Примітка редактора: Pharmaceutical Online із задоволенням представляє цю статтю з чотирьох частин про орбітальне зварювання біотехнологічних трубопроводів, написану галузевим експертом Барбарою Енон з Arc Machines. Ця стаття адаптована з презентації доктора Енон на конференції ASME наприкінці минулого року.
Запобігання втраті стійкості до корозії. Вода високої чистоти, така як діонізована або вода для ін'єкцій, є дуже агресивним травителем для нержавіючої сталі. Крім того, вода для ін'єкцій фармацевтичного класу циклічно обробляється при високій температурі (80°C) для підтримки стерильності. Існує тонка різниця між зниженням температури, достатнім для підтримки живих організмів, смертельних для продукту, та підвищенням температури, достатнім для сприяння утворенню «червоного» кольору. «Рівень» – це коричнева плівка різного складу, що виникає внаслідок корозії компонентів трубопровідної системи з нержавіючої сталі. Основними компонентами можуть бути бруд та оксиди заліза, але також можуть бути присутніми різні форми заліза, хрому та нікелю. Присутність «червоного» кольору є смертельною для деяких продуктів, і його присутність може призвести до подальшої корозії, хоча його присутність в інших системах видається досить безпечною.
Зварювання може негативно впливати на корозійну стійкість. Гарячий відтінок є результатом окислювального матеріалу, що осідає на зварних швах та зонах впливу тепла під час зварювання, є особливо шкідливим і пов'язаний з утворенням рум'яного нальоту у фармацевтичних водних системах. Утворення оксиду хрому може спричинити гарячий відтінок, залишаючи шар, збіднений хромом, який схильний до корозії. Гарячий відтінок можна видалити травленням та шліфуванням, видаляючи метал з поверхні, включаючи нижній шар, збіднений хромом, та відновлюючи корозійну стійкість до рівнів, близьких до рівнів основного металу. Однак травлення та шліфування шкідливо впливають на обробку поверхні. Пасивація трубопровідної системи азотною кислотою або хелатуючими агентами проводиться для подолання негативного впливу зварювання та виготовлення перед введенням трубопровідної системи в експлуатацію. Оже-електронний аналіз показав, що хелатна пасивація може відновити зміни розподілу кисню, хрому, заліза, нікелю та марганцю на поверхні, що відбулися в зоні зварювання та термічного впливу, до стану до зварювання. Однак пасивація впливає лише на зовнішній поверхневий шар і не проникає нижче 50 ангстрем, тоді як термічне забарвлення може поширюватися на 1000... ангстремів або більше під поверхнею.
Тому, щоб встановити корозійностійкі трубопровідні системи поблизу незварених поверхонь, важливо намагатися обмежити пошкодження, спричинені зварюванням та виготовленням, до рівнів, які можна суттєво відновити шляхом пасивації. Це вимагає використання продувального газу з мінімальним вмістом кисню та його подачі до внутрішнього діаметра зварного з'єднання без забруднення атмосферним киснем або вологою. Точний контроль підведення тепла та уникнення перегріву під час зварювання також важливі для запобігання втраті корозійної стійкості. Контроль виробничого процесу для досягнення повторюваних та стабільно високоякісних зварних швів, а також ретельне поводження з трубами та компонентами з нержавіючої сталі під час виробництва для запобігання забрудненню є важливими вимогами до високоякісної трубопровідної системи, яка протистоїть корозії та забезпечує довгострокову продуктивну службу.
Матеріали, що використовуються в системах трубопроводів з нержавіючої сталі високої чистоти для біофармацевтичних препаратів, за останнє десятиліття зазнали еволюції в напрямку покращення корозійної стійкості. Більшість нержавіючої сталі, що використовувалася до 1980 року, була нержавіючою сталлю марки 304, оскільки вона була відносно недорогою та покращувала мідь, що використовувалася раніше. Фактично, нержавіючі сталі серії 300 відносно легко обробляються, їх можна зварювати плавленням без надмірної втрати корозійної стійкості, і вони не потребують спеціального попереднього та подальшого нагрівання.
