La saldatura di tubi e condutture in acciaio inossidabile richiede spesso una controspurgatura con argon quando si utilizzano processi tradizionali come la saldatura ad arco con gas di tungsteno (GTAW) e la saldatura ad arco con metallo schermato (SMAW). Tuttavia, il costo del gas e il tempo di preparazione del processo di spurgo possono essere importanti, soprattutto con l'aumento del diametro e della lunghezza dei tubi.
Durante la saldatura dell'acciaio inossidabile serie 300, gli appaltatori possono eliminare il ritorno di fiamma nelle saldature canalari aperte passando dalla tradizionale saldatura GTAW o SMAW a un processo di saldatura migliorato, ottenendo comunque un'elevata qualità di saldatura, mantenendo la resistenza alla corrosione del materiale e rispettando le specifiche della procedura di saldatura (WPS) che richiedono un processo di saldatura ad arco con gas metallico a corto circuito (GMAW). Il processo GMAW a corto circuito migliorato apporta 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 robustezza, le leghe di acciaio inossidabile sono utilizzate in numerose applicazioni di tubi e tubazioni, tra cui nei settori petrolifero e del gas, petrolchimico e dei biocarburanti. Sebbene la saldatura GTAW sia stata tradizionalmente utilizzata in molte applicazioni dell'acciaio inossidabile, presenta alcuni svantaggi che possono essere risolti mediante una saldatura GMAW a cortocircuito migliorata.
In primo luogo, poiché continua la carenza di saldatori qualificati, trovare lavoratori esperti nella saldatura GTAW è una sfida continua. In secondo luogo, la saldatura 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, che richiede tempo e denaro.
Cos'è il blowback? Lo spurgo è l'introduzione di gas durante il processo di saldatura per rimuovere i contaminanti e fornire supporto. Lo spurgo posteriore protegge il retro della saldatura dalla formazione di ossidi pesanti in presenza di ossigeno.
Se la parte posteriore non viene protetta durante la saldatura canalare aperta, il substrato potrebbe danneggiarsi. Questa degradazione è chiamata saccarificazione, così chiamata perché crea una superficie che sembra zucchero all'interno della saldatura. Per evitare la compressione, il saldatore inserisce un tubo del gas in un'estremità del tubo e tappa l'estremità del tubo con una diga di spurgo. Creano anche uno sfiato sull'altra estremità del tubo. Di solito mettono anche del nastro adesivo attorno all'apertura del giunto. Dopo aver pulito il tubo, staccano una sezione di nastro adesivo attorno al giunto e iniziano a saldare, ripetendo il processo di rimozione e saldatura fino al completamento del cordone radicolare.
Elimina il blowback. Le ritracciature possono costare molto tempo e denaro, aggiungendo in alcuni casi migliaia di dollari al progetto. Il passaggio a un processo GMAW a cortocircuito migliorato consente all'azienda di completare la passata di radice senza controlavaggio in molte applicazioni in acciaio inossidabile. Le applicazioni di saldatura per acciai inossidabili della serie 300 sono adatte a questo scopo, mentre le applicazioni di saldatura per acciai inossidabili duplex ad elevata purezza attualmente richiedono la saldatura GTAW per la passata di radice.
Mantenere l'apporto di calore il più basso possibile aiuta a preservare la resistenza alla corrosione del pezzo. Un modo per ridurre l'apporto di calore è ridurre il numero di passate di saldatura. I processi GMAW a cortocircuito migliorati, come Regulated Metal Deposition (RMD®), utilizzano un trasferimento di metallo controllato con precisione per garantire una deposizione uniforme delle goccioline. Ciò semplifica il controllo del bagno di saldatura da parte del saldatore, che a sua volta controlla l'apporto di calore e la velocità di saldatura. Il minore apporto di calore consente al bagno di saldatura di congelarsi più velocemente.
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 esce dalla pistola GMAW relativamente indisturbato. Ciò consente al gas di protezione di passare attraverso la radice aperta, spostando l'atmosfera e prevenendo la saccarificazione o l'ossidazione sul retro della saldatura. Questa copertura con gas richiede solo poco tempo perché i bagni di saldatura congelano molto rapidamente.
I test hanno dimostrato che il processo GMAW a cortocircuito modificato soddisfa gli standard di qualità della saldatura, mantenendo al contempo la resistenza alla corrosione dell'acciaio inossidabile come quando il cordone di radice veniva saldato con GTAW.
Una modifica nel processo di saldatura richiede che un'azienda ricertifica il proprio WPS, ma tale cambiamento può comportare un enorme risparmio di tempo e denaro per nuovi lavori di produzione e riparazione.
La saldatura canalare aperta mediante un processo GMAW a corto circuito migliorato offre ulteriori vantaggi in termini di produttività, efficienza e formazione del saldatore. Tra questi:
Elimina il rischio di formazione di canali caldi grazie alla possibilità di depositare più metallo per aumentare lo spessore del canale radicolare.
Ottima tolleranza per disallineamenti elevati e ridotti tra le sezioni dei tubi. Grazie al trasferimento fluido del metallo, il processo può facilmente colmare fessure fino a 3⁄16 di pollice.
La lunghezza dell'arco è costante indipendentemente dall'estensione dell'elettrodo, il che compensa le difficoltà degli operatori nel mantenere un'estensione costante. Un bagno di saldatura più facilmente controllabile e un trasferimento uniforme del metallo possono ridurre i tempi di formazione per i nuovi saldatori.
Ridurre i tempi di fermo 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 aziende che desiderano eliminare il controlavaggio nelle applicazioni in acciaio inossidabile, è importante seguire cinque suggerimenti chiave per il successo quando si passa a un processo GMAW a cortocircuito modificato.
Pulire l'interno e l'esterno dei tubi per rimuovere eventuali contaminanti. Utilizzare una spazzola metallica adatta all'acciaio inossidabile per pulire la parte posteriore del giunto ad almeno 2,5 cm dal bordo.
Utilizzare un metallo d'apporto in acciaio inossidabile con un elevato contenuto di silicio, come 316LSi o 308LSi. L'elevato contenuto di silicio favorisce la bagnatura del bagno di saldatura e agisce come disossidante.
Per ottenere le migliori prestazioni, utilizzare una miscela di gas di protezione formulata appositamente per il processo, ad esempio 90% di elio, 7,5% di argon e 2,5% di anidride carbonica. Un'altra opzione è 98% di argon e 2% di anidride carbonica. Il fornitore del gas di saldatura potrebbe avere altre raccomandazioni.
Per ottenere risultati ottimali, utilizzare una punta e un ugello conici per la canalizzazione delle radici per individuare la copertura del gas. L'ugello conico con diffusore di gas incorporato garantisce un'eccellente copertura.
Si noti che l'utilizzo del processo GMAW a cortocircuito modificato senza gas di protezione produce una piccola quantità di calcare sul retro della saldatura. Questo solitamente si sfalda quando la saldatura si raffredda e soddisfa gli standard qualitativi per applicazioni petrolifere, elettriche e petrolchimiche.
Jim Byrne è responsabile vendite e applicazioni per Miller Electric Mfg. LLC, 1635 W. Spencer St., Appleton, WI 54912, 920-734-9821, www.millerwelds.com.
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