Nota di l'editore: Pharmaceutical Online hè piacè di presentà stu articulu di quattru parti nantu à a saldatura orbitale di i tubi di bioprocessu da l'espertu di l'industria Barbara Henon di Arc Machines.Questu articulu hè adattatu da a presentazione di u Dr.
Impedisce a perdita di resistenza à a corrosione. L'acqua d'alta purezza, cum'è DI o WFI, hè un mordente assai aggressivu per l'acciaio inossidabile. Inoltre, u WFI di qualità farmaceutica hè ciclatu à alta temperatura (80 ° C) per mantene a sterilità. azzaru piping system components.Dirt è ossidi di ferru pò esse i cumpunenti principali, ma diverse forme di ferru, cromu è nichel pò ancu esse present.The prisenza di rouge hè letale à certi prudutti è a so prisenza pò purtari a più currusioni, ancu s'è a so prisenza in altri sistemi pari à esse abbastanza benigna.
A saldatura pò affettà negativamente a resistenza à a corrosione. U culore caldu hè u risultatu di u materiale ossidante dipositu nantu à i saldature è i HAZ durante a saldatura, hè particularmente dannosu, è hè assuciatu cù a furmazione di rouge in sistemi d'acqua farmaceutica. A furmazione di l'ossidu di cromu pò causà una tinta calda, lassannu daretu à una strata di cromu-depleted chì hè suscettibile à a superficia di cromu chì hè suscettibile à a curruzzione di u metale, chì hè suscettibile à a corrosione di a superficia. u stratu sottumessu di cromu-depleted, è ristabilisce a resistenza à a corrosione à livelli vicinu à i livelli di metalli base. Tuttavia, a decapturazione è a macinazione sò preghjudiziu à a finitura di a superficia. A passivazione di u sistema di tubazioni cù l'acidu nitricu o formulazioni di agenti chelanti hè fatta per superà l'effetti avversi di a saldatura è a fabricazione prima chì u sistema di tubazioni sia messu in serviziu in l'analisi di a distribuzione di l'elettronica. , cromu, ferru, nichel è manganese chì si sò accaduti in a zona di saldatura è calore affettatu à u statu di pre-saldatura. Tuttavia, a passivazione affetta solu a strata di a superficia esterna è ùn penetra micca sottu à 50 angstroms, mentri a colorazione termale pò estenderà 1000 angstroms o più sottu à a superficia.
Dunque, per installà sistemi di tubazioni resistenti à a corrosione vicinu à sustrati senza saldatura, hè impurtante di pruvà à limità i danni indotti da a saldatura è a fabricazione à livelli chì ponu esse sostanzialmente ricuperati da passivazione. Questu hè bisognu di l'usu di un gas di purga cù un cuntenutu minimu d'ossigenu è a consegna à u diametru internu di l'articulazione saldata senza contaminazione da l'ossigenu atmosfericu o u cuntrollu di l'umidità. per prevene a perdita di resistenza à a corrosione. U cuntrollu di u prucessu di fabricazione per ottene saldature d'alta qualità ripetibile è coherente, è ancu a manipolazione attenta di i tubi d'acciaio inox è i cumpunenti durante a fabricazione per prevene a contaminazione, sò esigenze essenziali per un sistema di piping d'alta qualità chì resiste à a corrosione è furnisce un serviziu produtivu à longu andà.
Materiali utilizati in sistemi di tubazioni d'acciaio inossidabile biofarmaceuticu d'alta purezza anu subitu una evoluzione versu a resistenza di corrosione migliorata annantu à l'ultimi decenni. A maiò parte di l'acciaio inossidabile utilizatu prima di u 1980 era l'acciaio inossidabile 304 perchè era relativamente pocu prezzu è una migliione di u ramu utilizatu prima. richiede trattamenti speciali di preriscaldamento e post-calore.