Останнім часом використання нержавіючої сталі 316 у високочистих трубопроводах зростає. Тип 316 схожий за складом на тип 304, але на додаток до легуючих елементів хрому та нікелю, спільних для обох, 316 містить близько 2% молібдену, що значно покращує корозійну стійкість 316. Типи 304L та 316L, які називаються марками «L», мають нижчий вміст вуглецю, ніж стандартні марки (0,035% проти 0,08%). Це зниження вмісту вуглецю має на меті зменшити кількість карбідних осадів, які можуть виникати внаслідок зварювання. Це утворення карбіду хрому, який виснажує межі зерен основного металу хрому, роблячи його схильним до корозії. Утворення карбіду хрому, яке називається «сенсибілізацією», залежить від часу та температури і є більшою проблемою при ручному паянні. Ми показали, що орбітальне зварювання супераустенітної нержавіючої сталі AL-6XN забезпечує більш корозійностійкі зварні шви, ніж аналогічні зварні шви, виконані вручну. Це пояснюється тим, що орбітальне зварювання забезпечує точний контроль... сила струму, пульсація та час, що призводить до меншого та більш рівномірного підведення тепла, ніж при ручному зварюванні. Орбітальне зварювання в поєднанні з марками сталі «L» 304 та 316 практично виключає утворення карбіду як фактор розвитку корозії в трубопровідних системах.
Зміна температури зварювання нержавіючої сталі від плавки до плавки. Хоча параметри зварювання та інші фактори можуть бути в межах досить жорстких допусків, все ж існують відмінності у підведенні тепла, необхідного для зварювання нержавіючої сталі від плавки до плавки. Номер плавки - це номер партії, що присвоюється певному розплаву нержавіючої сталі на заводі. Точний хімічний склад кожної партії записується у звіті про заводські випробування (MTR) разом з ідентифікатором партії або номером плавки. Чисте залізо плавиться при 1538°C (2800°F), тоді як леговані метали плавляться в діапазоні температур, залежно від типу та концентрації кожного сплаву або присутнього мікроелемента. Оскільки жодні дві плавки нержавіючої сталі не міститимуть абсолютно однакову концентрацію кожного елемента, характеристики зварювання будуть відрізнятися від печі до печі.
СЕМ орбітальних зварних швів труби 316L на трубі AOD (зверху) та матеріалі EBR (знизу) показав значну різницю в гладкості зварного шва.
Хоча один метод зварювання може працювати для більшості плавок з подібним зовнішнім діаметром та товщиною стінки, деякі плавки потребують меншої сили струму, а деякі - вищої, ніж зазвичай. З цієї причини нагрівання різних матеріалів на робочому місці необхідно ретельно контролювати, щоб уникнути потенційних проблем. Часто для досягнення задовільної процедури зварювання новий плавок вимагає лише невеликої зміни сили струму.
Проблема сірки. Елементарна сірка – це домішка, пов'язана із залізною рудою, яка значною мірою видаляється під час процесу виробництва сталі. Нержавіючі сталі AISI типу 304 та 316 визначають з максимальним вмістом сірки 0,030%. З розвитком сучасних процесів рафінування сталі, таких як аргоно-кисневе зневуглецювання (AOD) та методів подвійного вакуумного плавлення, таких як вакуумне індукційне плавлення з подальшим вакуумним дуговим переплавленням (VIM+VAR), стало можливим виробляти сталі, які є дуже особливими за наступними параметрами. Їхній хімічний склад. Було зазначено, що властивості зварювальної ванни змінюються, коли вміст сірки в сталі нижче приблизно 0,008%. Це пов'язано з впливом сірки та меншою мірою інших елементів на температурний коефіцієнт поверхневого натягу зварювальної ванни, який визначає характеристики течії рідкої ванни.
