Tala ng Editor: Ikinalulugod ng Pharmaceutical Online na ipakita ang artikulong ito na may apat na bahagi tungkol sa orbital welding ng bioprocess piping ng eksperto sa industriya na si Barbara Henon ng Arc Machines. Ang artikulong ito ay hinango mula sa presentasyon ni Dr. Henon sa kumperensya ng ASME noong nakaraang taon.
Pigilan ang pagkawala ng resistensya sa kalawang. Ang tubig na may mataas na kadalisayan tulad ng DI o WFI ay isang napaka-agresibong etchant para sa hindi kinakalawang na asero. Bukod pa rito, ang pharmaceutical grade WFI ay iniikot sa mataas na temperatura (80°C) upang mapanatili ang sterility. Mayroong banayad na pagkakaiba sa pagitan ng pagpapababa ng temperatura nang sapat upang suportahan ang mga buhay na organismo na nakamamatay sa produkto at pagpapataas ng temperatura nang sapat upang isulong ang produksyon ng "rouge". Ang Rouge ay isang brown film na may iba't ibang komposisyon na dulot ng kalawang ng mga bahagi ng sistema ng tubo ng hindi kinakalawang na asero. Ang dumi at mga iron oxide ay maaaring ang mga pangunahing bahagi, ngunit ang iba't ibang anyo ng iron, chromium at nickel ay maaari ring naroroon. Ang presensya ng rouge ay nakamamatay sa ilang mga produkto at ang presensya nito ay maaaring humantong sa karagdagang kalawang, bagaman ang presensya nito sa ibang mga sistema ay tila medyo hindi nakakapinsala.
Ang hinang ay maaaring negatibong makaapekto sa resistensya ng kalawang. Ang mainit na kulay ay resulta ng materyal na nag-o-oxidize na idineposito sa mga weld at HAZ habang hinang, partikular na nakakapinsala, at nauugnay sa pagbuo ng rouge sa mga sistema ng tubig na parmasyutiko. Ang pagbuo ng chromium oxide ay maaaring magdulot ng mainit na kulay, na nag-iiwan ng isang layer na naubos ang chromium na madaling kapitan ng kalawang. Ang mainit na kulay ay maaaring alisin sa pamamagitan ng pag-aatsara at paggiling, pag-aalis ng metal mula sa ibabaw, kabilang ang pinagbabatayan na layer na naubos ang chromium, at pagpapanumbalik ng resistensya ng kalawang sa mga antas na malapit sa mga antas ng base metal. Gayunpaman, ang pag-aatsara at paggiling ay nakakapinsala sa ibabaw. Ang passivation ng sistema ng tubo gamit ang mga pormulasyon ng nitric acid o chelating agent ay ginagawa upang malampasan ang masamang epekto ng hinang at paggawa bago gamitin ang sistema ng tubo. Ipinakita ng pagsusuri ng auger electron na ang chelation passivation ay maaaring ibalik ang mga pagbabago sa ibabaw sa distribusyon ng oxygen, chromium, iron, nickel at manganese na naganap sa weld at heat affected zone sa estado ng pre-weld. Gayunpaman, ang passivation ay nakakaapekto lamang sa panlabas na layer ng ibabaw at hindi tumatagos sa ibaba ng 50 angstroms, samantalang ang thermal coloration ay maaaring pahabain. 1000 angstrom o higit pa sa ilalim ng ibabaw.
Samakatuwid, upang makapag-install ng mga sistema ng tubo na lumalaban sa kalawang malapit sa mga hindi hinang na substrate, mahalagang subukang limitahan ang pinsalang dulot ng hinang at paggawa sa mga antas na maaaring mabawi nang malaki sa pamamagitan ng passivation. Nangangailangan ito ng paggamit ng purge gas na may kaunting nilalaman ng oxygen at paghahatid sa panloob na diameter ng hinang na joint nang walang kontaminasyon ng oxygen o moisture sa atmospera. Mahalaga rin ang tumpak na pagkontrol sa pagpasok ng init at pag-iwas sa sobrang pag-init habang hinang upang maiwasan ang pagkawala ng resistensya sa kalawang. Ang pagkontrol sa proseso ng pagmamanupaktura upang makamit ang mauulit at pare-parehong mataas na kalidad na mga hinang, pati na rin ang maingat na paghawak ng mga tubo at bahagi na hindi kinakalawang na asero habang gumagawa upang maiwasan ang kontaminasyon, ay mahahalagang kinakailangan para sa isang mataas na kalidad na sistema ng tubo na lumalaban sa kalawang at nagbibigay ng pangmatagalang produktibong serbisyo.