Recentemente, l'usu di l'acciaio inossidabile 316 in l'applicazioni di tubazioni d'alta purezza hè in crescita. U tipu 316 hè simile in a cumpusizioni à u tipu 304, ma in più di l'elementi di lega di cromu è nichel cumuni à i dui, 316 cuntene circa 2% di molibdenu, chì migliurà significativamente a resistenza di corrosione 3316L, "gradu 314L" è 316L. un cuntenutu di carbonu più bassu cà i gradi standard (0,035% versus 0,08%). Sta riduzzione di u cuntenutu di carbone hè destinata à riduce a quantità di precipitazione di carburu chì pò accade per a saldatura. Questa hè a furmazione di carburu di cromu, chì depletes i limiti di granu di u metale di base di cromu, facendulu suscettibile à a corrosione. anu dimustratu chì a saldatura orbitale di l'acciaio inossidabile super-austeniticu AL-6XN furnisce saldature più resistenti à a corrosione chè saldature simili fatti a manu. Questu hè perchè a saldatura orbitale furnisce un cuntrollu precisu di l'amperaggio, a pulsazione è u timing, risultatu in un input di calore più bassu è uniforme cà a saldatura manuale. sion in sistemi di tubazioni.
Variazione di u calore à u calore di l'acciaio inossidabile. Ancu se i paràmetri di saldatura è altri fattori ponu esse manteni in tolleranze abbastanza strette, ci sò sempre differenze in l'input di calore necessariu per saldare l'acciaio inossidabile da u calore à u calore. à 1538 ° C (2800 ° F), mentri i metalli alliati si funnu in una gamma di temperature, secondu u tipu è a cuncintrazione di ogni lega o traccia element presente. Siccomu ùn ci hè dui calori di l'acciaio inox chì cuntene esattamente a stessa cuncentrazione di ogni elementu, e caratteristiche di saldatura varieranu da furnace à furnace.
SEM di saldature orbitali di tubi 316L nantu à u tubu AOD (in cima) è in u materiale EBR (in fondu) hà dimustratu una diferenza significativa in a liscia di u cordone di saldatura.
Mentre chì una sola prucedura di saldatura pò travaglià per a maiò parte di i caldi cù u OD è u gruixu di u muru simili, certi calori necessitanu menu amperage è alcuni necessitanu un amperaggio più altu di u tipicu.
Sulphur problem.Sulphur Elemental hè una impurità minerale di ferru-related chì hè largamente sguassati durante u processu steelmaking.AISI Type 304 è 316 stainless steels sò specificatu cù un cuntenutu massimu sulphur di 0.030%.With u sviluppu di prucessi mudernu raffinazione azzaru, comu Argon Oxygen Decarburization (AOD) è duplice praticà Vamelting Vacumel Induzione, cum'è Vamelting Vacuum Induzione Vacuum in seguitu. ting (VIM + VAR), hè diventatu pussibili a pruducia azzaru chì sò assai spiciali in i seguenti manere.their cumpusizioni chimica.It hè statu nutatu chì i pruprietà di u Weld Pool cancianu quandu u cuntenutu sulphur di l 'azzaru hè sottu à circa 0,008%.This hè duvuta à l' effettu di sulphur è à una misura menu àutri elementi nant'à u coefficient di temperatura di u coefficient di a temperatura di u pool, tensi di u saldatura di l 'acqua di u liquidu di a tensione, chì determinanu a tensione di u saldatura di u liquid pool.
À cuncintrazioni assai bassu di zolfo (0,001% - 0,003%), a penetrazione di a pozza di saldatura diventa assai larga cumparatu cù saldature simili fatti nantu à materiali di cuntenutu mediu di zolfo. hè abbastanza per pruduce una saldatura cumplettamente penetrata. Questu rende i materiali cù un cuntenutu di zolfo assai bassu più difficiuli di saldare, soprattuttu cù pareti più grossi. À l'estremità più alta di a cuncentrazione di zolfo in acciaio inox 304 o 316, u cordone di saldatura tende à esse menu fluidu in apparenza è più rougher cà i materiali di zolfo mediu. specificatu in ASTM A270 S2 per tubi di qualità farmaceutica.