При дуже низьких концентраціях сірки (0,001% – 0,003%) проникнення зварювальної ванни стає дуже широким порівняно з аналогічними зварними швами, виконаними на матеріалах із середнім вмістом сірки. Зварні шви, виконані на трубах з нержавіючої сталі з низьким вмістом сірки, матимуть ширші шви, тоді як на трубах з товстішими стінками (0,065 дюйма, або 1,66 мм або більше) буде більша тенденція до утворення зварних швів. Зварювання з заглибленнями. Коли зварювальний струм достатній для отримання повністю проплавленого шва. Це ускладнює зварювання матеріалів з дуже низьким вмістом сірки, особливо з товстішими стінками. При вищій концентрації сірки в нержавіючій сталі 304 або 316 зварний шов, як правило, менш текучий на вигляд і шорсткіший, ніж у матеріалів із середнім вмістом сірки. Тому для зварюваності ідеальний вміст сірки буде в діапазоні приблизно від 0,005% до 0,017%, як зазначено в ASTM A270 S2 для труб фармацевтичної якості.
Виробники електрополірованих труб з нержавіючої сталі помітили, що навіть помірний рівень сірки в нержавіючій сталі 316 або 316L ускладнює задоволення потреб їхніх клієнтів у напівпровідниковій та біофармацевтичній промисловості щодо гладких внутрішніх поверхонь без ямок. Використання скануючої електронної мікроскопії для перевірки гладкості поверхні труб стає все більш поширеним. Було показано, що сірка в базових металах утворює неметалеві включення або «стрингери» сульфіду марганцю (MnS), які видаляються під час електрополірування та залишають порожнини розміром 0,25-1,0 мікрона.
Виробники та постачальники електрополірованих труб стимулюють ринок до використання матеріалів з наднизьким вмістом сірки для задоволення своїх вимог до обробки поверхні. Однак проблема не обмежується електрополірованими трубами, оскільки в неелектрополірованих трубах включення видаляються під час пасивації трубопровідної системи. Показано, що порожнечі більш схильні до точкової утворення, ніж гладкі ділянки поверхні. Отже, існують вагомі причини для тенденції до низькосірчаних, «чистіших» матеріалів.
Відхилення дуги. Окрім покращення зварюваності нержавіючої сталі, присутність деякої кількості сірки також покращує оброблюваність. В результаті виробники схильні вибирати матеріали з вищим вмістом сірки. Зварювання труб з дуже низькою концентрацією сірки з фітингами, клапанами або іншими трубами з вищим вмістом сірки може створювати проблеми зі зварюванням, оскільки дуга буде зміщена в бік труб з низьким вмістом сірки. Коли відбувається відхилення дуги, проникнення стає глибшим на стороні з низьким вмістом сірки, ніж на стороні з високим вмістом сірки, що протилежно тому, що відбувається під час зварювання труб з відповідними концентраціями сірки. У крайніх випадках зварний шов може повністю проникнути в матеріал з низьким вмістом сірки та залишити внутрішню частину зварного шва повністю нерозплавленою (Fihey and Simeneau, 1982). Щоб узгодити вміст сірки у фітингах із вмістом сірки в трубі, підрозділ Carpenter Steel корпорації Carpenter Technology Corporation of Pennsylvania представив низькосірчаний (максимум 0,005%) прутковий матеріал 316L (тип 316L-SCQ) (VIM+VAR) для виготовлення фітингів та... інші компоненти, призначені для зварювання з трубами з низьким вмістом сірки. Зварювання двох матеріалів з дуже низьким вмістом сірки один з одним набагато легше, ніж зварювання матеріалу з дуже низьким вмістом сірки з матеріалом з вищим вмістом сірки.
