Redaktoriaus pastaba: „Pharmaceutical Online“ džiaugiasi galėdama pristatyti šį keturių dalių straipsnį apie bioprocesų vamzdynų orbitinį suvirinimą, kurį parašė pramonės ekspertė Barbara Henon iš „Arc Machines“. Šis straipsnis yra adaptuota iš dr. Henon pranešimo, skaityto praėjusių metų pabaigoje vykusioje ASME konferencijoje.
Išvengti atsparumo korozijai praradimo. Didelio grynumo vanduo, pvz., DI arba WFI, yra labai agresyvus nerūdijančio plieno ėsdiklis. Be to, farmacinės klasės WFI cikliškai apdorojamas aukštoje temperatūroje (80 °C), kad būtų išlaikytas sterilumas. Yra nedidelis skirtumas tarp temperatūros sumažinimo tiek, kad būtų palaikomi gyvi organizmai, mirtini produktui, ir temperatūros pakėlimo tiek, kad būtų skatinama „raudonųjų dažų“ gamyba. Raudonieji dažai yra įvairios sudėties ruda plėvelė, kurią sukelia nerūdijančio plieno vamzdynų sistemos komponentų korozija. Pagrindiniai komponentai gali būti nešvarumai ir geležies oksidai, tačiau taip pat gali būti įvairių geležies, chromo ir nikelio formų. Raudonieji dažai yra mirtini kai kuriems produktams ir gali sukelti tolesnę koroziją, nors kitose sistemose jų buvimas atrodo gana nekenksmingas.
Suvirinimas gali neigiamai paveikti atsparumą korozijai. Karšta spalva atsiranda dėl oksiduojančios medžiagos, nusėdusios ant suvirinimo siūlių ir pavojingų medžiagų zonos suvirinimo metu, ji yra ypač žalinga ir susijusi su raudonumo susidarymu farmacijos vandens sistemose. Chromo oksido susidarymas gali sukelti karštą atspalvį, palikdamas chromo neturintį sluoksnį, kuris yra jautrus korozijai. Karštą spalvą galima pašalinti ėsdinant ir šlifuojant, pašalinant metalą nuo paviršiaus, įskaitant pagrindinį chromo neturintį sluoksnį, ir atkuriant atsparumą korozijai iki lygio, artimo bazinio metalo lygiui. Tačiau ėsdinimas ir šlifavimas kenkia paviršiaus apdailai. Vamzdynų sistemos pasyvavimas azoto rūgštimi arba chelatiniais agentais atliekamas siekiant pašalinti neigiamą suvirinimo ir gamybos poveikį prieš pradedant eksploatuoti vamzdynų sistemą. Augerio elektronų analizė parodė, kad chelatinis pasyvavimas gali atkurti paviršiaus deguonies, chromo, geležies, nikelio ir mangano pasiskirstymo pokyčius, įvykusius suvirinimo ir karščio paveiktoje zonoje, iki prieš suvirinimą buvusios būsenos. Tačiau pasyvavimas veikia tik išorinį paviršiaus sluoksnį ir neprasiskverbia žemiau 50 angstromų, o terminis dažymas gali tęstis 1000 angstromų ar daugiau žemiau... paviršius.
Todėl, norint įrengti korozijai atsparias vamzdynų sistemas arti nesuvirintų pagrindų, svarbu stengtis apriboti suvirinimo ir gamybos metu padarytą žalą iki tokio lygio, kurį būtų galima iš esmės atkurti pasyvuojant. Tam reikia naudoti prapūtimo dujas su minimaliu deguonies kiekiu ir tiekti jas į suvirinto junginio vidinį skersmenį, neužteršiant jungties atmosferos deguonimi ar drėgme. Tikslus šilumos tiekimo valdymas ir perkaitimo vengimas suvirinimo metu taip pat yra svarbūs siekiant išvengti atsparumo korozijai praradimo. Gamybos proceso valdymas siekiant gauti pasikartojančius ir nuoseklius aukštos kokybės suvirinimo siūles, taip pat kruopštus nerūdijančio plieno vamzdžių ir komponentų tvarkymas gamybos metu, siekiant išvengti užteršimo, yra esminiai aukštos kokybės vamzdynų sistemos, atsparios korozijai ir užtikrinančios ilgalaikį produktyvų aptarnavimą, reikalavimai.
