संपादकाची टीप: आर्क मशीन्सच्या उद्योग तज्ज्ञ बारबरा हेनन यांनी लिहिलेला बायोप्रोसेस पाईपिंगच्या ऑर्बिटल वेल्डिंगवरील हा चार भागांचा लेख सादर करताना फार्मास्युटिकल ऑनलाइनला आनंद होत आहे. हा लेख गेल्या वर्षीच्या अखेरीस झालेल्या ASME परिषदेत डॉ. हेनन यांनी सादर केलेल्या सादरीकरणातून रूपांतरित केला आहे.
गंज प्रतिकारशक्ती कमी होण्यास प्रतिबंध करा. स्टेनलेस स्टीलसाठी DI किंवा WFI सारखे उच्च शुद्धतेचे पाणी खूप आक्रमक आहे. याव्यतिरिक्त, फार्मास्युटिकल ग्रेड WFI हे निर्जंतुकीकरण राखण्यासाठी उच्च तापमानावर (80°C) सायकल चालवले जाते. उत्पादनासाठी घातक असलेल्या सजीवांना आधार देण्यासाठी पुरेसे तापमान कमी करणे आणि "रूज" उत्पादनास चालना देण्यासाठी पुरेसे तापमान वाढवणे यात एक सूक्ष्म फरक आहे. रूज हा स्टेनलेस स्टील पाइपिंग सिस्टम घटकांच्या गंजमुळे होणारा वेगवेगळ्या रचनेचा तपकिरी थर आहे. घाण आणि लोह ऑक्साईड हे मुख्य घटक असू शकतात, परंतु लोह, क्रोमियम आणि निकेलचे विविध प्रकार देखील असू शकतात. रूजची उपस्थिती काही उत्पादनांसाठी घातक आहे आणि त्याची उपस्थिती पुढील गंज निर्माण करू शकते, जरी इतर प्रणालींमध्ये त्याची उपस्थिती बऱ्यापैकी सौम्य असल्याचे दिसून येते.
वेल्डिंगमुळे गंज प्रतिकारशक्तीवर प्रतिकूल परिणाम होऊ शकतो. वेल्डिंग दरम्यान वेल्ड्स आणि HAZ वर जमा झालेल्या ऑक्सिडायझिंग मटेरियलचा परिणाम म्हणजे गरम रंग, विशेषतः हानिकारक आहे आणि फार्मास्युटिकल वॉटर सिस्टममध्ये रूजच्या निर्मितीशी संबंधित आहे. क्रोमियम ऑक्साईड निर्मितीमुळे गरम रंग येऊ शकतो, ज्यामुळे क्रोमियम-कमी झालेला थर मागे राहतो जो गंजण्यास संवेदनशील असतो. पिकलिंग आणि ग्राइंडिंगद्वारे गरम रंग काढून टाकला जाऊ शकतो, पृष्ठभागावरून धातू काढून टाकला जाऊ शकतो, ज्यामध्ये अंतर्निहित क्रोमियम-कमी झालेला थर समाविष्ट आहे आणि बेस मेटल पातळीच्या जवळच्या पातळीपर्यंत गंज प्रतिकार पुनर्संचयित केला जाऊ शकतो. तथापि, पिकलिंग आणि ग्राइंडिंग पृष्ठभागाच्या फिनिशसाठी हानिकारक आहेत. पाईपिंग सिस्टम सेवेत येण्यापूर्वी वेल्डिंग आणि फॅब्रिकेशनच्या प्रतिकूल परिणामांवर मात करण्यासाठी नायट्रिक ऍसिड किंवा चेलेटिंग एजंट फॉर्म्युलेशनसह पाईपिंग सिस्टमचे पॅसिव्हेशन केले जाते. ऑगर इलेक्ट्रॉन विश्लेषणातून असे दिसून आले की चेलेशन पॅसिव्हेशन वेल्ड आणि उष्णता प्रभावित झोनमध्ये झालेल्या ऑक्सिजन, क्रोमियम, लोह, निकेल आणि मॅंगनीजच्या वितरणातील पृष्ठभागावरील बदल पूर्व-वेल्ड स्थितीत पुनर्संचयित करू शकते. तथापि, पॅसिव्हेशन केवळ बाह्य पृष्ठभागाच्या थरावर परिणाम करते आणि 50 अँग्स्ट्रॉम्सपेक्षा कमी आत प्रवेश करत नाही, तर थर्मल रंगद्रव्य पृष्ठभागाच्या खाली १००० अँग्स्ट्रॉम किंवा त्याहून अधिक पसरू शकते.
म्हणून, वेल्डेड नसलेल्या सब्सट्रेट्सच्या जवळ गंज-प्रतिरोधक पाइपिंग सिस्टम स्थापित करण्यासाठी, वेल्डिंग आणि फॅब्रिकेशन-प्रेरित नुकसान मर्यादित करण्याचा प्रयत्न करणे महत्वाचे आहे जे पॅसिव्हेशनद्वारे मोठ्या प्रमाणात पुनर्प्राप्त केले जाऊ शकते. यासाठी कमीतकमी ऑक्सिजन सामग्रीसह शुद्धीकरण गॅस वापरणे आणि वातावरणातील ऑक्सिजन किंवा आर्द्रतेमुळे दूषित न होता वेल्डेड जॉइंटच्या आतील व्यासापर्यंत पोहोचवणे आवश्यक आहे. गंज प्रतिरोधकतेचे नुकसान टाळण्यासाठी उष्णतेच्या इनपुटचे अचूक नियंत्रण आणि वेल्डिंग दरम्यान जास्त गरम होण्यापासून बचाव करणे देखील महत्वाचे आहे. पुनरावृत्ती करण्यायोग्य आणि सातत्यपूर्ण उच्च-गुणवत्तेचे वेल्ड साध्य करण्यासाठी उत्पादन प्रक्रियेवर नियंत्रण ठेवणे, तसेच दूषितता टाळण्यासाठी उत्पादनादरम्यान स्टेनलेस स्टील पाईप्स आणि घटकांची काळजीपूर्वक हाताळणी करणे, उच्च-गुणवत्तेच्या पाइपिंग सिस्टमसाठी आवश्यक आवश्यकता आहेत जी गंजला प्रतिकार करते आणि दीर्घकालीन उत्पादक सेवा प्रदान करते.
