Editor's Note: Pharmaceutical Online is bliid om dit fjouwerdielige artikel te presintearjen oer orbitale welding fan bioprosespiping troch yndustryekspert Barbara Henon fan Arc Machines.Dit artikel is oanpast fan 'e presintaasje fan Dr Henon op' e ASME-konferinsje ein ferline jier.
Foarkom ferlies fan corrosie ferset. Heech suverens wetter lykas DI of WFI is in tige agressyf etsmiddel foar RVS. Dêrnjonken, farmaseutyske klasse WFI wurdt fytst op hege temperatuer (80 ° C) te behâlden sterility. Der is in subtyl ferskil tusken ferleegjen fan de temperatuer genôch te stypjen libbene organismen deadlik foar it produkt en te befoarderjen fan 'e fariaasje fan' e temperatuer fan in brune komposysje is genôch te befoarderjen. rosje fan roestfrij stiel piping systeem komponinten. Smoargens en izer oksides kinne wêze de wichtichste ûnderdielen, mar ferskate foarmen fan izer, chromium en nikkel kin ek oanwêzich. De oanwêzigens fan rouge is deadlik foar guon produkten en de oanwêzigens dêrfan kin liede ta fierdere corrosie, hoewol't syn oanwêzigens yn oare systemen liket te wêzen frij goedaardige.
Welding kin negatyf beynfloedzje corrosie ferset. Hot kleur is it gefolch fan oksidearjende materiaal dellein op welds en HAZs tidens welding, is benammen skealik, en wurdt yn ferbân brocht mei de foarming fan rouge yn farmaseutyske wetter systemen. Chromium okside formaasje kin feroarsaakje in hite tint, leaving efter in chromium-depleted laach dat kin wurde fuortsmiten fan chromium-depleted laach dy't kin wurde slijpen en slijpen fan metaal. fan it oerflak, ynklusyf de ûnderlizzende chromium-depleted laach, en herstellen corrosie ferset oan nivo ticht by basis metaal nivo. Lykwols, pickling en grinding binne skealik foar it oerflak finish. Passivation fan de piping systeem mei salpetersoer of chelating agent formulearringen wurdt dien om te oerwinnen de neidielige effekten fan welding en slijpen fan it oerflak fan 'e elektroanyske ferwurking kin sjen litte yn tsjinst fan' e piping systeem fabrication. feroarings yn de ferdieling fan soerstof, chromium, izer, nikkel en mangaan dy't barde yn 'e weld en waarmte beynfloede sône oan de pre-weld state. Lykwols, passivation allinne effekt op de bûtenste oerflak laach en net penetrate ûnder 50 Angstrom, wylst termyske kleuring kin útwreidzje 1000 Angstrom of mear ûnder it oerflak.
Dêrom, om te ynstallearjen corrosie-resistant piping systemen tichtby unwelded substrates, is it wichtich om te besykjen te beheinen welding en fabrication-induced skea oan nivo's dy't kin wurde substansjeel weromfûn troch passivation. Dit fereasket it brûken fan in purge gas mei minimale soerstof ynhâld en levering oan de binnenste diameter fan 'e laske ferbining sûnder fersmoarging troch temperatuer kontrôle fan waarmte en soerstof kontrôle is ek wichtich om te foarkommen fan waarmte en soerstof. foarkomme ferlies fan corrosie ferset. Kontrolearje it produksjeproses te kommen ta repeatable en konsekwint heechweardige welds, likegoed as de soarchfâldige ôfhanneling fan RVS pipen en ûnderdielen by de produksje te kommen fersmoarging, binne essinsjele easken foar in hege kwaliteit piping systeem dat wjerstean corrosie en soarget foar lange-termyn produktive tsjinst.
Materialen brûkt yn hege suverens biofarmaseutyske roestfrij stiel piping systemen hawwe ûndergien in evolúsje nei ferbettere corrosie ferset oer de ôfrûne decade.Most roestfrij stiel brûkt foar 1980 wie 304 RVS omdat it wie relatyf goedkeap en in ferbettering oer de koper brûkt earder. net nedich spesjale preheat en post waarmte behannelingen.
