Nota do Editor: A Pharmaceutical Online tem o prazer de apresentar este artigo em quatro partes sobre soldagem orbital de tubulações para bioprocessos, da autoria da especialista do setor Barbara Henon, da Arc Machines. Este artigo foi adaptado da apresentação da Dra. Henon na conferência da ASME no final do ano passado.
Previna a perda de resistência à corrosão. Água de alta pureza, como água deionizada (DI) ou água para injetáveis ​​(WFI), é um agente corrosivo muito agressivo para o aço inoxidável. Além disso, a água para injetáveis ​​de grau farmacêutico é submetida a ciclos de alta temperatura (80 °C) para manter a esterilidade. Há uma diferença sutil entre reduzir a temperatura o suficiente para permitir a proliferação de microrganismos letais ao produto e elevá-la o suficiente para promover a formação de "rouge" (película marrom). O rouge é uma película marrom de composição variável causada pela corrosão de componentes de sistemas de tubulação de aço inoxidável. Sujeira e óxidos de ferro podem ser os principais componentes, mas várias formas de ferro, cromo e níquel também podem estar presentes. A presença de rouge é letal para alguns produtos e pode levar a uma maior corrosão, embora em outros sistemas sua presença pareça ser relativamente benigna.
A soldagem pode afetar negativamente a resistência à corrosão. A coloração intensa, resultado da deposição de material oxidante nas soldas e nas Zonas Termicamente Afetadas (ZTAs) durante a soldagem, é particularmente prejudicial e está associada à formação de ferrugem em sistemas de água para uso farmacêutico. A formação de óxido de cromo pode causar uma tonalidade intensa, deixando uma camada com baixo teor de cromo, suscetível à corrosão. A coloração intensa pode ser removida por decapagem e retificação, processos que removem metal da superfície, incluindo a camada subjacente com baixo teor de cromo, e restauram a resistência à corrosão a níveis próximos aos do metal base. No entanto, a decapagem e a retificação são prejudiciais ao acabamento superficial. A passivação do sistema de tubulação com ácido nítrico ou formulações de agentes quelantes é realizada para superar os efeitos adversos da soldagem e da fabricação antes da entrada em operação do sistema. A análise por elétrons Auger mostrou que a passivação por quelação pode restaurar as alterações superficiais na distribuição de oxigênio, cromo, ferro, níquel e manganês que ocorreram na solda e na zona termicamente afetada, retornando-as ao estado pré-soldagem. Contudo, a passivação afeta apenas a camada superficial externa. Não penetra abaixo de 50 angstroms, enquanto a coloração térmica pode se estender a 1000 angstroms ou mais abaixo da superfície.
Portanto, para instalar sistemas de tubulação resistentes à corrosão próximos a substratos não soldados, é importante tentar limitar os danos induzidos pela soldagem e fabricação a níveis que possam ser substancialmente recuperados pela passivação. Isso requer o uso de um gás de purga com teor mínimo de oxigênio e sua aplicação no diâmetro interno da junta soldada, sem contaminação por oxigênio ou umidade atmosféricos. O controle preciso da entrada de calor e a prevenção do superaquecimento durante a soldagem também são importantes para evitar a perda da resistência à corrosão. Controlar o processo de fabricação para obter soldas de alta qualidade, repetíveis e consistentes, bem como o manuseio cuidadoso de tubos e componentes de aço inoxidável durante a fabricação para evitar contaminação, são requisitos essenciais para um sistema de tubulação de alta qualidade que resista à corrosão e proporcione um serviço produtivo de longo prazo.
Os materiais utilizados em sistemas de tubulação de aço inoxidável de alta pureza para a indústria biofarmacêutica passaram por uma evolução em direção a uma maior resistência à corrosão na última década. A maior parte do aço inoxidável utilizado antes de 1980 era o aço inoxidável 304, por ser relativamente barato e representar uma melhoria em relação ao cobre utilizado anteriormente. De fato, os aços inoxidáveis ​​da série 300 são relativamente fáceis de usinar, podem ser soldados por fusão sem perda significativa de sua resistência à corrosão e não requerem tratamentos especiais de pré-aquecimento e pós-aquecimento.