गेल्या दशकात उच्च-शुद्धतेच्या बायोफार्मास्युटिकल स्टेनलेस स्टील पाईपिंग सिस्टीममध्ये वापरल्या जाणाऱ्या पदार्थांमध्ये गंज प्रतिकारशक्ती सुधारण्याच्या दिशेने उत्क्रांती झाली आहे. १९८० पूर्वी वापरले जाणारे बहुतेक स्टेनलेस स्टील ३०४ स्टेनलेस स्टील होते कारण ते तुलनेने स्वस्त होते आणि पूर्वी वापरल्या जाणाऱ्या तांब्याच्या तुलनेत त्यात सुधारणा होती. खरं तर, ३०० मालिकेतील स्टेनलेस स्टील्स मशीन करणे तुलनेने सोपे आहे, त्यांच्या गंज प्रतिकारशक्तीचे अनावश्यक नुकसान न होता फ्यूजन वेल्डिंग केले जाऊ शकते आणि त्यांना विशेष प्रीहीट आणि पोस्ट-हीट ट्रीटमेंटची आवश्यकता नाही.
अलिकडे, उच्च-शुद्धता असलेल्या पाईपिंग अनुप्रयोगांमध्ये 316 स्टेनलेस स्टीलचा वापर वाढत आहे. प्रकार 316 हा प्रकार 304 सारखाच आहे, परंतु दोघांमध्ये सामान्य असलेल्या क्रोमियम आणि निकेल मिश्रधातू घटकांव्यतिरिक्त, 316 मध्ये सुमारे 2% मोलिब्डेनम असते, जे 316 च्या गंज प्रतिकारशक्तीमध्ये लक्षणीय सुधारणा करते. प्रकार 304L आणि 316L, ज्यांना "L" ग्रेड म्हणून संबोधले जाते, त्यांच्यामध्ये मानक ग्रेडपेक्षा कमी कार्बन सामग्री असते (0.035% विरुद्ध 0.08%). कार्बन सामग्रीतील ही घट वेल्डिंगमुळे होऊ शकणाऱ्या कार्बाइड वर्षावाचे प्रमाण कमी करण्यासाठी आहे. ही क्रोमियम कार्बाइडची निर्मिती आहे, जी क्रोमियम बेस मेटलच्या धान्य सीमा कमी करते, ज्यामुळे ते गंजण्यास संवेदनशील बनते. क्रोमियम कार्बाइडची निर्मिती, ज्याला "सेन्सिटायझेशन" म्हणतात, वेळ आणि तापमानावर अवलंबून असते आणि हाताने सोल्डरिंग करताना ही एक मोठी समस्या आहे. आम्ही दाखवून दिले आहे की सुपर-ऑस्टेनिटिक स्टेनलेस स्टील AL-6XN चे ऑर्बिटल वेल्डिंग हाताने केलेल्या समान वेल्डपेक्षा अधिक गंज प्रतिरोधक वेल्ड प्रदान करते. कारण ऑर्बिटल वेल्डिंगमुळे अँपेरेज, स्पंदन आणि वेळेचे अचूक नियंत्रण मिळते, ज्यामुळे मॅन्युअल वेल्डिंगपेक्षा कमी आणि अधिक एकसमान उष्णता इनपुट मिळते. “L” ग्रेड 304 आणि 316 सह संयोजनात ऑर्बिटल वेल्डिंग पाइपिंग सिस्टममध्ये गंज निर्माण करणाऱ्या कार्बाइड अवक्षेपणाला अक्षरशः दूर करते.
स्टेनलेस स्टीलची उष्णता ते उष्णता अशी तफावत. जरी वेल्डिंग पॅरामीटर्स आणि इतर घटक बऱ्यापैकी कडक सहनशीलतेमध्ये ठेवता येतात, तरीही स्टेनलेस स्टीलला उष्णतेपासून उष्णतेपर्यंत वेल्ड करण्यासाठी आवश्यक असलेल्या उष्णतेच्या इनपुटमध्ये फरक असतो. हीट नंबर म्हणजे कारखान्यात वितळणाऱ्या विशिष्ट स्टेनलेस स्टीलला दिलेला लॉट नंबर. प्रत्येक बॅचची अचूक रासायनिक रचना फॅक्टरी टेस्ट रिपोर्ट (MTR) वर बॅच ओळख किंवा उष्णता क्रमांकासह नोंदवली जाते. शुद्ध लोह १५३८°C (२८००°F) वर वितळते, तर मिश्रधातू असलेले धातू प्रत्येक मिश्रधातू किंवा ट्रेस घटकाच्या प्रकार आणि एकाग्रतेवर अवलंबून, विशिष्ट तापमानात वितळतात. स्टेनलेस स्टीलच्या कोणत्याही दोन उष्णतांमध्ये प्रत्येक घटकाची समान एकाग्रता नसल्यामुळे, वेल्डिंग वैशिष्ट्ये भट्टी ते भट्टी वेगवेगळी असतील.
AOD पाईप (वर) आणि EBR मटेरियल (खाली) वरील 316L पाईप ऑर्बिटल वेल्ड्सच्या SEM ने वेल्ड बीडच्या गुळगुळीतपणामध्ये लक्षणीय फरक दर्शविला.
एकाच वेल्डिंग प्रक्रियेमुळे बहुतेक हीट्सना समान OD आणि भिंतीची जाडी मिळू शकते, परंतु काही हीट्सना कमी अँपेरेजची आवश्यकता असते आणि काहींना सामान्यपेक्षा जास्त अँपेरेजची आवश्यकता असते. या कारणास्तव, संभाव्य समस्या टाळण्यासाठी कामाच्या ठिकाणी वेगवेगळ्या सामग्रीचे गरम करणे काळजीपूर्वक ट्रॅक केले पाहिजे. बहुतेकदा, समाधानकारक वेल्डिंग प्रक्रिया साध्य करण्यासाठी नवीन हीट्सना अँपेरेजमध्ये फक्त थोडासा बदल करावा लागतो.
