Редактордың ескертпесі: Pharmaceutical Online Arc Machines компаниясының салалық сарапшысы Барбара Хенонның биопроцесс құбырларын орбиталық дәнекерлеу туралы төрт бөлімнен тұратын мақаласын ұсынуға қуанышты. Бұл мақала доктор Хенонның өткен жылдың соңында ASME конференциясындағы баяндамасынан алынған.
Коррозияға төзімділіктің жоғалуын болдырмаңыз. DI немесе WFI сияқты жоғары тазалықтағы су тот баспайтын болат үшін өте агрессивті еритін зат болып табылады. Сонымен қатар, фармацевтикалық WFI стерильділікті сақтау үшін жоғары температурада (80°C) циклде өңделеді. Өнімге өлімге әкелетін тірі организмдерді қолдау үшін температураны төмендету мен «қызыл» өндірісін ынталандыру үшін температураны көтеру арасында нәзік айырмашылық бар. Қызыл - тот баспайтын болат құбыр жүйесінің компоненттерінің коррозиясынан туындайтын әртүрлі құрамдағы қоңыр қабықша. Кір және темір оксидтері негізгі компоненттер болуы мүмкін, бірақ темірдің, хромның және никельдің әртүрлі түрлері де болуы мүмкін. Қызылдың болуы кейбір өнімдер үшін өлімге әкеледі және оның болуы коррозияның одан әрі дамуына әкелуі мүмкін, дегенмен оның басқа жүйелерде болуы өте зиянсыз болып көрінеді.
Дәнекерлеу коррозияға төзімділікке кері әсер етуі мүмкін. Ыстық түс дәнекерлеу кезінде дәнекерлеу және HAZ-ға түсетін тотықтырғыш материалдың нәтижесі болып табылады, әсіресе зиянды және фармацевтикалық су жүйелерінде қызарудың пайда болуымен байланысты. Хром оксидінің түзілуі ыстық реңк тудыруы мүмкін, бұл коррозияға сезімтал хромның азайған қабатын қалдырады. Ыстық түсті тұздау және ұнтақтау арқылы кетіруге болады, металды бетінен, соның ішінде хромның азайған қабатынан алып тастайды және коррозияға төзімділікті негізгі металл деңгейіне жақын деңгейге дейін қалпына келтіреді. Дегенмен, тұздау және ұнтақтау беткі өңдеуге зиянды. Құбыр жүйесін азот қышқылымен немесе хелат агентінің құрамдарымен пассивтеу құбыр жүйесі пайдалануға берілгенге дейін дәнекерлеу мен өндірудің жағымсыз әсерлерін жеңу үшін жасалады. Шнек электронды талдауы хелаттау пассивациясы дәнекерлеуде және жылу әсер ететін аймақта пайда болған оттегінің, хромның, темірдің, никельдің және марганецтің таралуындағы беттік өзгерістерді дәнекерлеуге дейінгі күйге қайтара алатынын көрсетті. Дегенмен, пассивация тек сыртқы беткі қабатқа әсер етеді және 50 ангстремнен төмен енбейді, ал термиялық бояу... бетінен 1000 ангстрем немесе одан да көпке созылады.
Сондықтан, коррозияға төзімді құбыр жүйелерін дәнекерленбеген негіздерге жақын орнату үшін дәнекерлеу мен өндірістен туындаған зақымдануды пассивация арқылы айтарлықтай қалпына келтіруге болатын деңгейлермен шектеуге тырысу маңызды. Бұл үшін оттегі мөлшері аз тазартқыш газды пайдалану және атмосфералық оттегімен немесе ылғалмен ластанбай дәнекерленген қосылыстың ішкі диаметріне жеткізу қажет. Коррозияға төзімділіктің жоғалуын болдырмау үшін жылу кірісін дәл бақылау және дәнекерлеу кезінде қызып кетудің алдын алу да маңызды. Қайталанатын және тұрақты жоғары сапалы дәнекерлеуге қол жеткізу үшін өндіріс процесін бақылау, сондай-ақ ластанудың алдын алу үшін өндіріс кезінде тот баспайтын болаттан жасалған құбырлар мен компоненттерді мұқият өңдеу коррозияға төзімді және ұзақ мерзімді өнімді қызмет көрсететін жоғары сапалы құбыр жүйесі үшін маңызды талаптар болып табылады.
