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してステンレス鋼のチューブや配管を溶接する場合、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。ただし、パイプの直径と長さが増加すると特に、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場合があります。
300 シリーズの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 から改良された溶接プロセスに切り替えることで、オープン根管溶接でのブローバックを排除しながら、高い溶接品質を実現し、材料の耐腐食性を維持し、短絡ガスメタルアーク溶接 (GMAW) プロセスを必要とする溶接手順仕様 (WPS) を満たすことができます。改良された短絡 GMAW プロセスは、生産性、効率、使いやすさの面で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、耐腐食性と強度に優れ、石油・ガス、石油化学製品、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 は従来、多くのステンレス鋼用途で使用されてきましたが、短絡 GMAW を改良することで解決できる欠点がいくつかあります。
まず、熟練した溶接工の不足が続いているため、GTAW に精通した作業員を見つけることが継続的な課題となっています。次に、GTAW は最速の溶接プロセスではないため、顧客の要求を満たすために生産性の向上を目指す企業の妨げとなっています。最後に、GTAW ではステンレス鋼チューブのバックフラッシュに時間と費用がかかります。
ブローバックとは何ですか?パージとは、溶接プロセス中にガスを導入して汚染物質を除去し、サポートを提供することです。裏面パージは、酸素の存在下で溶接の裏面が重い酸化物を形成するのを防ぎます。
開根管溶接中に裏側が保護されていない場合、基材が損傷する可能性があります。この分解は糖化と呼ばれ、溶接部の内側の表面が砂糖のように見えることからそう名付けられました。潰れを防ぐために、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ります。通常、ジョイント開口部の周囲にテープを貼ります。パイプを洗浄した後、ジョイント周辺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す。
ブローバックを排除します。リトレースには多大な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 プロセスに移行したことで、同社は多くのステンレス鋼アプリケーション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 シリーズのステンレス鋼の溶接アプリケーションはこれに非常に適していますが、高純度二相ステンレス鋼の溶接アプリケーションでは現在、ルートパスに GTAW が必要です。
入熱を可能な限り低く抑えると、ワークピースの耐腐食性を維持するのに役立ちます。入熱を減らす方法の 1 つは、溶接パスの数を減らすことです。Regulated Metal Deposition (RMD®) などの改良された短絡 GMAW プロセスでは、精密に制御された金属移動を使用して、均一な溶滴堆積を実現します。これにより、溶接工は溶接パドルを制御しやすくなり、入熱と溶接速度を制御しやすくなります。入熱が低いほど、溶接パドルはより速く固まります。
金属の移動が制御され、溶接プールが速く凍結するため、溶接プールの乱流が少なくなり、シールドガスは比較的乱されずに GMAW ガンから出ます。これにより、シールドガスが開いたルートを通過し、大気を排除して、溶接部の裏側の糖化や酸化を防止できます。このガスの被覆には短時間しかかかりません。これは、溶接プールが非常に速く凍結するためです。
テストにより、改良型短絡 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すことが示されました。
溶接プロセスを変更すると、企業は WPS を再認証する必要がありますが、このような切り替えにより、新規製造および修理作業に多大な時間とコストの節約をもたらすことができます。
改良された短絡 GMAW プロセスを使用した開根管溶接は、生産性、効率、溶接工のトレーニングの面でさらなる利点をもたらします。これには次の利点が含まれます。
より多くの金属を堆積させてルート チャネルの厚さを増やすことができるため、チャネルが高温になる可能性がなくなります。
パイプセクション間の高低のずれに対する許容度が優れています。金属の移送がスムーズなので、最大 3⁄16 インチの隙間を簡単に埋めることができます。
アークの長さは電極の伸びに関係なく一定であるため、一定の伸びを維持するのに苦労する作業者の負担を軽減します。溶接パドルの制御が容易になり、金属の移動が安定するため、新しい溶接工のトレーニング時間を短縮できます。
プロセス変更時のダウンタイムを削減します。ルート チャネル、フィル チャネル、キャップ チャネルに同じワイヤとシールド ガスを使用できます。チャネルが少なくとも 80% のアルゴン シールド ガスで満たされ、キャップされている場合は、パルス GMAW プロセスを使用できます。
ステンレス鋼アプリケーションでバックフラッシュを排除することを目指す場合、修正短絡 GMAW プロセスに切り替えるときに成功するための 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清掃し、汚染物質を除去します。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 インチ離れたジョイントの裏側を清掃します。
316LSi や 308LSi など、シリコン含有量の多いステンレス鋼のフィラー金属を使用します。シリコン含有量が多いと、溶接プールの濡れが促進され、脱酸素剤として機能します。
最高のパフォーマンスを得るには、90% ヘリウム、7.5% アルゴン、2.5% 二酸化炭素など、プロセス用に特別に配合されたシールド ガス混合物を使用します。別のオプションとしては、98% アルゴンと 2% 二酸化炭素があります。溶接ガス供給業者によっては、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、ルートチャネリング用の先細りのチップとノズルを使用してガスのカバー範囲を特定します。ガス拡散装置を内蔵した円錐形のノズルは、優れたカバー範囲を提供します。
修正短絡 GMAW プロセスをバッキングガスなしで使用すると、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、溶接部が冷却すると剥がれ落ち、石油、発電所、石油化学アプリケーション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 の営業およびアプリケーション マネージャーです。
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