لوله كشي استنلس استيل بهداشتي با جوشكاري تمام اتوماتيك اربيتال ولدينگ
[caption id="attachment_4799" align="alignleft" width="300"] جوشكاري اوربيتال[/caption]جلوگيري از كاهش مقاومت در برابر خوردگي :
آب با خلوص بالا مانند DI يا WFI يك خورنده بسيار تهاجمي براي فولاد ضد زنگ است. علاوه بر اين، درجه دارويي WFI در دماهاي بالا (80 درجه سانتيگراد) به گردش در مي آيد تا استريل بودنش حفظ شود. مرز باريكي بين پايين آوردن درجه حرارت به اندازه كافي براي حمايت از موجودات زنده كه براي محصول كشنده است و بالا بردن درجه حرارت به اندازه كافي براي ترويج توليد براده هاي زنگ زده وجود دارد.
براده هاي زنگ زده يك قشر نازك مايل به قهوه اي با تركيب متغير ناشي از خوردگي اجزاي سيستم لوله كشي فولاد ضد زنگ است. خاك و اكسيدهاي آهن احتمالاً اجزاي اصلي هستند، اما آهن، كروم و نيكل به اشكال مختلف نيز ممكن است وجود داشته باشند. وجود براده هاي زنگ زده براي برخي از محصولات كشنده است . وجود آن ممكن است منجر به خوردگي بيشتر شود، اگرچه وجود آن در سيستم هاي ديگر نسبتاً مشكلي به وجود نمي آورد.
جوشكاري مي تواند تأثير مخربي بر مقاومت در برابر خوردگي داشته باشد
رنگ حرارتي كه در نتيجه مواد اكسيد رسوبي روي جوش و HAZ در حين جوشكاري بوجود مي آيد، بسيار مضر است. در تشكيل براد هاي زنگي در سيستم هاي آب دارويي نقش دارد. تشكيل اكسيدهاي كروم، كه به رنگ گرما كمك مي كنند، يك لايه زيرين خالي از كروم ايجاد مي كند. كه در برابر خوردگي آسيب پذير است. رنگ حرارتي را مي توان با اسيد شويي و سنگ زني كه فلز را از سطح از جمله لايه زيرين فاقد كروم حذف مي كند. و مقاومت در برابر خوردگي را به سطوح نزديك به فلز پايه باز مي گرداند. با اين حال، اسيد شويي و سنگ زني براي پرداخت سطح مضر است. غيرفعال سازي سيستم هاي لوله كشي با اسيد نيتريك يا فرمولاسيون كلانت براي غلبه بر اثرات مضر جوشكاري و ساخت قبل از قرار گرفتن سيستم هاي لوله كشي انجام مي شود.
تجزيه و تحليل الكترون اوگر مي گويد كه غيرفعال سازي كلانت مي تواند تغييرات سطحي در توزيع اكسيژن، كروم، آهن، نيكل و منگنز را كه در سراسر ناحيه جوش و گرما رخ مي دهد تا شرايط پيش جوش بازگرداند. با اين حال، غيرفعال شدن فقط بر لايه سطح خارجي تأثير مي گذارد. و زير 50A نفوذ نمي كند، در حالي كه رنگ حرارتي مي تواند 1000Å يا بيشتر در زير سطح گسترش يابد.
نتيجه
بنابراين، به منظور نصب يك سيستم لوله‌كشي كه به مقاومت خوردگي مواد پايه جوش‌نشده نزديك ميشود. تلاش براي محدود كردن آسيب‌هاي ناشي از جوشكاري و ساخت به سطحي كه اساساً بتوان با غيرفعال كردن آن را بازسازي كرد، مهم است. اين مستلزم استفاده از گاز پاكسازي با حداقل ميزان اكسيژن و تحويل آن به شناسه اتصال جوش بدون آلودگي توسط اكسيژن يا رطوبت اتمسفر است. كنترل دقيق حرارت ورودي در حين جوشكاري و اجتناب از گرماي بيش از حد نيز براي جلوگيري از كاهش مقاومت در برابر خوردگي مهم است. كنترل فرآيند ساخت به منظور دستيابي به جوش‌هاي با كيفيت بالا و به‌طور مداوم، و رسيدگي دقيق لوله‌ها و قطعات فولادي ضد زنگ در طول ساخت براي جلوگيري از آلودگي، الزامات ضروري براي دستيابي به يك سيستم لوله‌كشي با كيفيت بالا است كه در برابر خوردگي مقاوم بوده و خدمات توليدي طولاني‌مدت ارائه مي‌كند.
