「PIPEFAB溶接システムは、リンカーン・エレクトリックの最高峰であり、直感的で直接的かつシンプルな操作性、そして溶接機のセットアップ時間を最小限に抑えるターンキー設計により、特定のパイプ溶接において最適な性能を発揮します」と、リンカーン・エレクトリックのアルバータ州地域営業担当マネージャー、ブライアン・セナシ氏は述べています。
製造業、特に配管溶接においては、段階的な変化が一般的です。例えば、配管溶接工程のパラメータが既に確立されている場合、新しい溶接工程を導入するためにそのパラメータを変更すると、労力に見合わない結果になることがあります。そのため、一部の業界では、実績のある溶接方法が他の方法よりも長く使用できるのです。「壊れていないものは直す必要はない」という原則が当てはまります。
しかし、新たなプロジェクトが生まれるにつれ、溶接機器メーカーは、溶接作業場の生産性と精度を向上させるための新技術を開発している。
適切なルートギャップ溶接は、工場内であれ現場であれ、配管溶接作業を成功させるための鍵となる。
「当社のTPS/iシステムは、ルート溶接に最適なMIG/MAG溶接システムです」と、Fronius Canadaの溶接技術者であるマーク・ザブロッキ氏は述べています。TPS/iは、Froniusの拡張可能なMIG/MAG溶接システムです。モジュール設計を採用しているため、必要に応じて手動または自動での使用に合わせて拡張できます。
「TPS/i向けに、LSC（Low Spatter Control：低スパッタ制御）と呼ばれるシステムを開発しました」とザブロッキ氏は語った。LSCは、アーク安定性の高い改良型ポータブル短絡アーク溶接装置である。このプロセスは、低電流レベルで発生する短絡を利用しており、ソフトな再点火と安定した溶接プロセスを実現する。これは、TPS/iが短絡中に発生するプロセス段階を迅速に識別し、対応できるため可能となる。「ルート部を強化するのに十分な圧力を持つ短絡アークが得られました。LSCによって、制御しやすい非常にソフトなアークが実現しました。」
LSCの第2バージョンであるLSC Advancedは、電源から離れた場所での操作時におけるプロセス安定性の向上に役立ちます。ケーブルが長くなるとインダクタンスが増加し、結果としてスパッタが増え、プロセス安定性が低下します。LSC Advancedはこの問題を解決します。
「ピンと電源間の接続が長くなり、約50フィート（約15メートル）になると、LSC Advanced の使用範囲が広がります」と、Fronius Canada の Perfect Welding エリアテクニカルサポートマネージャー、Leon Hudson 氏は語ります。多くの最新溶接機と同様に、Fronius ではすべての溶接を記録できます。
「溶接パラメータを標準化して、機械に固定することができます」とハドソン氏は述べた。「この機械にはこれらのパラメータを設定でき、キーカードを持つ溶接監督者のみがアクセスできます。これらのパラメータによって、各溶接で発生する1インチあたりのキロジュール数を追跡し、正しい仕様を満たしていることを確認できます。」
TPS/iは厳密に制御されたルート溶接に非常に効果的ですが、同社はフィラー溶接をより迅速に完了させるためのパルス多重制御（PMC）プロセスを開発しました。このパルスアーク溶接プロセスは、高速データ処理を利用して、安定したアークを維持しながら、より高速な溶接速度に対応します。
「溶接機は、作業者のリーチの変化を部分的に補正することで、一定の溶け込み深さを確保します」とハドソン氏は述べています。
AMI M317軌道溶接コントローラは、半導体、医薬品、原子力、その他の高品質パイプ製造工程向けに設計されており、高度な制御機能とタッチスクリーンインターフェースを備え、自動溶接を簡素化します。
工場内の自動溶接では、パイプが回転すると、ホットチャンネルは1G位置で実行され、PMCスタビライザーはパイプ表面の高低点に応じて自動的に調整されます。
「TPS/i溶接機はアークの特性を監視し、リアルタイムで適応します」とザブロッキ氏は述べています。「溶接面がパイプの周囲で振動するにつれて、電圧とワイヤの速度がリアルタイムで調整され、一定の電流が供給されます。」
安定性と速度向上は、配管溶接工の日常業務を支援する多くの技術革新の中核をなすものです。上記はすべてMIG/MAG溶接に当てはまりますが、TIG溶接などの他のプロセスでも同様の効率性が確認されています。
例えば、フロンニウス社の機械化プロセス向け溶接機「ArcTig」は、ステンレス鋼管の加工速度を向上させます。
「ステンレス鋼は放熱性が悪く、歪みやすいため、扱いが難しい場合があります」とザブロッキ氏は述べた。「通常、ステンレス鋼を溶接する場合、1回の溶接で3mmの溶け込みが得られる可能性が最も高いです。しかし、ArcTigではタングステンが水で冷却されるため、タングステン先端でアークがより集中し、アーク密度が高くなります。アーク密度は非常に高く、強力で、準備なしで完全に沸騰した状態で最大10mmまで溶接できます。」
ハドソン氏とザブロッキ氏は、この分野におけるすべてのアプリケーション提案は、顧客のプログラムと、その要件を満たす技術から始まると強調している。多くの場合、新しい技術は、より高い安定性、効率性、そしてデータ拡充の機会を提供し、業務の適切な遂行を保証する。
リンカーン・エレクトリック社は、PIPEFAB溶接システムによって、配管溶接と容器製造を簡素化する装置の開発を目指した。
「当社では、複数の機械で様々な配管溶接方法を採用していますが、PIPEFAB溶接システムでは、配管溶接に役立つあらゆる方法を集約し、一つのパッケージにまとめるという集中的なアプローチを採用しました」と、リンカーン・エレクトリック社のグローバル産業部門、配管・プロセス産業担当ディレクターのデビッド・ジョーダン氏は述べています。
ジョーダン氏は、PIPEFAB溶接システムに含まれる技術の一つとして、同社の表面張力転送（STT）プロセスを挙げている。
「STTプロセスは、スロット付きパイプのルートパスに最適です」と彼は述べた。「これは、熱入力が少なく、スパッタが少ない、非常に制御されたアークが得られるため、30年前に薄板材料の溶接用に開発されました。その後、パイプ溶接のルートビード溶接に非常に適していることがわかりました。」さらに彼は、「PIPEFAB溶接システムでは、従来のSTT技術を使用し、アークをさらに改良して性能と速度を最適化しています」と付け加えた。
PIPEFABの溶接システムには、スマートパルス技術も搭載されています。この技術は、機械の設定を監視し、作業内容に最適なアークが得られるようにパルス出力を自動的に調整します。
「ワイヤ送給速度が低い場合、低出力プロセスを使用していることを認識し、低ワイヤ送給速度に最適な、非常に鮮明で集中したアークを生成します」とジョーダン氏は述べた。「送給速度を上げると、自動的に別の波形を呼び出します。オペレーターはそれを知る必要はなく、内部で自動的に行われます。これらの設定により、オペレーターは溶接に集中でき、技術的な設定について心配する必要がなくなります。」
このシステムは、溶接工がルートロールから充填、キャップまで、すべての作業を1台の機械で行えるように設計されました。
「ある技術から別の技術への切り替えは非常に簡単です」とジョーダン氏は述べた。「PIPEFAB溶接システムにはデュアルフィーダーが搭載されているため、フィーダーの片側で適切なトーチと消耗品を使用してSTTプロセスを開始し、ギャップルートパスを行うことができます。このルート溶接には円錐形のチップと、機動性を高めるための軽量のトーチが必要です。もう一方の側では、フラックス入り、ハードコア、メタルコアのいずれであっても、チャンネルの充填と閉鎖を行う準備が整います。」
「0.35インチ（0.9mm）のソリッドワイヤSTTルートと0.45インチのフィラーおよびキャップ、または（1.2mm）のメタルコアワイヤまたはフラックス入りワイヤを取り付ける場合、フィーダーの両側に2つの消耗品をダブルで取り付けるだけで済みます」と、アルバータ州のリンカーン・エレクトリックのエリアセールスマネージャー、ブライアン・セナシー氏は述べています。「オペレーターはルートを挿入し、機械に触れることなく別のガンを取り上げます。そのガンのトリガーを引くと、システムは自動的に別の溶接プロセスと設定に切り替わります。」
機械に最新技術が搭載されていることは重要ですが、リンカーン社とその顧客にとって重要なのは、PIPEFAB溶接システムがTIG溶接、電極溶接、フラックス入りワイヤ溶接といった従来型のパイプ溶接プロセスにも対応できることです。
「お客様は、ソリッドワイヤやメタルコアのルート溶接、スマートパルス溶接に利用できる先進的なSTT技術をぜひ活用したいと考えています。新しいプロセスが最も重要ですが、お客様は依然として、時折使用する旧式の手順も持っています」とセナシ氏は述べています。「バー溶接やTIG溶接も引き続き行う必要があります。PIPEFABの溶接システムは、これらのプロセスすべてに対応しているだけでなく、Ready-to-Run設計には特別なコネクタが備わっているため、TIGトーチやその他の溶接トーチは常に接続された状態で、すぐに使用できます。」
PIPEFABの溶接システムをアップグレードするための最新技術として、同社の2線式MIG溶接システム「HyperFill」が新たに発表されました。このシステムは溶着速度を大幅に向上させます。
「過去1年半で、ハイパーフィル技術がパイプのラッピングに非常に効果的であることが分かりました」とジョーダン氏は語った。「ウォータークーラーを追加し、水冷式ガンを使用すれば、この2ライン充填・キャッピングプロセスを実行できます。当社では、1ラインの最適なプロセスで毎時7～8ポンドの充填速度を実現でき、毎時15～16ポンドの充填速度を達成しています。つまり、1Gポジションでの充填速度を2倍以上に向上させることができるのです。」
「当社のパワーウェーブシリーズの溶接機は人気が高く高性能ですが、これらの溶接機に搭載されている波形は配管工場では必ずしも必要ではありません」とセナシ氏は述べています。「アルミニウムやシリコンブロンズなどの波形は削除し、配管溶接装置に本当に役立つ波形に絞り込みました。PIPEFAB溶接システムには、鋼材や3XXステンレス鋼、ソリッドワイヤ、メタルコア、フラックス入りワイヤ、SMAW、GTAWなど、配管溶接に必要なあらゆるパターンに対応したオプションが用意されています。」
意味論的な結論も必要ありません。同社のケーブルビュー技術は、ケーブルのインダクタンスを継続的に監視し、波形を調整することで、最大65フィートの長尺ケーブルやコイル状ケーブルでも安定したアーク性能を維持します。これにより、システムはアークの安定した動作を確保するために、適切な適応変更を迅速に行うことができます。
「Check Point Cloud Production Monitoringは、機械のパフォーマンスが一定のしきい値を下回った場合に、管理者に自動的にメッセージを送信するように設定できます。Check Pointの生産監視機能はプロセス改善のループを閉じるため、変更を加えた後は、改善状況を監視および検証できます」とセナシ氏は述べています。「データ収集はますます普及しており、顧客は間違いなく、これがビジネスをより良く管理するための機会を生み出すと話しています。」
企業は、既に複雑な自動溶接プロセスを近代化するために尽力しており、作業中にデータを収集する機能を活用してプロセスフィードバック機構を強化している。その一例が、ESAB Arc Machines Inc.（AMI）のM317軌道溶接コントローラである。
半導体、医薬品、原子力、その他のハイエンドパイプライン用途向けに設計されたこの製品は、高度な制御機能とタッチスクリーンインターフェースを備え、自動溶接を簡素化します。
「従来のオービタルTIG溶接コントローラーは、実際にはエンジニアがエンジニアのために設計したものでした」と、AMIの主任ソフトウェアアーキテクトであるウォルフラム・ドナート氏は述べています。「M317では、溶接作業者が自分たちに必要なものを示してくれています。私たちは、パイプ溶接への参入障壁を下げたいと考えています。オービタル溶接機の使い方を習得するのに1週間かかることもあります。完全に使いこなせるようになるには数ヶ月かかることもあり、システムの投資回収には最大2年かかることもあります。私たちは学習曲線を短縮したいのです。」
コントローラは様々なセンサーからデータを受信し、オペレーターは多様な方法で溶接を制御できます。タッチスクリーン機能には、自動配管プラン生成機能が含まれています。スケジュールエディタを使用すると、オペレーターは現在のレベルを調整、設定、追加、削除、およびナビゲートできます。溶接モードでは、データ分析エンジンがリアルタイムデータを提供し、カメラが溶接のリアルタイムビューを提供します。
ESABのWeldCloudやその他の軌道解析ツールと組み合わせることで、ユーザーはデータファイルをローカルまたはクラウド上で収集、保存、管理できます。
「私たちは、時代遅れになることなく、将来のビジネスニーズにも対応できるシステムを作りたかったのです」とドナット氏は語った。「店舗がクラウド分析に対応していなくても、オンプレミスにあるため、マシンからデータを取得できます。分析が重要になったときには、その情報が利用可能になっているのです。」
「M317は、ビデオ画像と溶接データを組み合わせ、タイムスタンプを付けて溶接を記録します」とドナス氏は述べた。「長時間の溶接作業中に突起が見つかった場合でも、溶接を破棄する必要はありません。システムが問題箇所を一つ一つハイライト表示してくれるので、後から確認できるからです。」
M317には、さまざまなレートでデータを書き込むためのモジュールが搭載されています。石油、ガス、原子力発電などの用途では、データロギングの頻度は特定の部品の品質によって異なる場合があります。溶接の品質を認定するために、第三者機関は、溶接プロセス中に電流、電圧、またはその他の箇所に異常がなかったことを示す正確なデータを必要とする場合があります。
これらの企業すべてが示すように、溶接工はより高品質なパイプ溶接を実現するために、ますます多くのデータとフィードバック機構を利用できるようになっている。こうした技術の進歩により、未来は明るいと言えるだろう。
ロバート・コルマンは、20年にわたりライター兼編集者として、様々な業界のニーズに対応してきた。 彼は過去7年間、金属加工業界に尽力しており、Metalworking Production & Purchasing (MP&P) の編集者を務め、2016年1月からは Canadian Fabricating & Welding の編集者を務めている。 彼は過去7年間、金属加工業界に尽力しており、Metalworking Production & Purchasing (MP&P) の編集者を務め、2016年1月からは Canadian Fabricating & Welding の編集者を務めている。 金属加工の生産と購買(MP&P)、2016 年 1 月 — カナダの製造および溶接。 彼は過去7年間、金属加工業界に尽力し、『Metalworking Production & Purchasing (MP&P)』の編集者を務め、2016年1月からは『Canadian Fabricating & Welding』の編集者を務めている。去って7年が経ち、同社は金属加工生産・購買（MP&P）の責任を担い、2016年1月からはカナダの製造・溶接の責任を担って金属加工の業務に従事してきました。去って七年、もう一人は金属加工業に力を入れており、金属加工生産と購買（MP&P）を担当しています 金属加工生産および購買 (MP&P)、 2016 年 1 月 — カナダの製造および溶接。 彼は過去7年間、金属加工業界で「Metalworking Production & Purchasing (MP&P)」の編集者として働き、2016年1月からは「Canadian Fabricating & Welding」の編集者を務めている。彼はマギル大学を卒業し、ブリティッシュコロンビア大学で学士号と修士号を取得している。
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