Recentemente, o uso do aço inoxidável 316 em aplicações de tubulações de alta pureza tem aumentado. O tipo 316 é semelhante em composição ao tipo 304, mas, além dos elementos de liga cromo e níquel comuns a ambos, o 316 contém cerca de 2% de molibdênio, o que melhora significativamente sua resistência à corrosão. Os tipos 304L e 316L, denominados graus “L”, possuem um teor de carbono menor do que os graus padrão (0,035% vs. 0,08%). Essa redução no teor de carbono visa diminuir a quantidade de precipitação de carbonetos que pode ocorrer devido à soldagem. Trata-se da formação de carboneto de cromo, que esgota os contornos de grão do metal base de cromo, tornando-o suscetível à corrosão. A formação de carboneto de cromo, chamada de “sensibilização”, depende do tempo e da temperatura e representa um problema maior na soldagem manual. Demonstramos que a soldagem orbital do aço inoxidável super-austenítico AL-6XN proporciona maior resistência à corrosão. A soldagem orbital proporciona soldas mais resistentes do que soldas similares feitas à mão. Isso ocorre porque a soldagem orbital oferece controle preciso da amperagem, pulsação e tempo, resultando em uma entrada de calor menor e mais uniforme do que a soldagem manual. A soldagem orbital, em combinação com os aços de grau "L" 304 e 316, praticamente elimina a precipitação de carbonetos como fator no desenvolvimento de corrosão em sistemas de tubulação.
Variação de lote para lote do aço inoxidável. Embora os parâmetros de soldagem e outros fatores possam ser mantidos dentro de tolerâncias bastante rigorosas, ainda existem diferenças na entrada de calor necessária para soldar aço inoxidável de um lote para outro. O número do lote é o número atribuído a uma fusão específica de aço inoxidável na fábrica. A composição química exata de cada lote é registrada no Relatório de Teste de Fábrica (MTR), juntamente com a identificação do lote ou número do lote. O ferro puro funde a 1538 °C (2800 °F), enquanto os metais ligados fundem dentro de uma faixa de temperaturas, dependendo do tipo e da concentração de cada liga ou elemento traço presente. Como não há dois lotes de aço inoxidável com exatamente a mesma concentração de cada elemento, as características de soldagem variam de forno para forno.
A microscopia eletrônica de varredura (MEV) de soldas orbitais em tubos de aço inoxidável 316L com revestimento AOD (acima) e material EBR (abaixo) mostrou uma diferença significativa na suavidade do cordão de solda.
Embora um único procedimento de soldagem possa funcionar para a maioria das ligas com diâmetro externo e espessura de parede semelhantes, algumas ligas exigem menos amperagem e outras exigem mais amperagem do que o normal. Por esse motivo, o aquecimento de diferentes materiais no local de trabalho deve ser cuidadosamente monitorado para evitar possíveis problemas. Muitas vezes, uma nova liga requer apenas uma pequena alteração na amperagem para se obter um procedimento de soldagem satisfatório.
Problema do enxofre. O enxofre elementar é uma impureza relacionada ao minério de ferro, que é amplamente removida durante o processo de fabricação do aço. Os aços inoxidáveis ​​AISI tipo 304 e 316 são especificados com um teor máximo de enxofre de 0,030%. Com o desenvolvimento de processos modernos de refino de aço, como a Descarbonetação por Argônio e Oxigênio (AOD) e práticas de fusão a vácuo dupla, como a Fusão por Indução a Vácuo seguida de Refusão por Arco a Vácuo (VIM+VAR), tornou-se possível produzir aços com características muito especiais em sua composição química. Observou-se que as propriedades da poça de fusão se alteram quando o teor de enxofre no aço é inferior a cerca de 0,008%. Isso se deve ao efeito do enxofre e, em menor grau, de outros elementos no coeficiente de temperatura da tensão superficial da poça de fusão, que determina as características de fluxo do líquido.