Перехід до використання труб з низьким вмістом сірки значною мірою зумовлений необхідністю отримання гладких електрополірованих внутрішніх поверхонь труб. Хоча обробка поверхні та електрополірування важливі як для напівпровідникової промисловості, так і для біотехнологічної/фармацевтичної промисловості, SEMI, складаючи специфікацію для напівпровідникової промисловості, вказала, що труби 316L для технологічних газопроводів повинні мати ковпачок з вмістом сірки 0,004% для оптимальної продуктивності поверхневих торців. ASTM, з іншого боку, змінила свою специфікацію ASTM 270, включивши труби фармацевтичного класу, які обмежують вміст сірки в діапазоні від 0,005 до 0,017%. Це має призвести до менших труднощів зі зварюванням порівняно з трубами з нижчим вмістом сірки. Однак слід зазначити, що навіть у цьому обмеженому діапазоні відхилення дуги все ще може відбуватися під час зварювання труб з низьким вмістом сірки до труб або фітингів з високим вмістом сірки, і монтажники повинні ретельно відстежувати нагрівання матеріалу та перевіряти сумісність припою між нагріваннями перед виготовленням. Виготовлення зварних швів.
інші мікроелементи. Було виявлено, що мікроелементи, включаючи сірку, кисень, алюміній, кремній та марганець, впливають на проникнення. Слідові кількості алюмінію, кремнію, кальцію, титану та хрому, присутні в основному металі у вигляді оксидних включень, пов'язані з утворенням шлаку під час зварювання.
Вплив різних елементів є кумулятивним, тому присутність кисню може компенсувати деякі ефекти низького вмісту сірки. Високий рівень алюмінію може протидіяти позитивному впливу на проникнення сірки. Марганець випаровується при температурі зварювання та осідає в зоні термічного впливу зварювання. Ці відкладення марганцю пов'язані з втратою корозійної стійкості. (Див. Cohen, 1997). Напівпровідникова промисловість зараз експериментує з матеріалами 316L з низьким і навіть наднизьким вмістом марганцю, щоб запобігти цій втраті корозійної стійкості.
Утворення шлаку. Шлакові острови іноді з'являються на зварному шві з нержавіючої сталі протягом деяких плавок. Це за своєю суттю є проблемою матеріалу, але іноді зміни параметрів зварювання можуть мінімізувати це, або зміни аргоново-водневої суміші можуть покращити зварний шов. Поллард виявив, що співвідношення алюмінію та кремнію в основному металі впливає на утворення шлаку. Щоб запобігти утворенню небажаного шлаку бляшкового типу, він рекомендує підтримувати вміст алюмінію на рівні 0,010%, а вміст кремнію на рівні 0,5%. Однак, коли співвідношення Al/Si перевищує цей рівень, може утворюватися сферичний шлак, а не бляшковий. Цей тип шлаку може залишати ямки після електрополірування, що неприйнятно для застосувань з високою чистотою. Шлакові острови, що утворюються на зовнішньому діаметрі зварного шва, можуть спричинити нерівномірне проникнення внутрішнього шару та призвести до недостатнього проникнення. Шлакові острови, що утворюються на внутрішньому зварному шві, можуть бути схильні до корозії.
Однопрохідне зварювання з пульсацією. Стандартне автоматичне орбітальне зварювання труб – це однопрохідне зварювання імпульсним струмом та безперервним обертанням з постійною швидкістю. Цей метод підходить для труб із зовнішнім діаметром від 1/8 дюйма до приблизно 7 дюймів та товщиною стінки 0,083 дюйма і менше. Після попереднього продувування з певним часом виникає дуга. Проникнення стінки труби відбувається протягом певної затримки, під час якої дуга присутня, але обертання не відбувається. Після цієї затримки обертання електрод обертається навколо зварного з'єднання, доки зварний шов не з'єднається або не перекриється з початковою частиною зварного шва під час останнього шару зварювання. Коли з'єднання завершено, струм поступово зменшується.