Ang mga materyales na ginagamit sa mga high-purity biopharmaceutical stainless steel piping system ay sumailalim sa isang ebolusyon tungo sa pinahusay na resistensya sa kalawang sa nakalipas na dekada. Karamihan sa mga hindi kinakalawang na asero na ginamit bago ang 1980 ay 304 stainless steel dahil ito ay medyo mura at isang pagpapabuti kumpara sa tansong ginamit dati. Sa katunayan, ang mga 300 series stainless steel ay medyo madaling makinahin, maaaring i-fusion welded nang walang labis na pagkawala ng kanilang resistensya sa kalawang, at hindi nangangailangan ng mga espesyal na preheat at post heat treatment.
Kamakailan lamang, ang paggamit ng 316 stainless steel sa mga aplikasyon ng high-purity piping ay tumataas. Ang Type 316 ay katulad ng komposisyon sa Type 304, ngunit bilang karagdagan sa mga elemento ng chromium at nickel alloying na karaniwan sa pareho, ang 316 ay naglalaman ng humigit-kumulang 2% molybdenum, na makabuluhang nagpapabuti sa resistensya ng 316 sa kalawang. Ang mga Type 304L at 316L, na tinutukoy bilang mga grado na "L", ay may mas mababang nilalaman ng carbon kaysa sa mga karaniwang grado (0.035% vs. 0.08%). Ang pagbawas na ito sa nilalaman ng carbon ay inilaan upang mabawasan ang dami ng presipitasyon ng carbide na maaaring mangyari dahil sa hinang. Ito ang pagbuo ng chromium carbide, na nakakabawas sa mga hangganan ng butil ng chromium base metal, na ginagawa itong madaling kapitan ng kalawang. Ang pagbuo ng chromium carbide, na tinatawag na "sensitization," ay nakadepende sa oras at temperatura at isang mas malaking problema kapag naghihinang gamit ang kamay. Ipinakita namin na ang orbital welding ng super-austenitic stainless steel AL-6XN ay nagbibigay ng mas maraming weld na lumalaban sa kalawang kaysa sa mga katulad na weld na ginagawa gamit ang kamay. Ito ay dahil ang orbital welding ay nagbibigay ng tumpak na kontrol sa amperage, pulsation at timing, na nagreresulta sa mas mababa at mas pare-parehong init na ipinapasok kaysa sa manual welding. Ang orbital welding na sinamahan ng "L" na grado 304 at 316 ay halos nag-aalis ng carbide precipitation bilang isang salik sa pag-unlad ng corrosion sa mga sistema ng tubo.
Variasyon ng hindi kinakalawang na asero mula sa init hanggang init. Bagama't ang mga parameter ng hinang at iba pang mga salik ay maaaring mapanatili sa loob ng medyo mahigpit na mga tolerance, mayroon pa ring mga pagkakaiba sa input ng init na kinakailangan upang maghinang ng hindi kinakalawang na asero mula sa init patungo sa init. Ang numero ng init ay ang numero ng lote na nakatalaga sa isang partikular na tinunaw na hindi kinakalawang na asero sa pabrika. Ang eksaktong kemikal na komposisyon ng bawat batch ay naitala sa Factory Test Report (MTR) kasama ang pagkakakilanlan ng batch o numero ng init. Ang purong bakal ay natutunaw sa 1538°C (2800°F), habang ang mga haluang metal ay natutunaw sa loob ng isang hanay ng mga temperatura, depende sa uri at konsentrasyon ng bawat haluang metal o trace element na naroroon. Dahil walang dalawang init ng hindi kinakalawang na asero ang maglalaman ng eksaktong parehong konsentrasyon ng bawat elemento, ang mga katangian ng hinang ay mag-iiba sa bawat pugon.
Ang SEM ng 316L pipe orbital welds sa AOD pipe (itaas) at EBR material (ibaba) ay nagpakita ng malaking pagkakaiba sa kinis ng weld bead.
Bagama't maaaring gumana ang iisang pamamaraan ng hinang para sa karamihan ng mga heat na may magkatulad na OD at kapal ng dingding, ang ilang heat ay nangangailangan ng mas kaunting amperage at ang ilan ay nangangailangan ng mas mataas na amperage kaysa sa karaniwan. Dahil dito, ang pag-init ng iba't ibang materyales sa lugar ng trabaho ay dapat na maingat na subaybayan upang maiwasan ang mga potensyal na problema. Kadalasan, ang bagong init ay nangangailangan lamang ng kaunting pagbabago sa amperage upang makamit ang isang kasiya-siyang pamamaraan ng hinang.
