Nota do editor: Pharmaceutical Online ten o pracer de presentar este artigo en catro partes sobre a soldadura orbital de tubaxes de bioprocesos escrito pola experta da industria Barbara Henon de Arc Machines. Este artigo está adaptado da presentación da Dra. Henon na conferencia ASME a finais do ano pasado.
Evitar a perda de resistencia á corrosión. A auga de alta pureza, como a destilada ou a auga para inxección de auga (WFI), é un axente de gravado moi agresivo para o aceiro inoxidable. Ademais, a WFI de grao farmacéutico cíclase a alta temperatura (80 °C) para manter a esterilidade. Existe unha sutil diferenza entre baixar a temperatura o suficiente para soportar organismos vivos letais para o produto e aumentala o suficiente para promover a produción de "roxo". O roxo é unha película marrón de composición variable causada pola corrosión dos compoñentes do sistema de tubaxes de aceiro inoxidable. A sucidade e os óxidos de ferro poden ser os compoñentes principais, pero tamén poden estar presentes varias formas de ferro, cromo e níquel. A presenza de roxo é letal para algúns produtos e a súa presenza pode provocar unha maior corrosión, aínda que a súa presenza noutros sistemas parece ser bastante benigna.
A soldadura pode afectar negativamente á resistencia á corrosión. A cor quente é o resultado do material oxidante depositado nas soldaduras e nas zonas hábiles durante a soldadura, é particularmente prexudicial e está asociada coa formación de vermello nos sistemas de auga farmacéuticos. A formación de óxido de cromo pode causar unha cor quente, deixando unha capa esgotada de cromo que é susceptible á corrosión. A cor quente pódese eliminar mediante decapado e moenda, eliminando o metal da superficie, incluída a capa subxacente esgotada de cromo, e restaurando a resistencia á corrosión a niveis próximos aos niveis do metal base. Non obstante, o decapado e a moenda son prexudiciais para o acabado superficial. A pasivación do sistema de tubaxes con ácido nítrico ou formulacións de axentes quelantes realízase para superar os efectos adversos da soldadura e a fabricación antes de que o sistema de tubaxes se poña en servizo. A análise de electróns Auger mostrou que a pasivación por quelación podería restaurar os cambios superficiais na distribución de osíxeno, cromo, ferro, níquel e manganeso que se produciron na soldadura e na zona afectada pola calor ao estado previo á soldadura. Non obstante, a pasivación só afecta á capa superficial exterior e non penetra por debaixo dos 50 angstroms, mentres que a coloración térmica pode estenderse. 1000 angstroms ou máis baixo a superficie.
Polo tanto, para instalar sistemas de tubaxes resistentes á corrosión preto de substratos non soldados, é importante tentar limitar os danos inducidos pola soldadura e a fabricación a niveis que se poidan recuperar substancialmente mediante pasivación. Isto require o uso dun gas de purga cun contido mínimo de osíxeno e subministración ao diámetro interior da unión soldada sen contaminación por osíxeno atmosférico ou humidade. O control preciso da entrada de calor e evitar o sobrequecemento durante a soldadura tamén son importantes para evitar a perda de resistencia á corrosión. O control do proceso de fabricación para lograr soldaduras repetibles e consistentes de alta calidade, así como a manipulación coidadosa das tubaxes e compoñentes de aceiro inoxidable durante a fabricación para evitar a contaminación, son requisitos esenciais para un sistema de tubaxes de alta calidade que resista a corrosión e proporcione un servizo produtivo a longo prazo.
Os materiais empregados nos sistemas de tubaxes de aceiro inoxidable biofarmacéutico de alta pureza experimentaron unha evolución cara a unha mellora da resistencia á corrosión durante a última década. A maior parte do aceiro inoxidable empregado antes de 1980 era o aceiro inoxidable 304 porque era relativamente barato e unha mellora con respecto ao cobre empregado anteriormente. De feito, os aceiros inoxidables da serie 300 son relativamente fáciles de mecanizar, pódense soldar por fusión sen unha perda indebida da súa resistencia á corrosión e non requiren tratamentos especiais de prequecemento nin de poscalor.