Ступінчастий режим («синхронізоване» зварювання). Для зварювання плавленням товстіших матеріалів, зазвичай більше 0,083 дюйма, джерело живлення для зварювання плавленням може використовуватися в синхронному або ступінчастому режимі. У синхронному або ступінчастому режимі імпульс зварювального струму синхронізований з ходом, тому ротор нерухомий для максимального проникнення під час імпульсів високого струму та рухається під час імпульсів низького струму. Синхронні методи використовують довший час імпульсу, порядку 0,5-1,5 секунди, порівняно з десятою або сотою часткою секунди часу імпульсу для звичайного зварювання. Цей метод дозволяє ефективно зварювати труби калібру 40 товщиною 0,154 дюйма або 6 дюймів та тонкостінні труби калібру 40 з товщиною стінки 0,154 дюйма або 6 дюймів. Ступінчастий метод створює ширший зварний шов, що робить його стійким до відмов та корисним для зварювання нерівних деталей, таких як трубопровідна арматура, до труб, де можуть бути відмінності в допусках на розміри, деяке неспіввісність або термічна несумісність матеріалу. Цей тип зварювання вимагає приблизно вдвічі більшого часу дуги, ніж звичайне зварювання, і менш підходить для застосувань надвисокої чистоти (UHP) через ширшу та шорсткішу поверхню. шов.
Програмовані змінні. Сучасне покоління джерел зварювального живлення базується на мікропроцесорах і зберігає програми, які задають числові значення параметрів зварювання для певного діаметра (ЗД) і товщини стінки труби, що зварюється, включаючи час продувки, зварювальний струм, швидкість руху (об/хв), кількість шарів і час на шар, час імпульсу, час спуску тощо. Для орбітального зварювання труб з додаванням присадного дроту параметри програми включатимуть швидкість подачі дроту, амплітуду коливань пальника та час витримки, AVC (регулювання напруги дуги для забезпечення постійного дугового зазору) та нахил нахилу. Для виконання зварювання плавленням встановіть зварювальну головку з відповідним електродом і вставками трубного затискача на трубу та викличте графік або програму зварювання з пам'яті джерела живлення. Послідовність зварювання ініціюється натисканням кнопки або клавіші мембранної панелі, і зварювання продовжується без втручання оператора.
Непрограмовані змінні. Для отримання постійно гарної якості зварювання параметри зварювання необхідно ретельно контролювати. Це досягається завдяки точності джерела живлення для зварювання та програми зварювання, яка являє собою набір інструкцій, введених у джерело живлення, що складається з параметрів зварювання, для зварювання труби або труби певного розміру. Також має бути ефективний набір стандартів зварювання, що визначає критерії прийнятності зварювання, та певна система контролю якості зварювання, щоб забезпечити відповідність зварювання узгодженим стандартам. Однак, деякі фактори та процедури, крім параметрів зварювання, також повинні ретельно контролюватися. Ці фактори включають використання належного обладнання для підготовки торців, належну практику очищення та обробки, дотримання допусків на розміри труб або інших деталей, що зварюються, однаковий тип та розмір вольфраму, високоочищені інертні гази та пильну увагу до варіацій матеріалу. - висока температура.
Вимоги до підготовки зварювання торців труб є більш критичними для орбітального зварювання, ніж для ручного. Зварні з'єднання для орбітального зварювання труб зазвичай є квадратними стиковими з'єднаннями. Для досягнення бажаної повторюваності при орбітальному зварюванні потрібна точна, послідовна, оброблена підготовка торців. Оскільки зварювальний струм залежить від товщини стінки, торці повинні бути квадратними без задирок або фасок на зовнішньому або внутрішньому діаметрі (зовнішньому або внутрішньому діаметрі), що призвело б до різної товщини стінок.
Кінці труб повинні з'єднуватися в зварювальній головці таким чином, щоб між кінцями квадратного стикового з'єднання не було помітного зазору. Хоча зварні з'єднання з невеликими зазорами можна виконати, якість зварювання може негативно вплинути. Чим більший зазор, тим більша ймовірність виникнення проблеми. Неякісне складання може призвести до повного зриву пайки. Трубопилки виробництва George Fischer та інших, які ріжуть трубу та обробляють кінці труб за одну операцію, або портативні токарні верстати для підготовки торців, такі як Protem, Wachs та інші, часто використовуються для створення гладких торцевих орбітальних зварних швів, придатних для механічної обробки. Відрізні пилки, ножівки, стрічкові пилки та різаки труб не підходять для цієї мети.