Koartlyn, it brûken fan 316 RVS yn hege-suverheid piping applikaasjes hat west op 'e rise.Type 316 is fergelykber yn gearstalling oan Type 304, mar neist de chromium en nikkel alloying eleminten mienskiplik foar beide, befettet 316 oer 2% molybdenum, dy't gâns ferbettert corrosion 3163's, T 340 en 3163's ferset tsjin 3163's, T 34 en 31634. "L" klassen, hawwe in legere koalstof ynhâld as standert graden (0,035% vs. 0,08%).Dizze fermindering fan koalstof ynhâld is bedoeld om te ferminderjen it bedrach fan carbid delslach dat kin foarkomme fanwege welding. Dit is de foarming fan chromium carbide, dy't depletes de nôt grinzen fan de chromium susceptible metaal, "De sensaasje fan chromium susceptible metaal,"De sensibilisaasje fan carbide. is tiid en temperatuer ôfhinklik en is in grutter probleem doe't hân soldering.We hawwe sjen litten dat orbital welding fan super-austenitic RVS AL-6XN jout mear corrosie resistant welds as ferlykbere welds dien mei de hân. Dit komt omdat orbital welding jout sekuere kontrôle fan amperage, pulsaasje en timing, resultearret yn in legere en mear unifoarme waarmte-ynput as 34 hânmjittich welding graad as 30 hânmjittich welding graad as 30 "Lêsting en 30" welding graad. ly elimineert carbid delslach as faktor yn de ûntwikkeling fan corrosie yn piping systemen.
Heat-to-heat fariaasje fan RVS.Alhoewol't welding parameters en oare faktoaren kinne wurde hâlden binnen frij strakke tolerânsjes, der binne noch ferskillen yn de waarmte ynfier nedich om weld RVS fan waarmte oan waarmte. In waarmte nûmer is it lot nûmer tawiisd oan in spesifike RVS melt op it fabryk. s by 1538 ° C (2800 ° F), wylst alloyed metalen smelten binnen in berik fan temperatueren, ôfhinklik fan it type en konsintraasje fan elke alloy of spoare elemint oanwêzich. Om't gjin twa waarmte fan RVS sil befetsje krekt deselde konsintraasje fan elk elemint, welding skaaimerken sille fariearje fan furnace ta furnace.
SEM fan 316L pipe orbital welds op AOD piip (top) en EBR materiaal (ûnder) toande in signifikant ferskil yn de glêdens fan de weld bead.
Wylst in inkele welding proseduere kin wurkje foar de measte waarmte mei ferlykbere OD en muorre dikte, guon waarmte fereaskje minder stroomsterkte en guon fereaskje hegere stroomsterkte dan typysk.Om dizze reden, ferwaarming fan ferskillende materialen op de baan site moat wurde sekuer folge om foar te kommen potinsjele problemen.
Sulphur problem.Elemental swevel is in izererts-relatearre ûnreinheden dy't foar in grut part fuorthelle tidens de steelmaking proses.AISI Type 304 en 316 RVS wurde oantsjutte mei in maksimum swevel ynhâld fan 0,030%. ing (VIM + VAR), is it mooglik wurden om te produsearjen stielen dy't hiel bysûndere yn de folgjende manieren. harren gemyske gearstalling. It is opmurken dat de eigenskippen fan de weld swimbad feroarje doe't de swevel ynhâld fan it stiel is ûnder likernôch 0,008%. Dit komt troch it effekt fan swevel en yn mindere mjitte oare eleminten op 'e temperatuer koëffisjint fan' e floeistof swimbad, oerflakspanning karakteristyk fan it laske swimbad.
By tige lege swevel konsintraasjes (0,001% - 0,003%), de penetraasje fan de weld puddle wurdt hiel breed yn ferliking mei ferlykbere welds makke op middels swevel ynhâld materialen. Welds makke op lege swevel RVS piip sil hawwe bredere welds, wylst op dikker muorre piip (0,065 inches, of mear) sil der in grutte lassen lassen, of mear 1,66 mm. de lasstream is genôch om in folslein penetrearre las te meitsjen. Dit makket materialen mei in tige leech swevelynhâld dreger om te laskjen, benammen mei dikkere muorren. Oan 'e hegere ein fan' e swevelkonsintraasje yn 304 of 316 roestfrij stiel hat de weldkraal oanstriid om minder floeiend yn uterlik te wêzen en rûger as medium swevelynhâld, soe it ideale berik fan 0 oant 0% wêze. 0,017%, lykas spesifisearre yn ASTM A270 S2 foar buizen fan farmaseutyske kwaliteit.