सल्फर समस्या. एलिमेंटल सल्फर ही लोहखनिजाशी संबंधित अशुद्धता आहे जी स्टील बनवण्याच्या प्रक्रियेदरम्यान मोठ्या प्रमाणात काढून टाकली जाते. AISI प्रकार 304 आणि 316 स्टेनलेस स्टील्समध्ये जास्तीत जास्त 0.030% सल्फर सामग्री असते. आधुनिक स्टील रिफायनिंग प्रक्रियांच्या विकासासह, जसे की आर्गॉन ऑक्सिजन डेकार्ब्युरायझेशन (AOD) आणि व्हॅक्यूम इंडक्शन मेल्टिंग आणि त्यानंतर व्हॅक्यूम आर्क रिमेल्टिंग (VIM+VAR) सारख्या दुहेरी व्हॅक्यूम मेल्टिंग पद्धती, खालील प्रकारे अतिशय खास स्टील्स तयार करणे शक्य झाले आहे. त्यांची रासायनिक रचना. स्टीलमधील सल्फर सामग्री सुमारे 0.008% पेक्षा कमी असताना वेल्ड पूलचे गुणधर्म बदलतात हे लक्षात आले आहे. हे सल्फरच्या प्रभावामुळे आणि काही प्रमाणात वेल्ड पूलच्या पृष्ठभागाच्या ताणाच्या तापमान गुणांकावर इतर घटकांमुळे होते, जे द्रव पूलची प्रवाह वैशिष्ट्ये निर्धारित करते.
खूप कमी सल्फर सांद्रतेवर (०.००१% - ०.००३%), मध्यम सल्फर सामग्रीवर बनवलेल्या समान वेल्डच्या तुलनेत वेल्ड डबक्याचा प्रवेश खूप विस्तृत होतो. कमी सल्फर स्टेनलेस स्टील पाईपवर बनवलेल्या वेल्डमध्ये रुंद वेल्ड असतील, तर जाड भिंतीच्या पाईपवर (०.०६५ इंच, किंवा १.६६ मिमी किंवा त्याहून अधिक) वेल्ड बनवण्याची प्रवृत्ती जास्त असेल. जेव्हा वेल्डिंग करंट पूर्णपणे भेदलेले वेल्ड तयार करण्यासाठी पुरेसा असतो. यामुळे खूप कमी सल्फर सामग्री असलेल्या सामग्रीला वेल्ड करणे कठीण होते, विशेषतः जाड भिंतींसह. ३०४ किंवा ३१६ स्टेनलेस स्टीलमध्ये सल्फर एकाग्रतेच्या उच्च टोकावर, वेल्ड बीड दिसायला कमी द्रव आणि मध्यम सल्फर सामग्रीपेक्षा खडबडीत असतो. म्हणून, वेल्डेबिलिटीसाठी, आदर्श सल्फर सामग्री अंदाजे ०.००५% ते ०.०१७% च्या श्रेणीत असेल, जसे की फार्मास्युटिकल दर्जाच्या ट्यूबिंगसाठी ASTM A270 S2 मध्ये निर्दिष्ट केले आहे.
इलेक्ट्रोपॉलिश केलेल्या स्टेनलेस स्टील पाईपच्या उत्पादकांनी असे लक्षात घेतले आहे की 316 किंवा 316L स्टेनलेस स्टीलमध्ये सल्फरचे मध्यम प्रमाण देखील त्यांच्या सेमीकंडक्टर आणि बायोफार्मास्युटिकल ग्राहकांच्या गुळगुळीत, खड्डेमुक्त आतील पृष्ठभागांच्या गरजा पूर्ण करणे कठीण करते. ट्यूब पृष्ठभागाच्या फिनिशची गुळगुळीतता सत्यापित करण्यासाठी स्कॅनिंग इलेक्ट्रॉन मायक्रोस्कोपीचा वापर वाढत्या प्रमाणात सामान्य होत आहे. बेस मेटल्समधील सल्फर नॉन-मेटॅलिक समावेश किंवा मॅंगनीज सल्फाइड (MnS) "स्ट्रिंगर्स" तयार करतो असे दिसून आले आहे जे इलेक्ट्रोपॉलिशिंग दरम्यान काढून टाकले जातात आणि 0.25-1.0 मायक्रॉन श्रेणीमध्ये पोकळी सोडतात.
इलेक्ट्रोपॉलिश्ड ट्यूबचे उत्पादक आणि पुरवठादार त्यांच्या पृष्ठभागाच्या फिनिशिंग आवश्यकता पूर्ण करण्यासाठी बाजारपेठेत अल्ट्रा-लो सल्फर मटेरियलचा वापर करण्यास प्रवृत्त करत आहेत. तथापि, ही समस्या केवळ इलेक्ट्रोपॉलिश्ड ट्यूबपुरती मर्यादित नाही, कारण नॉन-इलेक्ट्रोपोॉलिश्ड ट्यूबमध्ये पाईपिंग सिस्टमच्या निष्क्रियतेदरम्यान समावेश काढून टाकले जातात. गुळगुळीत पृष्ठभागाच्या क्षेत्रांपेक्षा रिक्त जागा खड्ड्यांसाठी अधिक प्रवण असल्याचे दिसून आले आहे. म्हणून कमी-सल्फर, "स्वच्छ" मटेरियलकडे कल असण्याची काही वैध कारणे आहेत.