Problema sa sulfur. Ang elemental sulfur ay isang dumi na may kaugnayan sa iron ore na higit na natatanggal sa proseso ng paggawa ng bakal. Ang mga AISI Type 304 at 316 stainless steel ay tinukoy na may pinakamataas na nilalaman ng sulfur na 0.030%. Sa pag-unlad ng mga modernong proseso ng pagpino ng bakal, tulad ng Argon Oxygen Decarburization (AOD) at mga dual vacuum melting practices tulad ng Vacuum Induction Melting na sinusundan ng Vacuum Arc Remelting (VIM+VAR), naging posible na makagawa ng mga bakal na napaka-espesyal sa mga sumusunod na paraan. ang kanilang kemikal na komposisyon. Napansin na ang mga katangian ng weld pool ay nagbabago kapag ang nilalaman ng sulfur ng bakal ay mas mababa sa humigit-kumulang 0.008%. Ito ay dahil sa epekto ng sulfur at sa mas mababang lawak ng iba pang mga elemento sa temperature coefficient of surface tension ng weld pool, na tumutukoy sa mga katangian ng daloy ng liquid pool.
Sa napakababang konsentrasyon ng sulfur (0.001% – 0.003%), ang pagtagos ng weld puddle ay nagiging napakalawak kumpara sa mga katulad na weld na ginawa sa mga materyales na may katamtamang nilalaman ng sulfur. Ang mga weld na ginawa sa mga tubo na hindi kinakalawang na asero na may mababang sulfur ay magkakaroon ng mas malapad na weld, habang sa mas makapal na tubo sa dingding (0.065 pulgada, o 1.66 mm o higit pa) magkakaroon ng mas malaking tendensiya na gawing recess welding ang mga weld. Kapag sapat na ang welding current upang makagawa ng ganap na natagos na weld. Ginagawa nitong mas mahirap i-weld ang mga materyales na may napakababang nilalaman ng sulfur, lalo na sa mga mas makapal na dingding. Sa mas mataas na dulo ng konsentrasyon ng sulfur sa 304 o 316 stainless steel, ang weld bead ay may posibilidad na maging hindi gaanong likido sa hitsura at mas magaspang kaysa sa mga materyales na may katamtamang nilalaman ng sulfur. Samakatuwid, para sa weldability, ang mainam na nilalaman ng sulfur ay nasa hanay na humigit-kumulang 0.005% hanggang 0.017%, gaya ng tinukoy sa ASTM A270 S2 para sa mga tubo na may kalidad ng parmasyutiko.
Napansin ng mga prodyuser ng mga electropolished stainless steel pipe na kahit ang katamtamang antas ng sulfur sa 316 o 316L stainless steel ay nagpapahirap na matugunan ang mga pangangailangan ng kanilang mga semiconductor at biopharmaceutical na customer para sa makinis at walang hukay na mga panloob na ibabaw. Ang paggamit ng scanning electron microscopy upang mapatunayan ang kinis ng ibabaw ng tubo ay lalong nagiging karaniwan. Ang sulfur sa mga base metal ay naipakita na bumubuo ng mga non-metallic inclusions o manganese sulfide (MnS) na "stringers" na natatanggal habang nag-e-electropolish at nag-iiwan ng mga voids sa hanay na 0.25-1.0 micron.
Ang mga tagagawa at supplier ng mga electropolish na tubo ay nagtutulak sa merkado patungo sa paggamit ng mga ultra-low sulfur na materyales upang matugunan ang kanilang mga kinakailangan sa surface finish. Gayunpaman, ang problema ay hindi limitado sa mga electropolish na tubo, dahil sa mga non-electropolish na tubo, ang mga inclusion ay natatanggal sa panahon ng passivation ng piping system. Ang mga void ay naipakita na mas madaling kapitan ng mga pitting kaysa sa makinis na mga bahagi ng ibabaw. Kaya may ilang wastong dahilan para sa trend patungo sa mga low-sulfur, "mas malinis" na materyales.
