Catatan Editor: Pharmaceutical Online dengan senang hati menyajikan artikel empat bagian tentang pengelasan orbital perpipaan bioproses oleh pakar industri Barbara Henon dari Arc Machines. Artikel ini diadaptasi dari presentasi Dr. Henon di konferensi ASME akhir tahun lalu.
Mencegah hilangnya ketahanan terhadap korosi. Air dengan kemurnian tinggi seperti DI atau WFI adalah zat pengotor yang sangat agresif untuk baja tahan karat. Selain itu, WFI tingkat farmasi didaur ulang pada suhu tinggi (80°C) untuk mempertahankan sterilitas. Ada perbedaan halus antara menurunkan suhu cukup untuk mendukung organisme hidup yang mematikan produk dan menaikkan suhu cukup untuk mendorong produksi "perona". Perona adalah lapisan cokelat dengan komposisi bervariasi yang disebabkan oleh korosi komponen sistem perpipaan baja tahan karat. Kotoran dan oksida besi mungkin merupakan komponen utama, tetapi berbagai bentuk besi, kromium, dan nikel juga dapat hadir. Kehadiran perona mematikan bagi beberapa produk dan kehadirannya dapat menyebabkan korosi lebih lanjut, meskipun kehadirannya dalam sistem lain tampaknya cukup jinak.
Pengelasan dapat berdampak buruk pada ketahanan korosi. Warna panas merupakan hasil dari material pengoksidasi yang mengendap pada lasan dan HAZ selama pengelasan, sangat merugikan, dan dikaitkan dengan pembentukan warna merah pada sistem air farmasi. Pembentukan oksida kromium dapat menyebabkan warna panas, meninggalkan lapisan yang kekurangan kromium yang rentan terhadap korosi. Warna panas dapat dihilangkan dengan pengawetan dan penggilingan, menghilangkan logam dari permukaan, termasuk lapisan yang kekurangan kromium di bawahnya, dan memulihkan ketahanan korosi ke tingkat yang mendekati tingkat logam dasar. Namun, pengawetan dan penggilingan merugikan penyelesaian permukaan. Pasivasi sistem perpipaan dengan asam nitrat atau formulasi agen khelasi dilakukan untuk mengatasi efek buruk pengelasan dan fabrikasi sebelum sistem perpipaan mulai digunakan. Analisis elektron auger menunjukkan bahwa pasivasi khelasi dapat memulihkan perubahan permukaan dalam distribusi oksigen, kromium, besi, nikel, dan mangan yang terjadi pada las dan zona yang terkena panas ke keadaan sebelum pengelasan. Namun, pasivasi hanya memengaruhi lapisan permukaan luar dan tidak menembus di bawah 50 angstrom, sedangkan pewarnaan termal dapat meluas 1000 angstrom atau lebih di bawah permukaan.
Oleh karena itu, untuk memasang sistem perpipaan tahan korosi di dekat substrat yang tidak dilas, penting untuk mencoba membatasi kerusakan yang disebabkan oleh pengelasan dan fabrikasi ke tingkat yang dapat dipulihkan secara substansial melalui pasivasi. Ini memerlukan penggunaan gas pembersih dengan kandungan oksigen minimal dan pengiriman ke diameter dalam sambungan las tanpa kontaminasi oleh oksigen atmosfer atau kelembapan. Kontrol yang akurat terhadap masukan panas dan penghindaran panas berlebih selama pengelasan juga penting untuk mencegah hilangnya ketahanan terhadap korosi. Mengontrol proses manufaktur untuk mencapai las berkualitas tinggi yang dapat diulang dan konsisten, serta penanganan pipa dan komponen baja tahan karat secara hati-hati selama manufaktur untuk mencegah kontaminasi, merupakan persyaratan penting untuk sistem perpipaan berkualitas tinggi yang tahan terhadap korosi dan memberikan layanan produktif jangka panjang.