आर्क डिफ्लेक्शन. स्टेनलेस स्टीलची वेल्डेबिलिटी सुधारण्याव्यतिरिक्त, काही सल्फरची उपस्थिती मशीनीबिलिटी देखील सुधारते. परिणामी, उत्पादक आणि उत्पादक निर्दिष्ट सल्फर सामग्री श्रेणीच्या उच्च टोकावरील साहित्य निवडतात. फिटिंग्ज, व्हॉल्व्ह किंवा उच्च सल्फर सामग्री असलेल्या इतर ट्यूबिंगमध्ये खूप कमी सल्फर सांद्रता असलेल्या वेल्डिंग ट्यूबिंगमुळे वेल्डिंग समस्या निर्माण होऊ शकतात कारण आर्क कमी सल्फर सामग्री असलेल्या ट्यूबिंगकडे पक्षपाती असेल. जेव्हा आर्क डिफ्लेक्शन होते, तेव्हा उच्च-सल्फर बाजूपेक्षा कमी-सल्फर बाजूने प्रवेश अधिक खोलवर होतो, जे जुळणारे सल्फर सांद्रता असलेल्या पाईप्स वेल्डिंग करताना घडते त्या उलट आहे. अत्यंत प्रकरणांमध्ये, वेल्ड बीड कमी-सल्फर सामग्रीमध्ये पूर्णपणे प्रवेश करू शकतो आणि वेल्डच्या आतील भाग पूर्णपणे अखंड सोडू शकतो (फिहे आणि सिमेन्यू, 1982). फिटिंग्जमधील सल्फर सामग्री पाईपच्या सल्फर सामग्रीशी जुळवण्यासाठी, पेनसिल्व्हेनियाच्या कारपेंटर टेक्नॉलॉजी कॉर्पोरेशनच्या कारपेंटर स्टील डिव्हिजनने कमी सल्फर (0.005% कमाल) 316 बार स्टॉक (प्रकार 316L-SCQ) सादर केला आहे. (VIM+VAR) ) कमी सल्फर पाईप्समध्ये वेल्डिंग करण्यासाठी बनवलेल्या फिटिंग्ज आणि इतर घटकांच्या निर्मितीसाठी. खूप कमी सल्फर असलेल्या पदार्थांना एकमेकांशी वेल्डिंग करणे जास्त सल्फर असलेल्या पदार्थाला वेल्डिंग करण्यापेक्षा खूप सोपे आहे.
कमी-सल्फर ट्यूबच्या वापराकडे होणारे वळण हे मुख्यत्वे गुळगुळीत इलेक्ट्रोपॉलिश केलेल्या आतील ट्यूब पृष्ठभाग मिळविण्याच्या गरजेमुळे आहे. सेमीकंडक्टर उद्योग आणि बायोटेक/फार्मास्युटिकल उद्योग या दोन्हीसाठी पृष्ठभागाचे फिनिशिंग आणि इलेक्ट्रोपॉलिशिंग महत्त्वाचे असले तरी, सेमीकंडक्टर उद्योग तपशील लिहिताना SEMI ने निर्दिष्ट केले की प्रक्रिया गॅस लाईन्ससाठी 316L ट्यूबिंगमध्ये इष्टतम कामगिरीसाठी 0.004% सल्फर कॅप असणे आवश्यक आहे. दुसरीकडे, ASTM ने त्यांच्या ASTM 270 स्पेसिफिकेशनमध्ये फार्मास्युटिकल-ग्रेड ट्यूबिंग समाविष्ट करण्यासाठी बदल केले आहेत जे सल्फर सामग्री 0.005 ते 0.017% पर्यंत मर्यादित करते. यामुळे कमी श्रेणीतील सल्फरच्या तुलनेत कमी वेल्डिंग अडचणी येऊ शकतात. तथापि, हे लक्षात घेतले पाहिजे की या मर्यादित श्रेणीत देखील, कमी-सल्फर पाईप्स उच्च-सल्फर पाईप्स किंवा फिटिंग्जमध्ये वेल्डिंग करताना आर्क डिफ्लेक्शन होऊ शकते आणि इंस्टॉलर्सनी सामग्रीच्या हीटिंगचा काळजीपूर्वक मागोवा घ्यावा आणि फॅब्रिकेशनपूर्वी हीटिंग दरम्यान सोल्डर सुसंगतता तपासावी. वेल्ड्सचे उत्पादन.
इतर ट्रेस घटक. सल्फर, ऑक्सिजन, अॅल्युमिनियम, सिलिकॉन आणि मॅंगनीजसह ट्रेस घटक प्रवेशावर परिणाम करतात असे आढळून आले आहे. बेस मेटलमध्ये ऑक्साइड समावेश म्हणून उपस्थित असलेले अॅल्युमिनियम, सिलिकॉन, कॅल्शियम, टायटॅनियम आणि क्रोमियमचे ट्रेस प्रमाण वेल्डिंग दरम्यान स्लॅग निर्मितीशी संबंधित आहे.
विविध घटकांचे परिणाम संचयी असतात, त्यामुळे ऑक्सिजनची उपस्थिती कमी सल्फरच्या काही परिणामांना भरपाई देऊ शकते. अॅल्युमिनियमची उच्च पातळी सल्फरच्या प्रवेशावरील सकारात्मक परिणामाचा प्रतिकार करू शकते. मॅंगनीज वेल्डिंग तापमानात अस्थिर होते आणि वेल्डिंग उष्णता-प्रभावित झोनमध्ये जमा होते. हे मॅंगनीज साठे गंज प्रतिकार कमी होण्याशी संबंधित आहेत. (कोहेन, १९९७ पहा). सेमीकंडक्टर उद्योग सध्या गंज प्रतिकार कमी होण्यापासून रोखण्यासाठी कमी मॅंगनीज आणि अगदी अल्ट्रा-लो मॅंगनीज ३१६ एल सामग्रीसह प्रयोग करत आहे.
स्लॅग निर्मिती. काही उष्णतांसाठी स्टेनलेस स्टीलच्या मण्यांवर कधीकधी स्लॅग बेटे दिसतात. ही मूळतः एक भौतिक समस्या आहे, परंतु कधीकधी वेल्डिंग पॅरामीटर्समधील बदल हे कमी करू शकतात किंवा आर्गॉन/हायड्रोजन मिश्रणातील बदल वेल्ड सुधारू शकतात.पोलार्डला असे आढळले की बेस मेटलमध्ये अॅल्युमिनियम आणि सिलिकॉनचे गुणोत्तर स्लॅग निर्मितीवर परिणाम करते. अवांछित प्लेक-प्रकार स्लॅगची निर्मिती रोखण्यासाठी, तो अॅल्युमिनियमचे प्रमाण 0.010% आणि सिलिकॉनचे प्रमाण 0.5% ठेवण्याची शिफारस करतो. तथापि, जेव्हा Al/Si गुणोत्तर या पातळीपेक्षा जास्त असते, तेव्हा प्लेक प्रकाराऐवजी गोलाकार स्लॅग तयार होऊ शकतो. इलेक्ट्रोपॉलिशिंगनंतर या प्रकारच्या स्लॅगमध्ये खड्डे सोडू शकतात, जे उच्च-शुद्धतेच्या अनुप्रयोगांसाठी अस्वीकार्य आहे.वेल्डच्या OD वर तयार होणारे स्लॅग बेटे आयडी पासच्या असमान प्रवेशास कारणीभूत ठरू शकतात आणि परिणामी अपुरा प्रवेश होऊ शकतो.आयडी वेल्ड मणीवर तयार होणारे स्लॅग बेटे गंजण्यास संवेदनशील असू शकतात.