I pruduttori di tubi d'acciaio inossidabile elettropulitu anu nutatu chì ancu i livelli moderati di zolfo in l'acciaio inossidabile 316 o 316L facenu difficiule di risponde à i bisogni di i so clienti semiconduttori è biofarmaceutici per superfici interne lisce, senza fossa. L'usu di microscopia elettronica a scansione per verificà a liscia di a finitura di a superficia di u tubu hè sempre più cumuna. stringers" chì sò eliminati durante l'elettropulitura è lascianu vuoti in a gamma di 0,25-1,0 micron.
I pruduttori è i fornitori di tubi elettropuliti guidanu u mercatu versu l'usu di materiali ultra-bassu di zolfo per risponde à i so requisiti di finitura di a superficia. Tuttavia, u prublema ùn hè micca limitatu à i tubi elettropuliti, cum'è in i tubi non elettropuliti, l'inclusioni sò eliminate durante a passivazione di u sistema di tubazioni.
Deflection d'arcu. In più di migliurà a saldabilità di l'acciaio inossidabile, a prisenza di qualchì sulfuru migliora ancu a machinability. In u risultatu, i pruduttori è i pruduttori tendenu à sceglie materiali à l'estremità più alta di a gamma di cuntenutu di zolfo specificatu. s deeper nant'à u latu bassu-sulfuru chè nant'à u latu high-sulphur, chì hè u cuntrariu di ciò chì succede quandu saldatura tubi cù cuncentrazione sulphur matching.In casi estremi, u cordone di saldatura pò penetrà cumplettamente u materiale bassu-sulfuru è lascià l'internu di a saldatura cumplettamente unfused (Fihey è Simeneau, 1982). Technology Corporation of Pennsylvania hà introduttu un stock di 316 bar (Tipu 316L-SCQ) (VIM + VAR) à pocu zolfo (0.005% max) per a fabricazione di raccordi è altri cumpunenti destinati à esse saldati à tubi à pocu zolfo.
U cambiamentu à l'usu di tubi bassu di zolfo hè in gran parte dovutu à a necessità di ottene superfici di tubi interni elettropuliti lisce. Mentre a finitura di a superficia è l'elettrolucidatura sò impurtanti sia per l'industria di i semiconduttori sia per l'industria biotecnologica / farmaceutica, SEMI, quandu scrive a specificazione di l'industria di i semiconduttori, hà specificatu chì i tubi 316L per e linee di gas di processu deve avè una superficia 0.004.00000000. A specificazione TM 270 per include un tubu di qualità farmaceutica chì limita u cuntenutu di zolfo à una gamma di 0,005 à 0,017%. Questu duverebbe risultatu in menu difficultà di saldatura cumparatu cù sulfuri di gamma più bassa. materiale è verificate prima di fabricazione Solder cumpatibulità trà heating.Production di saldatura.
altri elementi traccia. Elementi traccia cumpresi sulphur, ossigenu, aluminiu, siliciu è manganese sò stati truvati per affettà a penetrazione.Trace quantità di aluminiu, silicium, calcium, titaniu è cromu prisenti in u metale base cum'è l'inclusioni d'ossidu sò assuciati cù a furmazione di scorie durante a saldatura.
L'effetti di i vari elementi sò cumulativi, cusì a prisenza di l'ossigenu pò cumpensà alcuni di l'effetti bassu di sulfuru. Alti livelli di aluminiu ponu contru à l'effettu pusitivu nantu à a penetrazione di sulphur.Manganese volatilizes at temperature di saldatura è dipositi in a zona affettata da u calore di saldatura.Questi dipositi di manganese sò assuciati cù a perdita di resistenza à a corrosione. Materiali ultra-bassu manganese 316L per impediscenu sta perdita di resistenza à a corrosione.