Pagpapalihis ng arko. Bukod sa pagpapabuti ng kakayahang magwelding ng hindi kinakalawang na asero, ang pagkakaroon ng ilang sulfur ay nagpapabuti rin sa kakayahang mag-machine. Bilang resulta, ang mga tagagawa at tagagawa ay may posibilidad na pumili ng mga materyales sa mas mataas na dulo ng tinukoy na hanay ng nilalaman ng sulfur. Ang mga tubo ng welding na may napakababang konsentrasyon ng sulfur sa mga fitting, balbula o iba pang tubo na may mas mataas na nilalaman ng sulfur ay maaaring lumikha ng mga problema sa welding dahil ang arko ay magiging biased patungo sa mga tubo na may mababang nilalaman ng sulfur. Kapag nangyari ang pagpapalihis ng arko, ang pagtagos ay nagiging mas malalim sa bahaging mababa ang sulfur kaysa sa bahaging mataas ang sulfur, na kabaligtaran ng nangyayari kapag nagwe-welding ng mga tubo na may katugmang konsentrasyon ng sulfur. Sa matinding mga kaso, ang weld bead ay maaaring ganap na tumagos sa materyal na mababa ang sulfur at iwanan ang loob ng weld na ganap na hindi naka-fuse (Fihey at Simeneau, 1982). Upang maitugma ang nilalaman ng sulfur ng mga fitting sa nilalaman ng sulfur ng tubo, ang Carpenter Steel Division ng Carpenter Technology Corporation ng Pennsylvania ay nagpakilala ng isang mababang sulfur (0.005% max) 316 bar stock (Type 316L-SCQ) (VIM+VAR)) para sa paggawa. ng mga kabit at iba pang mga bahaging nilalayong iwelding sa mga tubo na may mababang sulfur. Ang pagwelding ng dalawang materyales na may napakababang sulfur sa isa't isa ay mas madali kaysa sa pagwelding ng isang materyal na may napakababang sulfur sa isang materyal na may mas mataas na sulfur.
Ang paglipat sa paggamit ng mga low-sulfur tube ay higit sa lahat dahil sa pangangailangang makakuha ng makinis na electropolish inner tube surfaces. Bagama't mahalaga ang surface finish at electropolishing sa parehong industriya ng semiconductor at industriya ng biotech/pharmaceutical, tinukoy ng SEMI, nang isulat ang specification ng industriya ng semiconductor, na ang 316L tubing para sa mga process gas lines ay dapat mayroong 0.004% sulfur cap para sa pinakamainam na performance. Sa kabilang banda, binago ng ASTM ang kanilang ASTM 270 specification upang maisama ang pharmaceutical-grade tubing na naglilimita sa sulfur content sa hanay na 0.005 hanggang 0.017%. Dapat itong magresulta sa mas kaunting kahirapan sa welding kumpara sa mga lower range sulfurs. Gayunpaman, dapat tandaan na kahit sa loob ng limitadong saklaw na ito, maaaring mangyari pa rin ang arc deflection kapag nagwe-welding ng mga low-sulfur pipe sa mga high-sulfur pipe o fitting, at dapat maingat na subaybayan ng mga installer ang pag-init ng materyal at suriin bago ang paggawa. Pagkakatugma ng solder sa pagitan ng pag-init. Produksyon ng mga weld.
iba pang mga elementong bakas. Ang mga elementong bakas kabilang ang sulfur, oxygen, aluminum, silicon at manganese ay natuklasang nakakaapekto sa pagtagos. Ang mga bakas na dami ng aluminum, silicon, calcium, titanium at chromium na nasa base metal bilang mga inklusyon ng oxide ay nauugnay sa pagbuo ng slag habang hinang.
Ang mga epekto ng iba't ibang elemento ay naiipon, kaya ang presensya ng oksiheno ay maaaring makabawi sa ilan sa mga epekto ng mababang sulfur. Ang mataas na antas ng aluminyo ay maaaring makahadlang sa positibong epekto sa pagtagos ng sulfur. Ang manganese ay nasusunog sa temperatura ng hinang at mga deposito sa sonang apektado ng init ng hinang. Ang mga depositong manganese na ito ay nauugnay sa pagkawala ng resistensya sa kalawang. (Tingnan ang Cohen, 1997). Ang industriya ng semiconductor ay kasalukuyang nag-eeksperimento sa mga materyales na mababa ang manganese at maging ang ultra-low manganese 316L upang maiwasan ang pagkawala ng resistensya sa kalawang.