[caption id="attachment_4800" align="alignleft" width="300"] جوشكاري اوربيتال[/caption]قابليت جوشكاري فولاد ضد زنگ 316 ليتري
مواد مورد استفاده براي سيستم‌هاي لوله‌كشي فولاد ضد زنگ بيودارويي با خلوص بالا در طول دهه گذشته به سمت بهبود مقاومت تكامل يافته‌اند. بيشتر فولاد ضد زنگ كه قبل از سال 1980 استفاده مي شد، فولاد ضد زنگ 304 بود . زيرا نسبتاً ارزان است و نسبت به مسي كه قبلاً استفاده مي شد بهبود يافت. در واقع، فولاد ضد زنگ سري 300 ماشينكاري نسبتاً آساني دارد. و مي توان آن را بدون از دست دادن بيش از حد مقاومت در برابر خوردگي جوش داد و نيازي به پيش گرمايش يا عمليات پس از گرما ندارد.
روند صعودي
اخيراً، يك روند صعودي در استفاده از ضد زنگ 316 در كاربردهاي لوله كشي با خلوص بالا وجود داشته است. نوع 316 از نظر تركيب مشابه با نوع 304 است، اما علاوه بر عناصر آلياژي كروم و نيكل مشترك در هر دو، 316 حاوي حدود 2٪ موليبدن است كه به طور قابل توجهي مقاومت خوردگي 316 را بهبود مي بخشد. انواع 304L و 316L، به نام گريدهاي "L" ، با كربن كمتر (0.035٪ در مقايسه با 0.08٪) نسبت به گريدهاي استاندارد توسعه يافتند.
اين كاهش مجدد در محتواي كربن براي كاهش ميزان رسوب كاربيد كه ممكن است در نتيجه جوشكاري رخ دهد در نظر مي گيريم. اين تشكيل كاربيد كروم است كه مرزهاي دانه فلز پايه كروم را از بين مي برد و آن را در برابر حملات خورنده آسيب پذير مي كند. تشكيل كاربيدهاي كروم كه «حساس‌سازي» نام دارد، وابست به زمان و دما است و زماني كه جوش‌ها به صورت دستي انجام مي‌شد مشكل بسيار بزرگ‌تري بود.
فولاد ضد زنگ فوق آستنيتي
ما نشان داده‌ايم كه جوش اوربيتال يك فولاد ضد زنگ فوق آستنيتي، AL-6XN، نسبت به جوش‌هاي مشابهي كه به صورت دستي انجام مي‌شوند، جوش‌هاي مقاوم‌تر در برابر خوردگي را به طور قابل توجهي فراهم مي‌كند. اين به اين دليل است كه جوش مداري كنترل دقيق آمپر، ضربان و زمان را فراهم مي‌كند كه در نتيجه گرماي ورودي بسيار كمتر و يكنواخت‌تري نسبت به جوشكاري دستي ايجاد مي‌كند. جوشكاري مداري در تركيب با استفاده از گريدهاي "L" 304 و 316 عملاً رسوب كاربيد را به عنوان عاملي در ايجاد خوردگي در سيستم هاي لوله كشي حذف كرده است.
تغييرات گرما به گرما در فولادهاي ضد زنگ
اگر چه پارامترهاي جوش و ساير عوامل را مي توان در تلورانس هاي نسبتاً محكمي نگه داشت، هنوز تغييراتي در گرماي ورودي مورد نياز براي جوشكاري حرارت هاي مختلف فولاد ضد زنگ وجود دارد.
شماره حرارتي شماره دسته اي است كه به مذاب خاصي از فولاد ضد زنگ در آسياب اختصاص داده مي شود. تركيب شيميايي دقيق هر دسته در يك گزارش آزمايش آسياب (MTR) به همراه شماره شناسايي يا حرارت براي دسته ثبت مي شود. در حالي كه آهن خالص در دماي 1538 درجه سانتيگراد (2800 درجه فارنهايت) ذوب مي شود، فلزات آلياژي بسته به نوع و غلظت هر عنصر آلياژي يا كمياب موجود در طيف وسيعي از دما ذوب مي شوند. از آنجايي كه هيچ دو حرارتي از فولاد ضد زنگ حاوي غلظت هاي يكساني از هر عنصر نيست، ويژگي هاي جوشكاري از گرما به گرما تا حدودي متفاوت است.
SEMهاي جوش مداري روي لوله 316 ليتري انجام شده روي لوله AOD (بالا) و مواد EBR (زير) تفاوت هاي قابل توجهي را در صافي مهره جوش نشان مي دهند.
در حالي كه يك برنامه جوش منفرد ممكن است براي اكثر گرماهاي مشابه OD و ضخامت ديواره كار كند، برخي از گرماها به آمپر كمتري نياز دارند و برخي به آمپراژ بيشتري نسبت به معمول نياز دارند. به همين دليل، براي جلوگيري از مشكلات احتمالي، بايد به دقت از گرماي مواد مختلف در محل كار نگهداري شود. معمولاً يك گرماي جديد فقط به تغييرات جزئي در آمپر نياز دارد تا به يك برنامه جوش رضايت بخش برسد.