Formazione di scorie. Isule di scorie appariscenu in ocasu nantu à a perla d'acciaio inossidabile per qualchì calore. Questu hè intrinsecamente un prublema di materiale, ma qualchì volta i cambiamenti in i paràmetri di saldatura ponu minimizzà questu, o cambiamenti in a mistura di argon / idrogenu pò migliurà a saldatura. à 0,010% è u cuntenutu di siliciu à 0,5%. Tuttavia, quandu u rapportu Al / Si hè sopra à stu livellu, slag spherical pò furmari piuttostu cà u tipu di plaque. Stu tipu di slag pò lascià fossi dopu à electropulishing, chì hè inacceptable per applicazioni high-purity. Isule Slag chì formanu nantu à u OD di l'isula di saldatura pò causà a penetrazione irregolare di l'isula pò causà a penetrazione irregolare di l'isula. nantu à u cordone di saldatura ID pò esse suscettibile à a corrosione.
Saldatura unica cù pulsazione. A saldatura di tubu orbitale automaticu standard hè una saldatura à un passaghju cù corrente pulsata è rotazione di velocità constante continua. Questa tecnica hè adattata per tubi cù diametri esterni da 1/8 "à circa 7" è spessori di pareti di 0,083 "e sottu. hè prisenti, ma ùn ci hè micca rotazione.Dopu stu ritardu di rotazione, l'elettrodu gira attornu à l'unione di saldatura finu à chì a saldatura si unisce o si sovrappone à a parte iniziale di a saldatura durante l'ultima capa di saldatura.
Modu passu (saldatura "sincronizzata"). Per a saldatura di fusione di materiali murati più spessi, tipicamente più grande di 0,083 inch, a fonte di energia di saldatura di fusione pò esse usata in modalità sincrona o step. Ordine di 0,5 à 1,5 seconde, cumparatu à u decimu o centesimu di un secondu tempu di impulsu per a saldatura convenzionale. Sta tecnica pò saldare in modu efficace 0,154 "o 6" di spessore 40 gauge 40 tubi di parete sottile cù 0,154 "o 6" di spessore di muru. ttings à i pipi induve ci pò esse diffirenzii in tolleranza dimensionale, qualchi misalignment o Material incompatibility.This termale hè bisognu di circa duie volte u tempu d'arcu di saldatura cunvinziunali è hè menu adattatu per l'applicazioni ultra-high-purity (UHP) per via di a cucitura più larga è rougher.
Variabili programmabili. A generazione attuale di fonti di energia di saldatura sò basati in microprocessori è prugrammi di almacenamento chì specificanu valori numerichi per i paràmetri di saldatura per un diametru specificu (OD) è u spessore di a parete di u tubu da saldare, cumprese u tempu di purga, a corrente di saldatura, a velocità di viaghju (RPM), u numeru di strati è u tempu per strata, u tempu di filtru, i parametri di filatura, etc. includerà a velocità di alimentazione di u filu, l'ampiezza di l'oscillazione di a torcia è u tempu di permanenza, AVC (controlu di tensione di l'arcu per furnisce un intervallu d'arcu constantu), è upslope. Per eseguisce a saldatura di fusione, installate a testa di saldatura cù l'elettrodu adattatu è l'inserti di pinza di tubu nantu à u tubu è ricurdate u prugramma di saldatura o u prugramma da a memoria di a fonte di energia.
