რედაქტორის შენიშვნა: Pharmaceutical Online სიამოვნებით წარმოგიდგენთ ოთხნაწილიან სტატიას ბიოპროცესების მილსადენების ორბიტალური შედუღების შესახებ, რომელიც დაწერილია ინდუსტრიის ექსპერტის, Arc Machines-ის წარმომადგენელ ბარბარა ჰენონის მიერ. ეს სტატია ადაპტირებულია დოქტორ ჰენონის პრეზენტაციიდან გასული წლის ბოლოს ASME კონფერენციაზე.
კოროზიისადმი მდგრადობის დაკარგვის თავიდან აცილება. მაღალი სისუფთავის წყალი, როგორიცაა DI ან WFI, უჟანგავი ფოლადის ძალიან აგრესიული ამორტიზატორია. გარდა ამისა, ფარმაცევტული კლასის WFI ციკლურად მუშავდება მაღალ ტემპერატურაზე (80°C) სტერილურობის შესანარჩუნებლად. არსებობს მცირე განსხვავება პროდუქტისთვის სასიკვდილო ცოცხალი ორგანიზმების მხარდასაჭერად ტემპერატურის საკმარისად დაწევასა და „წითლის“ წარმოების ხელშესაწყობად ტემპერატურის საკმარისად აწევას შორის. წითელი არის სხვადასხვა შემადგენლობის ყავისფერი ფენა, რომელიც გამოწვეულია უჟანგავი ფოლადის მილსადენების სისტემის კომპონენტების კოროზიით. ჭუჭყი და რკინის ოქსიდები შეიძლება იყოს მთავარი კომპონენტები, მაგრამ ასევე შეიძლება იყოს რკინის, ქრომის და ნიკელის სხვადასხვა ფორმა. წითელი ფერის არსებობა სასიკვდილოა ზოგიერთი პროდუქტისთვის და მისმა არსებობამ შეიძლება გამოიწვიოს შემდგომი კოროზია, თუმცა სხვა სისტემებში მისი არსებობა საკმაოდ არასახარბიელო ჩანს.
შედუღებამ შეიძლება უარყოფითად იმოქმედოს კოროზიისადმი მდგრადობაზე. ცხელი ფერი შედუღების დროს შედუღებულ ადგილებსა და HAZ-ებზე დალექილი ჟანგვითი მასალის შედეგია, განსაკუთრებით საზიანოა და დაკავშირებულია ფარმაცევტულ წყლის სისტემებში წითელი ფერის წარმოქმნასთან. ქრომის ოქსიდის წარმოქმნამ შეიძლება გამოიწვიოს ცხელი ელფერი, რაც ქრომით გაღარიბებულ ფენას ტოვებს, რომელიც კოროზიისადმი მგრძნობიარეა. ცხელი ფერის მოცილება შესაძლებელია დაფქვით, ზედაპირიდან ლითონის მოცილებით, მათ შორის ქრომით გაღარიბებული ფენით, და კოროზიისადმი მდგრადობის აღდგენით ძირითადი ლითონის დონესთან ახლოს. თუმცა, დაფქვა და დაფქვა საზიანოა ზედაპირის დასასრულისთვის. მილსადენის სისტემის პასივაცია აზოტის მჟავით ან ხელატური აგენტის ფორმულირებებით ხორციელდება შედუღების და დამზადების უარყოფითი ეფექტების დასაძლევად, სანამ მილსადენის სისტემა ექსპლუატაციაში შევა. აუგერის ელექტრონული ანალიზით ნაჩვენებია, რომ ხელაციურმა პასივაციამ შეიძლება აღადგინოს ჟანგბადის, ქრომის, რკინის, ნიკელის და მანგანუმის განაწილების ზედაპირული ცვლილებები, რომლებიც მოხდა შედუღების და თერმული ზემოქმედების ზონაში შედუღებამდელ მდგომარეობაში. თუმცა, პასივაცია მოქმედებს მხოლოდ გარე ზედაპირის ფენაზე და არ აღწევს 50 ანგსტრომზე დაბლა, მაშინ როდესაც თერმული შეფერილობა შეიძლება გაგრძელდეს. ზედაპირის ქვეშ 1000 ანგსტრომი ან მეტი.
ამიტომ, კოროზიისადმი მდგრადი მილსადენების სისტემების შეუდუღებელ სუბსტრატებთან ახლოს დასამონტაჟებლად მნიშვნელოვანია შედუღებითა და დამზადებით გამოწვეული დაზიანების შეზღუდვა იმ დონემდე, რომლის აღდგენაც მნიშვნელოვნად შესაძლებელია პასივაციით. ეს მოითხოვს გამწმენდი აირის გამოყენებას მინიმალური ჟანგბადის შემცველობით და მიწოდებას შედუღებული შეერთების შიდა დიამეტრამდე ატმოსფერული ჟანგბადით ან ტენიანობით დაბინძურების გარეშე. შედუღების დროს სითბოს შეყვანის ზუსტი კონტროლი და გადახურების თავიდან აცილება ასევე მნიშვნელოვანია კოროზიისადმი მდგრადობის დაკარგვის თავიდან ასაცილებლად. წარმოების პროცესის კონტროლი განმეორებითი და თანმიმდევრული მაღალი ხარისხის შედუღების მისაღწევად, ასევე უჟანგავი ფოლადის მილებისა და კომპონენტების ფრთხილად დამუშავება წარმოების დროს დაბინძურების თავიდან ასაცილებლად, აუცილებელი მოთხოვნებია მაღალი ხარისხის მილსადენების სისტემისთვის, რომელიც მდგრადია კოროზიის მიმართ და უზრუნველყოფს ხანგრძლივ პროდუქტიულ მომსახურებას.