گوگرد
گوگرد عنصري ناخالصي همراه با سنگ آهن است و تا حد زيادي در طي فرآيند توليد فولاد حذف مي شود. فولادهاي ضد زنگ نوع 304 و 316 AISI داراي حداكثر ميزان گوگرد مشخص 0.030 درصد هستند. با توسعه فرآيندهاي مدرن پالايش فولاد مانند كربن زدايي با اكسيژن آرگون (AOD) و روش هاي ذوب خلاء مضاعف مانند مذاب در خلاء القايي و به دنبال آن ذوب مجدد قوس خلاء (VIM+VAR) امكان توليد فولادهاي بسيار خاص در تركيبات شيميايي آنها است كه وقتي ميزان گوگرد فولاد به كمتر از 0.008 درصد مي رسد، خواص گودال جوش تغيير مي كند. اين امر به تأثيري نسبت داده شده است كه گوگرد و تا حدي كمتر عناصر ديگر بر ضريب دمايي كشش سطحي حوضچه جوش دارند كه مشخصه هاي جريان حوضچه مايع را تعيين مي كند.
در غلظت هاي بسيار كم گوگرد
در غلظت هاي بسيار كم گوگرد (0.001٪ - 0.003٪)، حوضچه جوش نسبت به عمق نفوذ در مقايسه با جوش مشابهي كه روي مواد با سطوح متوسط گوگرد انجام مي شود، بسيار گسترده مي شود. جوشي كه بر روي يك لوله فولادي ضد زنگ لوسولفور انجام مي شود داراي مهره جوش عريض تري خواهد بود و در لوله هاي با ديواره ضخيم تر (0.065 اينچ يا 1.66 ميلي متر يا بيشتر)، ميزان بازدهي بيشتر براي داشتن يك جوش مقعر روي لوله وجود خواهد داشت.
زماني كه جريان جوش براي توليد جوش كاملاً نفوذپذير كافي باشد. اين امر باعث ميشود كه جوشكاري مواد لوسولفور سخت‌تر شود، به خصوص با ديواره‌هاي لوله ضخيم‌تر.
در انتهاي بالاتر غلظت گوگرد براي فولادهاي زنگ نزن 304 يا 316، مهره جوش از نظر ظاهري سيال كمتري دارد و تا حدودي زبرتر از مواد متوسط در گوگرد است. بنابراين براي جوش پذيري، محتواي گوگرد ايده آل از حدود 0.005٪ تا 0.017٪ است كه در ASTM A270 S2 براي لوله هاي با كيفيت دارويي مشخص مي شود.
توليد كنندگان لوله هاي فولادي ضد زنگ الكتروپوليش شده اشاره كرده اند كه
حتي با سطوح متوسط گوگرد در فولادهاي زنگ نزن316 يا 316ال برآورده كردن خواسته هاي مشتريان نيمه هادي و بيودارويي آنها براي سطح داخلي صاف و بدون گودال دشوار است. بررسي صافي سطح لوله با ميكروسكوپ الكتروني روبشي به طور فزاينده اي رايج است. نشان داده شده است كه گوگرد موجود در فلز پايه، اجزاي غيرفلزي يا "طبقه‌هاي سولفيد منگنز" (MnS) را تشكيل مي‌دهد كه در حين پوليش الكتريكي حذف مي‌شوند و حفره‌هايي در محدوده 0.25-1.0 ميكرون ايجاد مي‌كنند
توليد كنندگان و تامين كنندگان لوله هاي الكتروپوليش بازار را به سمت استفاده از مواد لوسولفور براي برآوردن نيازهاي پرداخت سطح خود سوق مي دهند. با اين حال، مشكل به لوله هاي الكتروپوليش محدود نمي شود، زيرا در لوله هاي غيرالكتروپلي ، آخال ها در طول غيرفعال شدن سيستم لوله كشي حذف مي شوند. نشان داده شده است كه حفره ها عمدتاً به مناطق سطح صاف حفره دارند. بنابراين دلايل معتبري براي گرايش به سولفور پايين تر، مواد "تميز" وجود دارد.
[caption id="attachment_4801" align="alignleft" width="300"] جوشكاري اوربيتال[/caption]انحراف قوس
وجود مقداري گوگرد علاوه بر بهبود قابليت جوشكاري فولاد ضد زنگ، قابليت ماشينكاري را نيز افزايش مي دهد. بنابراين سازندگان تمايل دارند مواد را در انتهاي بالاتر محدوده گوگرد مشخص انتخاب كنند. جوشكاري لوله هايي با غلظت گوگرد بسيار كم به اتصالات، شيرها يا لوله هاي ديگري كه محتواي گوگرد بيشتري دارند، يك مشكل جوشكاري ايجاد مي كند، زيرا قوس به سمت لوله با محتواي لوسولفور منحرف مي شود.