Жоғары тазалықтағы биофармацевтикалық тот баспайтын болаттан жасалған құбыр жүйелерінде қолданылатын материалдар соңғы онжылдықта коррозияға төзімділікті жақсартуға қарай эволюциядан өтті. 1980 жылға дейін қолданылған тот баспайтын болаттың көпшілігі 304 тот баспайтын болат болды, себебі ол салыстырмалы түрде арзан болды және бұрын қолданылған мыспен салыстырғанда жақсарды. Шын мәнінде, 300 сериялы тот баспайтын болаттарды өңдеу салыстырмалы түрде оңай, коррозияға төзімділігін шамадан тыс жоғалтпай балқытып дәнекерлеуге болады және арнайы алдын ала қыздыруды және термиялық өңдеуді қажет етпейді.
Жақында жоғары тазалықтағы құбырларды қолдануда 316 тот баспайтын болатты қолдану артып келеді. 316 типі құрамы бойынша 304 типіне ұқсас, бірақ екеуіне де ортақ хром мен никель қоспа элементтерінен басқа, 316 құрамында шамамен 2% молибден бар, бұл 316 коррозияға төзімділігін айтарлықтай жақсартады. «L» маркалары деп аталатын 304L және 316L типтерінде стандартты маркаларға қарағанда көміртегі мөлшері төмен (0,035% vs. 0,08%). Көміртегі мөлшерінің бұл төмендеуі дәнекерлеу кезінде пайда болуы мүмкін карбидті тұндыру мөлшерін азайтуға арналған. Бұл хром карбидінің түзілуі, ол хром негізгі металының түйіршік шекараларын бұзады, оны коррозияға сезімтал етеді. «Сенсибилизация» деп аталатын хром карбидінің түзілуі уақыт пен температураға байланысты және қолмен дәнекерлеу кезінде үлкен мәселе болып табылады. Біз AL-6XN супераустениттік тот баспайтын болатты орбиталық дәнекерлеу қолмен жасалған ұқсас дәнекерлеуге қарағанда коррозияға төзімді дәнекерлеуді қамтамасыз ететінін көрсеттік. Себебі орбиталық дәнекерлеу амперажды, пульсацияны және уақытты дәл басқаруды қамтамасыз етеді, бұл қолмен пісіруге қарағанда жылу шығынын төмендетеді және біркелкі етеді. Орбиталық пісіру «L» 304 және 316 маркаларымен бірге құбыр жүйелерінде коррозияның даму факторы ретінде карбидті тұнбаны іс жүзінде жояды.
Тот баспайтын болаттың жылудан қызуға өзгеруі. Дәнекерлеу параметрлері мен басқа да факторларды жеткілікті қатаң төзімділік шегінде сақтауға болатынымен, тот баспайтын болатты жылудан ыстыққа дәнекерлеу үшін қажетті жылу шығынында әлі де айырмашылықтар бар. Жылу нөмірі - зауытта белгілі бір тот баспайтын болат балқымасына тағайындалған партия нөмірі. Әрбір партияның нақты химиялық құрамы зауыттық сынақ есебінде (MTR) партияның идентификациясы немесе жылу нөмірімен бірге жазылады. Таза темір 1538°C (2800°F) температурада ериді, ал легирленген металдар әрбір қорытпаның немесе микроэлементтің түрі мен концентрациясына байланысты әртүрлі температура диапазонында ериді. Тот баспайтын болаттың екі қызуы әр элементтің бірдей концентрациясын қамтымайтындықтан, дәнекерлеу сипаттамалары пештен пешке өзгереді.
AOD құбырындағы (үстіңгі жағы) және EBR материалындағы (түбіндегі) 316L құбырының орбиталық дәнекерлеулерінің SEM әдісі дәнекерлеу түйіспесінің тегістігінде айтарлықтай айырмашылықты көрсетті.
Бір ғана дәнекерлеу процедурасы ұқсас OD және қабырға қалыңдығы бар көптеген қыздыруларға сәйкес келуі мүмкін болса да, кейбір қыздыруларға әдеттегіден аз ампераж қажет, ал кейбіреулеріне жоғары ампераж қажет. Осы себепті, жұмыс орнында әртүрлі материалдарды қыздыру ықтимал мәселелерді болдырмау үшін мұқият бақылануы керек. Көбінесе, жаңа қыздыру қанағаттанарлық дәнекерлеу процедурасына қол жеткізу үшін ампераждың аз ғана өзгерісін қажет етеді.