მაღალი სისუფთავის ბიოფარმაცევტული უჟანგავი ფოლადის მილსადენების სისტემებში გამოყენებული მასალები ბოლო ათწლეულის განმავლობაში გაუმჯობესებული კოროზიისადმი მდგრადობისკენ ევოლუციას განიცდიდა. 1980 წლამდე გამოყენებული უჟანგავი ფოლადის უმეტესობა 304 უჟანგავი ფოლადი იყო, რადგან ის შედარებით იაფი იყო და წარმოადგენდა გაუმჯობესებას ადრე გამოყენებულ სპილენძთან შედარებით. სინამდვილეში, 300 სერიის უჟანგავი ფოლადები შედარებით მარტივი დასამუშავებელია, შეიძლება შედუღებული იყოს შედუღებით კოროზიისადმი მდგრადობის გაუმართლებელი დაკარგვის გარეშე და არ საჭიროებს სპეციალურ წინასწარ გაცხელებას და შემდგომ თერმულ დამუშავებას.
ბოლო დროს, მაღალი სისუფთავის მილსადენებში 316 უჟანგავი ფოლადის გამოყენება სულ უფრო პოპულარული ხდება. 316 ტიპი შემადგენლობით 304 ტიპის მსგავსია, მაგრამ ორივესთვის საერთო ქრომისა და ნიკელის შენადნობის ელემენტების გარდა, 316 შეიცავს დაახლოებით 2%-იან მოლიბდენს, რაც მნიშვნელოვნად აუმჯობესებს 316-ის კოროზიისადმი მდგრადობას. 304L და 316L ტიპებს, რომლებსაც „L“ კლასის კლასებს უწოდებენ, აქვთ ნახშირბადის უფრო დაბალი შემცველობა, ვიდრე სტანდარტულ კლასებს (0.035% 0.08%-ის წინააღმდეგ). ნახშირბადის შემცველობის ეს შემცირება მიზნად ისახავს შედუღების შედეგად წარმოქმნილი კარბიდის ნალექის რაოდენობის შემცირებას. ეს არის ქრომის კარბიდის წარმოქმნა, რომელიც აზიანებს ქრომის ძირითადი ლითონის მარცვლების საზღვრებს, რაც მას კოროზიისადმი მგრძნობიარეს ხდის. ქრომის კარბიდის წარმოქმნა, რომელსაც „სენსიბილიზაციას“ უწოდებენ, დამოკიდებულია დროსა და ტემპერატურაზე და უფრო დიდ პრობლემას წარმოადგენს ხელით შედუღებისას. ჩვენ ვაჩვენეთ, რომ სუპერ-აუსტენიტური უჟანგავი ფოლადის AL-6XN ორბიტალური შედუღება უზრუნველყოფს უფრო კოროზიისადმი მდგრად შედუღებას, ვიდრე ხელით შესრულებული მსგავსი შედუღებები. ეს იმიტომ ხდება, რომ ორბიტალური შედუღება უზრუნველყოფს... ამპერაჟი, პულსაცია და დრო, რაც იწვევს უფრო დაბალ და უფრო ერთგვაროვან სითბოს მიწოდებას, ვიდრე ხელით შედუღება. ორბიტალური შედუღება „L“ კლასის 304 და 316-თან კომბინაციაში პრაქტიკულად გამორიცხავს კარბიდის ნალექს, როგორც მილსადენების სისტემებში კოროზიის განვითარების ფაქტორს.
უჟანგავი ფოლადის სითბოდან სითბომდე ვარიაცია. მიუხედავად იმისა, რომ შედუღების პარამეტრები და სხვა ფაქტორები შეიძლება საკმაოდ მკაცრ ტოლერანტობაში შენარჩუნდეს, მაინც არსებობს განსხვავებები უჟანგავი ფოლადის სითბოდან სითბომდე შესადუღებლად საჭირო სითბოს მიწოდებაში. სითბოს ნომერი არის კონკრეტული უჟანგავი ფოლადის დნობისთვის ქარხანაში მინიჭებული პარტიის ნომერი. თითოეული პარტიის ზუსტი ქიმიური შემადგენლობა აღირიცხება ქარხნის ტესტის ანგარიშში (MTR) პარტიის იდენტიფიკაციასთან ან სითბოს ნომერთან ერთად. სუფთა რკინა დნება 1538°C (2800°F) ტემპერატურაზე, ხოლო შენადნობი ლითონები დნება ტემპერატურის დიაპაზონში, რაც დამოკიდებულია თითოეული შენადნობის ან მიკროელემენტის ტიპისა და კონცენტრაციის მიხედვით. რადგან უჟანგავი ფოლადის არც ერთი ორი სითბო არ შეიცავს თითოეული ელემენტის ზუსტად ერთსა და იმავე კონცენტრაციას, შედუღების მახასიათებლები განსხვავდება ღუმელიდან ღუმელში.
AOD მილზე (ზედა) და EBR მასალაზე (ქვედა) 316L მილის ორბიტალური შედუღების SEM-მა აჩვენა მნიშვნელოვანი განსხვავება შედუღების ღეროს სიგლუვეში.
მიუხედავად იმისა, რომ ერთი შედუღების პროცედურა შეიძლება იმუშაოს მსგავსი გარე დიამეტრისა და კედლის სისქის მქონე გაცხელების უმეტესობისთვის, ზოგიერთი გაცხელება მოითხოვს ნაკლებ ამპერაჟს, ზოგი კი - უფრო მაღალ ამპერაჟს, ვიდრე ტიპიურია. ამ მიზეზით, სამუშაო ადგილზე სხვადასხვა მასალის გაცხელება ფრთხილად უნდა იყოს თვალყურის დევნება პოტენციური პრობლემების თავიდან ასაცილებლად. ხშირად, ახალი გაცხელება მოითხოვს ამპერაჟის მხოლოდ მცირე ცვლილებას დამაკმაყოფილებელი შედუღების პროცედურის მისაღწევად.
