La saldatura di tubi e condotte in acciaio inossidabile spesso richiede un'iniezione di gas di spurgo con argon quando si utilizzano processi tradizionali come la saldatura TIG (GTAW) e la saldatura SMAW (Shielded Metal Arc Welding). Tuttavia, il costo del gas e i tempi di preparazione del processo di spurgo possono essere significativi, soprattutto con l'aumentare dei diametri e delle lunghezze dei tubi.
Nella saldatura dell'acciaio inossidabile serie 300, gli appaltatori possono eliminare il ritorno di gas nelle saldature a canale radicolare aperto passando dai tradizionali processi GTAW o SMAW a un processo di saldatura migliorato, pur mantenendo un'elevata qualità della saldatura, preservando la resistenza alla corrosione del materiale e soddisfacendo le specifiche della procedura di saldatura (WPS) che richiedono un processo di saldatura ad arco con gas di protezione a corto circuito (GMAW). Il processo GMAW a corto circuito migliorato offre inoltre ulteriori vantaggi in termini di produttività, efficienza e facilità d'uso, contribuendo ad aumentare i profitti.
Apprezzate per la loro resistenza alla corrosione e la loro robustezza, le leghe di acciaio inossidabile sono utilizzate in numerose applicazioni per tubi e condotte, tra cui quelle petrolifere e del gas, petrolchimiche e dei biocarburanti. Sebbene la saldatura GTAW sia stata tradizionalmente utilizzata in molte applicazioni dell'acciaio inossidabile, presenta alcuni svantaggi che possono essere superati grazie a una saldatura GMAW a corto circuito migliorata.
Innanzitutto, data la persistente carenza di saldatori qualificati, trovare lavoratori con esperienza nella saldatura GTAW rappresenta una sfida continua. In secondo luogo, la GTAW non è il processo di saldatura più rapido, il che ostacola le aziende che cercano di aumentare la produttività per soddisfare le richieste dei clienti. In terzo luogo, richiede un lavaggio in controcorrente dei tubi in acciaio inossidabile, un processo lungo e costoso.
Cos'è il blowback? La purga è l'introduzione di gas durante il processo di saldatura per rimuovere i contaminanti e fornire supporto. La purga sul lato posteriore protegge il lato posteriore della saldatura dalla formazione di ossidi pesanti in presenza di ossigeno.
Se la parte posteriore non viene protetta durante la saldatura a cielo aperto del canale radicolare, si possono verificare danni al substrato. Questa degradazione è chiamata saccarificazione, così chiamata perché si traduce in una superficie che assomiglia allo zucchero all'interno della saldatura. Per evitare la compressione, il saldatore inserisce un tubo del gas in un'estremità del tubo e sigilla l'estremità del tubo con una diga di spurgo. Hanno anche creato uno sfiato all'altra estremità del tubo. Di solito applicano anche del nastro adesivo intorno all'apertura della giunzione. Dopo aver pulito il tubo, hanno rimosso una sezione di nastro adesivo intorno alla giunzione e hanno iniziato a saldare, ripetendo il processo di scollamento e saldatura fino al completamento del cordone radicolare.
Eliminare il contraccolpo. Le ripassate possono costare molto tempo e denaro, in alcuni casi aggiungendo migliaia di dollari al progetto. Il passaggio a un processo GMAW a corto circuito migliorato ha permesso all'azienda di completare le passate di radice senza lavaggio in controcorrente in molte applicazioni su acciaio inossidabile. Le applicazioni di saldatura per acciai inossidabili della serie 300 sono particolarmente adatte a questo processo, mentre le applicazioni di saldatura per acciai inossidabili duplex ad alta purezza attualmente richiedono il processo GTAW per la passata di radice.
Mantenere l'apporto termico il più basso possibile contribuisce a preservare la resistenza alla corrosione del pezzo. Ridurre il numero di passate di saldatura è un modo per diminuire l'apporto termico. I processi GMAW a corto circuito migliorati, come il Regulated Metal Deposition (RMD®), utilizzano un trasferimento di metallo controllato con precisione per garantire una deposizione uniforme delle gocce. Ciò facilita il controllo del bagno di fusione da parte del saldatore, che a sua volta controlla l'apporto termico e la velocità di saldatura. Un minore apporto termico consente al bagno di fusione di solidificarsi più rapidamente.