Окрім параметрів зварювання, які витрачають енергію на зварювання, існують інші змінні, які можуть мати суттєвий вплив на зварювання, але вони не є частиною фактичної процедури зварювання. Це включає тип і розмір вольфраму, тип і чистоту газу, що використовується для захисту дуги та продувки внутрішньої частини зварного з'єднання, швидкість потоку газу, що використовується для продувки, тип головки та джерела живлення, конфігурацію з'єднання та будь-яку іншу відповідну інформацію. Ми називаємо ці «непрограмовані» змінні та записуємо їх у графік зварювання. Наприклад, тип газу вважається важливою змінною в Специфікації процедури зварювання (WPS) для відповідності процедур зварювання вимогам ASME Section IX Boiler and Pressure Surface Code. Зміни типу газу або відсоткового вмісту газової суміші, або скасування продувки внутрішнього з'єднання вимагають повторної валідації процедури зварювання.
Зварювальний газ. Нержавіюча сталь стійка до окислення атмосферним киснем за кімнатної температури. Коли її нагрівають до точки плавлення (1530°C або 2800°F для чистого заліза), вона легко окислюється. Інертний аргон найчастіше використовується як захисний газ та для продувки внутрішніх зварних з'єднань за допомогою орбітального процесу GTAW. Чистота газу відносно кисню та вологи визначає ступінь окислювально-індукованої зміни кольору, яка виникає на зварному шві або поблизу нього після зварювання. Якщо продувальний газ не найвищої якості або якщо система продувки не повністю герметична, так що невелика кількість повітря просочується в систему продувки, окислення може бути світло-бірюзовим або синюватим. Звичайно, відсутність очищення не призведе до появи кірки чорної поверхні, яку зазвичай називають «підсолодженою». Зварювальний аргон, що постачається в балонах, має чистоту 99,996-99,997%, залежно від постачальника, та містить 5-7 ppm кисню та інших домішок, включаючи H2O, O2, CO2, вуглеводні тощо, максимум 40 ppm. Високочистий аргон у балоні або рідкий аргон у сосуді Дьюара може мати чистоту 99,999% або загальний вміст домішок 10 ppm, з максимумом 2 ppm кисню. ПРИМІТКА. Газоочисники, такі як Nanochem або Gatekeeper, можна використовувати під час продувки для зниження рівня забруднення до діапазону частин на мільярд (ppb).
Змішаний склад. Газові суміші, такі як 75% гелію/25% аргону та 95% аргону/5% водню, можуть використовуватися як захисні гази для спеціальних застосувань. Ці дві суміші забезпечують гарячіші зварні шви, ніж ті, що виконуються за тими ж програмними налаштуваннями, що й аргон. Гелієві суміші особливо підходять для максимального проплавлення при зварюванні плавленням вуглецевої сталі. Консультант з напівпровідникової промисловості рекомендує використовувати суміші аргону/водню як захисні гази для надвисоковисокого тиску (UHP). Водневі суміші мають кілька переваг, але також деякі серйозні недоліки. Перевага полягає в тому, що вони створюють більш вологу зварну ванну та гладку поверхню зварювання, що ідеально підходить для впровадження систем подачі газу надвисокого тиску з максимально гладкою внутрішньою поверхнею. Присутність водню забезпечує відновлювальну атмосферу, тому, якщо в газовій суміші присутні сліди кисню, отриманий зварний шов виглядатиме чистішим з меншим знебарвленням, ніж аналогічна концентрація кисню в чистому аргоні. Цей ефект оптимальний при вмісті водню близько 5%. Деякі використовують суміш аргону/водню 95/5% як продувку внутрішнього шва для покращення зовнішнього вигляду внутрішнього зварного шва.