Recentemente, o uso de aceiro inoxidable 316 en aplicacións de tubaxes de alta pureza foi en aumento. O tipo 316 ten unha composición similar ao tipo 304, pero ademais dos elementos de aliaxe de cromo e níquel comúns a ambos, o 316 contén aproximadamente un 2 % de molibdeno, o que mellora significativamente a resistencia á corrosión do 316. Os tipos 304L e 316L, denominados graos "L", teñen un contido de carbono inferior ao dos graos estándar (0,035 % fronte a 0,08 %). Esta redución do contido de carbono ten como obxectivo reducir a cantidade de precipitación de carburo que pode producirse debido á soldadura. Trátase da formación de carburo de cromo, que esgota os límites de gran do metal base de cromo, o que o fai susceptible á corrosión. A formación de carburo de cromo, chamada "sensibilización", depende do tempo e da temperatura e é un problema maior cando se solda a man. Demostramos que a soldadura orbital do aceiro inoxidable superaustenítico AL-6XN proporciona soldaduras máis resistentes á corrosión que soldaduras similares feitas a man. Isto débese a que a soldadura orbital proporciona un control preciso de amperaxe, pulsación e temporización, o que resulta nunha entrada de calor menor e máis uniforme que a soldadura manual. A soldadura orbital en combinación cos graos "L" 304 e 316 elimina virtualmente a precipitación de carburo como factor no desenvolvemento da corrosión nos sistemas de tubaxes.
Variación do aceiro inoxidable entre capas. Aínda que os parámetros de soldadura e outros factores pódense manter dentro de tolerancias bastante axustadas, aínda existen diferenzas na entrada de calor necesaria para soldar o aceiro inoxidable dunha capa a outra. Un número de capa é o número de lote asignado a unha masa fundida específica de aceiro inoxidable na fábrica. A composición química exacta de cada lote rexístrase no Informe de probas de fábrica (MTR) xunto coa identificación do lote ou o número de capa. O ferro puro fúndese a 1538 °C (2800 °F), mentres que os metais aliados fúndense dentro dun rango de temperaturas, dependendo do tipo e a concentración de cada aliaxe ou oligoelemento presente. Dado que non hai dúas capas de aceiro inoxidable que conteñan exactamente a mesma concentración de cada elemento, as características da soldadura variarán dun forno a outro.
As soldaduras orbitais por microscopía electrónica (SEM) de tubos 316L en tubo AOD (arriba) e material EBR (abaixo) mostraron unha diferenza significativa na suavidade do cordón de soldadura.
Aínda que un único procedemento de soldadura pode funcionar para a maioría das quentas con diámetro exterior e grosor de parede similares, algunhas quentas requiren menos amperaxe e outras requiren unha amperaxe maior do habitual. Por este motivo, o quecemento de diferentes materiais no lugar de traballo debe controlarse coidadosamente para evitar posibles problemas. A miúdo, a nova quenta só require un pequeno cambio na amperaxe para lograr un procedemento de soldadura satisfactorio.
Problema do xofre. O xofre elemental é unha impureza relacionada co mineral de ferro que se elimina en gran medida durante o proceso de fabricación do aceiro. Os aceiros inoxidables AISI tipo 304 e 316 especifícanse cun contido máximo de xofre do 0,030 %. Co desenvolvemento de procesos modernos de refinación do aceiro, como a descarburación de argón e osíxeno (AOD) e as prácticas de fusión dobre ao baleiro, como a fusión por indución ao baleiro seguida de refusión por arco ao baleiro (VIM + VAR), fíxose posible producir aceiros que son moi especiais nos seguintes aspectos. a súa composición química. Observouse que as propiedades do baño de soldadura cambian cando o contido de xofre do aceiro é inferior a aproximadamente o 0,008 %. Isto débese ao efecto do xofre e, en menor medida, doutros elementos no coeficiente de temperatura da tensión superficial do baño de soldadura, o que determina as características de fluxo do baño de líquido.
A concentracións de xofre moi baixas (0,001 % - 0,003 %), a penetración do charco de soldadura faise moi ampla en comparación con soldaduras similares realizadas en materiais con contido medio de xofre. As soldaduras realizadas en tubos de aceiro inoxidable con baixo contido de xofre terán soldaduras máis anchas, mentres que en tubos de parede máis grosa (0,065 polgadas ou 1,66 mm ou máis) haberá unha maior tendencia a facer soldaduras. Soldadura por rebaixe. Cando a corrente de soldadura é suficiente para producir unha soldadura totalmente penetrada. Isto fai que os materiais con contido moi baixo de xofre sexan máis difíciles de soldar, especialmente con paredes máis grosas. No extremo superior da concentración de xofre no aceiro inoxidable 304 ou 316, o cordón de soldadura tende a ter un aspecto menos fluído e máis rugoso que os materiais con xofre medio. Polo tanto, para a soldabilidade, o contido ideal de xofre estaría no rango de aproximadamente 0,005 % a 0,017 %, como se especifica na norma ASTM A270 S2 para tubos de calidade farmacéutica.