पल्सेशनसह सिंगल-रन वेल्ड. स्टँडर्ड ऑटोमॅटिक ऑर्बिटल ट्यूब वेल्डिंग हे स्पंदित करंट आणि सतत स्थिर गती रोटेशनसह सिंगल पास वेल्ड आहे. हे तंत्र 1/8″ ते अंदाजे 7″ पर्यंत बाह्य व्यास आणि 0.083″ आणि त्यापेक्षा कमी भिंतीची जाडी असलेल्या पाईपसाठी योग्य आहे. वेळेनुसार प्री-पर्ज केल्यानंतर, आर्किंग होते. ट्यूबच्या भिंतीचे पेनिट्रेशन एका वेळेनुसार विलंब दरम्यान पूर्ण होते ज्यामध्ये आर्किंग असते परंतु कोणतेही रोटेशन होत नाही. या रोटेशनल विलंबानंतर, इलेक्ट्रोड वेल्ड जॉइंटभोवती फिरतो जोपर्यंत वेल्डिंगच्या शेवटच्या थरादरम्यान वेल्ड जोडत नाही किंवा वेल्डच्या सुरुवातीच्या भागावर ओव्हरलॅप होत नाही. कनेक्शन पूर्ण झाल्यावर, करंट एका वेळेनुसार ड्रॉपमध्ये कमी होतो.
स्टेप मोड ("सिंक्रोनाइझ्ड" वेल्डिंग). जाड भिंती असलेल्या पदार्थांच्या फ्यूजन वेल्डिंगसाठी, सामान्यतः ०.०८३ इंचापेक्षा जास्त, फ्यूजन वेल्डिंग पॉवर सोर्स सिंक्रोनस किंवा स्टेप मोडमध्ये वापरला जाऊ शकतो. सिंक्रोनस किंवा स्टेप मोडमध्ये, वेल्डिंग करंट पल्स स्ट्रोकसह सिंक्रोनाइझ केला जातो, त्यामुळे उच्च करंट पल्स दरम्यान रोटर जास्तीत जास्त प्रवेशासाठी स्थिर असतो आणि कमी करंट पल्स दरम्यान हालचाल करतो. सिंक्रोनस तंत्रे पारंपारिक वेल्डिंगसाठी दुसऱ्या पल्स वेळेच्या दहाव्या किंवा शंभरव्या भागाच्या तुलनेत ०.५ ते १.५ सेकंदांच्या क्रमाने जास्त पल्स वेळा वापरतात. हे तंत्र ०.१५४" किंवा ६" जाडीच्या ४० गेज ४० पातळ वॉल पाईपला ०.१५४" किंवा ६" भिंतीच्या जाडीसह प्रभावीपणे वेल्ड करू शकते. स्टेप्ड तंत्र एक विस्तृत वेल्ड तयार करते, ज्यामुळे ते फॉल्ट टॉलरंट बनते आणि पाईप फिटिंगसारख्या अनियमित भागांना पाईप्समध्ये वेल्डिंग करण्यासाठी उपयुक्त ठरते जिथे डायमेंशनल टॉलरन्समध्ये फरक, काही चुकीचे अलाइनमेंट किंवा मटेरियल थर्मल असंगतता असू शकते. या प्रकारच्या वेल्डिंगला पारंपारिक वेल्डिंगच्या अंदाजे दुप्पट आर्क टाइम लागतो आणि अल्ट्रा-हाय-प्युरिटी (UHP) अनुप्रयोगांसाठी कमी योग्य आहे. रुंद, खडबडीत शिवणामुळे.
प्रोग्राम करण्यायोग्य व्हेरिएबल्स. वेल्डिंग पॉवर सोर्सची सध्याची निर्मिती मायक्रोप्रोसेसर-आधारित आणि स्टोअर प्रोग्राम आहेत जे वेल्डिंग करायच्या पाईपच्या विशिष्ट व्यास (OD) आणि भिंतीच्या जाडीसाठी वेल्डिंग पॅरामीटर्ससाठी संख्यात्मक मूल्ये निर्दिष्ट करतात, ज्यामध्ये शुद्धीकरण वेळ, वेल्डिंग करंट, प्रवास गती (RPM) ), थरांची संख्या आणि प्रत्येक थराचा वेळ, पल्स वेळ, उताराचा वेळ इत्यादींचा समावेश आहे. फिलर वायर जोडलेल्या ऑर्बिटल ट्यूब वेल्डसाठी, प्रोग्राम पॅरामीटर्समध्ये वायर फीड स्पीड, टॉर्च ऑसिलेशन अॅम्प्लिट्यूड आणि डेव्हल टाइम, AVC (स्थिर आर्क गॅप प्रदान करण्यासाठी आर्क व्होल्टेज कंट्रोल) आणि अपस्लोप यांचा समावेश असेल. फ्यूजन वेल्डिंग करण्यासाठी, पाईपवर योग्य इलेक्ट्रोड आणि पाईप क्लॅम्प इन्सर्टसह वेल्डिंग हेड स्थापित करा आणि पॉवर सोर्स मेमरीमधून वेल्डिंग शेड्यूल किंवा प्रोग्राम आठवा. बटण किंवा मेम्ब्रेन पॅनेल की दाबून वेल्डिंग क्रम सुरू केला जातो आणि ऑपरेटर हस्तक्षेपाशिवाय वेल्डिंग चालू राहते.