هنگامي كه انحراف قوس رخ مي دهد چه اتفاقي مي افتد؟
هنگامي كه انحراف قوس رخ مي دهد، نفوذ در سمت لوسولفور در مقايسه با سمت گوگرد بالاتر عميق تر مي شود، كه برعكس چيزي است كه هنگام جوشكاري لوله با غلظت هاي گوگرد منطبق اتفاق مي افتد. در يك حالت شديد، يك مهره جوش مي تواند به طور كامل به مواد لوسولفور نفوذ كند و اتصال جوش را كاملاً در داخل بدون ذوب باقي بگذارد (Fihey and Simeneau, 1982). در تلاشي براي تطبيق محتواي گوگرد اتصالات با لوله‌ها، بخش فولاد كارپنتر از شركت فناوري Car-penter در پنسيلوانيا يك انبار گوگرد كم (0.005٪ حداكثر) 316 بار (نوع 316L-SCQ) (VIM+VAR) را معرفي كرده است. ) براي ساخت اتصالات و ساير اجزاي مورد نظر براي جوشكاري به لوله هاي گوگرد كم. جوش دادن دو حرارت از مواد گوگرد بسيار كم به يكديگر بسيار اسان تر از جوش دادن گرمايي با گوگرد بسيار كم به گرماي بالاتر است.
تغيير به سمت استفاده از لوله‌هاي لوسولفور عمدتاً ناشي از چيست؟
نياز به دستيابي به سطح لوله داخلي صاف و صيقلي مي باشد. در حالي كه پرداخت سطح و قابليت پرداخت الكتريكي هم براي صنعت نيمه هادي و هم براي صنايع بيوتكنولوژي/داروسازي مهم است، SEMI كه مشخصات صنعت نيمه هادي ها را مي نويسد، مشخص كرده است كه لوله هاي 316 ليتري براي خطوط گاز فرآيندي بايد داراي حد بالايي 0.004 درصد گوگرد براي سطح بهينه باشد.
از سوي ديگر، ASTM مشخصات ASTM 270 خود را با گنجاندن يك لوله دارويي كه گوگرد را در محدوده 0.005 تا 0.017 درصد محدود مي كند، اصلاح كرده است. اين بايد منجر به مشكلات جوشكاري كمتري نسبت به محدوده كمتر گوگرد شود. با اين حال، لازم به ذكر است كه حتي در اين محدوده محدود، هنوز امكان انحراف قوس در هنگام جوشكاري لوله گوگرد پاييني به لوله يا اتصالات گوگردي بالاتر وجود دارد . نصاب ها بايد قبل از ساختن، گرماي مواد را به دقت رديابي كنند و سازگاري جوش بين حرارت ها را بررسي كنند.
ساير عناصر كمياب
ساير عناصر كمياب از جمله گوگرد، اكسيژن، آلومينيوم، سيليكون و منگنز بر نفوذ تاثير مي گذارند. مقادير كمي از آلومينيوم، سيليكون، كلسيم، تيتانيوم و كروم كه به صورت تركيبات اكسيدي در فلز پايه وجود دارند، با تشكيل سرباره در طول جوشكاري مرتبط هستند.
اثرات عناصر مختلف تجمعي است، بنابراين وجود اكسيژن مي تواند برخي از اثرات گوگرد كم را خنثي كند. اثرات مثبت بر نفوذ گوگرد را مي توان با سطوح بالاي آلومينيوم جبران كرد. منگنز در دماهاي جوشكاري تبخير مي شود و در جوش HAZ رسوب مي كند. اين رسوبات منگنز در از دست دادن مقاومت از خوردگي نقش دارند. (نگاه كنيد به كوهن، 1997). صنعت نيمه هادي در حال حاضر در حال آزمايش با مواد 316L كم منگنز و حتي منگنز بسيار كم است تا از اين كاهش مقاومت در برابر خوردگي جلوگيري كند.
تشكيل سرباره
سرباره گاهي در امتداد مهره جوش از گرماي فولاد ضد زنگ ظاهر مي شوند. اين اساساً يك مشكل مادي است، اما گاهي اوقات تغيير در پارامترهاي جوش مي‌تواند شرايط را به حداقل برساند، يا تغيير به مخلوط گاز آرگون/هيدروژن ممكن است جوش را بهبود بخشد.