Em concentrações muito baixas de enxofre (0,001% a 0,003%), a penetração da poça de fusão torna-se muito ampla em comparação com soldas semelhantes feitas em materiais com teor médio de enxofre. Soldas feitas em tubos de aço inoxidável com baixo teor de enxofre apresentarão cordões de solda mais largos, enquanto em tubos com paredes mais espessas (0,065 polegadas, ou 1,66 mm ou mais) haverá uma maior tendência à formação de soldas com reentrância. Isso ocorre quando a corrente de soldagem é suficiente para produzir uma solda com penetração completa. Isso torna os materiais com teor muito baixo de enxofre mais difíceis de soldar, especialmente com paredes mais espessas. No limite superior da concentração de enxofre em aço inoxidável 304 ou 316, o cordão de solda tende a ter uma aparência menos fluida e mais rugosa do que materiais com teor médio de enxofre. Portanto, para soldabilidade, o teor ideal de enxofre estaria na faixa de aproximadamente 0,005% a 0,017%, conforme especificado na norma ASTM A270 S2 para tubos de qualidade farmacêutica.
Os fabricantes de tubos de aço inoxidável eletropolidos notaram que mesmo níveis moderados de enxofre no aço inoxidável 316 ou 316L dificultam o atendimento às necessidades de seus clientes das indústrias de semicondutores e biofarmacêutica por superfícies internas lisas e sem porosidade. O uso da microscopia eletrônica de varredura para verificar a lisura do acabamento da superfície do tubo está se tornando cada vez mais comum. Foi demonstrado que o enxofre em metais básicos forma inclusões não metálicas ou "fios" de sulfeto de manganês (MnS) que são removidos durante o eletropolimento e deixam vazios na faixa de 0,25 a 1,0 mícron.
Fabricantes e fornecedores de tubos eletropolidos estão impulsionando o mercado em direção ao uso de materiais com baixíssimo teor de enxofre para atender aos seus requisitos de acabamento superficial. No entanto, o problema não se limita aos tubos eletropolidos, já que, em tubos não eletropolidos, as inclusões são removidas durante a passivação do sistema de tubulação. Foi demonstrado que os vazios são mais propensos à corrosão por pite do que as áreas de superfície lisas. Portanto, existem razões válidas para a tendência em direção a materiais com baixo teor de enxofre e mais "limpos".
Deflexão do arco. Além de melhorar a soldabilidade do aço inoxidável, a presença de enxofre também melhora a usinabilidade. Como resultado, fabricantes e fornecedores tendem a escolher materiais com teor de enxofre mais elevado dentro da faixa especificada. Soldar tubos com concentrações muito baixas de enxofre a conexões, válvulas ou outros tubos com maior teor de enxofre pode causar problemas de soldagem, pois o arco será desviado para o tubo com baixo teor de enxofre. Quando ocorre a deflexão do arco, a penetração se torna mais profunda no lado com baixo teor de enxofre do que no lado com alto teor de enxofre, o que é o oposto do que acontece ao soldar tubos com concentrações de enxofre equivalentes. Em casos extremos, o cordão de solda pode penetrar completamente o material com baixo teor de enxofre e deixar o interior da solda completamente sem fusão (Fihey e Simeneau, 1982). Para adequar o teor de enxofre das conexões ao teor de enxofre do tubo, a Carpenter Steel Division da Carpenter Technology Corporation da Pensilvânia introduziu uma barra de aço inoxidável 316 com baixo teor de enxofre (máx. 0,005%) (Tipo 316L-SCQ) (VIM+VAR) ) para a fabricação de conexões e outros componentes destinados a serem soldados a tubos com baixo teor de enxofre. Soldar dois materiais com baixíssimo teor de enxofre entre si é muito mais fácil do que soldar um material com baixíssimo teor de enxofre a um com maior teor de enxofre.