გოგირდის პრობლემა. ელემენტარული გოგირდი რკინის მადნისგან მიღებული მინარევია, რომელიც ძირითადად ფოლადის წარმოების პროცესში იხსნება. AISI ტიპის 304 და 316 უჟანგავი ფოლადები ხასიათდება გოგირდის მაქსიმალური შემცველობით 0.030%. თანამედროვე ფოლადის გადამუშავების პროცესების განვითარებით, როგორიცაა არგონ-ჟანგბადის დეკარბურიზაცია (AOD) და ორმაგი ვაკუუმური დნობის პრაქტიკის განვითარებით, როგორიცაა ვაკუუმური ინდუქციური დნობა, რასაც მოჰყვება ვაკუუმური რკალური ხელახალი დნობა (VIM+VAR), შესაძლებელი გახდა ისეთი ფოლადების წარმოება, რომლებიც ძალიან განსაკუთრებულია შემდეგი გზებით. მათი ქიმიური შემადგენლობა. აღინიშნა, რომ შედუღებული აუზის თვისებები იცვლება, როდესაც ფოლადის გოგირდის შემცველობა დაახლოებით 0.008%-ზე ნაკლებია. ეს განპირობებულია გოგირდის და, უფრო მცირე ზომით, სხვა ელემენტების ზემოქმედებით შედუღებული აუზის ზედაპირული დაჭიმულობის ტემპერატურულ კოეფიციენტზე, რაც განსაზღვრავს სითხის აუზის ნაკადის მახასიათებლებს.
გოგირდის ძალიან დაბალი კონცენტრაციის დროს (0.001% – 0.003%), შედუღების გუბის შეღწევადობა ძალიან ფართო ხდება საშუალო გოგირდის შემცველ მასალებზე დამზადებულ მსგავს შედუღებებთან შედარებით. დაბალი გოგირდის შემცველი უჟანგავი ფოლადის მილზე დამზადებულ შედუღებებს უფრო ფართო შედუღებები ექნებათ, ხოლო უფრო სქელი კედლის მილზე (0.065 ინჩი, ან 1.66 მმ ან მეტი) უფრო მეტი ტენდენცია იქნება ჩაღრმავებული შედუღების წარმოქმნის. როდესაც შედუღების დენი საკმარისია სრულად შეღწევადი შედუღების მისაღებად, ეს ართულებს ძალიან დაბალი გოგირდის შემცველი მასალების შედუღებას, განსაკუთრებით სქელი კედლებით. 304 ან 316 უჟანგავი ფოლადის გოგირდის კონცენტრაციის უფრო მაღალ ზღვარზე, შედუღების მძივი გარეგნულად ნაკლებად თხევადი და უფრო უხეშია, ვიდრე საშუალო გოგირდის შემცველი მასალები. ამიტომ, შედუღებადობისთვის, გოგირდის იდეალური შემცველობა იქნება დაახლოებით 0.005%-დან 0.017%-მდე დიაპაზონში, როგორც ეს მითითებულია ASTM A270 S2-ში ფარმაცევტული ხარისხის მილებისთვის.
ელექტროპოლირებული უჟანგავი ფოლადის მილების მწარმოებლებმა შენიშნეს, რომ 316 ან 316L უჟანგავ ფოლადში გოგირდის ზომიერი დონეც კი ართულებს მათი ნახევარგამტარული და ბიოფარმაცევტული მომხმარებლების საჭიროებების დაკმაყოფილებას გლუვი, ორმოებისგან თავისუფალი შიდა ზედაპირებით. მილის ზედაპირის სიგლუვის დასადასტურებლად სკანირების ელექტრონული მიკროსკოპიის გამოყენება სულ უფრო გავრცელებულია. ნაჩვენებია, რომ ძირითად ლითონებში გოგირდი წარმოქმნის არამეტალურ ჩანართებს ან მანგანუმის სულფიდის (MnS) „სტრინგერებს“, რომლებიც ელექტროპოლირების დროს იხსნება და ტოვებს 0.25-1.0 მიკრონის დიაპაზონში არსებულ სიცარიელეებს.
ელექტროპოლირებული მილების მწარმოებლები და მომწოდებლები ბაზარს ზედაპირის მოპირკეთების მოთხოვნების დასაკმაყოფილებლად ულტრადაბალი გოგირდის შემცველი მასალების გამოყენებისკენ უბიძგებენ. თუმცა, პრობლემა მხოლოდ ელექტროპოლირებული მილებით არ შემოიფარგლება, რადგან არაელექტროპოლირებული მილების შემთხვევაში ჩანართები მილსადენების სისტემის პასივაციის დროს იხსნება. ნაჩვენებია, რომ სიცარიელეები უფრო მიდრეკილია ორმოების წარმოქმნისკენ, ვიდრე გლუვი ზედაპირის ადგილები. ამრიგად, არსებობს რამდენიმე საფუძვლიანი მიზეზი, რის გამოც დაბალი გოგირდის შემცველობის, უფრო „სუფთა“ მასალებისკენ მიისწრაფვიან.