Produsinten fan electropolished RVS piip hawwe opfallen dat sels matige nivo's fan swevel yn 316 of 316L RVS meitsje it dreech om te foldwaan oan de behoeften fan harren semiconductor en biopharmaceutical klanten foar glêde, pit-frije ynterieur oerflakken. ganese sulfide (MnS) "stringers" dy't fuortsmiten wurde by electropolishing en litte leechte yn it 0,25-1,0 mikron berik.
Makkers en leveransiers fan ElecPoTeLed Tubes ride de merk nei it gebrûk fan misdriuwen fan ultrizen fan it pipjen fan it pipjen fan it pipjen om te pittenken dan Smooth-oerflak gebieten binne wat hawwe wat jildige redenen foar de trend foar it trend Sulfur, "skjinner" materialen.
Arc deflection. Njonken it ferbetterjen fan de weldability fan RVS, de oanwêzigens fan guon swevel ek ferbetteret machinability. As gefolch, fabrikanten en fabrikanten neiging om te kiezen materialen oan de hegere ein fan de oantsjutte swevel ynhâld berik. Welding buizen mei hiel lege swevel konsintraasjes oan fittings, kleppen of oare buizen mei hegere swevel ynhâld sil wêze om't de kin meitsje welding lege swevel ynhâld rjochting. c deflection optreedt, de penetraasje wurdt djipper oan 'e leech-swevel kant as oan' e hege-swevel kant, dat is it tsjinoerstelde fan wat bart by it lassen fan buizen mei oerienkommende swevel konsintraasjes. Yn ekstreme gefallen, de weld kraal kin hielendal penetrearje it leech-sulfur materiaal en lit it ynterieur fan 'e las hielendal unfused (In swevel en fitting de swevel fan 'e sulveren, oan' e folchoarder fan 'e sulfur). ynhâld fan 'e piip, de Carpenter Steel Division fan Car-penter Technology Corporation fan Pennsylvania hat yntrodusearre in lege sulfur (0,005% max) 316 bar stock (Type 316L-SCQ) (VIM + VAR) ) foar it meitsjen fan fittings en oare komponinten bedoeld om laske oan lege sulfur pipen. ien.
De ferskowing nei it brûken fan lege-sulfur buizen is foar in grut part te tankjen oan de needsaak om te krijen glêde electropolished binnenste buis oerflakken. Wylst oerflak finish en electropolishing binne wichtich foar sawol de semiconductor yndustry en de biotech / farmaseutyske yndustry, SEMI, by it skriuwen fan de semiconductor yndustry spesifikaasje, spesifisearre dat 316L tubing foar proses gas linen moatte hawwe in 4% 0 optimum sulphur de sulfur 0, sulfur 0, 0, 0, 0, 4% 0 . hân, wizige harren ASTM 270 spesifikaasje te befetsje pharmazeutical-grade buizen dy't beheint de swevel ynhâld ta in berik fan 0,005 oan 0,017%. Dit moat resultearje yn minder welding swierrichheden yn ferliking mei legere berik sulfurs. Lykwols, it moat opmurken wurde dat sels binnen dit beheinde berik, arc deflection kin noch foarkomme doe't sekuer lassen de pipen en sulfur-swavel-swevel-passe pipes en hege swevel-past. ing fan it materiaal en kontrolearje foarôfgeand oan fabrication Solder komptabiliteit tusken heating.Production fan welds.
oare spoare-eleminten.Spoareleminten ynklusyf swevel, soerstof, aluminium, silisium en mangaan binne fûn om penetraasje te beynfloedzjen. Spoorhoeveelheden fan aluminium, silisium, kalsium, titanium en chromium oanwêzich yn it basismetaal as okside-ynklúzjes wurde ferbûn mei slakkenfoarming by it lassen.
De effekten fan 'e ferskate eleminten binne kumulatyf, sadat de oanwêzigens fan soerstof guon fan' e lege sweveleffekten kin kompensearje. Hege nivo's fan aluminium kinne it positive effekt op swevelpenetraasje tsjingean. Mangaan ferdampt by weldingtemperatuer en ôfsettings yn 'e sône dy't beynfloede is troch weldingwaarmte. leech mangaan en sels ultra-leech mangaan 316L materialen om dit ferlies fan korrosjebestriding te foarkommen.