Os produtores de tubos de aceiro inoxidable electropulido notaron que mesmo niveis moderados de xofre no aceiro inoxidable 316 ou 316L dificultan a satisfacción das necesidades dos seus clientes de semicondutores e biofarmacéuticos de superficies interiores lisas e sen picaduras. O uso da microscopía electrónica de varrido para verificar a lisura do acabado da superficie do tubo é cada vez máis común. Demostrouse que o xofre nos metais base forma inclusións non metálicas ou "fibróns" de sulfuro de manganeso (MnS) que se eliminan durante o electropulido e deixan ocos no rango de 0,25-1,0 micras.
Os fabricantes e provedores de tubos electropulidos están a impulsar o mercado cara ao uso de materiais con contido ultrabaixo de xofre para cumprir cos seus requisitos de acabado superficial. Non obstante, o problema non se limita aos tubos electropulidos, xa que nos tubos non electropulidos as inclusións elimínanse durante a pasivación do sistema de tubaxes. Demostrouse que os baleiros son máis propensos á formación de picaduras que as áreas de superficie lisas. Polo tanto, hai algunhas razóns válidas para a tendencia cara a materiais con baixo contido de xofre e "máis limpos".
Deflexión do arco. Ademais de mellorar a soldabilidade do aceiro inoxidable, a presenza dalgún xofre tamén mellora a maquinabilidade. Como resultado, os fabricantes e os fabricantes tenden a escoller materiais no extremo superior do rango de contido de xofre especificado. Soldar tubos con concentracións de xofre moi baixas a accesorios, válvulas ou outros tubos con maior contido de xofre pode crear problemas de soldadura porque o arco estará sesgado cara a tubos con baixo contido de xofre. Cando se produce a deflexión do arco, a penetración faise máis profunda no lado de baixo xofre que no lado de alto xofre, o que é o contrario do que ocorre ao soldar tubos con concentracións de xofre iguais. En casos extremos, o cordón de soldadura pode penetrar completamente o material de baixo xofre e deixar o interior da soldadura completamente sen fundir (Fihey e Simeneau, 1982). Para igualar o contido de xofre dos accesorios co contido de xofre do tubo, a División de Aceiro Carpenter de Carpenter Technology Corporation de Pensilvania introduciu un material de baixo xofre (0,005 % máx.) de 316 bar (Tipo 316L-SCQ) (VIM+VAR)) para a fabricación de accesorios e outros compoñentes destinados a ser soldados a tubaxes con baixo contido de xofre. Soldar dous materiais con moi baixo contido de xofre entre si é moito máis doado que soldar un material con moi baixo contido de xofre a un con maior contido de xofre.
O cambio cara ao uso de tubos con baixo contido de xofre débese en gran medida á necesidade de obter superficies interiores de tubos lisas e electropulidas. Aínda que o acabado superficial e o electropulido son importantes tanto para a industria dos semicondutores como para a industria biotecnolóxica/farmacéutica, SEMI, ao redactar a especificación da industria dos semicondutores, especificou que os tubos 316L para as liñas de gas de proceso deben ter un tapón de xofre ao 0,004 % para un rendemento óptimo nos extremos superficiais. A ASTM, por outra banda, modificou a súa especificación ASTM 270 para incluír tubos de grao farmacéutico que limitan o contido de xofre a un rango de 0,005 a 0,017 %. Isto debería resultar en menos dificultades de soldadura en comparación cos xofres de rango inferior. Non obstante, débese ter en conta que mesmo dentro deste rango limitado, aínda pode producirse unha deflexión do arco ao soldar tubos con baixo contido de xofre a tubos ou accesorios con alto contido de xofre, e os instaladores deben controlar coidadosamente o quecemento do material e comprobar antes da fabricación a compatibilidade da soldadura entre os quecementos. Produción de soldaduras.
outros oligoelementos. Descubriuse que os oligoelementos, como o xofre, o osíxeno, o aluminio, o silicio e o manganeso, afectan á penetración. As cantidades residuais de aluminio, silicio, calcio, titanio e cromo presentes no metal base como inclusións de óxido están asociadas á formación de escoria durante a soldadura.