Pol-lard دريافت كه نسبت آلومينيوم به سيليكون در فلز پايه بر تشكيل سرباره تأثير مي گذارد. براي جلوگيري از تشكيل سرباره هاي نامطلوب از نوع پچ، او توصيه كرد كه محتواي آلومينيوم در 0.010٪ براي محتواي سيليكون 0.5٪ حفظ شود. با اين حال، زماني كه نسبت آلومينيوم/سيليكون بالاتر از اين سطح باشد، سرباره هاي كروي به جاي نوع وصله ممكن است تشكيل شوند. اين نوع سرباره مي‌تواند پس از پرداخت الكتريكي، گودال‌هايي را ترك كند كه براي كاربردهاي با خلوص بالا غيرقابل قبول است. سرباره‌هايي كه روي OD جوش تشكيل مي‌شوند ممكن است منجر به نفوذ غيريكنواخت مهره جوش ID شوند و ممكن است باعث عدم نفوذ شوند. جزاير سرباره اي كه بر روي مهره جوش ID تشكيل مي شوند ممكن است مستعد خوردگي باشند.
تكنيك هاي جوشكاري لوله فيوژن
جوش تك پاس با ضربان
جوش لوله مداري اتوماتيك استاندارد يك جوش تك پاس با جريان پالسي و چرخش سرعت ثابت مداوم است. اين تكنيك براي لوله كشي از 1/8 اينچ تا تقريباً 7 اينچ OD با ضخامت ديواره 0.083 اينچ و كمتر مناسب است. پس از يك پيش پاكسازي زمانبندي ، يك قوس ايجاد ميشود. نفوذ ديواره لوله طي يك تاخير زماني انجام مي شود كه در آن يك قوس وجود دارد، اما چرخش صورت نمي گيرد. پس از اين تأخير چرخش، الكترود در اطراف محل اتصال جوش مي چرخد تا زماني كه در آخرين سطح جوش، جوش به قسمت اوليه جوش متصل شود يا روي آن قرار گيرد. هنگامي كه اتصال كامل شد، جريان به تدريج در يك شيب زمانبندي كاهش مي‌يابد.
حالت مرحله اي (جوش هاي "Synchro")
براي جوشكاري ذوبي مواد با ديواره سنگين تر، معمولاً با ضخامت ديواره بيشتر از 0.083 اينچ، مي توان از منابع تغذيه جوش ذوبي در حالت همگام يا مرحله استفاده كرد.
در حالت سنكرو يا مرحله اي، ضربان جريان جوشكاري با حركت هماهنگ مي شود به طوري كه روتور در طول پالس جريان بالا ساكن است تا حداكثر نفوذ را به دست آورد و در طول پالس جريان پايين حركت مي كند. تكنيك همگام از زمان‌هاي پالس بسيار طولاني‌تر، در حدود 0.5 تا 1.5 ثانيه در مقايسه با ضربات دهم يا صدم ثانيه براي جوش‌هاي معمولي استفاده مي‌كند.
اين تكنيك براي جوشكاري لوله هاي جدار نازك تا حدود 2 اينچ، برنامه 40 كه داراي ضخامت ديواره 0.154 اينچ يا 6 اينچ است، زمانبندي 5 موثر است. تكنيك گام، مهره جوش گسترده تري را توليد مي كند كه باعث كمك به آن مي شود. براي جوش دادن قطعات نامنظم مانند اتصالات به لوله ها كه ممكن است تفاوتي در تلورانس هاي ابعادي بين لوله و اتصالات وجود داشته باشد، مقداري ناهماهنگي يا ناسازگاري گرماي مواد وجود داشته باشد.
اين نوع جوش تقريباً دو برابر بيشتر از جوش معمولي زمان قوس الكتريكي نياز دارد و به دليل پهن‌تر بودن مهره جوش تا حدودي خشن‌تر، براي كاربردهاي با خلوص فوق‌العاده (UHP) مناسب نيست.
پارامترهاي جوش / برنامه هاي جوش
متغيرهاي قابل برنامه ريزي
نسل كنوني منابع تغذيه جوشكاري مبتني بر ريزپردازنده و برنامه‌هاي ذخيره‌سازي هستند كه مقادير عددي پارامترهاي جوش را براي قطر خاص (OD) و ضخامت ديواره لوله‌اي كه قرار است جوش داده شود، از جمله زمان‌هاي تصفيه، جريان‌هاي جوشكاري، مشخص مي‌كنند. سرعت سفر (RPM)، تعداد سطوح و زمان براي هر سطح، زمان‌هاي ضربان، زمان پايين شيب، و غيره. براي جوش‌هاي لوله مداري با سيم پركننده، پارامترهاي برنامه شامل سرعت تغذيه سيم، دامنه نوسان مشعل و زمان‌هاي توقف، AVC (قوس) ميشود. كنترل ولتاژ براي ايجاد شكاف قوس ثابت) و شيب.