Күкірт мәселесі. Элементтік күкірт - болат қорыту процесінде негізінен жойылатын темір кеніне қатысты қоспа. AISI 304 және 316 типті тот баспайтын болаттар ең жоғары күкірт мөлшері 0,030% болатындығымен сипатталады. Аргон оттегімен көміртегісіздендіру (AOD) және вакуумдық индукциялық балқыту, содан кейін вакуумдық доғаны қайта балқыту (VIM+VAR) сияқты қос вакуумдық балқыту тәжірибелері сияқты заманауи болатты тазарту процестерінің дамуымен келесі жолдармен өте ерекше болаттарды өндіру мүмкін болды. Олардың химиялық құрамы. Болаттың күкірт мөлшері шамамен 0,008% -дан төмен болған кезде дәнекерлеу бассейнінің қасиеттері өзгеретіні атап өтілді. Бұл сұйық бассейннің ағын сипаттамаларын анықтайтын дәнекерлеу бассейнінің беттік керілу температуралық коэффициентіне күкірттің және аз дәрежеде басқа элементтердің әсеріне байланысты.
Күкірт концентрациясы өте төмен болғанда (0,001% – 0,003%), орташа күкірт құрамды материалдарда жасалған ұқсас дәнекерлеулермен салыстырғанда дәнекерлеу шұңқырының енуі өте кең болады. Күкірті аз тот баспайтын болаттан жасалған құбырда жасалған дәнекерлеулер кеңірек дәнекерлеуге ие болады, ал қалың қабырғалы құбырда (0,065 дюйм немесе 1,66 мм немесе одан көп) дәнекерлеуге бейімділік жоғары болады. Дәнекерлеу тогы толық енген дәнекерлеуді алу үшін жеткілікті болғанда. Бұл күкірті өте төмен материалдарды, әсіресе қалың қабырғалары бар материалдарды дәнекерлеуді қиындатады. 304 немесе 316 тот баспайтын болаттан жасалған күкірт концентрациясының жоғары шегінде дәнекерлеу түйіні орташа күкірт материалдарына қарағанда сұйық емес және кедір-бұдыр болады. Сондықтан, дәнекерлеу үшін, ASTM A270 S2 стандартында фармацевтикалық сапалы түтіктерге арналған көрсетілгендей, күкірттің идеалды мөлшері шамамен 0,005%-дан 0,017%-ға дейін болады.
Электролитпен жылтыратылған тот баспайтын болаттан жасалған құбыр өндірушілері 316 немесе 316L тот баспайтын болаттағы күкірттің орташа деңгейі тіпті жартылай өткізгіш және биофармацевтикалық тұтынушылардың тегіс, шұңқырсыз ішкі беттерге деген қажеттіліктерін қанағаттандыруды қиындататынын байқады. Түтік бетінің тегістігін тексеру үшін сканерлеуші ​​​​электронды микроскопияны пайдалану барған сайын кең таралуда. Негізгі металдардағы күкірттің электролитпен жылтырату кезінде жойылатын және 0,25-1,0 микрон диапазонында бос орындар қалдыратын металл емес қосындыларды немесе марганец сульфидінің (MnS) «жіпшелерін» түзетіні көрсетілген.
Электролитпен жылтыратылған түтіктерді өндірушілер мен жеткізушілер нарықты беткі өңдеу талаптарын қанағаттандыру үшін ультра төмен күкіртті материалдарды пайдалануға бағыттауда. Дегенмен, мәселе тек электролитпен жылтыратылған түтіктермен шектелмейді, өйткені электролиттелмеген түтіктерде қосындылар құбыр жүйесін пассивтеу кезінде жойылады. Бос орындар тегіс беткі аймақтарға қарағанда шұңқырлардың пайда болуына бейім екені дәлелденген. Сондықтан күкірті аз, «таза» материалдарға бет бұрудың бірнеше негізді себептері бар.
Доғаның ауытқуы. Тот баспайтын болаттың дәнекерлеу қабілетін жақсартумен қатар, күкірттің аз мөлшері өңдеу мүмкіндігін де жақсартады. Нәтижесінде, өндірушілер мен өндірушілер көрсетілген күкірт мөлшері диапазонының жоғары шегіндегі материалдарды таңдауға бейім. Күкірт концентрациясы өте төмен түтіктерді фитингтерге, клапандарға немесе күкірт мөлшері жоғары басқа түтіктерге дәнекерлеу дәнекерлеу проблемаларын тудыруы мүмкін, себебі доға күкірті аз түтіктерге қарай бағытталған болады. Доғаның ауытқуы орын алған кезде, күкірті аз жағында ену күкірті жоғары жағына қарағанда тереңірек болады, бұл күкірт концентрациясы сәйкес келетін құбырларды дәнекерлеген кезде болатын жағдайға қарама-қайшы. Төтенше жағдайларда дәнекерлеу түйіні күкірті аз материалға толығымен еніп, дәнекерлеудің ішкі бөлігін толығымен балқытылмаған күйінде қалдыруы мүмкін (Fihey and Simeneau, 1982). Фитингтердің күкірт мөлшерін құбырдың күкірт мөлшеріне сәйкестендіру үшін, Пенсильвания штатындағы Car-penter Technology Corporation компаниясының Carpenter Steel бөлімі күкірті аз (максимум 0,005%) 316 барлы (316L-SCQ түрі) (VIM+VAR)) шикізатты енгізді. күкірті аз құбырларға дәнекерлеуге арналған арматуралар мен басқа да компоненттерді өндіруге арналған. Екі өте аз күкіртті материалды бір-біріне дәнекерлеу өте аз күкіртті материалды жоғары күкіртті материалға дәнекерлеуге қарағанда әлдеқайда оңай.