რკალის გადახრა. უჟანგავი ფოლადის შედუღებადობის გაუმჯობესების გარდა, გოგირდის გარკვეული რაოდენობა ასევე აუმჯობესებს დამუშავებადობას. შედეგად, მწარმოებლები და მწარმოებლები მიდრეკილნი არიან აირჩიონ მასალები გოგირდის შემცველობის მითითებული დიაპაზონის უფრო მაღალ ზღვარზე. ძალიან დაბალი გოგირდის კონცენტრაციის მქონე მილების შედუღებამ ფიტინგებთან, სარქველებთან ან სხვა მაღალი გოგირდის შემცველობის მქონე მილებთან შეიძლება გამოიწვიოს შედუღების პრობლემები, რადგან რკალი გადახრილი იქნება დაბალი გოგირდის შემცველობის მქონე მილებისკენ. როდესაც რკალის გადახრა ხდება, შეღწევა უფრო ღრმა ხდება დაბალი გოგირდის მხარეს, ვიდრე მაღალი გოგირდის მხარეს, რაც საპირისპიროა იმისა, რაც ხდება მილების შედუღებისას შესაბამისი გოგირდის კონცენტრაციით. უკიდურეს შემთხვევაში, შედუღების მძივს შეუძლია მთლიანად შეაღწიოს დაბალი გოგირდის შემცველ მასალაში და შედუღების შიდა ნაწილი სრულიად დაუმაგრებელი დატოვოს (ფიჰეი და სიმენო, 1982). ფიტინგების გოგირდის შემცველობა მილის გოგირდის შემცველობას შეუსაბამებლად, პენსილვანიის Carpenter Technology Corporation-ის Carpenter Steel Division-მა შემოიღო დაბალი გოგირდის (მაქსიმუმ 0.005%) 316 ბარის მარაგი (ტიპი 316L-SCQ) (VIM+VAR)) დაბალი გოგირდის შემცველობის მილებზე შესადუღებელი ფიტინგებისა და სხვა კომპონენტების წარმოება. ორი ძალიან დაბალი გოგირდის შემცველობის მასალის ერთმანეთთან შედუღება გაცილებით ადვილია, ვიდრე ძალიან დაბალი გოგირდის შემცველობის მასალის მაღალი გოგირდის შემცველობის მასალასთან შედუღება.
დაბალი გოგირდის შემცველობის მილების გამოყენებაზე გადასვლა ძირითადად განპირობებულია გლუვი ელექტროპოლირებული შიდა მილის ზედაპირების მიღების აუცილებლობით. მიუხედავად იმისა, რომ ზედაპირის დამუშავება და ელექტროპოლირება მნიშვნელოვანია როგორც ნახევარგამტარული ინდუსტრიისთვის, ასევე ბიოტექნოლოგიური/ფარმაცევტული ინდუსტრიისთვის, SEMI-მ, ნახევარგამტარული ინდუსტრიის სპეციფიკაციის შედგენისას, მიუთითა, რომ 316L მილებს, რომლებიც გამოიყენება ტექნოლოგიური გაზსადენებისთვის, ოპტიმალური მუშაობისთვის უნდა ჰქონდეს 0.004% გოგირდის შემცველობის თავსახური. მეორეს მხრივ, ASTM-მა შეცვალა თავისი ASTM 270 სპეციფიკაცია, რათა ჩაერთოს ფარმაცევტული კლასის მილები, რომლებიც ზღუდავენ გოგირდის შემცველობას 0.005-დან 0.017%-მდე დიაპაზონში. ამან უნდა გამოიწვიოს შედუღების ნაკლები სირთულეები დაბალი დიაპაზონის გოგირდთან შედარებით. თუმცა, უნდა აღინიშნოს, რომ ამ შეზღუდული დიაპაზონის ფარგლებშიც კი, რკალის გადახრა შეიძლება მაინც მოხდეს დაბალი გოგირდის შემცველობის მილების მაღალი გოგირდის შემცველ მილებთან ან ფიტინგებთან შედუღებისას, და მონტაჟის სპეციალისტებმა ყურადღებით უნდა აკონტროლონ მასალის გაცხელება და დამზადებამდე შეამოწმონ შედუღების თავსებადობა გაცხელებებს შორის. შედუღების წარმოება.
სხვა მიკროელემენტები. აღმოჩნდა, რომ მიკროელემენტები, მათ შორის გოგირდი, ჟანგბადი, ალუმინი, სილიციუმი და მანგანუმი, გავლენას ახდენენ შეღწევადობაზე. ოქსიდის ჩანართების სახით ძირითად ლითონში არსებული ალუმინის, სილიციუმის, კალციუმის, ტიტანის და ქრომის კვალი დაკავშირებულია შედუღების დროს წიდის წარმოქმნასთან.
სხვადასხვა ელემენტის ეფექტები კუმულაციურია, ამიტომ ჟანგბადის არსებობამ შეიძლება კომპენსირება გაუწიოს გოგირდის დაბალი შემცველობის ზოგიერთ ეფექტს. ალუმინის მაღალმა დონემ შეიძლება გაანეიტრალოს გოგირდის შეღწევადობაზე დადებითი გავლენა. მანგანუმი აქროლებს შედუღების ტემპერატურაზე და დეპონირდება შედუღების სითბურ ზონაში. მანგანუმის ეს დეპოზიტები დაკავშირებულია კოროზიისადმი მდგრადობის დაკარგვასთან (იხ. კოენი, 1997). ნახევარგამტარული ინდუსტრია ამჟამად ექსპერიმენტებს ატარებს მანგანუმის დაბალი შემცველობის და ულტრადაბალი მანგანუმის შემცველობის 316L მასალებზე, რათა თავიდან აიცილოს კოროზიისადმი მდგრადობის ეს დაკარგვა.