Variabili non programmabili. Per ottene una qualità di saldatura sempre bona, i paràmetri di saldatura deve esse cuntrullati currettamente. Questu hè ottenutu per via di a precisione di a fonte di saldatura è di u prugramma di saldatura, chì hè un inseme d'istruzzioni inseriti in a fonte d'energia, cumpostu di parametri di saldatura, per a saldatura di una dimensione specifica di pipa o pipa. Sistema di cuntrollu di qualità per assicurà chì a saldatura risponde à i standard accordati. Tuttavia, certi fatturi è prucedure, oltre à i paràmetri di saldatura, anu ancu esse cuntrullati cù cura. Questi fattori includenu l'usu di un bonu equipamentu di preparazione finale, boni pratiche di pulizia è manipulazione, boni tolleranze dimensionali di tubi o altre parti chì sò saldate, tippu è dimensione di tungstenu consistente, gasi inerti altamente purificati, è variazioni attente à a temperatura.
I requisiti di preparazione per a saldatura di l'estremità di i tubi sò più critichi per a saldatura orbitale cà a saldatura manuale. I giunti saldati per a saldatura di tubi orbitali sò generalmente giunti di testa quadrata. spessori.
L'estremità di u tubu deve esse inseme in a testa di saldatura in modu chì ùn ci hè micca una distanza notevuli trà l'estremità di a unione di u toccu quadratu. Ancu s'ellu pò esse realizatu articuli saldati cù picculi spazii, a qualità di saldatura pò esse affettata negativamente. U più grande u gap, u più prubabile chì ci hè un prublema. L'assemblea poveru pò esse risultatu in un fallimentu cumpletu di a saldatura. lathes preparazione finale cum'è quelli fatti da Protem, Wachs, è altri, spessu usatu pi fari welds orbital fini liscia adattatu per machining .Chop saws, hacksaws, band saws è cutters tubing ùn sò micca adattatu per stu scopu.
In più di i paràmetri di saldatura chì entranu a putenza per saldatura, ci sò altre variabili chì ponu avè un effettu prufondu nantu à a saldatura, ma ùn sò micca parte di a prucedura di saldatura attuale. Questu include u tipu è a dimensione di tungstenu, u tipu è a purità di u gasu utilizatu per scherma l'arcu è purgà l'internu di a saldatura, u flussu di gasu utilizatu per a cunfigurazione di a testa è altre fonti pertinenti. variabili "non-programmable" è registrà nantu à u calendariu di saldatura. Per esempiu, u tipu di gasu hè cunsideratu cum'è una variabile essenziale in a specificazione di a prucedura di saldatura (WPS) per i prucessi di saldatura per rispettà u codice ASME Section IX Boiler and Pressure Vessel.
U gas di saldatura. L'acciaio inossidabile hè resistente à l'ossidazione di l'ossigenu atmosfericu à a temperatura di l'ambienti. Quandu hè riscaldatu à u so puntu di fusione (1530 ° C o 2800 ° F per u ferru puro) hè facilmente oxidatu. L'argon inerte hè più comunmente utilizatu com'è gas di schermu è per purging joints welded interni attraversu u prucessu orbitale di l'ossidazione di u gasu. - decolorazione indotta chì si trova nantu à o vicinu à a saldatura dopu a saldatura. Se u gasu di purga ùn hè micca di a più alta qualità o se u sistema di purga ùn hè micca cumplettamente senza perdite, cusì chì una piccula quantità d'aria si filtra in u sistema di purga, l'ossidazione pò esse luce verde o bluish. 96-99.997% puri, secondu u fornitore, è cuntene 5-7 ppm di ossigenu è altre impurità, cumpresi H2O, O2, CO2, hydrocarbons, etc., per un totale di 40 ppm à maximum. Argon d'alta purezza in un cilindru o argon liquidu in un Dewar pò esse 99.9190% puri o totali di impurità. Purificatori di gas cum'è Nanochem o Gatekeeper ponu esse aduprati durante a purga per riduce i livelli di contaminazione à a gamma di parti per miliardi (ppb).
cumpusizioni mista. I mischii di gas cum'è 75% eliu / 25% argon è 95% argon / 5% idrogenu ponu esse aduprati com'è gasi di scherma per applicazioni speciali. I dui mischi producenu saldature più calde di quelli chì sò fatti in u listessu prugramma cum'è argon. Applicazioni HP. I mischi di l'idrogenu anu parechji vantaghji, ma ancu parechji svantaghji seri. U vantaghju hè chì pruduce una pozza più umida è una superficia di saldatura più liscia, chì hè ideale per implementà sistemi di consegna di gas ultra-alta pressione cù una superficia interna liscia quant'è pussibule. Stu effettu hè ottimali à circa 5% cuntenutu di l'idrogenu.Alcuni usanu una mistura di argon / hydrogen 95/5% cum'è purga di ID per migliurà l'aspettu di u cordone di saldatura interna.