A mudança para o uso de tubos com baixo teor de enxofre deve-se, em grande parte, à necessidade de obter superfícies internas lisas e eletropolidas. Embora o acabamento superficial e o eletropolimento sejam importantes tanto para a indústria de semicondutores quanto para a indústria biofarmacêutica/de biotecnologia, a SEMI, ao elaborar a especificação para a indústria de semicondutores, especificou que os tubos de aço inoxidável 316L para linhas de gás de processo devem ter uma camada de enxofre de 0,004% para um desempenho ideal. A ASTM, por outro lado, modificou sua especificação ASTM 270 para incluir tubos de grau farmacêutico que limitam o teor de enxofre a uma faixa de 0,005% a 0,017%. Isso deve resultar em menos dificuldades de soldagem em comparação com tubos com teores de enxofre mais baixos. No entanto, deve-se observar que, mesmo dentro dessa faixa limitada, a deflexão do arco ainda pode ocorrer ao soldar tubos com baixo teor de enxofre a tubos ou conexões com alto teor de enxofre, e os instaladores devem monitorar cuidadosamente o aquecimento do material e verificar a compatibilidade da solda antes da fabricação.
Outros elementos traço. Elementos traço, incluindo enxofre, oxigênio, alumínio, silício e manganês, afetam a penetração. Traços de alumínio, silício, cálcio, titânio e cromo presentes no metal base como inclusões de óxido estão associados à formação de escória durante a soldagem.
Os efeitos dos diversos elementos são cumulativos, portanto, a presença de oxigênio pode compensar alguns dos efeitos do baixo teor de enxofre. Altos níveis de alumínio podem neutralizar o efeito positivo na penetração do enxofre. O manganês volatiliza-se à temperatura de soldagem e deposita-se na zona afetada pelo calor da soldagem. Esses depósitos de manganês estão associados à perda de resistência à corrosão (ver Cohen, 1997). A indústria de semicondutores está atualmente experimentando materiais 316L com baixo teor de manganês e até mesmo com teor ultrabaixo de manganês para evitar essa perda de resistência à corrosão.
Formação de escória. Ilhas de escória ocasionalmente aparecem no cordão de aço inoxidável em algumas corridas. Isso é inerentemente um problema do material, mas às vezes alterações nos parâmetros de soldagem podem minimizar esse problema, ou alterações na mistura de argônio/hidrogênio podem melhorar a solda. Pollard descobriu que a proporção de alumínio para silício no metal base afeta a formação de escória. Para evitar a formação de escória indesejada do tipo placa, ele recomenda manter o teor de alumínio em 0,010% e o teor de silício em 0,5%. No entanto, quando a proporção Al/Si está acima desse nível, pode-se formar escória esférica em vez do tipo placa. Esse tipo de escória pode deixar marcas após o eletropolimento, o que é inaceitável para aplicações de alta pureza. Ilhas de escória que se formam no diâmetro externo da solda podem causar penetração irregular na passagem interna e resultar em penetração insuficiente. As ilhas de escória que se formam no cordão de solda interno podem ser suscetíveis à corrosão.
Soldagem de passe único com pulsação. A soldagem orbital automática padrão de tubos consiste em uma única passada com corrente pulsada e rotação contínua em velocidade constante. Essa técnica é adequada para tubos com diâmetros externos de 1/8″ a aproximadamente 7″ e espessuras de parede de 0,083″ ou menos. Após uma pré-purga cronometrada, ocorre a formação do arco elétrico. A penetração na parede do tubo é realizada durante um intervalo cronometrado no qual o arco elétrico está presente, mas não há rotação. Após esse intervalo de rotação, o eletrodo gira ao redor da junta de solda até que a solda se una ou se sobreponha à porção inicial da solda durante a última camada de soldagem. Quando a conexão é concluída, a corrente diminui gradualmente em uma queda cronometrada.
Soldagem por etapas (sincronizada). Para soldagem por fusão de materiais com paredes mais espessas, tipicamente acima de 0,083 polegadas, a fonte de energia para soldagem por fusão pode ser usada nos modos síncrono ou por etapas. No modo síncrono ou por etapas, o pulso de corrente de soldagem é sincronizado com o curso, de modo que o rotor permanece estacionário para máxima penetração durante pulsos de alta corrente e se move durante pulsos de baixa corrente. As técnicas síncronas utilizam tempos de pulso mais longos, da ordem de 0,5 a 1,5 segundos, em comparação com o tempo de pulso de décimos ou centésimos de segundo da soldagem convencional. Essa técnica pode soldar com eficácia tubos de 0,154" ou 6" de espessura, calibre 40, com paredes finas de 0,154" ou 6". A técnica por etapas produz uma solda mais larga, tornando-a tolerante a falhas e útil para soldar peças irregulares, como conexões de tubos, em tubos onde pode haver diferenças nas tolerâncias dimensionais, algum desalinhamento ou incompatibilidade térmica do material. Esse tipo de soldagem requer aproximadamente o dobro do tempo de arco da soldagem convencional. e é menos adequado para aplicações de ultra-alta pureza (UHP) devido à costura mais larga e áspera.