Күкірті аз түтіктерді пайдалануға көшу көбінесе тегіс электрожылтыратылған ішкі түтік беттерін алу қажеттілігіне байланысты. Беткі өңдеу және электрожылтырату жартылай өткізгіштер өнеркәсібі үшін де, биотехнологиялық/фармацевтикалық өнеркәсібі үшін де маңызды болғанымен, SEMI жартылай өткізгіштер өнеркәсібінің сипаттамасын жазған кезде, технологиялық газ желілеріне арналған 316L түтіктерінің беткі ұштарының оңтайлы өнімділігі үшін 0,004% күкірт қақпағы болуы керек екенін көрсетті. Екінші жағынан, ASTM күкірт мөлшерін 0,005-тен 0,017% -ға дейін шектейтін фармацевтикалық деңгейдегі түтіктерді қосу үшін ASTM 270 сипаттамасын өзгертті. Бұл төменгі диапазондағы күкірттермен салыстырғанда дәнекерлеу қиындықтарын азайтады. Дегенмен, осы шектеулі диапазонда да, күкірті аз құбырларды жоғары күкіртті құбырларға немесе фитингтерге дәнекерлеу кезінде доғаның ауытқуы орын алуы мүмкін екенін ескеру қажет, ал орнатушылар материалдың қызуын мұқият бақылап, өндіріс алдында тексеруі керек. Қыздыру арасындағы дәнекерлеу үйлесімділігі. Дәнекерлеу жіктерін өндіру.
басқа микроэлементтер. Күкірт, оттегі, алюминий, кремний және марганец сияқты микроэлементтер енуге әсер ететіні анықталды. Негізгі металда оксид қоспалары ретінде болатын алюминий, кремний, кальций, титан және хромның микроэлементтері дәнекерлеу кезінде қождың пайда болуымен байланысты.
Әртүрлі элементтердің әсері кумулятивті, сондықтан оттегінің болуы күкірттің төмен әсерлерінің кейбірін өтей алады. Алюминийдің жоғары деңгейі күкірттің енуіне оң әсер етуі мүмкін. Марганец пісіру температурасында ұшып кетеді және пісіру қызуының әсерінен зардап шеккен аймақта шөгеді. Бұл марганец шөгінділері коррозияға төзімділіктің жоғалуымен байланысты. (Қараңыз: Cohen, 1997). Қазіргі уақытта жартылай өткізгіш өнеркәсібі коррозияға төзімділіктің жоғалуын болдырмау үшін төмен марганецті және тіпті өте төмен марганецті 316L материалдарымен тәжірибе жүргізуде.
Қождың пайда болуы. Тот баспайтын болаттан жасалған моншақта қыздыру кезінде қож аралдары кейде пайда болады. Бұл материалдық мәселе, бірақ кейде дәнекерлеу параметрлерінің өзгеруі мұны азайтуы мүмкін немесе аргон/сутегі қоспасындағы өзгерістер дәнекерлеуді жақсартуы мүмкін. Поллард негізгі металдағы алюминий мен кремнийдің қатынасы қождың пайда болуына әсер ететінін анықтады. Қажетсіз тақта типті қождың пайда болуына жол бермеу үшін ол алюминий мөлшерін 0,010%, ал кремний мөлшерін 0,5% деңгейінде ұстауды ұсынады. Дегенмен, Al/Si қатынасы осы деңгейден жоғары болған кезде, тақта түрінің орнына сфералық қож пайда болуы мүмкін. Қождың бұл түрі электрожылтыратудан кейін шұңқырлар қалдыруы мүмкін, бұл жоғары тазалықтағы қолданбалар үшін қолайсыз. Дәнекерлеудің OD-сында пайда болатын қож аралдары ID өткелінің біркелкі емес енуіне әкелуі мүмкін және енудің жеткіліксіздігіне әкелуі мүмкін. ID дәнекерлеу моншағында пайда болатын қож аралдары коррозияға бейім болуы мүмкін.