Slag formation.Slag eilannen soms ferskine op de RVS kraal foar guon heats.This is ynherint in materiële probleem, mar soms feroarings yn welding parameters kinne minimalisearje dit, of feroarings yn de argon / wetterstof mingsel kin ferbetterje de weld. Pollard fûn dat de ferhâlding fan aluminium oan silisium yn it basismetaal beynfloedet slagg formaasje fan 0, om foar te kommen dat de plasque-foarming fan unwanted 0-holding. 10% en de silisium ynhâld op 0,5%. Lykwols, doe't de Al / Si ferhâlding is boppe dit nivo, bolfoarmige slag kin foarmje earder as de plaque type. Dit soarte fan slag kin ferlitte pits nei electropolishing, dat is net akseptabel foar hege-suverity applikaasjes. kin gefoelich wêze foar korrosje.
Single-run weld mei pulsation.Standert automatyske orbital buis welding is in single pass weld mei pulsed hjoeddeistige en trochgeande konstante snelheid rotation. Dizze technyk is geskikt foar pipe mei bûten diameters fan 1/8 "oant likernôch 7" en muorre diktes fan 0,083 "en ûnder. wêryn arcing is oanwêzich, mar gjin rotaasje optreedt. Nei dizze rotational fertraging, de elektrodes draait om de weld gewrichten oant de weld joins of oerlapet it earste diel fan 'e welding yn' e lêste laach fan welding.
Stap modus ("syngronisearre" welding). Foar fusion welding fan dikker muorre materialen, typysk grutter as 0,083 inch, de fúzje welding macht boarne kin brûkt wurde yn syngroane of stap modus. fan 0,5 oant 1,5 sekonden, ferlike mei de tsiende of hûndertste fan in twadde puls tiid foar konvinsjonele welding.This technyk kin effektyf weld 0,154 "of 6" dikke 40 gauge 40 tinne muorre piip mei 0,154 "of 6" muorre dikte. tings oan pipen dêr't der kin wêze ferskillen yn dimensional tolerances, wat misalignment of Materiaal termyske incompatibility. Dit soarte fan welding fereasket likernôch twa kear de bôge tiid fan konvinsjonele welding en is minder geskikt foar ultra-hege-suverheid (UHP) applikaasjes fanwege de bredere, rûger naad.
Programmierbere fariabelen.De hjoeddeiske generaasje fan welding macht boarnen binne microprocessor-basearre en winkel programma dy't spesifisearje numerike wearden foar las parameters foar in spesifike diameter (OD) en muorre dikte fan de piip te laske, ynklusyf purge tiid, welding hjoeddeistige, reis snelheid (RPM) ), oantal lagen en tiid per laach, puls tiid, downhill wire feed, ensafuorthinne. fakkel oscillaasje amplitude en dwelling tiid, AVC (arc voltage kontrôle te foarsjen konstante arc gap), en upslope.To fieren fúzje welding, ynstallearje de welding holle mei de passende elektrodes en pipe clamp Inserts op 'e piip en weromlûke de welding skema of programma út de macht boarne ûnthâld. De welding folchoarder wurdt inisjeare troch te drukken op in toetseboerd paniel toetseboerd en membraan knop of membraan.
Net-programmearbere fariabelen.Om konsekwint goede laskwaliteit te krijen, moatte de lasparameters soarchfâldich kontrolearre wurde. Dit wurdt berikt troch de krektens fan 'e laskrêftboarne en it lasprogramma, dat is in set ynstruksjes ynfierd yn 'e machtboarne, besteande út lasparameters, foar it lassen fan in spesifike grutte fan piip of piip. lykwols, bepaalde faktoaren en prosedueres oars as welding parameters moatte ek soarchfâldich kontrolearre. Dizze faktoaren befetsje it brûken fan goede ein tarieding apparatuer, goede skjinmeitsjen en ôfhanneljen praktiken, goede dimensional tolerances fan buizen of oare dielen wurdt laske, konsekwint wolfraam type en grutte, tige suvere inerte gassen, en soarchfâldich omtinken foar materiaal fariaasjes.- hege temperatuer.