Зварний шов, що використовується воднева суміш як захисний газ, вужчий, за винятком того, що нержавіюча сталь має дуже низький вміст сірки та генерує більше тепла в зварному шві, ніж той самий струм з незмішаним аргоном. Істотним недоліком аргоново-водневих сумішей є те, що дуга набагато менш стабільна, ніж чистий аргон, і існує тенденція до дрейфу дуги, достатньо сильного, щоб спричинити неправильне зварювання. Дрейф дуги може зникнути при використанні іншого джерела змішаного газу, що свідчить про те, що він може бути спричинений забрудненням або поганим змішуванням. Оскільки тепло, що генерується дугою, змінюється залежно від концентрації водню, постійна концентрація є важливою для досягнення повторюваних зварних швів, і існують відмінності в попередньо змішаному балонному газі. Ще одним недоліком є ​​те, що термін служби вольфраму значно скорочується при використанні водневої суміші. Хоча причина погіршення стану вольфраму від змішаного газу не була визначена, повідомлялося, що дуга складніша, і вольфрам може потребувати заміни після одного або двох зварних швів. Аргоново-водневі суміші не можна використовувати для зварювання вуглецевої сталі або титану.
Відмінною особливістю процесу TIG є те, що він не споживає електроди. Вольфрам має найвищу температуру плавлення серед усіх металів (6098°F; 3370°C) і є хорошим емітером електронів, що робить його особливо придатним для використання як неплавкий електрод. Його властивості покращуються шляхом додавання 2% певних оксидів рідкоземельних елементів, таких як церій, оксид лантану або оксид торію, для покращення запалювання дуги та стабільності дуги. Чистий вольфрам рідко використовується в GTAW через чудові властивості церієво-вольфрамового зварювання, особливо для орбітального GTAW. Торієво-вольфрамовий зварювання використовується менше, ніж у минулому, оскільки він є дещо радіоактивним.
Електроди з полірованою поверхнею мають більш однорідний розмір. Гладка поверхня завжди краща за шорстку або нерівномірну поверхню, оскільки узгодженість геометрії електрода є критично важливою для стабільних, рівномірних результатів зварювання. Електрони, що випромінюються з наконечника (DCEN), передають тепло від вольфрамового наконечника до зварного шва. Тонкіший наконечник дозволяє підтримувати дуже високу щільність струму, але може призвести до скорочення терміну служби вольфраму. Для орбітального зварювання важливо механічно шліфувати наконечник електрода, щоб забезпечити повторюваність геометрії вольфраму та повторюваність зварного шва. Тупий наконечник змушує дугу від зварного шва переміщуватися до того ж місця на вольфрамі. Діаметр наконечника контролює форму дуги та ступінь проникнення при певному струмі. Кут конусності впливає на характеристики струму/напруги дуги та має бути заданий та контрольований. Довжина вольфраму важлива, оскільки відому довжину вольфраму можна використовувати для встановлення дугового зазору. Дуговий зазор для певного значення струму визначає напругу, а отже, і потужність, що подається на зварний шов.
Розмір електрода та діаметр його наконечника вибираються відповідно до сили зварювального струму. Якщо струм занадто високий для електрода або його наконечника, він може втратити метал з наконечника, а використання електродів з діаметром наконечника, який занадто великий для струму, може спричинити дрейф дуги. Ми визначаємо діаметри електрода та наконечника за товщиною стінки зварного з'єднання та використовуємо діаметр 0,0625 майже для всього з товщиною стінки до 0,093 дюйма, якщо тільки використання не призначене для використання з електродами діаметром 0,040 дюйма для зварювання невеликих прецизійних компонентів. Для повторюваності процесу зварювання необхідно вказувати та контролювати тип та обробку вольфраму, довжину, кут конусності, діаметр, діаметр наконечника та дуговий зазор. Для зварювання труб завжди рекомендується використовувати церій-вольфрам, оскільки цей тип має набагато довший термін служби, ніж інші типи, та має чудові характеристики запалювання дуги. Церій-вольфрам нерадіоактивний.
Щоб отримати додаткову інформацію, зверніться до Барбари Генон, менеджера з технічних публікацій, Arc Machines, Inc., 10280 Glenoaks Blvd., Pacoima, CA 91331. Телефон: 818-896-9556. Факс: 818-890-3724.