բարձրագույն որակի չէ, կամ եթե մաքրման համակարգը լիովին զերծ չէ արտահոսքից, այնպես որ փոքր քանակությամբ օդ է ներթափանցում մաքրման համակարգ, օքսիդացումը կարող է լինել բաց կապտավուն կամ կապտավուն։ Իհարկե, մաքրման բացակայության դեպքում կեղևոտ սև մակերեսը, որը սովորաբար անվանում են «քաղցրացված»։ Գլաններով մատակարարվող եռակցման աստիճանի արգոնը 99.996-99.997% մաքուր է, կախված մատակարարից, և պարունակում է 5-7 ppm թթվածին և այլ խառնուրդներ, ներառյալ H2O, O2, CO2, ածխաջրածիններ և այլն, ընդհանուր առմամբ 40 ppm տարեկան։ առավելագույնը։ Բարձր մաքրության արգոնը բալոնում կամ հեղուկ արգոնը Դյուարում կարող է լինել 99.999% մաքուր կամ 10 ppm ընդհանուր խառնուրդներ, առավելագույնը 2 ppm թթվածնով։ ՆՇՈՒՄ. Գազամաքրիչները, ինչպիսիք են Nanochem-ը կամ Gatekeeper-ը, կարող են օգտագործվել մաքրման ընթացքում՝ աղտոտվածության մակարդակը միլիարդի մասերի (ppb) սահմաններում նվազեցնելու համար։
խառը կազմ։ 75% հելիում/25% արգոն և 95% արգոն/5% ջրածին պարունակող գազային խառնուրդները կարող են օգտագործվել որպես պաշտպանիչ գազեր հատուկ կիրառությունների համար։ Երկու խառնուրդներն էլ առաջացրել են ավելի տաք եռակցումներ, քան արգոնի նույն ծրագրային կարգավորումներով կատարվածները։ Հելիումային խառնուրդները հատկապես հարմար են ածխածնային պողպատի վրա հալեցման եռակցման միջոցով առավելագույն ներթափանցման համար։ Կիսահաղորդչային արդյունաբերության խորհրդատուն խորհուրդ է տալիս օգտագործել արգոն/ջրածնի խառնուրդներ որպես պաշտպանիչ գազեր UHP կիրառությունների համար։ Ջրածնի խառնուրդներն ունեն մի քանի առավելություններ, բայց նաև որոշ լուրջ թերություններ։ Առավելությունն այն է, որ այն առաջացնում է ավելի խոնավ լճակ և ավելի հարթ եռակցման մակերես, ինչը իդեալական է գերբարձր ճնշման գազի մատակարարման համակարգեր իրականացնելու համար՝ հնարավորինս հարթ ներքին մակերեսով։ Ջրածնի առկայությունը ապահովում է վերականգնող մթնոլորտ, ուստի եթե գազային խառնուրդում առկա են թթվածնի հետքեր, արդյունքում ստացված եռակցումը ավելի մաքուր տեսք կունենա՝ ավելի քիչ գունաթափմամբ, քան մաքուր արգոնի մեջ նմանատիպ թթվածնի կոնցենտրացիան։ Այս ազդեցությունը օպտիմալ է մոտ 5% ջրածնի պարունակության դեպքում։ Ոմանք օգտագործում են 95/5% արգոն/ջրածնի խառնուրդ որպես ID մաքրում՝ ներքին եռակցման գնդիկի տեսքը բարելավելու համար։
Ջրածնի խառնուրդը որպես պաշտպանիչ գազ օգտագործող եռակցման ուլունքն ավելի նեղ է, բացառությամբ այն բանի, որ չժանգոտվող պողպատն ունի շատ ցածր ծծմբի պարունակություն և եռակցման մեջ ավելի շատ ջերմություն է առաջացնում, քան նույն հոսանքի կարգավորումը՝ չխառնված արգոնով։ Արգոն/ջրածնի խառնուրդների էական թերությունն այն է, որ աղեղը շատ ավելի քիչ կայուն է, քան մաքուր արգոնը, և աղեղի շեղման հակում կա, որը բավականաչափ ուժեղ է, որպեսզի սխալ միաձուլում առաջացնի։ Աղեղի շեղումը կարող է անհետանալ, երբ օգտագործվում է այլ խառը գազի աղբյուր, ինչը ենթադրում է, որ այն կարող է առաջանալ աղտոտման կամ վատ խառնման պատճառով։ Քանի որ աղեղի կողմից առաջացող ջերմությունը տատանվում է ջրածնի կոնցենտրացիայի հետ, կրկնվող եռակցումներ ստանալու համար անհրաժեշտ է մշտական ​​կոնցենտրացիա, և կան տարբերություններ նախապես խառնված բալոնային գազի մեջ։ Մեկ այլ թերություն այն է, որ վոլֆրամի կյանքի տևողությունը զգալիորեն կրճատվում է, երբ օգտագործվում է ջրածնի խառնուրդ։ Չնայած խառը գազից վոլֆրամի վատթարացման պատճառը չի որոշվել, հաղորդվել է, որ աղեղն ավելի դժվար է, և վոլֆրամը կարող է անհրաժեշտ լինել փոխարինել մեկ կամ երկու եռակցումից հետո։ Արգոն/ջրածնի խառնուրդները չեն կարող օգտագործվել ածխածնային պողպատ կամ տիտանի եռակցման համար։