नॉन-प्रोग्रामेबल व्हेरिएबल्स. सातत्याने चांगली वेल्ड गुणवत्ता मिळविण्यासाठी, वेल्डिंग पॅरामीटर्स काळजीपूर्वक नियंत्रित केले पाहिजेत. हे वेल्डिंग पॉवर सोर्स आणि वेल्डिंग प्रोग्रामच्या अचूकतेद्वारे साध्य केले जाते, जे विशिष्ट आकाराच्या पाईप किंवा पाईप वेल्डिंगसाठी पॉवर सोर्समध्ये प्रविष्ट केलेल्या सूचनांचा संच आहे, ज्यामध्ये वेल्डिंग पॅरामीटर्स असतात. वेल्डिंग मान्य मानकांची पूर्तता करते याची खात्री करण्यासाठी वेल्डिंग मानकांचा एक प्रभावी संच, वेल्डिंग स्वीकृती निकष निर्दिष्ट करणे आणि काही वेल्डिंग तपासणी आणि गुणवत्ता नियंत्रण प्रणाली देखील असणे आवश्यक आहे. तथापि, वेल्डिंग पॅरामीटर्स व्यतिरिक्त काही घटक आणि प्रक्रिया देखील काळजीपूर्वक नियंत्रित केल्या पाहिजेत. या घटकांमध्ये चांगल्या एंड तयारी उपकरणांचा वापर, चांगल्या साफसफाई आणि हाताळणी पद्धती, वेल्डिंग केलेल्या ट्यूबिंग किंवा इतर भागांची चांगली मितीय सहनशीलता, सुसंगत टंगस्टन प्रकार आणि आकार, अत्यंत शुद्ध केलेले निष्क्रिय वायू आणि सामग्रीच्या फरकांकडे काळजीपूर्वक लक्ष देणे समाविष्ट आहे.- उच्च तापमान.
मॅन्युअल वेल्डिंगपेक्षा ऑर्बिटल वेल्डिंगसाठी पाईप एंड वेल्डिंगसाठी तयारीची आवश्यकता अधिक महत्त्वाची असते. ऑर्बिटल पाईप वेल्डिंगसाठी वेल्डेड जॉइंट्स सहसा चौरस बट जॉइंट्स असतात. ऑर्बिटल वेल्डिंगमध्ये इच्छित पुनरावृत्तीक्षमता प्राप्त करण्यासाठी, अचूक, सुसंगत, मशीन केलेले एंड तयारी आवश्यक आहे. वेल्डिंग करंट भिंतीच्या जाडीवर अवलंबून असल्याने, टोके OD किंवा ID (OD किंवा ID) वर कोणतेही बर्र किंवा बेव्हल्स नसलेले चौरस असले पाहिजेत, ज्यामुळे भिंतीची जाडी वेगवेगळी असेल.
पाईपचे टोक वेल्ड हेडमध्ये एकत्र बसले पाहिजेत जेणेकरून चौकोनी बट जॉइंटच्या टोकांमध्ये कोणतेही लक्षणीय अंतर राहणार नाही. जरी लहान अंतर असलेले वेल्डेड जॉइंट साध्य केले जाऊ शकतात, तरी वेल्डच्या गुणवत्तेवर प्रतिकूल परिणाम होऊ शकतो. अंतर जितके मोठे असेल तितकेच समस्या येण्याची शक्यता जास्त असते. खराब असेंब्लीमुळे सोल्डरिंग पूर्णपणे बिघडू शकते. जॉर्ज फिशर आणि इतरांनी बनवलेले पाईप सॉ जे पाईप कापतात आणि त्याच ऑपरेशनमध्ये पाईपच्या टोकांना तोंड देतात, किंवा प्रोटेम, वॅच आणि इतरांनी बनवलेले पोर्टेबल एंड प्रिपेरेशन लेथ, बहुतेकदा मशीनिंगसाठी योग्य गुळगुळीत एंड ऑर्बिटल वेल्ड बनवण्यासाठी वापरले जातात. या उद्देशासाठी चॉप सॉ, हॅक्सॉ, बँड सॉ आणि ट्यूबिंग कटर योग्य नाहीत.
वेल्डिंगसाठी पॉवर इनपुट करणाऱ्या वेल्डिंग पॅरामीटर्स व्यतिरिक्त, इतर व्हेरिएबल्स आहेत जे वेल्डिंगवर खोलवर परिणाम करू शकतात, परंतु ते प्रत्यक्ष वेल्डिंग प्रक्रियेचा भाग नाहीत. यामध्ये टंगस्टनचा प्रकार आणि आकार, आर्कला ढालण्यासाठी आणि वेल्ड जॉइंटच्या आतील भाग शुद्ध करण्यासाठी वापरल्या जाणाऱ्या गॅसचा प्रकार आणि शुद्धता, शुद्धीकरणासाठी वापरला जाणारा गॅस प्रवाह दर, वापरलेल्या हेड आणि पॉवर सोर्सचा प्रकार, जॉइंटचे कॉन्फिगरेशन आणि इतर कोणतीही संबंधित माहिती समाविष्ट आहे. आम्ही या "नॉन-प्रोग्रामेबल" व्हेरिएबल्सना म्हणतो आणि त्यांना वेल्डिंग शेड्यूलवर रेकॉर्ड करतो. उदाहरणार्थ, ASME सेक्शन IX बॉयलर आणि प्रेशर वेसल कोडचे पालन करण्यासाठी वेल्डिंग प्रक्रियेसाठी वेल्डिंग प्रोसिजर स्पेसिफिकेशन (WPS) मध्ये गॅसचा प्रकार एक आवश्यक व्हेरिएबल मानला जातो. गॅस प्रकार किंवा गॅस मिश्रण टक्केवारीतील बदल किंवा आयडी पर्जिंग काढून टाकण्यासाठी वेल्डिंग प्रक्रियेचे पुनर्प्रमाणीकरण आवश्यक आहे.