Pagbuo ng slag. Paminsan-minsan ay lumilitaw ang mga slag island sa stainless steel bead para sa ilang mga heat. Ito ay likas na isang isyu sa materyal, ngunit kung minsan ang mga pagbabago sa mga parameter ng welding ay maaaring mabawasan ito, o ang mga pagbabago sa pinaghalong argon/hydrogen ay maaaring mapabuti ang weld. Natuklasan ni Pollard na ang ratio ng aluminum sa silicon sa base metal ay nakakaapekto sa pagbuo ng slag. Upang maiwasan ang pagbuo ng hindi gustong plaque-type slag, inirerekomenda niya na panatilihin ang nilalaman ng aluminum sa 0.010% at ang nilalaman ng silicon sa 0.5%. Gayunpaman, kapag ang Al/Si ratio ay mas mataas sa antas na ito, maaaring mabuo ang spherical slag sa halip na ang uri ng plaque. Ang ganitong uri ng slag ay maaaring mag-iwan ng mga hukay pagkatapos ng electropolishing, na hindi katanggap-tanggap para sa mga aplikasyon na may mataas na kadalisayan. Ang mga slag island na nabubuo sa OD ng weld ay maaaring magdulot ng hindi pantay na pagtagos ng ID pass at maaaring magresulta sa hindi sapat na pagtagos. Ang mga slag island na nabubuo sa ID weld bead ay maaaring madaling kapitan ng kalawang.
Single-run weld na may pulsation. Ang karaniwang awtomatikong orbital tube welding ay isang single pass weld na may pulsed current at tuloy-tuloy na constant speed rotation. Ang pamamaraang ito ay angkop para sa tubo na may mga diyametro sa labas mula 1/8″ hanggang humigit-kumulang 7″ at kapal ng dingding na 0.083″ at mas mababa. Pagkatapos ng nakatakdang pre-purge, nangyayari ang arcing. Ang pagtagos ng dingding ng tubo ay nagagawa sa panahon ng isang nakatakdang pagkaantala kung saan naroroon ang arcing ngunit walang nangyayaring pag-ikot. Pagkatapos ng pagkaantala ng pag-ikot na ito, ang electrode ay umiikot sa paligid ng weld joint hanggang sa ang weld ay sumama o mag-overlap sa unang bahagi ng weld sa huling layer ng welding. Kapag nakumpleto na ang koneksyon, ang kuryente ay humihina sa isang nakatakdang pagbaba.
Step mode (“synchronized” welding). Para sa fusion welding ng mas makapal na pader na materyales, karaniwang mas malaki sa 0.083 pulgada, ang pinagmumulan ng kuryente ng fusion welding ay maaaring gamitin sa synchronous o step mode. Sa synchronous o step mode, ang pulso ng welding current ay naka-synchronize sa stroke, kaya ang rotor ay nakatigil para sa maximum na penetration habang may mataas na current pulses at gumagalaw habang may mababang current pulses. Ang mga synchronous technique ay gumagamit ng mas mahabang pulse times, sa order na 0.5 hanggang 1.5 segundo, kumpara sa ikasampu o isandaan ng isang segundong pulse time para sa conventional welding. Ang technique na ito ay maaaring epektibong magwelding ng 0.154″ o 6″ na kapal ng 40 gauge 40 thin wall pipe na may 0.154″ o 6″ na kapal ng pader. Ang stepped technique ay gumagawa ng mas malawak na weld, ginagawa itong fault tolerant at nakakatulong para sa pagwelding ng mga irregular na bahagi tulad ng mga pipe fitting sa mga tubo kung saan maaaring may mga pagkakaiba sa dimensional tolerances, ilang misalignment o Material thermal incompatibility. Ang ganitong uri ng welding ay nangangailangan ng humigit-kumulang doble sa arc time ng conventional welding at hindi gaanong angkop para sa mga ultra-high-purity (UHP) na aplikasyon dahil sa... sa mas malapad at mas magaspang na tahi.
Mga programmable variable. Ang kasalukuyang henerasyon ng mga pinagmumulan ng kuryente sa welding ay mga programang nakabatay sa microprocessor at nag-iimbak ng mga programa na tumutukoy sa mga numerical value para sa mga parameter ng welding para sa isang partikular na diameter (OD) at kapal ng dingding ng tubo na iwewelding, kabilang ang purge time, welding current, travel speed (RPM)), bilang ng mga layer at oras bawat layer, pulse time, downhill time, atbp. Para sa mga orbital tube weld na may idinagdag na filler wire, ang mga parameter ng programa ay magsasama ng wire feed speed, torch oscillation amplitude at dwell time, AVC (arc voltage control upang magbigay ng pare-parehong arc gap), at upslope. Upang maisagawa ang fusion welding, i-install ang welding head na may naaangkop na electrode at pipe clamp inserts sa tubo at kunin ang iskedyul ng welding o programa mula sa power source memory. Ang sequence ng welding ay sinisimulan sa pamamagitan ng pagpindot ng button o membrane panel key at magpapatuloy ang welding nang walang interbensyon ng operator.