De tariedingseasken foar pypeinlassen binne kritysker foar orbitallassen as hânlassen. Laske gewrichten foar orbitale pyplassen binne meastentiids fjouwerkante stumpgewrichten. Om de winske werhelling yn orbitaallassen te berikken, is krekte, konsekwinte, ferwurke einfoarrieding nedich. Om't de lasstroom ôfhinget fan de muorredikte, moatte de úteinen fjouwerkant wêze mei gjin bramen of OD-dikte-ID of OD-dikke-resultaat op 'e OD-dikke of oare id.
De pipe einen moatte passe tegearre yn 'e weld kop sadat der gjin merkber gat tusken de úteinen fan' e fjouwerkante butt joint.Although laske gewrichten mei lytse gatten kinne wurde berikt, weld kwaliteit kin negatyf beynfloede wurde. De grutter de gat, hoe mear kâns is der in probleem. ein tarieding draaibanken lykas dy makke troch Protem, Wachs, en oaren, faak brûkt foar it meitsjen fan glêde ein orbital welds geskikt foar Machtigingsformulier .Chop saws, hacksaws, band saws en tubing cutters binne net geskikt foar dit doel.
Neist de welding parameters dy't input macht te las, der binne oare fariabelen dy't kin hawwe in djip effekt op welding, mar se binne gjin diel fan de eigentlike welding proseduere. Dit omfettet it type en grutte fan wolfraam, it type en suverens fan it gas brûkt om shield de bôge en purge de binnenkant fan 'e las joint, de gas flow rate brûkt foar purging, it type fan' e holle en macht boarne, it type fan 'e gearfoeging en oare konfiguraasje. fariabelen en registrearje se op it welding skema. Bygelyks, it type fan gas wurdt beskôge as in wêzentlike fariabele yn de Welding Proseduere Specification (WPS) foar welding prosedueres te foldwaan oan de ASME Seksje IX Boiler en Pressure Vessel Code.
welding gas.Rustfrij stiel is resistint foar atmosfearyske soerstof oksidaasje by keamertemperatuer.As it wurdt ferwaarme ta syn smeltpunt (1530 ° C of 2800 ° F foar suver izer) it is maklik oxidized. Inert argon wurdt meast brûkt as in shielding gas en foar purging ynterne laske gewrichten troch de GTAW proses bepale de relative oksidaasje fan soerstof en GTAW proses. ation-induced discoloration dy't optreedt op of by de las nei welding. As it purge gas is net fan 'e heechste kwaliteit of as it purge systeem is net hielendal lek frij sadat in lytse hoemannichte lucht lekt yn it purge systeem, de oksidaasje kin wêze licht teal of blauwich. -99,997% suver, ôfhinklik fan de leveransier, en befettet 5-7 ppm fan soerstof en oare ûnreinheden, ynklusyf H2O, O2, CO2, koalwetterstoffen, ensfh, foar in totaal fan 40 ppm in maksimum. Argon mei hege suverens yn in silinder of floeibere argon yn in Dewar kin wêze 99,999% soerstof purifier 2,20% ppm, mei in totaal fan 99,999% ppm of purifier. s lykas Nanochem of Gatekeeper kinne brûkt wurde by purging te ferminderjen fersmoarging nivo oan de dielen per miljard (ppb) berik.
mingde gearstalling. Gas mingsels lykas 75% helium / 25% argon en 95% argon / 5% wetterstof kin brûkt wurde as shielding gassen foar spesjale applikaasjes. De twa mingselen produsearre waarmer welds as dy dien ûnder deselde programma ynstellings as argon. Helium mingsels binne benammen geskikt foar maksimale penetraasje troch fúzje welding op koalstof mingsel / hydrogonen mingsel yndustry of rieplachtsjen fan hydrogen mingsel yndustry. Hâldgas foar UHP-tapassingen. Waterstofgemiksels hawwe ferskate foardielen, mar ek serieuze neidielen. It foardiel is dat it in wietere plas en in glêdder lasflak makket, wat ideaal is foar it útfieren fan ultra-hege druk gasleveringssystemen mei in sa glêd mooglik ynderlik oerflak. gon.Dit effekt is optimaal op likernôch 5% wetterstof ynhâld. Guon brûke in 95/5% argon / wetterstof mingsel as in ID purge te ferbetterjen it uterlik fan de ynterne weld bead.