Per pastarąjį dešimtmetį medžiagos, naudojamos didelio grynumo biofarmacinių nerūdijančio plieno vamzdynų sistemose, patobulėjo ir tapo atsparesnės korozijai. Dauguma iki 1980 m. naudotų nerūdijančio plieno rūšių buvo 304, nes jos buvo santykinai nebrangios ir patobulino anksčiau naudotą varį. Iš tiesų, 300 serijos nerūdijantį plieną gana lengva apdirbti, jį galima suvirinti lydomuoju būdu neprarandant atsparumo korozijai ir jam nereikia specialaus išankstinio pašildymo ir papildomo terminio apdorojimo.
Pastaruoju metu 316 nerūdijančio plieno naudojimas didelio grynumo vamzdynuose išaugo. 316 tipas savo sudėtimi yra panašus į 304 tipą, tačiau be abiem tipams būdingų chromo ir nikelio legiruojančių elementų, 316 sudėtyje yra apie 2 % molibdeno, kuris žymiai pagerina 316 atsparumą korozijai. 304L ir 316L tipai, vadinami „L“ rūšimis, turi mažesnį anglies kiekį nei standartinės rūšys (0,035 %, palyginti su 0,08 %). Šis anglies kiekio sumažinimas skirtas sumažinti karbido nusodinimą, kuris gali atsirasti dėl suvirinimo. Tai chromo karbido susidarymas, kuris sumažina chromo bazinio metalo grūdelių ribas, todėl jis tampa jautrus korozijai. Chromo karbido susidarymas, vadinamas „jautrinimu“, priklauso nuo laiko ir temperatūros ir yra didesnė problema lituojant rankiniu būdu. Parodėme, kad superaustenitinio nerūdijančio plieno AL-6XN orbitalinis suvirinimas suteikia atsparesnius korozijai suvirinimo siūles nei panašūs suvirinimo siūlės, atliekamos rankiniu būdu. Taip yra todėl, kad orbitalinis suvirinimas užtikrina tikslų srovės stiprio, pulsacijos ir... laikas, todėl šilumos tiekimas yra mažesnis ir tolygesnis nei rankinio suvirinimo. Orbitinis suvirinimas kartu su „L“ 304 ir 316 klasėmis praktiškai pašalina karbido nusėdimą kaip korozijos vystymosi vamzdynų sistemose veiksnį.
Nerūdijančio plieno kaitinimo kaita. Nors suvirinimo parametrus ir kitus veiksnius galima išlaikyti gana griežtose tolerancijos ribose, vis tiek yra skirtumų tarp šilumos sąnaudų, reikalingų nerūdijančiam plienui suvirinti skirtingose ​​kaitinimo vietose. Kaitinimo numeris yra partijos numeris, gamykloje priskiriamas konkrečiam nerūdijančio plieno lydalui. Tiksli kiekvienos partijos cheminė sudėtis nurodoma gamyklos bandymų ataskaitoje (MTR) kartu su partijos identifikavimu arba kaitinimo numeriu. Grynas geležis lydosi 1538 °C (2800 °F) temperatūroje, o legiruoti metalai lydosi tam tikrame temperatūrų diapazone, priklausomai nuo kiekvieno lydinio ar mikroelemento tipo ir koncentracijos. Kadangi nėra dviejų nerūdijančio plieno kaitinimo būdų, kuriuose būtų visiškai tokia pati kiekvieno elemento koncentracija, suvirinimo charakteristikos skirtingose ​​krosnyse skirsis.
316L vamzdžių orbitinių suvirinimo siūlių su AOD vamzdžiu (viršuje) ir EBR medžiaga (apačioje) SEM parodė reikšmingą suvirinimo siūlės lygumo skirtumą.
Nors daugumai kaitinimų, kurių išorinis skersmuo ir sienelės storis panašus, gali tikti viena suvirinimo procedūra, kai kuriems kaitinimams reikia mažesnės, o kai kuriems – didesnės srovės nei įprastai. Dėl šios priežasties skirtingų medžiagų kaitinimas darbo vietoje turi būti atidžiai stebimas, kad būtų išvengta galimų problemų. Dažnai naujam kaitinimui reikia tik nedidelio srovės stiprumo pokyčio, kad būtų pasiekta patenkinama suvirinimo procedūra.
Sieros problema. Elementinė siera yra su geležies rūda susijusi priemaiša, kuri daugiausia pašalinama plieno gamybos proceso metu. AISI 304 ir 316 tipo nerūdijantiems plienams nurodomas maksimalus sieros kiekis 0,030 %. Tobulėjant šiuolaikiniams plieno rafinavimo procesams, tokiems kaip argono deguonies dekarbizavimas (AOD) ir dvigubo vakuuminio lydymo praktikoms, tokioms kaip vakuuminis indukcinis lydymas, po kurio seka vakuuminis lankinis perlydymas (VIM+VAR), tapo įmanoma gaminti plienus, kurie yra labai ypatingi šiais būdais: jų cheminė sudėtis. Pastebėta, kad suvirinimo vonios savybės pasikeičia, kai plieno sieros kiekis yra mažesnis nei maždaug 0,008 %. Taip yra dėl sieros ir mažesniu mastu kitų elementų poveikio suvirinimo vonios paviršiaus įtempimo temperatūros koeficientui, kuris lemia skysčio vonios tekėjimo charakteristikas.
Esant labai mažai sieros koncentracijai (0,001–0,003 %), suvirinimo siūlės įsiskverbimas tampa labai platus, palyginti su panašiais suvirinimo siūlėmis, atliktomis su vidutinio sieros kiekio medžiagomis. Suvirinimo siūlės, atliktos su mažai sieros turinčiais nerūdijančio plieno vamzdžiais, turės platesnes suvirinimo siūles, o su storesnėmis sienelėmis (0,065 colio arba 1,66 mm ar daugiau), bus didesnė tendencija suvirinti įdubomis. Kai suvirinimo srovės pakanka visiškai įsiskverbusiai suvirinimo siūlei sukurti. Dėl to medžiagas su labai mažu sieros kiekiu sunkiau suvirinti, ypač su storesnėmis sienelėmis. Esant didesnei sieros koncentracijai 304 arba 316 nerūdijančiame pliene, suvirinimo siūlė paprastai būna mažiau skystos išvaizdos ir šiurkštesnė nei vidutinio sieros kiekio medžiagose. Todėl idealus sieros kiekis suvirinamumui būtų maždaug 0,005–0,017 % intervale, kaip nurodyta ASTM A270 S2 farmacinės kokybės vamzdžiams.
Elektropoliruotų nerūdijančio plieno vamzdžių gamintojai pastebėjo, kad net ir vidutinis sieros kiekis 316 arba 316L nerūdijančiame pliene apsunkina puslaidininkių ir biofarmacijos klientų poreikių, susijusių su lygiais, be duobių vidiniais paviršiais, patenkinimą. Skenuojančios elektroninės mikroskopijos naudojimas vamzdžių paviršiaus apdailos lygumui patikrinti vis dažniau naudojamas. Įrodyta, kad siera, esanti netauriuosiuose metaluose, sudaro nemetalinius intarpus arba mangano sulfido (MnS) „stygas“, kurios pašalinamos elektropoliravimo metu ir palieka 0,25–1,0 mikrono dydžio tuštumas.
Elektropoliruotų vamzdžių gamintojai ir tiekėjai skatina rinką naudoti itin mažai sieros turinčias medžiagas, kad atitiktų jų paviršiaus apdailos reikalavimus. Tačiau problema neapsiriboja elektropoliruotais vamzdžiais, nes neelektropoliruotuose vamzdžiuose intarpai pašalinami vamzdynų sistemos pasyvavimo metu. Įrodyta, kad tuštumos yra labiau linkusios į duobėjimą nei lygaus paviršiaus plotai. Taigi yra keletas pagrįstų priežasčių, kodėl tendencija rinktis mažai sieros turinčias, „švaresnes“ medžiagas.
Lanko deformacija. Be to, kad pagerina nerūdijančio plieno suvirinamumą, sieros buvimas taip pat pagerina apdirbamumą. Dėl to gamintojai ir gamintojai linkę rinktis medžiagas, kurių sieros kiekis yra didesnis. Vamzdžių, kuriuose yra labai maža sieros koncentracija, suvirinimas su jungiamosiomis detalėmis, vožtuvais ar kitais vamzdžiais, kuriuose yra didesnis sieros kiekis, gali sukelti suvirinimo problemų, nes lankas bus pakreiptas link vamzdžių, kuriuose yra mažai sieros. Kai įvyksta lanko deformacija, prasiskverbimas tampa gilesnis mažo sieros kiekio pusėje nei didelio sieros kiekio pusėje, o tai yra priešingai, nei suvirinant vamzdžius su atitinkama sieros koncentracija. Kraštutiniais atvejais suvirinimo siūlė gali visiškai prasiskverbti pro mažai sieros turinčią medžiagą ir palikti suvirinimo siūlės vidų visiškai neišlydytą (Fihey ir Simeneau, 1982). Siekdamas suderinti jungiamųjų detalių sieros kiekį su vamzdžio sieros kiekiu, Pensilvanijos „Carpenter Technology Corporation“ dailidės plieno padalinys pristatė mažo sieros kiekio (daugiausia 0,005 %) 316 strypų gaminį (316L-SCQ tipas) (VIM+VAR) ), skirtą gaminti. jungiamosios detalės ir kiti komponentai, skirti suvirinti su mažai sieros turinčiais vamzdžiais. Suvirinti dvi labai mažai sieros turinčias medžiagas vieną su kita yra daug lengviau nei labai mažai sieros turinčią medžiagą su didesnės sieros turinčia medžiaga.
Perėjimas prie mažai sieros turinčių vamzdžių naudojimo daugiausia susijęs su poreikiu gauti lygius elektropoliruotus vidinius vamzdžių paviršius. Nors paviršiaus apdaila ir elektropoliravimas yra svarbūs tiek puslaidininkių pramonei, tiek biotechnologijų / farmacijos pramonei, SEMI, rengdama puslaidininkių pramonės specifikaciją, nurodė, kad 316L vamzdžiai, skirti technologinių dujų linijoms, turi turėti 0,004 % sieros ribą, kad būtų užtikrintas optimalus paviršiaus galų veikimas. Kita vertus, ASTM modifikavo savo ASTM 270 specifikaciją, įtraukdama farmacinės klasės vamzdžius, kuriuose sieros kiekis ribojamas iki 0,005–0,017 %. Tai turėtų sumažinti suvirinimo sunkumus, palyginti su mažesnio diapazono sieros turinčiais vamzdžiais. Tačiau reikėtų atkreipti dėmesį, kad net ir šiame ribotame diapazone, suvirinant mažai sieros turinčius vamzdžius su didelės sieros turinčiais vamzdžiais ar jungiamosiomis detalėmis, vis tiek gali atsirasti lanko deformacija, todėl montuotojai turėtų atidžiai stebėti medžiagos kaitinimą ir prieš gamybą patikrinti lydmetalio suderinamumą tarp kaitinimo. Suvirinimo siūlių gamyba.
kiti mikroelementai. Nustatyta, kad mikroelementai, įskaitant sierą, deguonį, aliuminį, silicį ir manganą, turi įtakos įsiskverbimui. Nedidelis aliuminio, silicio, kalcio, titano ir chromo kiekis, esantis baziniame metale oksido intarpų pavidalu, yra susijęs su šlako susidarymu suvirinimo metu.
Įvairių elementų poveikis yra kaupiamasis, todėl deguonies buvimas gali kompensuoti kai kuriuos mažo sieros kiekio efektus. Didelis aliuminio kiekis gali neutralizuoti teigiamą poveikį sieros prasiskverbimui. Manganas išgaruoja suvirinimo temperatūroje ir nusėda suvirinimo karščio paveiktoje zonoje. Šios mangano nuosėdos yra susijusios su atsparumo korozijai praradimu (žr. Cohen, 1997). Puslaidininkių pramonė šiuo metu eksperimentuoja su mažai ir net itin mažai mangano turinčiomis 316L medžiagomis, kad išvengtų šio atsparumo korozijai praradimo.
Šlako susidarymas. Ant nerūdijančio plieno siūlės kai kuriais atvejais kaitinant susidaro šlako salelės. Tai iš esmės yra medžiagos problema, tačiau kartais suvirinimo parametrų pakeitimai gali tai sumažinti arba argono ir vandenilio mišinio pakeitimai gali pagerinti suvirinimo kokybę. Pollardas nustatė, kad aliuminio ir silicio santykis pagrindiniame metale turi įtakos šlako susidarymui. Siekiant išvengti nepageidaujamo apnašų tipo šlako susidarymo, jis rekomenduoja aliuminio kiekį laikyti 0,010 %, o silicio kiekį – 0,5 %. Tačiau kai Al/Si santykis yra didesnis nei šis lygis, gali susidaryti sferinis, o ne apnašų tipo šlakas. Šio tipo šlakas po elektropoliravimo gali palikti duobutes, o tai nepriimtina didelio grynumo reikmėms. Šlako salelės, susidarančios ant suvirinimo siūlės išorinio skersmens, gali sukelti netolygų vidinio pralaidos įsiskverbimą ir nepakankamą įsiskverbimą. Šlako salelės, susidarančios ant vidinio suvirinimo siūlės, gali būti jautrios korozijai.
Vieno etapo suvirinimas su pulsacija. Standartinis automatinis orbitinis vamzdžių suvirinimas yra vieno etapo suvirinimas su impulsine srove ir nuolatiniu pastoviu sukimosi greičiu. Ši technika tinka vamzdžiams, kurių išorinis skersmuo yra nuo 1/8 colio iki maždaug 7 colių, o sienelių storis yra 0,083 colio ar mažesnis. Po nustatyto laiko išankstinio prapūtimo įvyksta lankas. Vamzdžio sienelės prasiskverbimas atliekamas per nustatytą uždelsimo laiką, kurio metu yra lankas, bet nevyksta sukimasis. Po šio sukimosi uždelsimo elektrodas sukasi aplink suvirinimo siūlę, kol suvirinimas susijungia arba persidengia su pradine suvirinimo dalimi paskutinio suvirinimo sluoksnio metu. Kai jungtis baigta, srovė palaipsniui mažėja.
Žingsninis režimas („sinchronizuotas“ suvirinimas). Storesnio sienelių, paprastai didesnių nei 0,083 colio, medžiagų lydomajam suvirinimui lydomąjį suvirinimo maitinimo šaltinį galima naudoti sinchroniniu arba žingsniniu režimu. Sinchroniniu arba žingsniniu režimu suvirinimo srovės impulsas sinchronizuojamas su eiga, todėl rotorius nejuda, kad maksimaliai įsiskverbtų esant dideliems srovės impulsams, ir juda esant mažiems srovės impulsams. Sinchroniniai metodai naudoja ilgesnį impulso laiką, maždaug 0,5–1,5 sekundės, palyginti su dešimtosios arba šimtosios sekundės impulso laiku įprastiniam suvirinimui. Šis metodas gali efektyviai suvirinti 0,154 colio arba 6 colių storio 40 kalibro 40 plonasienį vamzdį, kurio sienelės storis yra 0,154 colio arba 6 colių. Žingsninis metodas sukuria platesnį suvirinimo siūlę, todėl jis yra atsparus gedimams ir naudingas suvirinant netaisyklingas dalis, pvz., vamzdžių jungiamąsias detales, prie vamzdžių, kur gali būti matmenų tolerancijų skirtumų, tam tikrų nesutapimų arba medžiagų terminio nesuderinamumo. Šio tipo suvirinimui reikia maždaug dvigubai ilgesnio lanko laiko nei įprastiniam suvirinimui ir jis mažiau tinka itin didelio grynumo (UHP) taikymams dėl... platesnė, šiurkštesnė siūlė.
Programuojami kintamieji. Dabartinė suvirinimo maitinimo šaltinių karta yra mikroprocesorinė ir saugo programas, kurios nurodo skaitmenines suvirinimo parametrų vertes, skirtas konkrečiam suvirinamo vamzdžio skersmeniui (OD) ir sienelės storiui, įskaitant prapūtimo laiką, suvirinimo srovę, judėjimo greitį (RPM), sluoksnių skaičių ir laiką vienam sluoksniui, impulso laiką, nuolydžio laiką ir kt. Orbitiniam vamzdžių suvirinimui su pridėta užpildo viela programos parametrai apims vielos padavimo greitį, degiklio svyravimo amplitudę ir išlaikymo laiką, AVC (lanko įtampos valdymą, kad būtų užtikrintas pastovus lanko tarpas) ir įtampos kilimo laiką. Norėdami atlikti lydomąjį suvirinimą, ant vamzdžio sumontuokite suvirinimo galvutę su atitinkamu elektrodu ir vamzdžio spaustuko įdėklais ir iškvieskite suvirinimo grafiką arba programą iš maitinimo šaltinio atminties. Suvirinimo seka pradedama paspaudus mygtuką arba membraninio skydelio klavišą, o suvirinimas tęsiamas be operatoriaus įsikišimo.
Neprogramuojami kintamieji. Norint gauti nuolat gerą suvirinimo kokybę, suvirinimo parametrai turi būti kruopščiai kontroliuojami. Tai pasiekiama tiksliai reguliuojant suvirinimo maitinimo šaltinį ir suvirinimo programą, kuri yra į maitinimo šaltinį įvedamas instrukcijų rinkinys, sudarytas iš suvirinimo parametrų, skirtas suvirinti konkretaus dydžio vamzdį. Taip pat turi būti veiksmingas suvirinimo standartų rinkinys, kuriame nurodyti suvirinimo priėmimo kriterijai ir tam tikra suvirinimo patikros bei kokybės kontrolės sistema, siekiant užtikrinti, kad suvirinimas atitiktų sutartus standartus. Tačiau tam tikri veiksniai ir procedūros, be suvirinimo parametrų, taip pat turi būti kruopščiai kontroliuojami. Šie veiksniai apima geros galutinio paruošimo įrangos naudojimą, gerą valymo ir tvarkymo praktiką, gerus vamzdžių ar kitų suvirinamų dalių matmenų tolerancijas, vienodą volframo tipą ir dydį, labai išgrynintas inertines dujas ir kruopštų dėmesį medžiagų skirtumams. – aukšta temperatūra.
Vamzdžių galų suvirinimo paruošimo reikalavimai orbitiniam suvirinimui yra svarbesni nei rankiniam suvirinimui. Orbitiniam vamzdžių suvirinimui naudojamos jungtys paprastai yra kvadratinės užpakalinės jungtys. Norint pasiekti norimą orbitinio suvirinimo pakartojamumą, reikalingas tikslus, nuoseklus ir apdirbtas galų paruošimas. Kadangi suvirinimo srovė priklauso nuo sienelės storio, galai turi būti kvadratiniai, be išorinio ar vidinio skersmens (OD arba ID) įbrėžimų ar nuožulnybių, nes tai gali lemti skirtingą sienelių storį.
Vamzdžių galai suvirinimo galvutėje turi būti sujungti taip, kad tarp kvadratinės užpakalinės jungties galų nebūtų pastebimo tarpo. Nors suvirinimo jungtis su mažais tarpais galima atlikti, tai gali neigiamai paveikti suvirinimo kokybę. Kuo didesnis tarpas, tuo didesnė problemos tikimybė. Prastas surinkimas gali visiškai sugadinti litavimą. Lygioms orbitinėms suvirinimo siūlėms, tinkamoms apdirbti, dažnai naudojami „George Fischer“ ir kitų gamintojų vamzdžių pjūklai, kurie pjauna vamzdį ir apdirba vamzdžių galus tos pačios operacijos metu, arba nešiojamos galų paruošimo tekinimo staklės, tokios kaip „Protem“, „Wachs“ ir kitų gamintojų. Šiam tikslui netinka pjaustymo pjūklai, metalo pjūklai, juostiniai pjūklai ir vamzdžių pjaustytuvai.
Be suvirinimo parametrų, kurie įveda suvirinimo galią, yra ir kitų kintamųjų, kurie gali turėti didelę įtaką suvirinimui, tačiau jie nėra tikrosios suvirinimo procedūros dalis. Tai apima volframo tipą ir dydį, dujų, naudojamų lankui apsaugoti ir suvirinimo jungties vidui išvalyti, tipą ir grynumą, dujų srauto greitį, naudojamą valymui, galvutės ir maitinimo šaltinio tipą, jungties konfigūraciją ir bet kokią kitą svarbią informaciją. Šiuos kintamuosius vadiname „neprogramuojamais“ ir įrašome juos į suvirinimo grafiką. Pavyzdžiui, dujų tipas laikomas esminiu kintamuoju suvirinimo procedūros specifikacijoje (WPS), kad suvirinimo procedūros atitiktų ASME IX skyriaus katilų ir slėginių indų kodeksą. Pakeitus dujų tipą ar dujų mišinio procentinę dalį arba panaikinus vidinio skersmens valymą, reikia iš naujo patvirtinti suvirinimo procedūrą.
Suvirinimo dujos. Nerūdijantis plienas kambario temperatūroje yra atsparus atmosferos deguonies oksidacijai. Kai jis įkaitinamas iki lydymosi temperatūros (1530 °C arba 2800 °F grynai geležiai), jis lengvai oksiduojasi. Inertinis argonas dažniausiai naudojamas kaip apsauginės dujos ir vidinėms suvirintoms jungtims valyti orbitiniu GTAW procesu. Dujų grynumas deguonies ir drėgmės atžvilgiu lemia oksidacijos sukeltos spalvos pakitimo kiekį, kuris atsiranda ant suvirinimo siūlės arba šalia jos po suvirinimo. Jei valymo dujos nėra aukščiausios kokybės arba jei valymo sistema nėra visiškai sandari, todėl į valymo sistemą patenka nedidelis kiekis oro, oksidacija gali būti šviesiai žalsvai melsva arba melsva. Žinoma, be valymo paviršius taps juodos spalvos, paprastai vadinamos „saldintu“. Balionuose tiekiamas suvirinimo argonas yra 99,996–99,997 % grynumo, priklausomai nuo tiekėjo, ir jame yra 5–7 ppm deguonies ir kitų priemaišų, įskaitant H2O, O2, CO2, angliavandenilius ir kt., iš viso ne daugiau kaip 40 ppm. Didelio grynumo argonas Balionas arba skystas argonas Diuaro kolboje gali būti 99,999 % grynumo arba sudaryti iš 10 ppm bendrų priemaišų, o deguonies kiekis gali būti ne didesnis kaip 2 ppm. PASTABA: Prapūtimo metu galima naudoti dujų valytuvus, tokius kaip „Nanochem“ arba „Gatekeeper“, siekiant sumažinti užterštumo lygį iki milijardinių dalių (ppb).
Mišri sudėtis. Dujų mišiniai, tokie kaip 75 % helio / 25 % argono ir 95 % argono / 5 % vandenilio, gali būti naudojami kaip apsauginės dujos specialioms reikmėms. Šie du mišiniai leido gauti karštesnius suvirinimo siūles nei su argonu, naudojant tuos pačius programos nustatymus. Helio mišiniai ypač tinka maksimaliam įsiskverbimui lydomojo suvirinimo metu su angliniu plienu. Puslaidininkių pramonės konsultantas rekomenduoja naudoti argono / vandenilio mišinius kaip apsaugines dujas itin aukšto slėgio (UHP) suvirinimo reikmėms. Vandenilio mišiniai turi keletą privalumų, bet taip pat ir rimtų trūkumų. Privalumas yra tas, kad jie sukuria drėgnesnę vonią ir lygesnį suvirinimo paviršių, kuris idealiai tinka itin aukšto slėgio dujų tiekimo sistemoms su kuo lygesniu vidiniu paviršiumi įdiegti. Vandenilio buvimas sukuria redukuojančią atmosferą, todėl jei dujų mišinyje yra deguonies pėdsakų, gautas suvirinimas atrodys švaresnis ir mažiau išbluks nei esant panašiai deguonies koncentracijai gryname argone. Šis efektas optimalus esant maždaug 5 % vandenilio kiekiui. Kai kurie naudoja 95/5 % argono / vandenilio mišinį kaip ID praplovimą, kad pagerintų vidinio suvirinimo siūlės išvaizdą.
Suvirinimo siūlė, naudojant vandenilio mišinį kaip apsaugines dujas, yra siauresnė, išskyrus tai, kad nerūdijantis plienas turi labai mažai sieros ir suvirinimo metu išskiria daugiau šilumos nei esant tokiam pačiam srovės nustatymui su nemaišytu argonu. Svarbus argono/vandenilio mišinių trūkumas yra tas, kad lankas yra daug mažiau stabilus nei grynas argonas, ir yra polinkis lankui dreifuoti, pakankamai stipriai, kad sukeltų nesusiliejimą. Lanko dreifas gali išnykti, kai naudojamas kitas mišrių dujų šaltinis, o tai rodo, kad jį gali sukelti užterštumas arba blogas maišymas. Kadangi lanko generuojama šiluma kinta priklausomai nuo vandenilio koncentracijos, norint gauti pasikartojančius suvirinimo rezultatus, būtina pastovi koncentracija, o iš anksto sumaišytose balioninėse dujose yra skirtumų. Kitas trūkumas yra tas, kad volframo tarnavimo laikas labai sutrumpėja, kai naudojamas vandenilio mišinys. Nors volframo gedimo dėl mišrių dujų priežastis nebuvo nustatyta, pranešama, kad lankas yra sunkiau suvirinamas ir volframą gali tekti pakeisti po vieno ar dviejų suvirinimo darbų. Argono/vandenilio mišiniai negali būti naudojami anglinio plieno ar titano suvirinimui.
Skiriamasis TIG proceso bruožas yra tas, kad jame nenaudojami elektrodai. Volframas turi aukščiausią lydymosi temperatūrą iš visų metalų (6098 °F; 3370 °C) ir yra geras elektronų spinduolis, todėl ypač tinka naudoti kaip nesudegantis elektrodas. Jo savybės pagerinamos pridedant 2 % tam tikrų retųjų žemių oksidų, tokių kaip cerio oksidas, lantano oksidas arba torio oksidas, siekiant pagerinti lanko uždegimą ir lanko stabilumą. Grynas volframas retai naudojamas GTAW dėl geresnių cerio volframo savybių, ypač orbitiniam GTAW taikymams. Torio volframas naudojamas rečiau nei anksčiau, nes jis yra šiek tiek radioaktyvus.
Poliruoto paviršiaus elektrodai yra vienodesnio dydžio. Lygus paviršius visada yra geresnis nei šiurkštus ar netolygus paviršius, nes elektrodo geometrijos nuoseklumas yra labai svarbus norint gauti nuoseklius ir vienodus suvirinimo rezultatus. Iš galiuko (DCEN) skleidžiami elektronai perduoda šilumą iš volframo galiuko į suvirinimo siūlę. Smulkesnis galiukas leidžia išlaikyti labai didelį srovės tankį, tačiau gali sutrumpinti volframo elektrodo tarnavimo laiką. Orbitiniam suvirinimui svarbu mechaniškai šlifuoti elektrodo galiuką, kad būtų užtikrintas volframo geometrijos pakartojamumas ir suvirinimo siūlės pakartojamumas. Bukas galiukas verčia lanką nuo suvirinimo siūlės į tą pačią volframo elektrodo vietą. Antgalio skersmuo kontroliuoja lanko formą ir įsiskverbimo kiekį esant tam tikrai srovei. Kūgio kampas turi įtakos lanko srovės / įtampos charakteristikoms, todėl jį reikia nurodyti ir kontroliuoti. Volframo elektrodo ilgis yra svarbus, nes žinomas volframo elektrodo ilgis gali būti naudojamas lanko tarpui nustatyti. Lanko tarpas esant konkrečiai srovės vertei lemia įtampą ir atitinkamai suvirinimo siūlei tiekiamą galią.
Elektrodo dydis ir jo antgalio skersmuo parenkami pagal suvirinimo srovės intensyvumą. Jei srovė elektrodui ar jo antgaliui yra per didelė, nuo antgalio gali būti atšoko metalas, o naudojant elektrodus, kurių antgalio skersmuo yra per didelis srovei, gali atsirasti lanko dreifas. Elektrodo ir antgalio skersmenis nurodome pagal suvirinimo siūlės sienelės storį ir beveik viskam, kurio sienelės storis yra iki 0,093 colio, naudojame 0,0625 skersmenį, nebent numatyta naudoti 0,040 colio skersmens elektrodus mažiems tiksliems komponentams suvirinti. Siekiant suvirinimo proceso pakartojamumo, turi būti nurodytas ir kontroliuojamas volframo tipas ir apdaila, ilgis, kūgio kampas, skersmuo, antgalio skersmuo ir lanko tarpas. Vamzdžių suvirinimui visada rekomenduojamas cerio volframas, nes šis tipas tarnauja daug ilgiau nei kiti tipai ir pasižymi puikiomis lanko uždegimo savybėmis. Cerio volframas nėra radioaktyvus.
Daugiau informacijos teiraukitės Barbaros Henon, techninių leidinių vadovės, „Arc Machines, Inc.“, 10280 Glenoaks Blvd., Pacoima, CA 91331. Telefonas: 818-896-9556. Faksas: 818-890-3724.