Bahan-bahan yang digunakan dalam sistem perpipaan baja tahan karat biofarmasi dengan kemurnian tinggi telah mengalami evolusi ke arah peningkatan ketahanan terhadap korosi selama dekade terakhir. Kebanyakan baja tahan karat yang digunakan sebelum tahun 1980 adalah baja tahan karat 304 karena harganya relatif murah dan merupakan perbaikan atas tembaga yang digunakan sebelumnya. Faktanya, baja tahan karat seri 300 relatif mudah dikerjakan, dapat dilas fusi tanpa kehilangan ketahanan terhadap korosi secara tidak semestinya, dan tidak memerlukan perlakuan pemanasan awal dan pemanasan akhir khusus.
Baru-baru ini, penggunaan baja tahan karat 316 dalam aplikasi perpipaan dengan kemurnian tinggi telah meningkat. Tipe 316 memiliki komposisi yang mirip dengan Tipe 304, tetapi sebagai tambahan terhadap elemen paduan kromium dan nikel yang umum pada keduanya, 316 mengandung sekitar 2% molibdenum, yang secara signifikan meningkatkan ketahanan korosi 316. Tipe 304L dan 316L, disebut sebagai mutu "L", memiliki kandungan karbon yang lebih rendah daripada mutu standar (0,035% vs. 0,08%). Pengurangan kandungan karbon ini dimaksudkan untuk mengurangi jumlah presipitasi karbida yang mungkin terjadi karena pengelasan. Ini adalah pembentukan kromium karbida, yang menguras batas butir logam dasar kromium, sehingga rentan terhadap korosi. Pembentukan kromium karbida, yang disebut "sensitisasi," bergantung pada waktu dan suhu dan merupakan masalah yang lebih besar saat penyolderan tangan. Kami telah menunjukkan bahwa pengelasan orbital baja tahan karat super-austenitik AL-6XN memberikan Lasan yang lebih tahan korosi dibandingkan dengan las sejenis yang dilakukan dengan tangan. Hal ini dikarenakan pengelasan orbital memberikan kendali yang presisi terhadap arus listrik, denyutan, dan pengaturan waktu, sehingga menghasilkan masukan panas yang lebih rendah dan lebih seragam dibandingkan pengelasan manual. Pengelasan orbital yang dikombinasikan dengan mutu “L” 304 dan 316 pada dasarnya menghilangkan presipitasi karbida sebagai faktor dalam perkembangan korosi pada sistem perpipaan.
Variasi panas ke panas baja tahan karat. Meskipun parameter pengelasan dan faktor lainnya dapat dijaga dalam toleransi yang cukup ketat, masih ada perbedaan dalam masukan panas yang diperlukan untuk mengelas baja tahan karat dari panas ke panas. Nomor panas adalah nomor lot yang ditetapkan untuk lelehan baja tahan karat tertentu di pabrik. Komposisi kimia yang tepat dari setiap batch dicatat pada Laporan Uji Pabrik (MTR) bersama dengan identifikasi batch atau nomor panas. Besi murni meleleh pada suhu 1538°C (2800°F), sementara logam paduan meleleh dalam kisaran suhu, tergantung pada jenis dan konsentrasi setiap paduan atau elemen jejak yang ada. Karena tidak ada dua panas baja tahan karat yang akan mengandung konsentrasi setiap elemen yang sama persis, karakteristik pengelasan akan bervariasi dari tungku ke tungku.
SEM dari las orbital pipa 316L pada pipa AOD (atas) dan material EBR (bawah) menunjukkan perbedaan yang signifikan dalam kehalusan manik las.
Meskipun prosedur pengelasan tunggal dapat bekerja pada sebagian besar panas dengan OD dan ketebalan dinding yang sama, sebagian panas memerlukan arus listrik yang lebih sedikit dan sebagian memerlukan arus listrik yang lebih tinggi daripada biasanya. Oleh karena itu, pemanasan berbagai material di lokasi kerja harus dipantau secara cermat guna menghindari potensi masalah. Sering kali, panas baru hanya memerlukan sedikit perubahan arus listrik untuk memperoleh prosedur pengelasan yang memuaskan.