De weld bead mei help fan in wetterstof mingsel as de shielding gas is smeller, útsein dat de RVS hat in hiel lege swevel ynhâld en genereart mear waarmte yn 'e las as deselde hjoeddeiske ynstelling mei unmixed argon. In wichtige neidiel fan argon / wetterstof mingsels is dat de bôge is folle minder stabyl as suvere sulveren argon, en der kin feroarsaakje in misfúzjeargondency, en der kin feroarsaakje in misfúzjeargondency. ferdwine as in oare mingde gas boarne wurdt brûkt, wat suggerearret dat it kin wurde feroarsake troch fersmoarging of min mixing.Because de waarmte opwekt troch de bôge fariearret mei de wetterstof konsintraasje, in konstante konsintraasje is essinsjeel foar it berikken fan repeatable welds, en der binne ferskillen yn pre-mingd flessen gas. In oar neidiel is dat de libbensdoer fan wolfraam is sterk ferkoarte fan de wetterstof mingsel fan wolfraam is gâns ferkoarte fan de wetterstof gas mingsel foar it ûntbrekken fan de wetterstof gas mingsel is ferkoarte. d, it is rapportearre dat de bôge is dreger en de wolfraam kin moatte wurde ferfongen nei ien of twa welds.Argon / wetterstof mingsels kinne net brûkt wurde om weld koalstof stiel of titanium.
In ûnderskiedend skaaimerk fan it TIG-proses is dat it gjin elektroden ferbrûkt. Wolfram hat it heechste rylpunt fan elk metaal (6098 ° F; 3370 ° C) en is in goede elektroanenemitter, wêrtroch it benammen geskikt is foar gebrûk as in net-ferbrûkbere elektrode. Syn eigenskippen wurde ferbettere troch it tafoegjen fan 2% fan bepaalde seldsume ierde-oksiden, begjinnend oan chorarium-oksiden, lykas chorarium-oksiden of ferbetterjen arc stabiliteit.Pure wolfraam wurdt komselden brûkt yn GTAW fanwege de superieure eigenskippen fan cerium wolfraam, benammen foar orbital GTAW applications.Thorium wolfraam wurdt brûkt minder as yn it ferline omdat se binne wat radioaktyf.
Elektroden mei in gepolijst finish binne mear unifoarm yn grutte. In glêd oerflak is altyd de foarkar foar in rûch of inkonsekwint oerflak, as konsistinsje yn elektrodes mjitkunde is kritysk foar konsekwinte, unifoarm welding resultaten. Elektronen útstjoerd út de tip (DCEN) oerdrage waarmte fan de wolfraam tip oan de weld.A finer tip lit de hjoeddeiske tichtheid wurde holden it libben fan in koart, of is it kin resultearje hiel koart, of wolgaan. ically grind de elektrodes tip te garandearjen repeatability fan de wolfraam mjitkunde en weld repeatability.The stompe tip twingt de bôge fan de weld nei itselde plak op de wolfraam. De tip diameter kontrolearret de foarm fan de bôge en it bedrach fan penetraasje op in bepaalde stroom. gap.The arc gat foar in spesifike hjoeddeistige wearde bepaalt de spanning en dus de macht tapast oan de weld.
De elektrodegrutte en har tipdiameter wurde selektearre neffens de weldingstromintensiteit. As de stroom te heech is foar de elektrode of har tip, kin it metaal út 'e tip ferlieze, en it brûken fan elektroden mei in tipdiameter dy't te grut is foar de stroom kin arc drift feroarsaakje. 0.040″ diameter elektroden foar welding lytse presyzje Components.For repeatability fan it welding proses, wolfraam type en finish, lingte, taper hoek, diameter, tip diameter en arc gat moatte allegear wurde oantsjutte en controlled.For tube welding applikaasjes, cerium wolfraam is altyd oan te rieden omdat dit type hat in folle langer libben as oare soarten en hat poerbêst wolfraam karakteristyk arc ignition.
Foar mear ynformaasje kinne jo kontakt opnimme mei Barbara Henon, Technical Publications Manager, Arc Machines, Inc., 10280 Glenoaks Blvd., Pacoima, CA 91331.Phone: 818-896-9556.Fax: 818-890-3724.