Mga baryabol na hindi mapoprograma. Upang makakuha ng pare-parehong mahusay na kalidad ng hinang, ang mga parametro ng hinang ay dapat na maingat na kontrolin. Nakakamit ito sa pamamagitan ng katumpakan ng pinagmumulan ng kuryente sa hinang at ng programa ng hinang, na isang hanay ng mga tagubilin na ipinasok sa pinagmumulan ng kuryente, na binubuo ng mga parametro ng hinang, para sa paghinang ng isang partikular na laki ng tubo o tubo. Dapat ding magkaroon ng isang epektibong hanay ng mga pamantayan sa hinang, na tumutukoy sa pamantayan sa pagtanggap ng hinang at ilang inspeksyon sa hinang at sistema ng kontrol sa kalidad upang matiyak na ang hinang ay nakakatugon sa mga napagkasunduang pamantayan. Gayunpaman, ang ilang mga salik at pamamaraan maliban sa mga parametro ng hinang ay dapat ding maingat na kontrolin. Kabilang sa mga salik na ito ang paggamit ng mahusay na kagamitan sa paghahanda ng dulo, mahusay na mga kasanayan sa paglilinis at paghawak, mahusay na mga tolerasyon sa dimensiyon ng tubing o iba pang mga bahagi na hinang, pare-parehong uri at laki ng tungsten, mga highly purified inert gas, at maingat na atensyon sa mga pagkakaiba-iba ng materyal. - mataas na temperatura.
Ang mga kinakailangan sa paghahanda para sa pipe end welding ay mas kritikal para sa orbital welding kaysa sa manual welding. Ang mga welded joint para sa orbital pipe welding ay karaniwang square butt joints. Upang makamit ang repeatability na ninanais sa orbital welding, kinakailangan ang tumpak, pare-pareho, at makinadong paghahanda ng dulo. Dahil ang welding current ay nakadepende sa kapal ng dingding, ang mga dulo ay dapat parisukat na walang burr o bevel sa OD o ID (OD o ID), na magreresulta sa iba't ibang kapal ng dingding.
Dapat magkasya ang mga dulo ng tubo sa weld head upang walang kapansin-pansing puwang sa pagitan ng mga dulo ng square butt joint. Bagama't maaaring magawa ang mga welded joint na may maliliit na puwang, maaaring maapektuhan nang negatibo ang kalidad ng weld. Kung mas malaki ang puwang, mas malamang na may problema. Ang mahinang pag-assemble ay maaaring magresulta sa ganap na pagkabigo ng paghihinang. Ang mga pipe saw na ginawa nina George Fischer at iba pa na pumuputol sa tubo at nakaharap sa mga dulo ng tubo sa parehong operasyon, o mga portable end preparation lathe tulad ng ginawa ng Protem, Wachs, at iba pa, na kadalasang ginagamit upang gumawa ng makinis na end orbital welds na angkop para sa machining. Ang mga chop saw, hacksaw, band saw at tubing cutter ay hindi angkop para sa layuning ito.
Bukod sa mga parameter ng hinang na naglalagay ng lakas para magwelding, may iba pang mga baryabol na maaaring magkaroon ng malalim na epekto sa pagwelding, ngunit hindi ito bahagi ng aktwal na pamamaraan ng pagwelding. Kabilang dito ang uri at laki ng tungsten, ang uri at kadalisayan ng gas na ginagamit upang protektahan ang arko at linisin ang loob ng weld joint, ang rate ng daloy ng gas na ginagamit para sa purging, ang uri ng head at power source na ginamit, ang configuration ng joint, at anumang iba pang kaugnay na impormasyon. Tinatawag namin ang mga baryabol na ito na "non-programmable" at itinatala ang mga ito sa iskedyul ng pagwelding. Halimbawa, ang uri ng gas ay itinuturing na isang mahalagang baryabol sa Welding Procedure Specification (WPS) para sa mga pamamaraan ng pagwelding upang sumunod sa ASME Section IX Boiler and Pressure Vessel Code. Ang mga pagbabago sa porsyento ng uri ng gas o pinaghalong gas, o pag-aalis ng ID purging ay nangangailangan ng muling pagpapatunay ng pamamaraan ng pagwelding.