წიდის წარმოქმნა. წიდის კუნძულები ზოგჯერ უჟანგავი ფოლადის ღეროზე ჩნდება გარკვეული გაცხელების დროს. ეს თავისთავად მასალის საკითხია, მაგრამ ზოგჯერ შედუღების პარამეტრების ცვლილებებმა შეიძლება ეს მინიმუმამდე დაიყვანოს, ან არგონის/წყალბადის ნარევის ცვლილებებმა შეიძლება გააუმჯობესოს შედუღების პროცესი. პოლარდმა აღმოაჩინა, რომ ძირითად ლითონში ალუმინისა და სილიციუმის თანაფარდობა გავლენას ახდენს წიდის წარმოქმნაზე. არასასურველი ფირფიტის ტიპის წიდის წარმოქმნის თავიდან ასაცილებლად, ის გვირჩევს ალუმინის შემცველობის შენარჩუნებას 0.010%-ზე, ხოლო სილიციუმის შემცველობის - 0.5%-ზე. თუმცა, როდესაც Al/Si თანაფარდობა ამ დონეს აჭარბებს, შესაძლოა სფერული წიდა წარმოიქმნას ფირფიტის ტიპის ნაცვლად. ამ ტიპის წიდამ შეიძლება დატოვოს ორმოები ელექტროპოლირების შემდეგ, რაც მიუღებელია მაღალი სისუფთავის აპლიკაციებისთვის. შედუღების გარე განედზე წარმოქმნილი წიდის კუნძულები შეიძლება გამოიწვიოს არათანაბარი შეღწევა ID გასასვლელში და გამოიწვიოს არასაკმარისი შეღწევა. ID შედუღების ღეროზე წარმოქმნილი წიდის კუნძულები შეიძლება მგრძნობიარე იყოს კოროზიის მიმართ.
ერთჯერადი შედუღება პულსაციით. სტანდარტული ავტომატური ორბიტალური მილის შედუღება არის ერთჯერადი შედუღება პულსური დენით და უწყვეტი მუდმივი სიჩქარით ბრუნვით. ეს ტექნიკა შესაფერისია მილებისთვის, რომელთა გარე დიამეტრი 1/8″-დან დაახლოებით 7″-მდეა და კედლის სისქე 0.083″ და ნაკლებია. დროული წინასწარი გაწმენდის შემდეგ, ხდება რკალისებრი ელექტრული დენის წარმოქმნა. მილის კედელში შეღწევა ხდება დროული შეფერხების დროს, რომლის დროსაც რკალისებრი დენის წარმოქმნა არსებობს, მაგრამ ბრუნვა არ ხდება. ამ ბრუნვის შეფერხების შემდეგ, ელექტროდი ბრუნავს შედუღების შეერთების გარშემო მანამ, სანამ შედუღება არ შეუერთდება ან არ გადაფარავს შედუღების საწყის ნაწილს შედუღების ბოლო ფენის დროს. როდესაც შეერთება დასრულებულია, დენი მცირდება დროული ვარდნით.
საფეხურებრივი რეჟიმი („სინქრონიზებული“ შედუღება). უფრო სქელი კედლის მქონე მასალების შედუღებისას, როგორც წესი, 0.083 ინჩზე მეტი, შედუღების ენერგიის წყარო შეიძლება გამოყენებულ იქნას სინქრონულ ან საფეხურებრივ რეჟიმში. სინქრონულ ან საფეხურებრივ რეჟიმში, შედუღების დენის იმპულსი სინქრონიზებულია დარტყმის ინსულტთან, ამიტომ როტორი სტაციონარულია მაქსიმალური შეღწევადობისთვის მაღალი დენის იმპულსების დროს და მოძრაობს დაბალი დენის იმპულსების დროს. სინქრონული ტექნიკა იყენებს უფრო ხანგრძლივ იმპულსურ დროს, დაახლოებით 0.5-დან 1.5 წამამდე, ჩვეულებრივი შედუღების წამის მეათედთან ან მეასედთან შედარებით. ამ ტექნიკით შესაძლებელია ეფექტურად შედუღდეს 0.154″ ან 6″ სისქის 40 ლიანდაგი 40 თხელი კედლის მილები 0.154″ ან 6″ კედლის სისქით. საფეხურებრივი ტექნიკა ქმნის უფრო ფართო შედუღებას, რაც მას ხარვეზებისადმი მედეგს და სასარგებლოს ხდის არარეგულარული ნაწილების, როგორიცაა მილების ფიტინგები მილებში შედუღებისთვის, სადაც შეიძლება იყოს განსხვავებები განზომილებიან ტოლერანტობაში, გარკვეული გადახრა ან მასალის თერმული შეუთავსებლობა. ამ ტიპის შედუღებას სჭირდება დაახლოებით ორჯერ მეტი რკალის დრო, ვიდრე ჩვეულებრივი შედუღება და ნაკლებად შესაფერისია ულტრამაღალი სისუფთავის (UHP) აპლიკაციებისთვის უფრო ფართო, უფრო უხეში ნაკერი.
პროგრამირებადი ცვლადები. შედუღების ენერგიის წყაროების მიმდინარე თაობა არის მიკროპროცესორზე დაფუძნებული და შესანახი პროგრამები, რომლებიც განსაზღვრავენ შედუღების პარამეტრების რიცხვით მნიშვნელობებს შესადუღებელი მილის კონკრეტული დიამეტრის (OD) და კედლის სისქისთვის, მათ შორის გაწმენდის დრო, შედუღების დენი, გადაადგილების სიჩქარე (RPM) ), ფენების რაოდენობა და დრო თითო ფენაზე, იმპულსის დრო, დაღმართის დრო და ა.შ. ორბიტალური მილის შედუღებისას, რომელსაც დამატებული აქვს შემავსებელი მავთული, პროგრამის პარამეტრები მოიცავს მავთულის მიწოდების სიჩქარეს, ჩირაღდნის რხევის ამპლიტუდას და ლოდინის დროს, AVC-ს (რკალის ძაბვის კონტროლი მუდმივი რკალის უფსკრულის უზრუნველსაყოფად) და აღმართს. შედუღების შესასრულებლად, მილზე დაამონტაჟეთ შედუღების თავი შესაბამისი ელექტროდით და მილის დამჭერის ჩანართებით და გამოიძახეთ შედუღების გრაფიკი ან პროგრამა ენერგიის წყაროს მეხსიერებიდან. შედუღების თანმიმდევრობა იწყება ღილაკზე ან მემბრანული პანელის ღილაკზე დაჭერით და შედუღება გრძელდება ოპერატორის ჩარევის გარეშე.