به منظور ايجاد يك جوش ذوبي، سر جوش با درج الكترود و گيره لوله مناسب بر روي لوله نصب مي شود و برنامه يا برنامه جوش از حافظه منبع تغذيه فراخواني مي شود. توالي جوش با فشار دادن يك كليد يا پانل غشايي آغاز مي شود و جوش بدون دخالت اپراتور است.
متغيرهاي غيرقابل برنامه ريزي
براي اينكه به طور مداوم كيفيت جوش خوب به دست آيد، پارامترهاي جوش بايد به دقت كنترل شوند. اين امر با دقت منبع تغذيه جوش و برنامه جوش انجام مي شود، كه مجموعه دستورالعمل هاي وارد به منبع تغذيه است كه شامل پارامترهاي جوش براي جوشكاري خاصي از لوله يا لوله است.
همچنين بايد مجموعه اي از استانداردهاي جوش وجود داشته باشد كه معيارهاي پذيرش جوش و سيستمي را براي بازرسي جوش و QC مشخص كند تا اطمينان حاصل شود كه جوش ها معيارهاي مورد توافق را برآورده مي كنند. با اين حال، عوامل و رويه هاي خاصي به غير از پارامترهاي جوش نيز بايد به دقت كنترل شوند.
اين عوامل عبارتند از استفاده از تجهيزات آماده سازي نهايي خوب، روش هاي تميز كردن و جابجايي خوب، تحمل ابعادي خوب لوله يا ساير اجزاي در حال جوش، نوع و ابعاد تنگستن منسجم، گاز خنثي بسيار خالص و توجه دقيق به تغييرات مواد با حرارت هاي شديد
الزامات براي آماد سازي انتهاي لوله
الزامات براي آماد سازي انتهاي لوله براي جوشكاري براي جوش دو بيتي بسيار مهمتر از جوشكاري دستي است. اتصال جوش براي جوشكاري لوله مداري معمولاً يك اتصال لب به لب مربع است. براي دستيابي به تكرارپذيري مورد انتظار از جوشكاري مداري، به يك آماد سازي انتهايي دقيق، منسجم و ماشينكاري نياز است. انتهاي آن بايد بدون فرز يا اريب بر روي OD يا ID (قطر بيروني يا داخلي) مربع شود كه باعث ايجاد تفاوت در ضخامت ديواره مي شود، زيرا جريان هاي جوشكاري بر اساس ضخامت ديواره است.
انتهاي لوله بايد در سر جوش با هم قرار گيرند تا هيچ شكاف قابل مشاهده اي بين دو سر اتصال لب به لب مربعي ظاهر نشود. اگرچه ممكن است بتوان يك اتصال جوش را با يك شكاف كوچك تكميل كرد، اما كيفيت جوش ممكن است تحت تأثير نامطلوب قرار گيرد. هر چه شكاف بزرگتر باشد، احتمال بروز مشكل بيشتر است. تناسب ضعيف مي تواند منجر به شكست كامل جوش شود. اره هاي لوله اي توسط جورج فيشر و ديگران كه لوله را برش مي دهند و در همان عمليات رو به انتهاي لوله قرار مي گيرند، يا تراش هاي آماد سازي انتهايي قابل حمل مانند آنهايي كه توسط Protem، Wachs و ديگران درست مي شوند، معمولاً براي ساختن انتهاي ماشينكاري صاف و مناسب به كار ميگيرند. جوش مداري اره‌هاي خرد كن، اره‌بر، اره نواري و برش لوله براي اين كار مناسب نيستند.
متغيرهاي ديگري
علاوه بر پارامترهاي جوشي كه براي ايجاد جوش وارد منبع تغذيه مي شوند، متغيرهاي ديگري نيز وجود دارند كه مي توانند تأثير عميقي بر جوش داشته باشند و در عين حال بخشي از برنامه واقعي جوش نيستند. اينها شامل نوع و ابعاد تنگستن، نوع و خلوص گاز مورد استفاده براي محافظت از قوس و پاكسازي داخل اتصال جوش، نرخ جريان گاز مورد استفاده براي تصفيه، نوع سر جوش و منبع تغذيه مورد استفاده، پيكربندي اتصال، و هر گونه اطلاعات مرتبط ديگر ما اينها را متغيرهاي "غيرقابل برنامه ريزي" مي ناميم و آنها را در برگه زمانبندي جوش ثبت مي كنيم.
به عنوان مثال، نوع گاز به عنوان يك متغير اساسي براي مشخصات روش جوش (WPS) در نظر مي گيريم كه براي واجد شرايط بودن يك روش جوشكاري به بخش ASME بخش IX آيين نامه بويلر و مخزن تحت فشار انجام مي شود. تغيير در نوع گاز يا تغيير در درصد مخلوط گاز، يا حذف پاكسازي ID مستلزم اين است كه روش جوشكاري مجدداً صلاحيت شود.