Variáveis ​​programáveis. A geração atual de fontes de energia para soldagem é baseada em microprocessadores e armazena programas que especificam valores numéricos para os parâmetros de soldagem para um diâmetro externo (DE) e espessura de parede específicos do tubo a ser soldado, incluindo tempo de purga, corrente de soldagem, velocidade de deslocamento (RPM), número de camadas e tempo por camada, tempo de pulso, tempo de descida, etc. Para soldas orbitais de tubos com adição de arame de enchimento, os parâmetros do programa incluirão velocidade de alimentação do arame, amplitude de oscilação da tocha e tempo de permanência, AVC (controle de tensão do arco para fornecer uma folga de arco constante) e rampa de subida. Para realizar a soldagem por fusão, instale a cabeça de soldagem com o eletrodo apropriado e os insertos de fixação do tubo no tubo e recupere a programação ou o programa de soldagem da memória da fonte de energia. A sequência de soldagem é iniciada pressionando um botão ou tecla do painel de membrana e a soldagem continua sem intervenção do operador.
Variáveis ​​não programáveis. Para obter uma qualidade de solda consistentemente boa, os parâmetros de soldagem devem ser cuidadosamente controlados. Isso é alcançado por meio da precisão da fonte de energia de soldagem e do programa de soldagem, que é um conjunto de instruções inseridas na fonte de energia, consistindo em parâmetros de soldagem, para soldar um tubo ou cano de tamanho específico. Também deve haver um conjunto eficaz de normas de soldagem, especificando os critérios de aceitação da soldagem, e algum sistema de inspeção e controle de qualidade para garantir que a soldagem atenda aos padrões acordados. No entanto, certos fatores e procedimentos além dos parâmetros de soldagem também devem ser cuidadosamente controlados. Esses fatores incluem o uso de bons equipamentos de preparação de extremidades, boas práticas de limpeza e manuseio, boas tolerâncias dimensionais dos tubos ou outras peças a serem soldadas, tipo e tamanho consistentes de tungstênio, gases inertes altamente purificados e atenção cuidadosa às variações do material. - alta temperatura.
Os requisitos de preparação para soldagem de extremidades de tubos são mais críticos para soldagem orbital do que para soldagem manual. As juntas soldadas para soldagem orbital de tubos são geralmente juntas de topo quadradas. Para alcançar a repetibilidade desejada na soldagem orbital, é necessário um preparo preciso, consistente e usinado das extremidades. Como a corrente de soldagem depende da espessura da parede, as extremidades devem ser quadradas, sem rebarbas ou chanfros no diâmetro externo (DE) ou interno (DI), o que resultaria em diferentes espessuras de parede.
As extremidades dos tubos devem encaixar-se perfeitamente na cabeça de solda, de modo que não haja folga visível entre elas na junta de topo quadrada. Embora seja possível soldar juntas com pequenas folgas, a qualidade da solda pode ser afetada negativamente. Quanto maior a folga, maior a probabilidade de haver um problema. Uma montagem inadequada pode resultar na falha completa da soldagem. Serras para tubos, como as fabricadas por George Fischer e outros fabricantes, que cortam o tubo e faceiam as extremidades na mesma operação, ou tornos portáteis para preparação de extremidades, como os fabricados pela Protem, Wachs e outros, são frequentemente usados ​​para fazer soldas orbitais com extremidades lisas, adequadas para usinagem. Serras de corte, serras manuais, serras de fita e cortadores de tubos não são adequados para essa finalidade.