არაპროგრამირებადი ცვლადები. შედუღების მუდმივად კარგი ხარისხის მისაღწევად, შედუღების პარამეტრები ფრთხილად უნდა კონტროლდებოდეს. ეს მიიღწევა შედუღების ენერგიის წყაროს სიზუსტით და შედუღების პროგრამით, რომელიც წარმოადგენს ენერგიის წყაროში შეყვანილ ინსტრუქციების ერთობლიობას, რომელიც შედგება შედუღების პარამეტრებისგან, მილის ან მილის კონკრეტული ზომის შესადუღებლად. ასევე უნდა არსებობდეს შედუღების სტანდარტების ეფექტური ერთობლიობა, რომელიც განსაზღვრავს შედუღების მიღების კრიტერიუმებს და შედუღების შემოწმებისა და ხარისხის კონტროლის გარკვეულ სისტემას იმის უზრუნველსაყოფად, რომ შედუღება აკმაყოფილებს შეთანხმებულ სტანდარტებს. თუმცა, შედუღების პარამეტრების გარდა, გარკვეული ფაქტორები და პროცედურებიც ფრთხილად უნდა კონტროლდებოდეს. ეს ფაქტორები მოიცავს ბოლოების მომზადების კარგი აღჭურვილობის გამოყენებას, კარგ გაწმენდისა და დამუშავების პრაქტიკას, შესადუღებელი მილების ან სხვა ნაწილების კარგ განზომილებიან ტოლერანტობას, ვოლფრამის თანმიმდევრულ ტიპსა და ზომას, მაღალგაწმენდილ ინერტულ აირებს და მასალის ვარიაციებისადმი დიდ ყურადღებას. - მაღალი ტემპერატურა.
მილის ბოლოების შედუღების მომზადების მოთხოვნები ორბიტალური შედუღებისთვის უფრო მნიშვნელოვანია, ვიდრე ხელით შედუღებისთვის. ორბიტალური მილების შედუღებისას შედუღებული შეერთებები, როგორც წესი, კვადრატული კონდახის შეერთებებია. ორბიტალური შედუღებისას სასურველი განმეორებადობის მისაღწევად, საჭიროა ბოლოების ზუსტი, თანმიმდევრული, დამუშავებული მომზადება. რადგან შედუღების დენი დამოკიდებულია კედლის სისქეზე, ბოლოები უნდა იყოს კვადრატული, გარე ან შიდა დიამეტრის (OD ან ID) ბურუსების ან დახრილობის გარეშე, რაც გამოიწვევს კედლის სხვადასხვა სისქეს.
მილის ბოლოები უნდა შეესაბამებოდეს შედუღების თავში ისე, რომ კვადრატული კონდახის შეერთების ბოლოებს შორის არ იყოს შესამჩნევი უფსკრული. მიუხედავად იმისა, რომ შესაძლებელია შედუღებული შეერთებების მცირე უფსკრულით გაკეთება, შედუღების ხარისხზე უარყოფითად შეიძლება იმოქმედოს. რაც უფრო დიდია უფსკრული, მით უფრო სავარაუდოა პრობლემა. არასწორმა აწყობამ შეიძლება გამოიწვიოს შედუღების სრული ჩავარდნა. ჯორჯ ფიშერის და სხვების მიერ წარმოებული მილის ხერხები, რომლებიც მილს ჭრიან და მილის ბოლოებს ერთი და იგივე ოპერაციით ამუშავებენ, ან პორტატული ბოლოების მოსამზადებელი სახრახნები, როგორიცაა Protem, Wachs და სხვების მიერ წარმოებული, ხშირად გამოიყენება გლუვი ბოლოების ორბიტალური შედუღების დასამზადებლად, რომლებიც შესაფერისია დამუშავებისთვის. საჭრელი ხერხები, ხერხები, ლენტური ხერხები და მილების საჭრელები ამ მიზნით არ არის შესაფერისი.
შედუღების პარამეტრების გარდა, რომლებიც შედუღების პროცესში სიმძლავრეს გულისხმობს, არსებობს სხვა ცვლადებიც, რომლებსაც შეუძლიათ შედუღებაზე ღრმა გავლენის მოხდენა, მაგრამ ისინი არ წარმოადგენენ შედუღების ფაქტობრივი პროცედურის ნაწილს. ეს მოიცავს ვოლფრამის ტიპსა და ზომას, რკალის დასაცავად და შედუღების შეერთების შიდა ნაწილის გასაწმენდად გამოყენებული გაზის ტიპსა და სისუფთავეს, გასაწმენდად გამოყენებული გაზის ნაკადის სიჩქარეს, გამოყენებული თავისა და ენერგიის წყაროს ტიპს, შეერთების კონფიგურაციას და ნებისმიერ სხვა შესაბამის ინფორმაციას. ჩვენ ამ ცვლადებს „არაპროგრამირებადს“ ვუწოდებთ და მათ შედუღების გრაფიკში ვინახავთ. მაგალითად, გაზის ტიპი შედუღების პროცედურების სპეციფიკაციაში (WPS) არსებით ცვლადად ითვლება, რათა შედუღების პროცედურები შეესაბამებოდეს ASME-ს IX სექციის ქვაბებისა და წნევის ჭურჭლის კოდექსს. გაზის ტიპის ან გაზის ნარევის პროცენტული მაჩვენებლების ცვლილებები ან ID გაწმენდის გაუქმება მოითხოვს შედუღების პროცედურის ხელახლა ვალიდაციას.