Grazie al trasferimento controllato del metallo e al congelamento più rapido del bagno di saldatura, quest'ultimo risulta meno turbolento e il gas di protezione lascia la torcia GMAW relativamente indisturbata. Ciò consente al gas di protezione di attraversare la radice aperta, sostituendo l'atmosfera e prevenendo la saccarificazione o l'ossidazione sul retro della saldatura. Questa copertura gassosa richiede solo un breve lasso di tempo perché i bagni di saldatura si congelano molto rapidamente.
I test hanno dimostrato che il processo GMAW a corto circuito modificato soddisfa gli standard di qualità della saldatura, mantenendo al contempo la resistenza alla corrosione dell'acciaio inossidabile come quando il cordone di radice è stato saldato con il processo GTAW.
Una modifica al processo di saldatura richiede all'azienda di ricertificare la propria WPS (Writing Procedure Standard), ma tale cambiamento può generare enormi risparmi in termini di tempo e costi, sia per le nuove produzioni che per le riparazioni.
La saldatura a cielo aperto dei canali radicolari mediante un processo GMAW a corto circuito migliorato offre ulteriori vantaggi in termini di produttività, efficienza e formazione dei saldatori. Questi includono:
Elimina il rischio di canali caldi grazie alla possibilità di depositare una maggiore quantità di metallo per aumentare lo spessore del canale radicolare.
Eccellente tolleranza per disallineamenti, sia elevati che bassi, tra le sezioni del tubo. Grazie al trasferimento fluido del metallo, il processo può facilmente colmare spazi fino a 3/16 di pollice.
La lunghezza dell'arco rimane costante indipendentemente dall'estensione dell'elettrodo, compensando così le difficoltà incontrate dagli operatori nel mantenere un'estensione uniforme. Un bagno di fusione più facilmente controllabile e un trasferimento di metallo più omogeneo possono ridurre i tempi di formazione per i nuovi saldatori.
Riduzione dei tempi di inattività per i cambi di processo. Lo stesso filo e lo stesso gas di protezione possono essere utilizzati per i canali di radice, riempimento e chiusura. È possibile utilizzare un processo GMAW pulsato a condizione che i canali siano riempiti e chiusi con almeno l'80% di gas di protezione argon.
Per le operazioni che mirano a eliminare il riflusso nelle applicazioni su acciaio inossidabile, è importante seguire cinque consigli chiave per il successo quando si passa a un processo GMAW a corto circuito modificato.
Pulisci l'interno e l'esterno dei tubi per rimuovere eventuali contaminanti. Usa una spazzola metallica specifica per acciaio inossidabile per pulire la parte posteriore del giunto ad almeno 2,5 cm dal bordo.
Utilizzare un materiale d'apporto in acciaio inossidabile ad alto contenuto di silicio, come il 316LSi o il 308LSi. L'elevato contenuto di silicio favorisce la bagnatura del bagno di saldatura e agisce come disossidante.
Per ottenere prestazioni ottimali, utilizzare una miscela di gas di protezione appositamente formulata per il processo, ad esempio composta da elio al 90%, argon al 7,5% e anidride carbonica al 2,5%. Un'altra opzione è una miscela di argon al 98% e anidride carbonica al 2%. Il fornitore del gas di saldatura potrebbe avere ulteriori raccomandazioni.
Per ottenere risultati ottimali, utilizzare una punta e un ugello affusolati per la canalizzazione delle radici al fine di individuare la zona di copertura del gas. L'ugello conico con diffusore di gas incorporato garantisce un'eccellente copertura.
Si noti che l'utilizzo del processo GMAW a corto circuito modificato senza gas di protezione produce una piccola quantità di scaglie sul lato posteriore della saldatura. Queste in genere si sfaldano durante il raffreddamento della saldatura e soddisfano gli standard di qualità per le applicazioni petrolifere, delle centrali elettriche e petrolchimiche.
Jim Byrne è responsabile vendite e applicazioni presso Miller Electric Mfg. LLC, 1635 W. Spencer St., Appleton, WI 54912, 920-734-9821, www.millerwelds.com.
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