Masalah sulfur. Sulfur unsur merupakan pengotor terkait bijih besi yang sebagian besar dihilangkan selama proses pembuatan baja. Baja tahan karat AISI Tipe 304 dan 316 ditetapkan dengan kandungan sulfur maksimum 0,030%. Dengan pengembangan proses pemurnian baja modern, seperti Argon Oxygen Decarburization (AOD) dan praktik peleburan vakum ganda seperti Vacuum Induction Melting diikuti oleh Vacuum Arc Remelting (VIM+VAR), kini menjadi mungkin untuk memproduksi baja yang sangat istimewa dengan cara-cara berikut.komposisi kimianya. Telah diketahui bahwa sifat-sifat kolam las berubah ketika kandungan sulfur baja di bawah sekitar 0,008%. Hal ini disebabkan oleh pengaruh sulfur dan pada tingkat yang lebih rendah unsur-unsur lain pada koefisien temperatur tegangan permukaan kolam las, yang menentukan karakteristik aliran kolam cairan.
Pada konsentrasi sulfur yang sangat rendah (0,001% - 0,003%), penetrasi genangan las menjadi sangat lebar dibandingkan dengan las serupa yang dibuat pada material dengan kandungan sulfur sedang. Lasan yang dibuat pada pipa baja tahan karat dengan sulfur rendah akan memiliki las yang lebih lebar, sementara pada pipa dinding yang lebih tebal (0,065 inci, atau 1,66 mm atau lebih) akan ada kecenderungan lebih besar untuk membuat las Pengelasan reses. Ketika arus pengelasan cukup untuk menghasilkan las yang sepenuhnya tertembus. Hal ini membuat material dengan kandungan sulfur yang sangat rendah lebih sulit untuk dilas, terutama dengan dinding yang lebih tebal. Pada konsentrasi sulfur yang lebih tinggi pada baja tahan karat 304 atau 316, manik las cenderung kurang cair dalam penampilan dan lebih kasar daripada material sulfur sedang. Oleh karena itu, untuk kemampuan las, kandungan sulfur yang ideal akan berada dalam kisaran sekitar 0,005% hingga 0,017%, seperti yang ditentukan dalam ASTM A270 S2 untuk pipa kualitas farmasi.
Produsen pipa baja tahan karat yang dipoles secara elektro telah menyadari bahwa kadar sulfur yang sedang dalam baja tahan karat 316 atau 316L sekalipun menyulitkan pemenuhan kebutuhan pelanggan semikonduktor dan biofarmasi mereka akan permukaan bagian dalam yang halus dan bebas lubang. Penggunaan mikroskop elektron pemindaian untuk memverifikasi kehalusan permukaan tabung semakin umum digunakan. Sulfur dalam logam dasar telah terbukti membentuk inklusi non-logam atau "pengikat" mangan sulfida (MnS) yang dihilangkan selama pemolesan elektro dan meninggalkan rongga dalam kisaran 0,25-1,0 mikron.
Produsen dan pemasok pipa yang dipoles secara elektro mendorong pasar ke arah penggunaan material dengan kadar sulfur sangat rendah untuk memenuhi persyaratan penyelesaian permukaan mereka. Akan tetapi, masalah ini tidak terbatas pada pipa yang dipoles secara elektro, karena pada pipa yang tidak dipoles secara elektro, inklusi dihilangkan selama proses pasivasi sistem perpipaan. Rongga telah terbukti lebih rentan terhadap pengelupasan daripada area permukaan yang halus. Jadi, ada beberapa alasan yang sah untuk tren menuju material yang rendah sulfur dan "lebih bersih".
Defleksi busur. Selain meningkatkan kemampuan las baja tahan karat, keberadaan sejumlah sulfur juga meningkatkan kemampuan mesin. Akibatnya, produsen dan pembuat cenderung memilih material pada kisaran kandungan sulfur yang lebih tinggi. Pengelasan pipa dengan konsentrasi sulfur yang sangat rendah ke fitting, katup, atau pipa lain dengan kandungan sulfur yang lebih tinggi dapat menimbulkan masalah pengelasan karena busur akan condong ke arah pipa dengan kandungan sulfur rendah. Ketika defleksi busur terjadi, penetrasi menjadi lebih dalam pada sisi rendah sulfur daripada pada sisi tinggi sulfur, yang merupakan kebalikan dari apa yang terjadi saat pengelasan pipa dengan konsentrasi sulfur yang sesuai. Dalam kasus ekstrem, manik las dapat sepenuhnya menembus material rendah sulfur dan membiarkan bagian dalam las sama sekali tidak menyatu (Fihey dan Simeneau, 1982). Untuk mencocokkan kandungan sulfur fitting dengan kandungan sulfur pipa, Divisi Baja Carpenter dari Carpenter Technology Corporation of Pennsylvania telah memperkenalkan stok 316 bar rendah sulfur (maksimum 0,005%) (Tipe 316L-SCQ) (VIM+VAR) ) untuk pembuatan fitting dan komponen lain yang dimaksudkan untuk dilas ke pipa dengan kadar sulfur rendah. Pengelasan dua material dengan kadar sulfur sangat rendah satu sama lain jauh lebih mudah daripada pengelasan material dengan kadar sulfur sangat rendah ke material dengan kadar sulfur lebih tinggi.
Peralihan ke penggunaan pipa rendah sulfur sebagian besar disebabkan oleh kebutuhan untuk memperoleh permukaan pipa bagian dalam yang halus dan dipoles secara elektro. Sementara penyelesaian permukaan dan pemolesan elektro penting bagi industri semikonduktor dan industri bioteknologi/farmasi, SEMI, ketika menulis spesifikasi industri semikonduktor, menetapkan bahwa pipa 316L untuk saluran gas proses harus memiliki tutup sulfur 0,004% untuk kinerja ujung permukaan yang optimal. Di sisi lain, ASTM memodifikasi spesifikasi ASTM 270 mereka untuk menyertakan pipa bermutu farmasi yang membatasi kandungan sulfur ke kisaran 0,005 hingga 0,017%. Ini akan menghasilkan lebih sedikit kesulitan pengelasan dibandingkan dengan sulfur kisaran yang lebih rendah. Namun, perlu dicatat bahwa bahkan dalam kisaran terbatas ini, defleksi busur mungkin masih terjadi saat mengelas pipa rendah sulfur ke pipa atau fitting sulfur tinggi, dan pemasang harus melacak pemanasan material dengan hati-hati dan memeriksa sebelum fabrikasi Kompatibilitas solder antara pemanasan. Produksi las.
unsur jejak lainnya. Unsur jejak termasuk sulfur, oksigen, aluminium, silikon, dan mangan telah diketahui memengaruhi penetrasi. Sejumlah jejak aluminium, silikon, kalsium, titanium, dan kromium yang hadir dalam logam dasar sebagai inklusi oksida dikaitkan dengan pembentukan terak selama pengelasan.
Efek dari berbagai elemen bersifat kumulatif, sehingga keberadaan oksigen dapat mengimbangi sebagian efek rendahnya sulfur. Kadar aluminium yang tinggi dapat menangkal efek positif pada penetrasi sulfur. Mangan menguap pada suhu pengelasan dan mengendap di zona yang terpengaruh panas pengelasan. Endapan mangan ini dikaitkan dengan hilangnya ketahanan terhadap korosi. (Lihat Cohen, 1997). Industri semikonduktor saat ini sedang bereksperimen dengan material 316L dengan mangan rendah dan bahkan sangat rendah untuk mencegah hilangnya ketahanan terhadap korosi ini.
Pembentukan terak. Pulau-pulau terak kadang-kadang muncul pada manik baja tahan karat untuk beberapa panas. Ini pada dasarnya adalah masalah material, tetapi kadang-kadang perubahan dalam parameter pengelasan dapat meminimalkan ini, atau perubahan dalam campuran argon/hidrogen dapat meningkatkan las. Pollard menemukan bahwa rasio aluminium terhadap silikon dalam logam dasar memengaruhi pembentukan terak. Untuk mencegah pembentukan terak jenis plak yang tidak diinginkan, ia merekomendasikan untuk menjaga kandungan aluminium pada 0,010% dan kandungan silikon pada 0,5%. Namun, ketika rasio Al/Si di atas level ini, terak bulat dapat terbentuk daripada jenis plak. Jenis terak ini dapat meninggalkan lubang setelah elektropolishing, yang tidak dapat diterima untuk aplikasi kemurnian tinggi. Pulau-pulau terak yang terbentuk pada OD las dapat menyebabkan penetrasi yang tidak merata pada lintasan ID dan dapat mengakibatkan penetrasi yang tidak memadai. Pulau-pulau terak yang terbentuk pada manik las ID mungkin rentan terhadap korosi.
Pengelasan satu lintasan dengan denyutan. Pengelasan tabung orbital otomatis standar adalah pengelasan satu lintasan dengan arus berdenyut dan putaran kecepatan konstan yang berkesinambungan. Teknik ini cocok untuk pipa dengan diameter luar dari 1/8″ hingga sekitar 7″ dan ketebalan dinding 0,083″ dan di bawahnya. Setelah pembersihan awal yang telah diatur waktunya, lengkung listrik akan terjadi. Penetrasi dinding tabung dilakukan selama penundaan waktu di mana lengkung listrik terjadi tetapi tidak terjadi putaran. Setelah penundaan putaran ini, elektroda berputar di sekitar sambungan las hingga las menyambung atau tumpang tindih dengan bagian awal las selama lapisan pengelasan terakhir. Saat sambungan selesai, arus listrik akan berkurang secara bertahap.
Mode langkah (pengelasan "sinkron"). Untuk pengelasan fusi bahan berdinding tebal, biasanya lebih besar dari 0,083 inci, sumber daya pengelasan fusi dapat digunakan dalam mode sinkron atau langkah. Dalam mode sinkron atau langkah, pulsa arus pengelasan disinkronkan dengan langkah, sehingga rotor diam untuk penetrasi maksimum selama pulsa arus tinggi dan bergerak selama pulsa arus rendah. Teknik sinkron menggunakan waktu pulsa yang lebih lama, sekitar 0,5 hingga 1,5 detik, dibandingkan dengan waktu pulsa sepersepuluh atau seperseratus detik untuk pengelasan konvensional. Teknik ini secara efektif dapat mengelas pipa dinding tipis 40 gauge 40 setebal 0,154″ atau 6″ dengan ketebalan dinding 0,154″ atau 6″. Teknik langkah menghasilkan las yang lebih lebar, membuatnya toleran terhadap kesalahan dan membantu untuk mengelas bagian yang tidak teratur seperti alat kelengkapan pipa ke pipa di mana mungkin ada perbedaan dalam toleransi dimensi, beberapa ketidakselarasan atau ketidakcocokan termal material. Jenis pengelasan ini membutuhkan waktu busur sekitar dua kali lipat dari pengelasan konvensional dan kurang cocok untuk aplikasi kemurnian ultra tinggi (UHP) karena jahitannya lebih lebar dan kasar.
Variabel yang dapat diprogram. Generasi sumber daya pengelasan saat ini berbasis mikroprosesor dan menyimpan program yang menentukan nilai numerik untuk parameter pengelasan untuk diameter (OD) tertentu dan ketebalan dinding pipa yang akan dilas, termasuk waktu pembersihan, arus pengelasan, kecepatan perjalanan (RPM), jumlah lapisan dan waktu per lapisan, waktu pulsa, waktu menurun, dll. Untuk las tabung orbital dengan kawat pengisi yang ditambahkan, parameter program akan mencakup kecepatan umpan kawat, amplitudo osilasi obor dan waktu diam, AVC (kontrol tegangan busur untuk menyediakan celah busur konstan), dan kemiringan ke atas. Untuk melakukan pengelasan fusi, pasang kepala pengelasan dengan elektroda yang sesuai dan sisipan klem pipa pada pipa dan panggil kembali jadwal atau program pengelasan dari memori sumber daya. Urutan pengelasan dimulai dengan menekan tombol atau kunci panel membran dan pengelasan berlanjut tanpa campur tangan operator.
Variabel yang tidak dapat diprogram. Untuk mendapatkan kualitas las yang baik secara konsisten, parameter pengelasan harus dikontrol dengan cermat. Hal ini dicapai melalui keakuratan sumber daya pengelasan dan program pengelasan, yang merupakan serangkaian instruksi yang dimasukkan ke dalam sumber daya, yang terdiri dari parameter pengelasan, untuk mengelas pipa atau pipa berukuran tertentu. Juga harus ada seperangkat standar pengelasan yang efektif, yang menentukan kriteria penerimaan pengelasan dan beberapa sistem inspeksi dan kontrol kualitas pengelasan untuk memastikan bahwa pengelasan memenuhi standar yang disepakati. Namun, faktor dan prosedur tertentu selain parameter pengelasan juga harus dikontrol dengan cermat. Faktor-faktor ini mencakup penggunaan peralatan persiapan ujung yang baik, praktik pembersihan dan penanganan yang baik, toleransi dimensi yang baik dari pipa atau bagian lain yang dilas, jenis dan ukuran tungsten yang konsisten, gas inert yang sangat murni, dan perhatian yang cermat terhadap variasi material. - suhu tinggi.
Persyaratan persiapan untuk pengelasan ujung pipa lebih kritis untuk pengelasan orbital daripada pengelasan manual. Sambungan las untuk pengelasan pipa orbital biasanya berupa sambungan tumpul persegi. Untuk memperoleh pengulangan yang diinginkan dalam pengelasan orbital, diperlukan persiapan ujung yang presisi, konsisten, dan dikerjakan dengan mesin. Karena arus pengelasan bergantung pada ketebalan dinding, ujung-ujungnya harus persegi tanpa gerinda atau bevel pada OD atau ID (OD atau ID), yang akan menghasilkan ketebalan dinding yang berbeda.
Ujung-ujung pipa harus saling pas di kepala las sehingga tidak ada celah yang terlihat di antara ujung-ujung sambungan siku-siku. Meskipun sambungan las dengan celah kecil dapat dibuat, kualitas las dapat terpengaruh secara negatif. Semakin besar celahnya, semakin besar kemungkinan terjadi masalah. Perakitan yang buruk dapat mengakibatkan kegagalan total penyolderan. Gergaji pipa yang dibuat oleh George Fischer dan lainnya yang memotong pipa dan menyatukan ujung-ujung pipa dalam operasi yang sama, atau mesin bubut persiapan ujung portabel seperti yang dibuat oleh Protem, Wachs, dan lainnya, sering digunakan untuk membuat las orbital ujung halus yang cocok untuk pemesinan. Gergaji potong, gergaji besi, gergaji pita, dan pemotong pipa tidak cocok untuk tujuan ini.
Bahasa Indonesia: Selain parameter pengelasan yang memasukkan daya untuk mengelas, ada variabel lain yang dapat memiliki efek mendalam pada pengelasan, tetapi itu bukan bagian dari prosedur pengelasan yang sebenarnya. Ini termasuk jenis dan ukuran tungsten, jenis dan kemurnian gas yang digunakan untuk melindungi busur dan membersihkan bagian dalam sambungan las, laju aliran gas yang digunakan untuk pembersihan, jenis kepala dan sumber daya yang digunakan, konfigurasi sambungan, dan informasi relevan lainnya. Kami menyebut variabel ini "tidak dapat diprogram" dan mencatatnya pada jadwal pengelasan. Misalnya, jenis gas dianggap sebagai variabel penting dalam Spesifikasi Prosedur Pengelasan (WPS) untuk prosedur pengelasan agar mematuhi Kode Boiler dan Bejana Tekan ASME Bagian IX. Perubahan jenis gas atau persentase campuran gas, atau penghapusan pembersihan ID memerlukan validasi ulang prosedur pengelasan.
gas las. Baja tahan karat tahan terhadap oksidasi oksigen atmosfer pada suhu ruangan. Ketika dipanaskan hingga titik lelehnya (1530°C atau 2800°F untuk besi murni), ia mudah teroksidasi. Argon inert paling umum digunakan sebagai gas pelindung dan untuk membersihkan sambungan las internal melalui proses GTAW orbital. Kemurnian gas relatif terhadap oksigen dan kelembapan menentukan jumlah perubahan warna akibat oksidasi yang terjadi pada atau di dekat las setelah pengelasan. Jika gas pembersih tidak berkualitas tinggi atau jika sistem pembersih tidak sepenuhnya bebas kebocoran sehingga sejumlah kecil udara bocor ke dalam sistem pembersih, oksidasi mungkin berwarna biru kehijauan muda atau kebiruan. Tentu saja, tidak ada pembersihan yang akan menghasilkan permukaan hitam berkerak yang umumnya disebut sebagai "manis". Argon kelas las yang dipasok dalam silinder memiliki kemurnian 99,996-99,997%, tergantung pada pemasoknya, dan mengandung 5-7 ppm oksigen dan kotoran lainnya, termasuk H2O, O2, CO2, hidrokarbon, dsb., dengan total maksimum 40 ppm. Argon dengan kemurnian tinggi dalam tabung atau argon cair dalam Dewar dapat memiliki kemurnian 99,999% atau total pengotor 10 ppm, dengan maksimum 2 ppm oksigen. CATATAN: Pemurni gas seperti Nanochem atau Gatekeeper dapat digunakan selama pembersihan untuk mengurangi tingkat kontaminasi hingga ke kisaran bagian per miliar (ppb).
komposisi campuran. Campuran gas seperti 75% helium/25% argon dan 95% argon/5% hidrogen dapat digunakan sebagai gas pelindung untuk aplikasi khusus. Kedua campuran menghasilkan las yang lebih panas daripada yang dilakukan dengan pengaturan program yang sama seperti argon. Campuran helium sangat cocok untuk penetrasi maksimum dengan pengelasan fusi pada baja karbon. Seorang konsultan industri semikonduktor menganjurkan penggunaan campuran argon/hidrogen sebagai gas pelindung untuk aplikasi UHP. Campuran hidrogen memiliki beberapa keuntungan, tetapi juga beberapa kerugian serius. Keuntungannya adalah menghasilkan genangan yang lebih basah dan permukaan las yang lebih halus, yang ideal untuk menerapkan sistem pengiriman gas bertekanan sangat tinggi dengan permukaan bagian dalam yang sehalus mungkin. Kehadiran hidrogen memberikan atmosfer reduksi, jadi jika ada jejak oksigen dalam campuran gas, las yang dihasilkan akan terlihat lebih bersih dengan lebih sedikit perubahan warna daripada konsentrasi oksigen yang sama dalam argon murni. Efek ini optimal pada kandungan hidrogen sekitar 5%. Beberapa menggunakan campuran argon/hidrogen 95/5% sebagai pembersih ID untuk memperbaiki tampilan manik las internal.
Manik las yang menggunakan campuran hidrogen sebagai gas pelindung lebih sempit, kecuali bahwa baja tahan karat memiliki kandungan sulfur yang sangat rendah dan menghasilkan lebih banyak panas dalam las daripada pengaturan arus yang sama dengan argon yang tidak tercampur. Kerugian signifikan dari campuran argon/hidrogen adalah bahwa busur jauh kurang stabil daripada argon murni, dan ada kecenderungan busur untuk melayang, cukup parah untuk menyebabkan salah fusi. Penyimpangan busur dapat hilang ketika sumber gas campuran yang berbeda digunakan, menunjukkan bahwa itu mungkin disebabkan oleh kontaminasi atau pencampuran yang buruk. Karena panas yang dihasilkan oleh busur bervariasi dengan konsentrasi hidrogen, konsentrasi konstan sangat penting untuk mencapai las yang dapat diulang, dan ada perbedaan dalam gas botol yang telah dicampur sebelumnya. Kerugian lain adalah bahwa masa pakai tungsten sangat dipersingkat ketika campuran hidrogen digunakan. Sementara alasan kerusakan tungsten dari gas campuran belum ditentukan, telah dilaporkan bahwa busur lebih sulit dan tungsten mungkin perlu diganti setelah satu atau dua las. Campuran argon/hidrogen tidak dapat digunakan untuk mengelas baja karbon atau titanium.
Ciri khas dari proses TIG adalah tidak adanya elektroda yang terpakai. Tungsten memiliki titik leleh tertinggi dari semua logam (6098°F; 3370°C) dan merupakan penghasil elektron yang baik, membuatnya sangat cocok untuk digunakan sebagai elektroda yang tidak habis pakai. Properti-propertinya ditingkatkan dengan menambahkan 2% oksida tanah jarang tertentu seperti ceria, oksida lantanum atau oksida thorium untuk meningkatkan permulaan busur dan stabilitas busur. Tungsten murni jarang digunakan dalam GTAW karena sifat-sifat cerium tungsten yang unggul, terutama untuk aplikasi GTAW orbital. Tungsten thorium digunakan lebih sedikit daripada di masa lalu karena agak radioaktif.
Elektroda dengan lapisan akhir yang dipoles lebih seragam ukurannya. Permukaan yang halus selalu lebih baik daripada permukaan yang kasar atau tidak konsisten, karena konsistensi geometri elektroda sangat penting untuk hasil pengelasan yang konsisten dan seragam. Elektron yang dipancarkan dari ujung (DCEN) mentransfer panas dari ujung tungsten ke lasan. Ujung yang lebih halus memungkinkan kerapatan arus tetap sangat tinggi, tetapi dapat menghasilkan masa pakai tungsten yang lebih pendek. Untuk pengelasan orbital, penting untuk menggiling ujung elektroda secara mekanis untuk memastikan pengulangan geometri tungsten dan pengulangan las. Ujung yang tumpul memaksa busur dari lasan ke titik yang sama pada tungsten. Diameter ujung mengontrol bentuk busur dan jumlah penetrasi pada arus tertentu. Sudut lancip memengaruhi karakteristik arus/tegangan busur dan harus ditentukan dan dikontrol. Panjang tungsten penting karena panjang tungsten yang diketahui dapat digunakan untuk mengatur celah busur. Celah busur untuk nilai arus tertentu menentukan tegangan dan dengan demikian daya yang diterapkan pada lasan.
Ukuran elektroda dan diameter ujungnya dipilih sesuai dengan intensitas arus pengelasan. Jika arus terlalu tinggi untuk elektroda atau ujungnya, logam dapat hilang dari ujungnya, dan penggunaan elektroda dengan diameter ujung yang terlalu besar untuk arus dapat menyebabkan pergeseran busur. Kami menentukan diameter elektroda dan ujung berdasarkan ketebalan dinding sambungan las dan menggunakan diameter 0,0625 untuk hampir semua hal hingga ketebalan dinding 0,093″, kecuali jika penggunaan tersebut dirancang untuk digunakan dengan elektroda berdiameter 0,040″ untuk pengelasan Komponen presisi kecil. Untuk pengulangan proses pengelasan, jenis dan penyelesaian tungsten, panjang, sudut tirus, diameter, diameter ujung, dan celah busur semuanya harus ditentukan dan dikontrol. Untuk aplikasi pengelasan tabung, tungsten cerium selalu direkomendasikan karena jenis ini memiliki masa pakai yang jauh lebih lama daripada jenis lain dan memiliki karakteristik penyalaan busur yang sangat baik. Tungsten cerium bersifat non-radioaktif.
Untuk informasi lebih lanjut, silakan hubungi Barbara Henon, Manajer Publikasi Teknis, Arc Machines, Inc., 10280 Glenoaks Blvd., Pacoima, CA 91331. Telepon: 818-896-9556. Faks: 818-890-3724.