वेल्डिंग गॅस. स्टेनलेस स्टील खोलीच्या तापमानाला वातावरणातील ऑक्सिजन ऑक्सिडेशनला प्रतिरोधक असते. जेव्हा ते त्याच्या वितळण्याच्या बिंदूपर्यंत (शुद्ध लोखंडासाठी १५३०°C किंवा २८००°F) गरम केले जाते तेव्हा ते सहजपणे ऑक्सिडाइझ होते. निष्क्रिय आर्गॉनचा वापर सामान्यतः शिल्डिंग गॅस म्हणून आणि ऑर्बिटल GTAW प्रक्रियेद्वारे अंतर्गत वेल्डेड सांधे शुद्ध करण्यासाठी केला जातो. ऑक्सिजन आणि आर्द्रतेच्या सापेक्ष वायूची शुद्धता वेल्डिंगनंतर वेल्डवर किंवा त्याच्या जवळ होणारे ऑक्सिडेशन-प्रेरित रंगद्रव्याचे प्रमाण ठरवते. जर पर्ज गॅस उच्च दर्जाचा नसेल किंवा पर्ज सिस्टम पूर्णपणे गळतीमुक्त नसेल तर पर्ज सिस्टममध्ये थोड्या प्रमाणात हवा गळती होते, तर ऑक्सिडेशन हलके निळसर किंवा निळसर असू शकते. अर्थात, कोणत्याही साफसफाईमुळे सामान्यतः "गोड" म्हणून ओळखल्या जाणाऱ्या क्रस्टी काळ्या पृष्ठभागावर परिणाम होणार नाही. सिलेंडर्समध्ये पुरवलेले वेल्डिंग ग्रेड आर्गॉन ९९.९९६-९९.९९७% शुद्ध असते, जे पुरवठादारावर अवलंबून असते आणि त्यात ५-७ पीपीएम ऑक्सिजन आणि इतर अशुद्धता असतात, ज्यामध्ये H2O, O2, CO2, हायड्रोकार्बन्स इत्यादींचा समावेश असतो, एकूण जास्तीत जास्त ४० पीपीएम. देवरमधील सिलेंडर किंवा द्रव आर्गॉनमध्ये उच्च-शुद्धता असलेला आर्गॉन ९९.९९९% शुद्ध किंवा १० पीपीएम एकूण अशुद्धता असू शकतो, ज्यामध्ये जास्तीत जास्त २ पीपीएम ऑक्सिजन असू शकतो. टीप: नॅनोकेम किंवा गेटकीपर सारख्या गॅस प्युरिफायर्सचा वापर पर्जिंग दरम्यान दूषिततेची पातळी प्रति अब्ज भाग (ppb) श्रेणीपर्यंत कमी करण्यासाठी केला जाऊ शकतो.
मिश्र रचना. ७५% हेलियम/२५% आर्गॉन आणि ९५% आर्गॉन/५% हायड्रोजन सारख्या वायू मिश्रणांचा वापर विशेष अनुप्रयोगांसाठी संरक्षण वायू म्हणून केला जाऊ शकतो. या दोन्ही मिश्रणांनी आर्गॉनसारख्याच प्रोग्राम सेटिंग्ज अंतर्गत केलेल्या वेल्डपेक्षा जास्त गरम वेल्ड तयार केले. कार्बन स्टीलवर फ्यूजन वेल्डिंगद्वारे जास्तीत जास्त प्रवेशासाठी हेलियम मिश्रण विशेषतः योग्य आहेत. एक सेमीकंडक्टर उद्योग सल्लागार UHP अनुप्रयोगांसाठी संरक्षण वायू म्हणून आर्गॉन/हायड्रोजन मिश्रणाचा वापर करण्यास समर्थन देतो. हायड्रोजन मिश्रणाचे अनेक फायदे आहेत, परंतु काही गंभीर तोटे देखील आहेत. फायदा असा आहे की ते एक ओले डबके आणि एक गुळगुळीत वेल्ड पृष्ठभाग तयार करते, जे शक्य तितक्या गुळगुळीत आतील पृष्ठभागासह अल्ट्रा-हाय-प्रेशर गॅस वितरण प्रणाली लागू करण्यासाठी आदर्श आहे. हायड्रोजनची उपस्थिती कमी करणारे वातावरण प्रदान करते, म्हणून जर वायू मिश्रणात ऑक्सिजनचे अंश असतील तर परिणामी वेल्ड शुद्ध आर्गॉनमध्ये समान ऑक्सिजन एकाग्रतेपेक्षा कमी रंगविरहित दिसेल. हा परिणाम सुमारे ५% हायड्रोजन सामग्रीवर इष्टतम आहे. काही जण अंतर्गत देखावा सुधारण्यासाठी आयडी पर्ज म्हणून ९५/५% आर्गॉन/हायड्रोजन मिश्रण वापरतात. वेल्ड मणी.
हायड्रोजन मिश्रणाचा वापर करून बनवलेला वेल्ड बीड शिल्डिंग गॅस अरुंद असतो, परंतु स्टेनलेस स्टीलमध्ये सल्फरचे प्रमाण खूप कमी असते आणि ते मिश्रित आर्गॉन असलेल्या समान वर्तमान सेटिंगपेक्षा वेल्डमध्ये जास्त उष्णता निर्माण करते. आर्गॉन/हायड्रोजन मिश्रणाचा एक महत्त्वाचा तोटा म्हणजे शुद्ध आर्गॉनपेक्षा चाप खूपच कमी स्थिर असतो आणि चाप वाहून जाण्याची प्रवृत्ती असते, जी गोंधळ निर्माण करण्यासाठी पुरेशी तीव्र असते. वेगळ्या मिश्रित वायू स्रोताचा वापर केल्यावर चाप वाहून जाण्याची शक्यता कमी होऊ शकते, असे सूचित करते की ते दूषित होणे किंवा खराब मिश्रणामुळे होऊ शकते. कारण चापाने निर्माण होणारी उष्णता हायड्रोजन एकाग्रतेनुसार बदलते, पुनरावृत्ती करण्यायोग्य वेल्ड मिळविण्यासाठी स्थिर एकाग्रता आवश्यक आहे आणि पूर्व-मिश्रित बाटलीबंद वायूमध्ये फरक आहेत. आणखी एक तोटा म्हणजे हायड्रोजन मिश्रण वापरल्यास टंगस्टनचे आयुष्यमान खूपच कमी होते. मिश्रित वायूपासून टंगस्टन खराब होण्याचे कारण निश्चित केले गेले नसले तरी, असे नोंदवले गेले आहे की चाप अधिक कठीण आहे आणि एक किंवा दोन वेल्डनंतर टंगस्टन बदलण्याची आवश्यकता असू शकते. कार्बन स्टील किंवा टायटॅनियम वेल्ड करण्यासाठी आर्गॉन/हायड्रोजन मिश्रण वापरले जाऊ शकत नाही.