TIG գործընթացի առանձնահատկությունն այն է, որ այն էլեկտրոդներ չի սպառում: Վոլֆրամն ունի բոլոր մետաղների մեջ ամենաբարձր հալման կետը (6098°F; 3370°C) և լավ էլեկտրոնների ճառագայթիչ է, ինչը այն հատկապես հարմար է դարձնում որպես ոչ սպառվող էլեկտրոդ օգտագործելու համար: Դրա հատկությունները բարելավվում են որոշակի հազվագյուտ հողային օքսիդների, ինչպիսիք են ցերիումը, լանթանի օքսիդը կամ թորիումի օքսիդը, 2% ավելացնելով՝ աղեղի մեկնարկը և աղեղի կայունությունը բարելավելու համար: Մաքուր վոլֆրամը հազվադեպ է օգտագործվում GTAW-ում՝ ցերիումի վոլֆրամի գերազանց հատկությունների պատճառով, հատկապես ուղեծրային GTAW կիրառությունների համար: Թորիումի վոլֆրամն օգտագործվում է ավելի քիչ, քան անցյալում, քանի որ այն որոշ չափով ռադիոակտիվ է:
Փայլեցված մակերեսով էլեկտրոդները չափսերով ավելի միատարր են։ Հարթ մակերեսը միշտ նախընտրելի է կոպիտ կամ անհամապատասխան մակերեսից, քանի որ էլեկտրոդի երկրաչափության հետևողականությունը կարևոր է հետևողական, միատարր եռակցման արդյունքների համար։ Ծայրից (DCEN) արձակվող էլեկտրոնները ջերմությունը փոխանցում են վոլֆրամի ծայրից եռակցման։ Ավելի նուրբ ծայրը թույլ է տալիս պահպանել հոսանքի խտությունը շատ բարձր, բայց կարող է հանգեցնել վոլֆրամի կյանքի ավելի կարճ տևողության։ Օրբիտալ եռակցման համար կարևոր է մեխանիկորեն հղկել էլեկտրոդի ծայրը՝ վոլֆրամի երկրաչափության և եռակցման կրկնելիությունն ապահովելու համար։ Բութ ծայրը աղեղը եռակցումից մղում է վոլֆրամի նույն կետը։ Ծայրի տրամագիծը կարգավորում է աղեղի ձևը և ներթափանցման քանակը որոշակի հոսանքի դեպքում։ Կոնաձև անկյունը ազդում է աղեղի հոսանքի/լարման բնութագրերի վրա և պետք է նշվի և վերահսկվի։ Վոլֆրամի երկարությունը կարևոր է, քանի որ վոլֆրամի հայտնի երկարությունը կարող է օգտագործվել աղեղի բացը սահմանելու համար։ Հոսանքի որոշակի արժեքի համար աղեղի բացը որոշում է լարումը և, հետևաբար, եռակցմանը կիրառվող հզորությունը։
Էլեկտրոդի չափը և ծայրի տրամագիծը ընտրվում են եռակցման հոսանքի ինտենսիվության համաձայն: Եթե հոսանքը չափազանց բարձր է էլեկտրոդի կամ դրա ծայրի համար, այն կարող է մետաղ կորցնել ծայրից, իսկ ծայրի տրամագծով էլեկտրոդների օգտագործումը, որը չափազանց մեծ է հոսանքի համար, կարող է առաջացնել աղեղի շեղում: Մենք նշում ենք էլեկտրոդի և ծայրի տրամագիծը եռակցման միացման պատի հաստության հիման վրա և օգտագործում ենք 0.0625 տրամագիծ գրեթե ամեն ինչի համար մինչև 0.093 դյույմ պատի հաստություն, եթե օգտագործումը նախատեսված չէ 0.040 դյույմ տրամագծով էլեկտրոդներով փոքր ճշգրիտ բաղադրիչների եռակցման համար: Եռակցման գործընթացի կրկնելիության համար պետք է նշվեն և վերահսկվեն վոլֆրամի տեսակը և մակերեսը, երկարությունը, կոնաձև անկյունը, տրամագիծը, ծայրի տրամագիծը և աղեղի բացը: Խողովակային եռակցման կիրառությունների համար միշտ խորհուրդ է տրվում ցերիումի վոլֆրամը, քանի որ այս տեսակն ունի շատ ավելի երկար ծառայության ժամկետ, քան մյուս տեսակները, և ունի գերազանց աղեղային բռնկման բնութագրեր: Ցերիումի վոլֆրամը ոչ ռադիոակտիվ է:
Լրացուցիչ տեղեկությունների համար խնդրում ենք կապվել Բարբարա Հենոնի՝ տեխնիկական հրատարակությունների մենեջերի հետ, Arc Machines, Inc., 10280 Glenoaks Blvd., Pacoima, CA 91331: Հեռախոս՝ 818-896-9556, Ֆաքս՝ 818-890-3724: