ガスタングステンアーク溶接 (GTAW) やシールドメタルアーク溶接 (SMAW) などの従来のプロセスを使用する場合、ステンレス鋼のチューブや配管の溶接にはアルゴンによるバックパージが必要になることがよくあります。しかし、特にパイプの直径や長さが増加するにつれて、ガスのコストとパージプロセスのセットアップ時間が重要になる可能性があります。
300 シリーズ ステンレス鋼を溶接する場合、請負業者は従来の GTAW または SMAW から改善された溶接プロセスに切り替えることで、開放根管溶接での吹き返しを排除できます。その一方で、高い溶接品質を達成し、材料の耐食性を維持し、溶接手順仕様 (WPS) には短絡ガスメタル アーク溶接 (GMAW) プロセスが必要です。改良された短絡 GMAW プロセスは、生産性、効率、使いやすさにもさらなる利点をもたらし、利益の向上に役立ちます。
ステンレス鋼合金は、耐食性と強度が優れているため、石油やガス、石油化学、バイオ燃料など、多くのパイプやチューブの用途に使用されています。GTAW は伝統的に多くのステンレス鋼の用途で使用されてきましたが、改善された短絡 GMAW によって対処できるいくつかの欠点があります。
第一に、熟練した溶接工の不足が続いているため、GTAW に精通した労働者を見つけることが継続的な課題です。第二に、GTAW は最速の溶接プロセスではないため、顧客の要求に応えて生産性を向上させようとする企業の妨げになります。第三に、時間と費用がかかるステンレス鋼チューブのバックフラッシュが必要です。
ブローバックとは何ですか?パージは、溶接プロセス中に汚染物質を除去し、サポートを提供するためにガスを導入することです。裏面パージは、酸素の存在下で溶接の裏面が重酸化物を形成するのを防ぎます。
開放根管溶接中に裏側が保護されていない場合、基材に損傷が生じる可能性があります。この分解は糖化と呼ばれ、溶接部の内部の表面が砂糖のように見えることからその名が付けられました。潰れるのを防ぐために、溶接工はパイプの一端にガスホースを挿入し、パイプの端をパージダムで塞ぎます。また、パイプのもう一方の端に通気孔を作成しました。また、通常、ジョイントの開口部の周りにテープを貼ります。パイプを洗浄した後、ジョイントの周りのテープの一部を剥がして、溶接を開始し、ルートビードが完成するまで剥離と溶接のプロセスを繰り返しました。
ブローバックを排除します。リトレースには多くの時間と費用がかかり、場合によってはプロジェクトに数千ドルが追加されます。改良された短絡 GMAW プロセスへの移行により、同社は多くのステンレス鋼用途でバックフラッシュなしでルートパスを完了できるようになりました。300 シリーズステンレス鋼の溶接用途はこれに適していますが、高純度二相ステンレス鋼の溶接用途には現在ルートパスに GTAW が必要です。
入熱をできるだけ低く保つと、ワークピースの耐食性を維持できます。入熱を減らすには、溶接パスの数を減らすことが 1 つの方法です。規制金属析出 (RMD®) などの改良された短絡 GMAW プロセスでは、正確に制御された金属移動を使用して均一な液滴の析出を実現します。これにより、溶接工が溶接溜まりを制御しやすくなり、入熱と溶接速度が制御されます。入熱が低いため、溶接溜まりがより早く凍結します。
制御された金属移動とより速い溶接池の凍結により、溶接池の乱流が少なくなり、シールド ガスが GMAW ガンを比較的穏やかな状態に保ちます。これにより、シールド ガスが開いたルートを通過して大気を置換し、溶接裏面の糖化や酸化を防ぐことができます。水たまりは非常に急速に凍結するため、このガスの適用にかかる時間はわずかです。
テストの結果、修正された短絡 GMAW プロセスは、ルート ビードを GTAW で溶接した場合と同様にステンレス鋼の耐食性を維持しながら、溶接品質基準を満たしていることが示されました。
溶接プロセスを変更する場合、企業は WPS の再認定を必要としますが、そのような切り替えにより、新たな製造や修理作業にかかる時間を大幅に短縮し、コストを節約できます。
改良された短絡 GMAW プロセスを使用した開放根管溶接は、生産性、効率、溶接工のトレーニングにおいてさらなる利点をもたらします。これには次のような利点があります。
より多くの金属を堆積してルート チャネルの厚さを増やすことができるため、ホット チャネルが発生する可能性が排除されます。
パイプセクション間の高低のミスアライメントに対する優れた耐性。スムーズな金属転写により、このプロセスでは最大 3⁄16 インチのギャップを簡単に埋めることができます。
アーク長は電極の伸びに関係なく一定であるため、一貫した伸びを維持するのに苦労するオペレータを補います。溶接溜まりの制御がより容易になり、一貫した金属転写により、新しい溶接工のトレーニング時間を短縮できます。
プロセス切り替えのダウンタイムを削減します。同じワイヤとシールド ガスをルート、フィル、キャップ チャネルに使用できます。チャネルが少なくとも 80% のアルゴン シールド ガスで充填およびキャップされている場合、パルス GMAW プロセスを使用できます。
ステンレス鋼用途でバックフラッシュを排除したい作業の場合、修正された短絡 GMAW プロセスに切り替える際に成功するための 5 つの重要なヒントに従うことが重要です。
パイプの内側と外側を掃除して、汚れを取り除きます。ステンレス鋼用に設計されたワイヤーブラシを使用して、端から少なくとも 1 インチの接続部の裏側を掃除します。
316LSi や 308LSi など、シリコン含有量の高いステンレス鋼溶加材を使用します。シリコン含有量が高いと、溶接池の濡れが促進され、脱酸剤として機能します。
最高のパフォーマンスを得るには、プロセス用に特別に配合されたシールド ガス混合物 (ヘリウム 90%、アルゴン 7.5%、二酸化炭素 2.5% など) を使用します。別のオプションは、アルゴン 98%、二酸化炭素 2% です。溶接ガスの供給元によっては、他の推奨事項がある場合があります。
最良の結果を得るには、根のチャネリングに先細のチップとノズルを使用して、ガスの適用範囲を特定します。内蔵のガスディフューザーを備えた円錐形のノズルが優れた適用範囲を提供します。
バッキングガスを使用せずに改良型短絡 GMAW プロセスを使用すると、溶接部の裏側に少量のスケールが生成されることに注意してください。これは通常、溶接部が冷えると剥がれ落ち、石油、発電所、石油化学用途の品質基準を満たします。
Jim Byrne は、Miller Electric Mfg. LLC、1635 W. Spencer St.、Appleton、WI 54912、920-734-9821、www.millerwelds.com のセールスおよびアプリケーション マネージャーです。
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