TIG प्रक्रियेचे एक वेगळे वैशिष्ट्य म्हणजे ते इलेक्ट्रोड वापरत नाही. टंगस्टनचा वितळण्याचा बिंदू कोणत्याही धातूपेक्षा सर्वाधिक आहे (6098°F; 3370°C) आणि तो एक चांगला इलेक्ट्रॉन उत्सर्जक आहे, ज्यामुळे तो वापरण्यायोग्य नसलेला इलेक्ट्रोड म्हणून वापरण्यासाठी विशेषतः योग्य बनतो. आर्क स्टार्टिंग आणि आर्क स्थिरता सुधारण्यासाठी सेरिया, लॅन्थॅनम ऑक्साईड किंवा थोरियम ऑक्साईड सारख्या काही दुर्मिळ पृथ्वी ऑक्साईडचा 2% जोडून त्याचे गुणधर्म सुधारले जातात. सेरियम टंगस्टनच्या उत्कृष्ट गुणधर्मांमुळे, विशेषतः ऑर्बिटल GTAW अनुप्रयोगांसाठी शुद्ध टंगस्टनचा वापर GTAW मध्ये क्वचितच केला जातो. थोरियम टंगस्टन पूर्वीपेक्षा कमी वापरला जातो कारण ते काहीसे किरणोत्सर्गी असतात.
पॉलिश केलेले फिनिश असलेले इलेक्ट्रोड आकाराने अधिक एकसमान असतात. गुळगुळीत पृष्ठभाग नेहमीच खडबडीत किंवा विसंगत पृष्ठभागापेक्षा श्रेयस्कर असतो, कारण सुसंगत, एकसमान वेल्डिंग परिणामांसाठी इलेक्ट्रोड भूमितीमध्ये सुसंगतता महत्त्वाची असते. टिपमधून उत्सर्जित होणारे इलेक्ट्रॉन (DCEN) टंगस्टन टिपमधून वेल्डमध्ये उष्णता हस्तांतरित करतात. बारीक टिपमुळे करंटची घनता खूप जास्त ठेवता येते, परंतु त्यामुळे टंगस्टनचे आयुष्य कमी होऊ शकते. ऑर्बिटल वेल्डिंगसाठी, टंगस्टन भूमितीची पुनरावृत्तीक्षमता आणि वेल्डची पुनरावृत्तीक्षमता सुनिश्चित करण्यासाठी इलेक्ट्रोड टिपला यांत्रिकरित्या पीसणे महत्वाचे आहे. ब्लंट टीप वेल्डमधून कंस टंगस्टनवरील त्याच ठिकाणी ढकलते. टिपचा व्यास चापाचा आकार आणि विशिष्ट प्रवाहावरील प्रवेशाचे प्रमाण नियंत्रित करतो. टेपर अँगल चापाच्या करंट/व्होल्टेज वैशिष्ट्यांवर परिणाम करतो आणि तो निर्दिष्ट आणि नियंत्रित केला पाहिजे. टंगस्टनची लांबी महत्त्वाची आहे कारण चाप अंतर सेट करण्यासाठी टंगस्टनची ज्ञात लांबी वापरली जाऊ शकते. विशिष्ट करंट मूल्यासाठी चाप अंतर व्होल्टेज आणि अशा प्रकारे वेल्डवर लागू होणारी शक्ती निश्चित करते.
इलेक्ट्रोडचा आकार आणि त्याचा टोकाचा व्यास वेल्डिंग करंटच्या तीव्रतेनुसार निवडला जातो. जर इलेक्ट्रोड किंवा त्याच्या टोकासाठी करंट खूप जास्त असेल, तर तो टोकापासून धातू गमावू शकतो आणि करंटसाठी खूप मोठा टोकाचा व्यास असलेले इलेक्ट्रोड वापरल्याने चाप वाहून जाऊ शकतो. आम्ही वेल्ड जॉइंटच्या भिंतीच्या जाडीनुसार इलेक्ट्रोड आणि टिप व्यास निर्दिष्ट करतो आणि 0.093″ भिंतीच्या जाडीपर्यंत जवळजवळ प्रत्येक गोष्टीसाठी 0.0625 व्यास वापरतो, जोपर्यंत वापर लहान अचूक घटक वेल्डिंगसाठी 0.040″ व्यासाच्या इलेक्ट्रोडसह वापरण्यासाठी डिझाइन केलेला नाही. वेल्डिंग प्रक्रियेच्या पुनरावृत्तीसाठी, टंगस्टन प्रकार आणि फिनिश, लांबी, टेपर अँगल, व्यास, टिप व्यास आणि चाप अंतर हे सर्व निर्दिष्ट आणि नियंत्रित केले पाहिजे. ट्यूब वेल्डिंग अनुप्रयोगांसाठी, सेरियम टंगस्टन नेहमीच शिफारसीय आहे कारण या प्रकारात इतर प्रकारांपेक्षा जास्त सेवा आयुष्य असते आणि त्यात उत्कृष्ट चाप इग्निशन वैशिष्ट्ये आहेत. सेरियम टंगस्टन रेडिओअॅक्टिव्ह नाही.
अधिक माहितीसाठी, कृपया बारबरा हेनन, टेक्निकल पब्लिकेशन्स मॅनेजर, आर्क मशीन्स, इंक., १०२८० ग्लेनॉक्स ब्लाव्हड., पॅकोइमा, सीए ९१३३१ यांच्याशी संपर्क साधा. फोन: ८१८-८९६-९५५६. फॅक्स: ८१८-८९०-३७२४.