შედუღების აირი. უჟანგავი ფოლადი ოთახის ტემპერატურაზე მდგრადია ატმოსფერული ჟანგბადის დაჟანგვის მიმართ. როდესაც ის გაცხელდება დნობის წერტილამდე (1530°C ან 2800°F სუფთა რკინისთვის), ის ადვილად იჟანგება. ინერტული არგონი ყველაზე ხშირად გამოიყენება როგორც დამცავი აირი და შიდა შედუღებული სახსრების გასაწმენდად ორბიტალური GTAW პროცესის მეშვეობით. გაზის სისუფთავე ჟანგბადთან და ტენიანობასთან მიმართებაში განსაზღვრავს დაჟანგვით გამოწვეული ფერის შეცვლის რაოდენობას, რომელიც ხდება შედუღების შემდეგ შედუღებულ ადგილას ან მის მახლობლად. თუ გამწმენდი აირი არ არის უმაღლესი ხარისხის ან თუ გამწმენდი სისტემა არ არის სრულიად გაჟონვისგან თავისუფალი ისე, რომ მცირე რაოდენობით ჰაერი შედის გამწმენდ სისტემაში, დაჟანგვა შეიძლება იყოს ღია ფირუზისფერი ან მოლურჯო. რა თქმა უნდა, წმენდის გარეშე წარმოიქმნება ქერქიანი შავი ზედაპირი, რომელსაც ჩვეულებრივ „დატკბილებულს“ უწოდებენ. ცილინდრებში მოწოდებული შედუღების კლასის არგონი არის 99.996-99.997%-ით სუფთა, მომწოდებლის მიხედვით, და შეიცავს 5-7 ppm ჟანგბადს და სხვა მინარევებს, მათ შორის H2O, O2, CO2, ნახშირწყალბადებს და ა.შ., სულ 40 ppm წელიწადში. მაქსიმუმ. ცილინდრში არსებული მაღალი სისუფთავის არგონი ან დიუარში არსებული თხევადი არგონი შეიძლება იყოს 99.999%-ით სუფთა ან 10 ppm მთლიანი მინარევებით, მაქსიმუმ 2 ppm ჟანგბადით. შენიშვნა: გაწმენდის დროს შეიძლება გამოყენებულ იქნას გაზის გამწმენდები, როგორიცაა Nanochem ან Gatkeeper, დაბინძურების დონის მილიარდ ნაწილებამდე (ppb) დიაპაზონამდე შესამცირებლად.
შერეული შემადგენლობა. აირების ნარევები, როგორიცაა 75% ჰელიუმი/25% არგონი და 95% არგონი/5% წყალბადი, შეიძლება გამოყენებულ იქნას როგორც დამცავი აირების სპეციალური გამოყენებისთვის. ორივე ნარევმა წარმოქმნა უფრო ცხელი შედუღება, ვიდრე არგონის იმავე პროგრამის პარამეტრებით შესრულებულმა ნარევებმა. ჰელიუმის ნარევები განსაკუთრებით შესაფერისია ნახშირბადოვან ფოლადზე დნობით შედუღებით მაქსიმალური შეღწევადობისთვის. ნახევარგამტარული ინდუსტრიის კონსულტანტი ურჩევს არგონის/წყალბადის ნარევების გამოყენებას, როგორც დამცავი აირების UHP გამოყენებისთვის. წყალბადის ნარევებს აქვთ რამდენიმე უპირატესობა, მაგრამ ასევე სერიოზული ნაკლოვანებები. უპირატესობა ის არის, რომ ის წარმოქმნის უფრო სველ გუბეს და გლუვ შედუღების ზედაპირს, რაც იდეალურია ულტრამაღალი წნევის გაზის მიწოდების სისტემების განსახორციელებლად რაც შეიძლება გლუვი შიდა ზედაპირით. წყალბადის არსებობა უზრუნველყოფს აღმდგენ ატმოსფეროს, ამიტომ თუ გაზის ნარევში ჟანგბადის კვალია, შედეგად მიღებული შედუღება გამოიყურება უფრო სუფთად და ნაკლები ფერის შეცვლით, ვიდრე მსგავსი ჟანგბადის კონცენტრაცია სუფთა არგონში. ეს ეფექტი ოპტიმალურია დაახლოებით 5% წყალბადის შემცველობისას. ზოგი იყენებს 95/5% არგონის/წყალბადის ნარევს, როგორც ID გამწმენდს შიდა შედუღების მძივის გარეგნობის გასაუმჯობესებლად.
წყალბადის ნარევის, როგორც დამცავი აირის გამოყენებით შედუღების მძივი უფრო ვიწროა, გარდა იმისა, რომ უჟანგავი ფოლადი ძალიან დაბალი გოგირდის შემცველობით გამოირჩევა და შედუღებისას მეტ სითბოს გამოიმუშავებს, ვიდრე იგივე დენის პარამეტრი შეურეველი არგონით. არგონის/წყალბადის ნარევების მნიშვნელოვანი ნაკლი ის არის, რომ რკალი გაცილებით ნაკლებად სტაბილურია, ვიდრე სუფთა არგონი და არსებობს რკალის დრეიფის ტენდენცია, იმდენად ძლიერი, რომ გამოიწვიოს არასწორი შერწყმა. რკალის დრეიფი შეიძლება გაქრეს, როდესაც გამოიყენება სხვადასხვა შერეული აირის წყარო, რაც იმაზე მიუთითებს, რომ ეს შეიძლება გამოწვეული იყოს დაბინძურებით ან ცუდი შერევით. იმის გამო, რომ რკალის მიერ გამომუშავებული სითბო იცვლება წყალბადის კონცენტრაციით, მუდმივი კონცენტრაცია აუცილებელია განმეორებითი შედუღების მისაღწევად და არსებობს განსხვავებები წინასწარ შერეულ ბოთლებში გაზში. კიდევ ერთი ნაკლი ის არის, რომ ვოლფრამის სიცოცხლის ხანგრძლივობა მნიშვნელოვნად მცირდება, როდესაც გამოიყენება წყალბადის ნარევი. მიუხედავად იმისა, რომ შერეული აირიდან ვოლფრამის გაუარესების მიზეზი არ არის დადგენილი, ცნობილია, რომ რკალი უფრო რთულია და ვოლფრამი შეიძლება შეიცვალოს ერთი ან ორი შედუღების შემდეგ. არგონის/წყალბადის ნარევების გამოყენება არ შეიძლება ნახშირბადოვანი ფოლადის ან ტიტანის შესადუღებლად.