U cordone di saldatura utilizendu una mistura di idrogenu cum'è u gasu protettivu hè più strettu, salvu chì l'acciaio inossidabile hà un cuntenutu di zolfo assai bassu è genera più calore in a saldatura cà u listessu paràmetru attuale cù argon senza mischju. A surghjente di gas hè aduprata, chì suggerenu chì pò esse causata da a contaminazione o una mistura povera. Perchè u calore generatu da l'arcu varieghja cù a cuncentrazione di l'idrogenu, una cuncentrazione constante hè essenziale per ottene saldature ripetibili, è ci sò differenze in u gasu in bottiglia pre-miscelatu. hè statu infurmatu chì l'arcu hè più difficiuli è u tungstenu pò esse rimpiazzatu dopu à una o duie saldature. I mischi d'argon / hydrogen ùn ponu micca esse usatu per saldà l'azzaru di carbone o di titaniu.
Una caratteristica distintiva di u prucessu TIG hè chì ùn cunsuma micca l'elettrodi. U tungstenu hà u puntu di fusione più altu di qualsiasi metallu (6098 ° F; 3370 ° C) è hè un bonu emettitore di l'elettroni, facendu particularmente adattatu per l'usu cum'è un elettrodu non cunsumu. U tungstenu puru hè raramente utilizatu in GTAW per via di e proprietà superiori di u tungstenu di cerium, in particulare per l'applicazioni GTAW orbitali. U tungstenu di toriu hè utilizatu menu chè in u passatu perchè sò un pocu radiuattivu.
L'elettrodi cù una finitura lucida sò più uniformi in dimensione. Una superficia liscia hè sempre preferibile à una superficia rugosa o inconsistente, postu chì a coherenza in a geometria di l'elettrodu hè critica per risultati uniformi è uniformi di saldatura. nd a punta di l'elettrodu per assicurà a ripetibilità di a geometria di tungstenu è a ripetibilità di saldatura. A punta smussata forza l'arcu da a saldatura à u stessu locu nantu à u tungstenu. U diametru di punta cuntrola a forma di l'arcu è a quantità di penetrazione in un currente particulare. L'angolo di cunicità affetta e caratteristiche di corrente / tensione di l'arcu è deve esse specificata è cuntrullata. per un valore di corrente specificu determina a tensione è cusì a putenza applicata à a saldatura.
A dimensione di l'elettrodu è u so diametru di punta sò scelti secondu l'intensità di u currente di saldatura. Se u currente hè troppu altu per l'elettrodu o a so punta, pò perde u metale da a punta, è l'usu di l'elettrodi cù un diametru di punta chì hè troppu grande per u currente pò causà a deriva di l'arcu. A menu chì l'usu hè pensatu per esse usatu cù elettrodi di diametru di 0,040 "per saldatura di Piccole cumpunenti di precisione. Per a ripetibilità di u prucessu di saldatura, u tipu di tungstenu è a finitura, a lunghezza, l'angolo di conicità, u diametru, u diametru di a punta è u gap d'arcu deve esse specificati è cuntrullati. micca radiuattivu.
Per più infurmazione, cuntattate Barbara Henon, Technical Publications Manager, Arc Machines, Inc., 10280 Glenoaks Blvd., Pacoima, CA 91331.Phone: 818-896-9556.Fax: 818-890-3724.