Пульсациясы бар бір реттік дәнекерлеу. Стандартты автоматты орбиталық түтік дәнекерлеуі - импульстік токпен және үздіксіз тұрақты жылдамдықпен айналуы бар бір реттік дәнекерлеу. Бұл әдіс сыртқы диаметрі 1/8 дюймнен шамамен 7 дюймге дейінгі және қабырға қалыңдығы 0,083 дюйм және одан төмен құбырларға жарамды. Уақыт бойынша алдын ала тазартудан кейін доға пайда болады. Түтік қабырғасының тесілуі доға пайда болатын, бірақ айналу болмайтын уақыт бойынша кідіріс кезінде жүзеге асырылады. Осы айналу кідірісінен кейін электрод дәнекерлеу соңғы қабаты кезінде дәнекерлеу кезінде дәнекерлеу бастапқы бөлігіне қосылғанша немесе қабаттасқанша дәнекерлеу қосылысының айналасында айналады. Қосылу аяқталған кезде, ток уақыт бойынша төмендейді.
Қадамдық режим («синхрондалған» дәнекерлеу). Әдетте 0,083 дюймнен асатын қалың қабырғалы материалдарды балқытып дәнекерлеу үшін балқытып дәнекерлеу қуат көзін синхронды немесе қадамдық режимде пайдалануға болады. Синхронды немесе қадамдық режимде дәнекерлеу тогының импульсі жүріспен синхрондалады, сондықтан ротор жоғары ток импульстары кезінде максималды ену үшін қозғалмайды және төмен ток импульстары кезінде қозғалады. Синхронды әдістер дәстүрлі дәнекерлеу үшін секундтық импульс уақытының оннан бір бөлігімен немесе жүзден бір бөлігімен салыстырғанда 0,5-тен 1,5 секундқа дейінгі ұзағырақ импульс уақытын пайдаланады. Бұл әдіс қабырға қалыңдығы 0,154 дюйм немесе 6 дюйм болатын 40 калибрлі 40 жұқа қабырғалы құбырды тиімді дәнекерлей алады. Қадамдық әдіс кеңірек дәнекерлеуді қамтамасыз етеді, бұл оны ақауларға төзімді етеді және өлшемдік төзімділікте айырмашылықтар, кейбір сәйкессіздіктер немесе материалдың термиялық үйлесімсіздігі болуы мүмкін құбырларға құбыр фитингтері сияқты тұрақты емес бөлшектерді дәнекерлеу үшін пайдалы. Бұл дәнекерлеу түрі дәстүрлі дәнекерлеуге қарағанда шамамен екі есе көп доға уақытын қажет етеді және ультра жоғары тазалық (UHP) қолданбалары үшін онша қолайлы емес, себебі... кеңірек, кедір-бұдыр тігіс.
Бағдарламаланатын айнымалылар. Дәнекерлеу қуат көздерінің ағымдағы буыны микропроцессорлық және сақтау бағдарламалары болып табылады, олар дәнекерленетін құбырдың белгілі бір диаметрі (OD) мен қабырға қалыңдығы үшін дәнекерлеу параметрлерінің сандық мәндерін, соның ішінде тазарту уақытын, дәнекерлеу тогын, қозғалыс жылдамдығын (RPM), қабаттар саны мен әр қабаттағы уақытты, импульс уақытын, төмен түсу уақытын және т.б. көрсетеді. Толтырғыш сымы қосылған орбиталық түтік дәнекерлеулері үшін бағдарлама параметрлеріне сым беру жылдамдығы, алау тербеліс амплитудасы және тоқтау уақыты, AVC (тұрақты доға саңылауын қамтамасыз ету үшін доға кернеуін басқару) және жоғары қарай еңіс кіреді. Балқыту арқылы дәнекерлеуді орындау үшін дәнекерлеу басын құбырға тиісті электрод пен құбыр қысқышы ендірмелерімен орнатыңыз және дәнекерлеу кестесін немесе бағдарламасын қуат көзінің жадынан шақырыңыз. Дәнекерлеу тізбегі түймені немесе мембраналық панель пернесін басу арқылы басталады және оператордың араласуынсыз дәнекерлеу жалғасады.
Бағдарламаланбайтын айнымалылар. Дәнекерлеу сапасын үнемі жақсарту үшін дәнекерлеу параметрлерін мұқият бақылау қажет. Бұған дәнекерлеу қуат көзінің дәлдігі және дәнекерлеу бағдарламасы арқылы қол жеткізіледі, бұл белгілі бір өлшемдегі құбырды немесе құбырды дәнекерлеуге арналған дәнекерлеу параметрлерінен тұратын қуат көзіне енгізілген нұсқаулар жиынтығы. Сондай-ақ, дәнекерлеудің келісілген стандарттарға сәйкес келетініне көз жеткізу үшін дәнекерлеуді қабылдау критерийлерін және дәнекерлеуді тексеру және сапаны бақылау жүйесін көрсететін тиімді дәнекерлеу стандарттарының жиынтығы болуы керек. Дегенмен, дәнекерлеу параметрлерінен басқа кейбір факторлар мен процедураларды да мұқият бақылау қажет. Бұл факторларға жақсы дайындық жабдықтарын пайдалану, жақсы тазалау және өңдеу тәжірибелері, дәнекерленетін түтіктердің немесе басқа бөлшектердің жақсы өлшемдік төзімділігі, вольфрам түрі мен өлшемінің тұрақтылығы, жоғары тазартылған инертті газдар және материалдың өзгеруіне мұқият назар аудару жатады. - жоғары температура.
Құбыр ұштарын дәнекерлеуге дайындық талаптары қолмен дәнекерлеуге қарағанда орбиталық дәнекерлеу үшін маңыздырақ. Орбиталық құбырларды дәнекерлеуге арналған дәнекерленген қосылыстар әдетте шаршы түйіспелі қосылыстар болып табылады. Орбиталық дәнекерлеуде қажетті қайталанымдылыққа қол жеткізу үшін ұштарды дәл, біркелкі, механикалық түрде дайындау қажет. Дәнекерлеу тогы қабырға қалыңдығына байланысты болғандықтан, ұштары OD немесе ID (OD немесе ID) бетінде қылшықтар немесе көлбеулерсіз шаршы болуы керек, бұл қабырға қалыңдығының әртүрлі болуына әкеледі.
Құбыр ұштары дәнекерлеу басына бір-біріне сәйкес келуі керек, сонда шаршы түйіспелі қосылыстың ұштары арасында байқалатын саңылау болмайды. Кішкентай саңылаулармен дәнекерленген қосылыстар жасауға болатын болса да, дәнекерлеу сапасына кері әсер етуі мүмкін. Саңылау неғұрлым үлкен болса, мәселе соғұрлым көп болуы мүмкін. Нашар құрастыру дәнекерлеудің толық істен шығуына әкелуі мүмкін. Джордж Фишер және басқалар жасаған құбырды кесіп, құбыр ұштарына бірдей операция жасайтын құбыр аралары немесе Protem, Wachs және басқалар шығарған сияқты портативті ұшты дайындау станоктары, көбінесе өңдеуге жарамды тегіс ұшты орбиталық дәнекерлеулерді жасау үшін қолданылады. Кескіш аралар, кескіш аралар, таспалы аралар және түтік кескіштер бұл мақсатқа жарамайды.
Дәнекерлеу қуатын енгізетін дәнекерлеу параметрлерінен басқа, дәнекерлеуге терең әсер етуі мүмкін басқа да айнымалылар бар, бірақ олар нақты дәнекерлеу процедурасының бөлігі емес. Бұған вольфрамның түрі мен өлшемі, доғаны қорғау және дәнекерлеу қосылысының ішін тазарту үшін қолданылатын газдың түрі мен тазалығы, тазарту үшін қолданылатын газ ағынының жылдамдығы, пайдаланылатын басы мен қуат көзінің түрі, қосылыстың конфигурациясы және кез келген басқа да тиісті ақпарат кіреді. Біз бұл айнымалыларды «бағдарламаланбайтын» айнымалылар деп атаймыз және оларды дәнекерлеу кестесіне жазамыз. Мысалы, газ түрі дәнекерлеу процедуралары ASME IX бөлімінің қазандық және қысымды ыдыс кодексіне сәйкес келуі үшін дәнекерлеу процедураларының сипаттамасында (WPS) маңызды айнымалы болып саналады. Газ түрінің немесе газ қоспасының пайыздық көрсеткіштерінің өзгеруі немесе идентификациялық тазартуды алып тастау дәнекерлеу процедурасын қайта растауды талап етеді.
Дәнекерлеу газы. Тот баспайтын болат бөлме температурасында атмосфералық оттегінің тотығуына төзімді. Балқу температурасына дейін (таза темір үшін 1530°C немесе 2800°F) қыздырылған кезде ол оңай тотығады. Инертті аргон көбінесе қорғаныс газы ретінде және орбиталық GTAW процесі арқылы ішкі дәнекерленген қосылыстарды тазарту үшін қолданылады. Газдың оттегі мен ылғалға қатысты тазалығы дәнекерлеуден кейін дәнекерлеу орнында немесе оның жанында пайда болатын тотығудан туындаған түссіздену мөлшерін анықтайды. Егер тазарту газы ең жоғары сапалы болмаса немесе тазарту жүйесі толығымен ағып кетпесе, тазарту жүйесіне аз мөлшерде ауа ағып кетсе, тотығу ашық көкшіл немесе көкшіл болуы мүмкін. Әрине, ешқандай тазалау әдетте «тәттілендірілген» деп аталатын қабыршақты қара бетке әкелмейді. Цилиндрлерде жеткізілетін дәнекерлеу сапасындағы аргон жеткізушіге байланысты 99,996-99,997% таза және құрамында 5-7 ppm оттегі және басқа қоспалар, соның ішінде H2O, O2, CO2, көмірсутектер және т.б. бар, барлығы 40 ppm. максимум. Цилиндрдегі жоғары тазалықтағы аргон немесе Dewar-дағы сұйық аргон 99,999% таза немесе 10 ppm жалпы қоспалар болуы мүмкін, ең көбі 2 ppm оттегі болуы мүмкін. ЕСКЕРТПЕ: Ластану деңгейін миллиардқа шаққандағы бөлшектерге (ppb) дейін төмендету үшін тазарту кезінде Nanochem немесе Gatekeeper сияқты газ тазартқыштарды пайдалануға болады.
аралас құрам. 75% гелий/25% аргон және 95% аргон/5% сутегі сияқты газ қоспалары арнайы қолданбалар үшін қорғаныс газдары ретінде пайдаланылуы мүмкін. Екі қоспа аргонмен бірдей бағдарлама параметрлерінде жасалғандарға қарағанда ыстық дәнекерлеулерді тудырды. Гелий қоспалары көміртекті болатқа балқыту арқылы максималды ену үшін әсіресе қолайлы. Жартылай өткізгіш саласының кеңесшісі UHP қолданбалары үшін қорғаныс газдары ретінде аргон/сутегі қоспаларын пайдалануды жақтайды. Сутегі қоспаларының бірнеше артықшылықтары бар, бірақ сонымен бірге кейбір елеулі кемшіліктері де бар. Артықшылығы - ол ылғалды шалшық пен тегіс дәнекерлеу бетін тудырады, бұл ішкі беті мүмкіндігінше тегіс ультра жоғары қысымды газ жеткізу жүйелерін енгізу үшін өте қолайлы. Сутегінің болуы тотықсыздандыратын атмосфераны қамтамасыз етеді, сондықтан егер газ қоспасында оттегінің іздері болса, алынған дәнекерлеу таза аргондағы оттегінің ұқсас концентрациясына қарағанда түссізденуі аз таза болып көрінеді. Бұл әсер шамамен 5% сутегі құрамында оңтайлы. Кейбіреулер сыртқы түрін жақсарту үшін 95/5% аргон/сутегі қоспасын ID тазартқыш ретінде пайдаланады. ішкі дәнекерлеу моншағының.
Қорғаныс газы ретінде сутегі қоспасын пайдаланатын дәнекерлеу түйіні тарырақ, бірақ тот баспайтын болаттың құрамында күкірт мөлшері өте төмен және араластырылмаған аргонмен бірдей ток параметріне қарағанда дәнекерлеуде көбірек жылу шығарады. Аргон/сутегі қоспаларының маңызды кемшілігі - доғаның таза аргонға қарағанда әлдеқайда тұрақты еместігі және доғаның ығысуына бейімділігі, бұл дұрыс емес балқуға әкелуі мүмкін. Доғаның ығысуы басқа аралас газ көзі пайдаланылған кезде жоғалып кетуі мүмкін, бұл оның ластанудан немесе нашар араластырудан туындауы мүмкін екенін көрсетеді. Доға шығаратын жылу сутегі концентрациясына байланысты өзгеретіндіктен, қайталанатын дәнекерлеуге қол жеткізу үшін тұрақты концентрация қажет және алдын ала араластырылған бөтелкедегі газда айырмашылықтар бар. Тағы бір кемшілігі - вольфрамның қызмет ету мерзімі сутегі қоспасын қолданған кезде айтарлықтай қысқарады. Аралас газдан вольфрамның тозу себебі анықталмағанымен, доғаның қиынырақ екендігі және вольфрамды бір немесе екі дәнекерлеуден кейін ауыстыру қажет болуы мүмкін екендігі туралы хабарланды. Аргон/сутегі қоспаларын көміртекті болатты немесе титанды дәнекерлеу үшін пайдалануға болмайды.