TIG პროცესის გამორჩეული თვისება ის არის, რომ ის არ მოიხმარს ელექტროდებს. ვოლფრამს აქვს ნებისმიერი ლითონის ყველაზე მაღალი დნობის წერტილი (6098°F; 3370°C) და არის კარგი ელექტრონის გამოსხივება, რაც მას განსაკუთრებით შესაფერისს ხდის არამოხმარებადი ელექტროდის სახით გამოსაყენებლად. მისი თვისებები გაუმჯობესებულია გარკვეული იშვიათმიწა ოქსიდების, როგორიცაა ცერიუმი, ლანთანის ოქსიდი ან თორიუმის ოქსიდის 2%-ის დამატებით, რკალის გაშვებისა და რკალის სტაბილურობის გასაუმჯობესებლად. სუფთა ვოლფრამი იშვიათად გამოიყენება გლუტამატური თოკების გადამუშავებაში (GTAW) ცერიუმის ვოლფრამის უმაღლესი თვისებების გამო, განსაკუთრებით ორბიტალური გლუტამატური თოკების გადამუშავების აპლიკაციებისთვის. თორიუმის ვოლფრამი ნაკლებად გამოიყენება, ვიდრე წარსულში, რადგან ისინი გარკვეულწილად რადიოაქტიურია.
გაპრიალებული დამუშავების მქონე ელექტროდები ზომით უფრო ერთგვაროვანია. გლუვი ზედაპირი ყოველთვის უპირატესია უხეში ან არათანმიმდევრული ზედაპირის მიმართ, რადგან ელექტროდის გეომეტრიის თანმიმდევრულობა კრიტიკულია თანმიმდევრული, ერთგვაროვანი შედუღების შედეგისთვის. წვერიდან (DCEN) გამოსხივებული ელექტრონები სითბოს გადასცემენ ვოლფრამის წვერიდან შედუღებამდე. უფრო წვრილი წვერი საშუალებას იძლევა დენის სიმკვრივის ძალიან მაღალი შენარჩუნების, მაგრამ შეიძლება გამოიწვიოს ვოლფრამის უფრო მოკლე სიცოცხლის ხანგრძლივობა. ორბიტალური შედუღებისთვის მნიშვნელოვანია ელექტროდის წვერის მექანიკურად დაფქვა, რათა უზრუნველყოფილი იყოს ვოლფრამის გეომეტრიის განმეორებადობა და შედუღების განმეორებადობა. ბლაგვი წვერი რკალს შედუღებიდან ვოლფრამზე იმავე წერტილში გადააქვს. წვერის დიამეტრი აკონტროლებს რკალის ფორმას და შეღწევადობის რაოდენობას კონკრეტული დენის დროს. კონუსის კუთხე გავლენას ახდენს რკალის დენის/ძაბვის მახასიათებლებზე და უნდა იყოს მითითებული და კონტროლირებადი. ვოლფრამის სიგრძე მნიშვნელოვანია, რადგან ვოლფრამის ცნობილი სიგრძე შეიძლება გამოყენებულ იქნას რკალის უფსკრულის დასაყენებლად. კონკრეტული დენის მნიშვნელობისთვის რკალის უფსკრული განსაზღვრავს ძაბვას და შესაბამისად, შედუღებაზე მიწოდებულ სიმძლავრეს.
ელექტროდის ზომა და მისი წვერის დიამეტრი შეირჩევა შედუღების დენის ინტენსივობის მიხედვით. თუ დენი ძალიან მაღალია ელექტროდისთვის ან მისი წვერისთვის, მან შეიძლება დაკარგოს ლითონი წვერიდან, ხოლო ელექტროდების გამოყენებამ, რომელთა წვერის დიამეტრი ძალიან დიდია დენისთვის, შეიძლება გამოიწვიოს რკალის დრიფტი. ელექტროდისა და წვერის დიამეტრებს ვამოწმებთ შედუღების შეერთების კედლის სისქის მიხედვით და ვიყენებთ 0.0625 დიამეტრს თითქმის ყველაფრისთვის, 0.093 ინჩის კედლის სისქის ჩათვლით, თუ გამოყენება არ არის განკუთვნილი 0.040 ინჩის დიამეტრის ელექტროდებთან გამოსაყენებლად მცირე სიზუსტის კომპონენტების შესადუღებლად. შედუღების პროცესის განმეორებადობისთვის, ვოლფრამის ტიპი და დასრულება, სიგრძე, კონუსის კუთხე, დიამეტრი, წვერის დიამეტრი და რკალის უფსკრული უნდა იყოს მითითებული და კონტროლირებადი. მილის შედუღების აპლიკაციებისთვის, ცერიუმის ვოლფრამი ყოველთვის რეკომენდებულია, რადგან ამ ტიპს გაცილებით ხანგრძლივი მომსახურების ვადა აქვს, ვიდრე სხვა ტიპებს და აქვს შესანიშნავი რკალური აალების მახასიათებლები. ცერიუმის ვოლფრამი არ არის რადიოაქტიური.
დამატებითი ინფორმაციისთვის, გთხოვთ, დაუკავშირდეთ ბარბარა ჰენონს, ტექნიკური პუბლიკაციების მენეჯერს, Arc Machines, Inc., 10280 Glenoaks Blvd., Pacoima, CA 91331. ტელეფონი: 818-896-9556. ფაქსი: 818-890-3724.