welding gas. Ang hindi kinakalawang na asero ay lumalaban sa oksihenasyon ng oksiheno sa atmospera sa temperatura ng silid. Kapag pinainit ito hanggang sa punto ng pagkatunaw nito (1530°C o 2800°F para sa purong bakal), madali itong ma-oxidize. Ang inert argon ay karaniwang ginagamit bilang shielding gas at para sa paglilinis ng mga panloob na welded joint sa pamamagitan ng orbital GTAW process. Ang kadalisayan ng gas na may kaugnayan sa oxygen at moisture ang tumutukoy sa dami ng pagkawalan ng kulay na dulot ng oksihenasyon na nangyayari sa o malapit sa weld pagkatapos ng welding. Kung ang purge gas ay wala sa pinakamataas na kalidad o kung ang purge system ay hindi ganap na walang tagas kaya't ang isang maliit na dami ng hangin ay tumatagas sa purge system, ang oksihenasyon ay maaaring light teal o bluish. Siyempre, walang paglilinis ang magreresulta sa magaspang na itim na ibabaw na karaniwang tinutukoy bilang "sweetened". Ang welding grade argon na ibinibigay sa mga cylinder ay 99.996-99.997% puro, depende sa supplier, at naglalaman ng 5-7 ppm ng oxygen at iba pang mga impurities, kabilang ang H2O, O2, CO2, hydrocarbons, atbp., para sa kabuuang 40 ppm a pinakamataas. Ang high-purity argon sa isang silindro o likidong argon sa isang Dewar ay maaaring 99.999% puro o 10 ppm kabuuang dumi, na may pinakamataas na 2 ppm oxygen. PAALALA: Ang mga gas purifier tulad ng Nanochem o Gatekeeper ay maaaring gamitin habang nagpupurga upang mabawasan ang mga antas ng kontaminasyon sa hanay na parts per billion (ppb).
halo-halong komposisyon. Ang mga halo ng gas tulad ng 75% helium/25% argon at 95% argon/5% hydrogen ay maaaring gamitin bilang mga shielding gas para sa mga espesyal na aplikasyon. Ang dalawang halo ay nagdulot ng mas mainit na mga weld kaysa sa mga ginawa sa ilalim ng parehong mga setting ng programa tulad ng argon. Ang mga halo ng helium ay partikular na angkop para sa pinakamataas na pagtagos sa pamamagitan ng fusion welding sa carbon steel. Itinataguyod ng isang consultant sa industriya ng semiconductor ang paggamit ng mga halo ng argon/hydrogen bilang mga shielding gas para sa mga aplikasyon ng UHP. Ang mga halo ng hydrogen ay may ilang mga bentahe, ngunit mayroon ding ilang malubhang disbentaha. Ang bentahe ay lumilikha ito ng mas basang puddle at mas makinis na ibabaw ng weld, na mainam para sa pagpapatupad ng mga ultra-high pressure gas delivery system na may pinakamakinis na panloob na ibabaw hangga't maaari. Ang pagkakaroon ng hydrogen ay nagbibigay ng isang reducing atmosphere, kaya kung may mga bakas ng oxygen sa halo ng gas, ang nagreresultang weld ay magmumukhang mas malinis na may mas kaunting pagkawalan ng kulay kaysa sa katulad na konsentrasyon ng oxygen sa purong argon. Ang epektong ito ay pinakamainam sa humigit-kumulang 5% na nilalaman ng hydrogen. Ang ilan ay gumagamit ng 95/5% na halo ng argon/hydrogen bilang isang ID purge upang mapabuti ang hitsura ng panloob na weld bead.
Mas makitid ang weld bead na gumagamit ng hydrogen mixture bilang shielding gas, maliban sa ang stainless steel ay may napakababang sulfur content at nakakabuo ng mas maraming init sa weld kaysa sa parehong current setting na may unmixed argon. Ang isang malaking disbentaha ng argon/hydrogen mixtures ay ang arc ay hindi gaanong matatag kaysa sa purong argon, at may tendensiyang mag-drift ang arc, na sapat ang tindi upang magdulot ng misfusion. Maaaring mawala ang arc drift kapag ginamit ang ibang pinagmumulan ng mixed gas, na nagmumungkahi na maaaring sanhi ito ng kontaminasyon o mahinang paghahalo. Dahil ang init na nalilikha ng arc ay nag-iiba-iba kasabay ng konsentrasyon ng hydrogen, mahalaga ang isang pare-parehong konsentrasyon upang makamit ang mga paulit-ulit na weld, at may mga pagkakaiba sa pre-mixed bottled gas. Ang isa pang disbentaha ay ang lifetime ng tungsten ay lubhang umiikli kapag ginamit ang hydrogen mixture. Bagama't hindi pa natutukoy ang dahilan ng pagkasira ng tungsten mula sa mixed gas, naiulat na mas mahirap ang arc at maaaring kailanganing palitan ang tungsten pagkatapos ng isa o dalawang weld. Hindi maaaring gamitin ang argon/hydrogen mixtures sa pagwelding ng carbon steel o titanium.