Além dos parâmetros de soldagem que fornecem energia para soldar, existem outras variáveis ​​que podem ter um efeito profundo na soldagem, mas que não fazem parte do procedimento de soldagem em si. Isso inclui o tipo e o tamanho do eletrodo de tungstênio, o tipo e a pureza do gás usado para proteger o arco e purgar o interior da junta de solda, a vazão de gás usada para purga, o tipo de cabeçote e fonte de energia utilizada, a configuração da junta e quaisquer outras informações relevantes. Chamamos essas variáveis ​​de “não programáveis” e as registramos na programação de soldagem. Por exemplo, o tipo de gás é considerado uma variável essencial na Especificação do Procedimento de Soldagem (EPS) para que os procedimentos de soldagem estejam em conformidade com o Código ASME Seção IX de Caldeiras e Vasos de Pressão. Alterações no tipo de gás ou nas porcentagens da mistura de gases, ou a eliminação da purga interna, exigem a revalidação do procedimento de soldagem.
Gás de soldagem. O aço inoxidável é resistente à oxidação pelo oxigênio atmosférico à temperatura ambiente. Quando aquecido ao seu ponto de fusão (1530 °C ou 2800 °F para ferro puro), oxida-se facilmente. O argônio inerte é comumente usado como gás de proteção e para purga de juntas soldadas internas no processo GTAW orbital. A pureza do gás em relação ao oxigênio e à umidade determina a quantidade de descoloração induzida pela oxidação que ocorre na solda ou próximo a ela após a soldagem. Se o gás de purga não for da mais alta qualidade ou se o sistema de purga não estiver completamente livre de vazamentos, de modo que uma pequena quantidade de ar vaze para o sistema, a oxidação pode apresentar uma coloração verde-azulada clara ou azulada. Obviamente, nenhuma limpeza resultará na superfície preta e crostosa comumente chamada de "adoçada". O argônio de grau de soldagem fornecido em cilindros tem pureza de 99,996 a 99,997%, dependendo do fornecedor, e contém de 5 a 7 ppm de oxigênio e outras impurezas, incluindo H₂O, O₂, CO₂, hidrocarbonetos, etc., para um total máximo de 40 ppm. O argônio de alta pureza em um cilindro ou o argônio líquido em um Dewar podem ter pureza de 99,999% ou 10 ppm de impurezas totais, com um máximo de 2 ppm de oxigênio. NOTA: Purificadores de gás, como Nanochem ou Gatekeeper, podem ser usados ​​durante a purga para reduzir os níveis de contaminação para a faixa de partes por bilhão (ppb).
Composição mista. Misturas gasosas como 75% hélio/25% argônio e 95% argônio/5% hidrogênio podem ser usadas como gases de proteção para aplicações especiais. As duas misturas produziram soldas mais quentes do que aquelas feitas com as mesmas configurações de programa que o argônio. Misturas de hélio são particularmente adequadas para máxima penetração por soldagem por fusão em aço carbono. Um consultor da indústria de semicondutores defende o uso de misturas de argônio/hidrogênio como gases de proteção para aplicações de ultra-alta pressão (UHP). Misturas de hidrogênio têm várias vantagens, mas também algumas desvantagens sérias. A vantagem é que produz uma poça de fusão mais úmida e uma superfície de solda mais lisa, o que é ideal para implementar sistemas de fornecimento de gás de ultra-alta pressão com uma superfície interna o mais lisa possível. A presença de hidrogênio proporciona uma atmosfera redutora, portanto, se houver traços de oxigênio na mistura gasosa, a solda resultante parecerá mais limpa e com menos descoloração do que uma concentração semelhante de oxigênio em argônio puro. Esse efeito é ideal com cerca de 5% de teor de hidrogênio. Alguns usam uma mistura de 95/5% argônio/hidrogênio como purga interna. para melhorar a aparência do cordão de solda interno.