TIG процесінің ерекшелігі - ол электродтарды тұтынбайды. Вольфрам кез келген металдың ең жоғары балқу температурасына ие (6098°F; 3370°C) және жақсы электрон эмитенті болып табылады, бұл оны тұтынылмайтын электрод ретінде пайдалануға өте қолайлы етеді. Оның қасиеттері доғаның басталуын және доғаның тұрақтылығын жақсарту үшін церия, лантан оксиді немесе торий оксиді сияқты кейбір сирек кездесетін жер оксидтерінің 2%-ын қосу арқылы жақсарады. Таза вольфрам GTAW-та церий вольфрамының, әсіресе орбиталық GTAW қолданбалары үшін, жоғары қасиеттеріне байланысты сирек қолданылады. Торий вольфрамы бұрынғыға қарағанда аз қолданылады, себебі олар біршама радиоактивті.
Жылтыратылған әрлеуі бар электродтардың өлшемдері біркелкі болады. Тегіс бет әрқашан кедір-бұдыр немесе біркелкі емес бетке қарағанда жақсырақ, себебі электрод геометриясының біркелкілігі дәнекерлеу нәтижелерінің біркелкілігі үшін өте маңызды. Ұшынан (DCEN) бөлінетін электрондар вольфрам ұшынан дәнекерлеуге жылуды береді. Жұқа ұш ток тығыздығын өте жоғары деңгейде ұстауға мүмкіндік береді, бірақ вольфрамның қызмет ету мерзімін қысқартуы мүмкін. Орбиталық дәнекерлеу үшін вольфрам геометриясының қайталануын және дәнекерлеудің қайталануын қамтамасыз ету үшін электрод ұшын механикалық түрде тегістеу маңызды. Доғал ұш доғаны дәнекерлеуден вольфрамның сол нүктесіне мәжбүрлейді. Ұштың диаметрі доғаның пішінін және белгілі бір ток кезіндегі ену мөлшерін басқарады. Конус бұрышы доғаның ток/кернеу сипаттамаларына әсер етеді және оны көрсету және басқару қажет. Вольфрамның ұзындығы маңызды, себебі доға саңылауын орнату үшін вольфрамның белгілі ұзындығын пайдалануға болады. Белгілі бір ток мәні үшін доға саңылауы кернеуді және осылайша дәнекерлеуге қолданылатын қуатты анықтайды.
Электродтың өлшемі және оның ұшының диаметрі дәнекерлеу тогының қарқындылығына сәйкес таңдалады. Егер ток электрод немесе оның ұшы үшін тым жоғары болса, ол ұшынан металды жоғалтуы мүмкін, ал ұшының диаметрі ток үшін тым үлкен электродтарды пайдалану доғаның ығысуына әкелуі мүмкін. Біз электрод пен ұштың диаметрлерін дәнекерлеу қосылысының қабырға қалыңдығымен көрсетеміз және 0,093 дюйм қабырға қалыңдығына дейінгі барлық дерлік заттар үшін 0,0625 диаметрді қолданамыз, егер бұл пайдалану кішігірім дәлдіктегі компоненттерді дәнекерлеу үшін 0,040 дюйм диаметрлі электродтармен пайдалануға арналмаған болса. Дәнекерлеу процесінің қайталануы үшін вольфрам түрі мен әрлеуі, ұзындығы, конус бұрышы, диаметрі, ұшының диаметрі және доға саңылауы көрсетілуі және бақылануы керек. Түтікшелерді дәнекерлеу үшін церий вольфрамы әрқашан ұсынылады, себебі бұл түр басқа түрлерге қарағанда әлдеқайда ұзақ қызмет ету мерзіміне ие және доғаның тұтану сипаттамаларына тамаша ие. Церий вольфрамы радиоактивті емес.
Қосымша ақпарат алу үшін Arc Machines, Inc. компаниясының техникалық басылымдар менеджері Барбара Хенонмен, Пакойма, Калифорния 91331, Гленоакс бульвары, 10280 мекенжайында орналасқан, мекенжайы: Барбара Хенонмен хабарласыңыз. Телефон: 818-896-9556. Факс: 818-890-3724.