Isang natatanging katangian ng prosesong TIG ay hindi ito kumokonsumo ng mga electrode. Ang Tungsten ay may pinakamataas na melting point sa lahat ng metal (6098°F; 3370°C) at isang mahusay na electron emitter, kaya naman angkop itong gamitin bilang isang non-consumable electrode. Ang mga katangian nito ay pinapabuti sa pamamagitan ng pagdaragdag ng 2% ng ilang rare earth oxides tulad ng ceria, lanthanum oxide o thorium oxide upang mapabuti ang arc starting at arc stability. Ang purong tungsten ay bihirang gamitin sa GTAW dahil sa mga superior na katangian ng cerium tungsten, lalo na para sa mga orbital na aplikasyon ng GTAW. Ang Thorium tungsten ay hindi gaanong ginagamit kumpara noong nakaraan dahil medyo radioactive ang mga ito.
Ang mga electrode na may makintab na tapusin ay mas pare-pareho ang laki. Ang isang makinis na ibabaw ay palaging mas mainam kaysa sa isang magaspang o hindi pantay na ibabaw, dahil ang pagkakapare-pareho sa geometry ng electrode ay mahalaga para sa pare-pareho at pantay na resulta ng hinang. Ang mga electron na inilalabas mula sa dulo (DCEN) ay naglilipat ng init mula sa dulo ng tungsten patungo sa hinang. Ang mas pinong dulo ay nagbibigay-daan sa pagpapanatili ng mataas na density ng kuryente, ngunit maaaring magresulta sa mas maikling buhay ng tungsten. Para sa orbital welding, mahalagang mekanikal na gilingin ang dulo ng electrode upang matiyak ang pag-uulit ng geometry ng tungsten at pag-uulit ng hinang. Pinipilit ng blunt tip ang arko mula sa hinang patungo sa parehong lugar sa tungsten. Kinokontrol ng diameter ng dulo ang hugis ng arko at ang dami ng pagtagos sa isang partikular na kuryente. Ang taper angle ay nakakaapekto sa mga katangian ng kuryente/boltahe ng arko at dapat tukuyin at kontrolin. Mahalaga ang haba ng tungsten dahil ang isang kilalang haba ng tungsten ay maaaring gamitin upang itakda ang arc gap. Ang arc gap para sa isang partikular na halaga ng kuryente ang tumutukoy sa boltahe at sa gayon ay ang lakas na inilalapat sa hinang.
Ang laki ng elektrod at ang diyametro ng dulo nito ay pinipili ayon sa tindi ng kasalukuyang ginagamit sa hinang. Kung ang kuryente ay masyadong mataas para sa elektrod o sa dulo nito, maaaring mawala ang metal mula sa dulo, at ang paggamit ng mga elektrod na may diyametro ng dulo na masyadong malaki para sa kuryente ay maaaring magdulot ng arc drift. Tinutukoy namin ang mga diyametro ng elektrod at dulo ayon sa kapal ng dingding ng weld joint at gumagamit ng 0.0625 na diyametro para sa halos lahat ng bagay hanggang sa 0.093″ na kapal ng dingding, maliban kung ang paggamit ay idinisenyo upang gamitin sa mga elektrod na may diyametro na 0.040″ para sa mga maliliit na katumpakan na bahagi ng hinang. Para sa pag-uulit ng proseso ng hinang, ang uri at tapusin ng tungsten, haba, anggulo ng taper, diyametro, diyametro ng dulo at puwang ng arc ay dapat na tukuyin at kontrolin lahat. Para sa mga aplikasyon ng tube welding, ang cerium tungsten ay palaging inirerekomenda dahil ang ganitong uri ay may mas mahabang buhay ng serbisyo kaysa sa iba pang mga uri at may mahusay na mga katangian ng arc ignition. Ang cerium tungsten ay hindi radioactive.
Para sa karagdagang impormasyon, mangyaring makipag-ugnayan kay Barbara Henon, Tagapamahala ng Teknikal na mga Publikasyon, Arc Machines, Inc., 10280 Glenoaks Blvd., Pacoima, CA 91331. Telepono: 818-896-9556. Fax: 818-890-3724.