گاز جوشكاري
فولاد ضد زنگ در برابر اكسيداسيون توسط اكسيژن اتمسفر در دماي اتاق مقاوم است. هنگامي كه تا نقطه ذوب حرارت مي دهيم به شدت در معرض اكسيداسيون قرار مي گيرد.(1530 درجه سانتيگراد يا 2800 درجه فارنهايت براي آهن خالص). گاز آرگون خنثي بيشتر براي گاز محافظ و همچنين براي پاكسازي محل جوش داخلي با فرآيند GTAW مداري استفاده مي شود.
خلوص گاز از نظر اكسيژن و رطوبت، ميزان تغيير رنگ ناشي از اكسيداسيوني را تعيين مي كند. اكسيداسيون ممكن است به رنگ چاي روشن يا آبي كم رنگ باشد. اگر گاز تصفيه كننده با بالاترين كيفيت نباشد . يا اگر سيستم تصفيه كاملاً بدون نشتي نباشد به طوري كه مقدار كمي هوا به سيستم تصفيه نشت كند.
البته عدم وجود هرگونه پاكسازي منجر به يك سطح پوسته سياه رنگ مي شود. كه معمولاً به آن "شوگرينگ" مي گويند.
آرگون گريد جوشكاري كه به صورت سيلندر است داراي خلوص 99.996-99.997% بست به تامين كنند با 5-7 ppm اكسيژن و ساير ناخالصي ها است. كه شامل H20، 02، C02، هيدروكربن ها و غيره مي شود كه در مجموع ppm 40 مي باشد.
يك مادر حداكثر آرگون با خلوص بالا در سيلندر يا آرگون مايع در دوار مي تواند خلوص 99.999 درصد يا مجموعاً 10 ppm ناخالصي با حداكثر 2 ppm اكسيژن داشته باشد.
توجه: تصفيه‌كننده‌هاي گاز مانند Nanochem يا Gatekeeper را مي‌توان در حين پاكسازي استفاده كرد تا سطح آلاينده‌ها را به محدوده پايين قسمت‌هاي در ميليارد كاهش دهند.
گازهاي مخلوط
مخلوط هاي گازي مانند 75% هليوم/25% آرگون و 95% آرگون/5% هيدروژن ممكن است به عنوان گازهاي محافظ براي كاربردهاي خاص استفاده شوند.
هر دوي اين مخلوط‌ها جوش گرم‌تري نسبت به جوشي كه با تنظيم برنامه مشابه با آرگون انجام ميشود، ايجاد مي‌كنند. مخلوط هليوم به ويژه براي دستيابي به حداكثر نفوذ با جوش هاي همجوشي روي فولاد كربني مفيد است. مشاور صنعت نيمه هادي استفاده از مخلوط آرگون/هيدروژن را به عنوان گاز محافظ براي كاربردهاي UHP تبليغ كرده است. مخلوط هيدروژن داراي چندين مزيت است اما برخي از معايب جدي نيز دارد.
مزايا اين است كه:
گودال مرطوب‌تر و سطح جوش صاف‌تري توليد مي‌كند كه براي دستيابي به يك سيستم انتقال گاز UHP با سطح داخلي صاف‌تري مطلوب است.
وجود هيدروژن يك اتمسفر كاهنده فراهم مي كند. به طوري كه اگر اكسيژن به مقدار كمي در مخلوط گاز وجود داشته باشد. جوش حاصل تميزتر با تغيير رنگ كمتر از غلظت اكسيژن در آرگون خالص است.
اين اثر در حدود 5 درصد هيدروژن بهينه است. مخلوط 95/5% آرگون/هيدروژن توسط برخي به عنوان پاكسازي ID براي بهبود ظاهر مهره جوش داخلي به كار مي گيريم.
مهره جوش
مهره جوش با مخلوط هيدروژن كه به عنوان گاز محافظ استفاده مي شود باريك تر است . مگر با گرماي بسيار كم گوگرد حاوي فولاد ضدزنگ و گرماي بيشتري در جوش نسبت به آمپراژ مشابه با آرگون مخلوط نشده توليد مي شود. يك نقطه ضعف قابل توجه مخلوط آرگون/هيدروژن اين است كه قوس به طور قابل توجهي پايدارتر از آرگون خالص است . و تمايل به سرگرداني قوس وجود دارد كه مي تواند به اندازه كافي شديد باشد كه منجر به عدم همجوشي شود. سرگرداني قوس ممكن است زماني كه از منبع متفاوتي از گاز مخلوط استفاده ميشود ناپديد شود . و اين نشان مي دهد كه ممكن است ناشي از آلودگي يا اختلاط ضعيف باشد.