O cordão de solda obtido com uma mistura de hidrogênio como gás de proteção é mais estreito, exceto pelo fato de o aço inoxidável ter um teor de enxofre muito baixo e gerar mais calor na solda do que a mesma configuração de corrente com argônio puro. Uma desvantagem significativa das misturas de argônio/hidrogênio é que o arco é muito menos estável do que com argônio puro, e há uma tendência de deriva do arco, suficientemente severa para causar falha de fusão. A deriva do arco pode desaparecer quando uma fonte de gás misto diferente é usada, sugerindo que pode ser causada por contaminação ou mistura inadequada. Como o calor gerado pelo arco varia com a concentração de hidrogênio, uma concentração constante é essencial para obter soldas repetíveis, e existem diferenças entre os gases engarrafados pré-misturados. Outra desvantagem é que a vida útil do tungstênio é bastante reduzida quando se usa uma mistura de hidrogênio. Embora a razão para a deterioração do tungstênio pelo gás misto não tenha sido determinada, foi relatado que o arco fica mais difícil e o tungstênio pode precisar ser substituído após uma ou duas soldas. Misturas de argônio/hidrogênio não podem ser usadas Soldar aço carbono ou titânio.
Uma característica distintiva do processo TIG é que ele não consome eletrodos. O tungstênio possui o ponto de fusão mais alto entre os metais (3370 °C) e é um bom emissor de elétrons, o que o torna particularmente adequado para uso como eletrodo não consumível. Suas propriedades são aprimoradas com a adição de 2% de certos óxidos de terras raras, como céria, óxido de lantânio ou óxido de tório, para melhorar a ignição e a estabilidade do arco. O tungstênio puro raramente é usado na soldagem GTAW devido às propriedades superiores do tungstênio-cério, especialmente para aplicações de soldagem GTAW orbital. O tungstênio-tório é menos utilizado do que no passado devido à sua radioatividade.
Eletrodos com acabamento polido apresentam tamanho mais uniforme. Uma superfície lisa é sempre preferível a uma superfície áspera ou inconsistente, pois a consistência na geometria do eletrodo é crucial para resultados de soldagem consistentes e uniformes. Os elétrons emitidos pela ponta (DCEN) transferem calor da ponta de tungstênio para a solda. Uma ponta mais fina permite manter a densidade de corrente muito alta, mas pode resultar em uma vida útil mais curta do tungstênio. Para soldagem orbital, é importante retificar mecanicamente a ponta do eletrodo para garantir a repetibilidade da geometria do tungstênio e a repetibilidade da solda. A ponta romba força o arco da solda para o mesmo ponto no tungstênio. O diâmetro da ponta controla o formato do arco e a quantidade de penetração para uma determinada corrente. O ângulo de conicidade afeta as características de corrente/tensão do arco e deve ser especificado e controlado. O comprimento do tungstênio é importante porque um comprimento conhecido de tungstênio pode ser usado para definir a distância entre os eletrodos. A distância entre os eletrodos para um valor de corrente específico determina a tensão e, portanto, a potência aplicada à solda.
O tamanho do eletrodo e o diâmetro da sua ponta são selecionados de acordo com a intensidade da corrente de soldagem. Se a corrente for muito alta para o eletrodo ou sua ponta, pode haver perda de metal na ponta, e o uso de eletrodos com diâmetro de ponta muito grande para a corrente pode causar deriva do arco. Especificamos os diâmetros do eletrodo e da ponta pela espessura da parede da junta de solda e usamos 0,0625 polegadas de diâmetro para quase tudo até 0,093 polegadas de espessura de parede, a menos que o uso seja projetado para eletrodos de 0,040 polegadas de diâmetro para soldagem de pequenos componentes de precisão. Para a repetibilidade do processo de soldagem, o tipo e o acabamento do tungstênio, o comprimento, o ângulo de conicidade, o diâmetro, o diâmetro da ponta e a abertura do arco devem ser especificados e controlados. Para aplicações de soldagem de tubos, o tungstênio cérico é sempre recomendado, pois esse tipo tem uma vida útil muito maior do que outros tipos e possui excelentes características de ignição do arco. O tungstênio cérico não é radioativo.
Para obter mais informações, entre em contato com Barbara Henon, Gerente de Publicações Técnicas da Arc Machines, Inc., 10280 Glenoaks Blvd., Pacoima, CA 91331. Telefone: 818-896-9556. Fax: 818-890-3724.