از آنجايي كه مقدار گرماي توليدي توسط قوس با غلظت هيدروژن متفاوت است، غلظت ثابت براي دستيابي به جوش‌هاي قابل تكرار ضروري است . در گاز بطري از قبل مخلوط تنوع وجود دارد. يكي ديگر از معايب اين است كه عمر تنگستن به طور قابل توجهي كوتاه تر زماني كه از مخلوط هيدروژن استفاده مي شود. اگرچه علت زوال تنگستن با گاز مخلوط مشخص نيست، گزارش ميشود كه برخورد قوس دشوارتر است . تنگستن ممكن است تنها پس از يك يا دو جوش به جايگزين نيازمند شود. مخلوط هاي آرگون/هيدروژن را نمي توان براي جوشكاري فولاد كربني يا تيتانيوم استفاده كرد.
اهميت طول و هندسه تنگستن
يكي از ويژگي هاي مهم فرآيند TIG اين است كه الكترود مصرف نمي شود. تنگ استن بالاترين نقطه ذوب را در بين هر فلزي دارد (6098 درجه فارنهايت؛ 3370 درجه سانتيگراد) . آن تابشگر خوبي براي الكترونها است و به ويژه براي الكترودهاي غير مصرفي مناسب است. خواص آن با افزودن 2 درصد از اكسيدهاي خاكي كمياب مانند سريا، لانتانا يا توريا بهبود مي‌يابد . در نتيجه باعث بهبود ضربه قوس و پايداري قوس ميشود. تنگستن خالص به ندرت براي GTAW مورد استفاده قرار مي گيرد. زيرا تنگستن هاي داراي خواص برتر، به ويژه براي كاربردهاي GTAW or-bital. تنگستن هاي توري دار كمتر از گذشته استفاده مي شوند زيرا تا حدودي راديواكتيو هستند.
الكترودهاي با سطح زمين
الكترودهاي با سطح زمين از نظر ابعادي يكنواخت تر هستند. يك روكش صاف هميشه به يك پرداخت خشن يا ناسازگارارجع است، زيرا ثبات در هندسه الكترود براي نتايج يكنواخت جوش ضروري است. الكترون هاي ساطع از نوك (DCEN) گرما را از نوك تنگستن به جوش منتقل مي كنند. يك نوك ظريف تر اجازه مي دهد تا چگالي جريان در سطح بسيار بالايي حفظ شود. اما ممكن است منجر به عمر تنگستن كوتاه تر شود. براي جوشكاري مداري، براي اطمينان از تكرارپذيري هندسه تنگستن و در نتيجه جوش‌ها، بسيار مهم است كه نوك الكترود ماشيني باشد. يك نوك صاف، قوس را مجبور مي‌كند تا از همان نقطه روي تنگستن، از جوشي به جوش ديگر سرچشمه بگيرد.
قطر نوك شكل قوس و ميزان نفوذ را در جريان جزئي كنترل مي كند. زاويه مخروطي بر ويژگي هاي جريان/ولتاژ قوس تأثير مي گذارد و بايد مشخص و كنترل شود. طول تنگستن قابل توجه است زيرا مي توان از تنگستن با طول زياد براي تنظيم شكاف قوس به كار برد. شكاف قوس در يك مقدار جريان خاص، ولتاژ و در نتيجه توان اعمالي به جوش را تعيين مي كند.
اندازه الكترود و قطر نوك آن بر اساس آمپر جوش انتخاب مي شود
. اگر جريان براي الكترود يا نوك آن خيلي زياد باشد، ممكن است فلز را از نوك آن از دست بدهد. در حالي كه استفاده از الكترود با قطر نوك بيش از حد براي جريان ممكن است باعث سرگرداني قوس شود. ما قطر الكترود و نوك را بر اساس ضخامت ديواره اتصال جوش مشخص مي كنيم . از قطر 0.0625 براي تقريباً همه چيز زير ديوار 0.093 اينچ به كار مي گيريم.
با الكترودهاي قطر 0.040 اينچ براي جوشكاري قطعات ظريف كوچك استفاده مي شود. براي تكرارپذيري فرآيند جوش، نوع تنگستن و پايان، طول، زاويه مخروطي، قطر، قطر نوك و شكاف قوس بايد مشخص و كنترل شوند. براي كاربردهاي جوش لوله، تنگستن سريافته هميشه توصيه ميشود. زيرا اين نوع عمر طولاني‌تري نسبت به انواع ديگر دارد و ويژگي‌هاي احتراق قوس الكتريكي عالي دارد. تنگستن سريافته غير راديواكتيو است.
تماس با ما:
تماس باما
برچسب:
امتیاز دهید:
رتبه از پنج:
<~PostRate~>
بازدید: <~PostViwe~>