Os efectos dos distintos elementos son acumulativos, polo que a presenza de osíxeno pode compensar algúns dos efectos do baixo contido de xofre. Os niveis altos de aluminio poden contrarrestar o efecto positivo na penetración do xofre. O manganeso volátiliza á temperatura de soldadura e deposítase na zona afectada pola calor da soldadura. Estes depósitos de manganeso están asociados á perda de resistencia á corrosión (véxase Cohen, 1997). A industria dos semicondutores está a experimentar actualmente con materiais 316L con baixo contido de manganeso e mesmo con contido ultrabaixo de manganeso para evitar esta perda de resistencia á corrosión.
Formación de escoria. As illas de escoria aparecen ocasionalmente no cordón de aceiro inoxidable durante algunhas quentadas. Isto é inherentemente un problema do material, pero ás veces os cambios nos parámetros de soldadura poden minimizar isto, ou os cambios na mestura de argón/hidróxeno poden mellorar a soldadura. Pollard descubriu que a proporción de aluminio e silicio no metal base afecta á formación de escoria. Para evitar a formación de escoria de tipo placa non desexada, recomenda manter o contido de aluminio no 0,010 % e o contido de silicio no 0,5 %. Non obstante, cando a proporción Al/Si está por riba deste nivel, pode formarse escoria esférica en lugar do tipo placa. Este tipo de escoria pode deixar pozos despois do electropulido, o que é inaceptable para aplicacións de alta pureza. As illas de escoria que se forman no diámetro exterior da soldadura poden causar unha penetración desigual da pasada do diámetro interior e poden resultar nunha penetración insuficiente. As illas de escoria que se forman no cordón de soldadura do diámetro interior poden ser susceptibles á corrosión.
Soldadura dunha soa pasada con pulsación. A soldadura orbital automática estándar de tubos é unha soldadura dunha soa pasada con corrente pulsada e rotación continua a velocidade constante. Esta técnica é axeitada para tubos con diámetros exteriores de 1/8″ a aproximadamente 7″ e grosores de parede de 0,083″ ou menos. Despois dunha prepurga temporizada, prodúcese a formación de arcos. A penetración da parede do tubo realízase durante un retardo temporizado no que hai presenza de arcos pero non se produce rotación. Despois deste retardo de rotación, o eléctrodo xira arredor da unión soldada ata que a soldadura se une ou se solapa coa parte inicial da soldadura durante a última capa de soldadura. Cando se completa a conexión, a corrente diminúe nunha caída temporizada.
Modo escalonado (soldadura "sincronizada"). Para a soldadura por fusión de materiais de paredes máis grosas, normalmente superiores a 0,083 polgadas, a fonte de enerxía para a soldadura por fusión pódese usar en modo síncrono ou escalonado. No modo síncrono ou escalonado, o pulso de corrente de soldadura sincronízase coa carreira, polo que o rotor está estacionario para unha máxima penetración durante os pulsos de corrente alta e móvese durante os pulsos de corrente baixa. As técnicas síncronas usan tempos de pulso máis longos, da orde de 0,5 a 1,5 segundos, en comparación co tempo de pulso dunha décima ou centésima de segundo para a soldadura convencional. Esta técnica pode soldar eficazmente tubos de parede fina de calibre 40 de 0,154″ ou 6″ de grosor con espesor de parede de 0,154″ ou 6″. A técnica escalonada produce unha soldadura máis ancha, o que a fai tolerante a fallos e útil para soldar pezas irregulares, como accesorios de tubos, a tubos onde pode haber diferenzas nas tolerancias dimensionais, algún desalineamento ou incompatibilidade térmica do material. Este tipo de soldadura require aproximadamente o dobre do tempo de arco da soldadura convencional e é menos axeitado para aplicacións de ultra alta pureza (UHP) debido á costura máis ancha e rugosa.
Variables programables. A xeración actual de fontes de alimentación para soldadura baséase en microprocesadores e almacena programas que especifican valores numéricos para os parámetros de soldadura para un diámetro (OD) e un grosor de parede específicos do tubo a soldar, incluíndo o tempo de purga, a corrente de soldadura, a velocidade de desprazamento (RPM)), o número de capas e o tempo por capa, o tempo de pulso, o tempo de descenso, etc. Para as soldaduras de tubos orbitais con fío de recheo engadido, os parámetros do programa incluirán a velocidade de alimentación do fío, a amplitude de oscilación da tocha e o tempo de permanencia, o AVC (control da tensión do arco para proporcionar un espazo de arco constante) e a pendente ascendente. Para realizar a soldadura por fusión, instale o cabezal de soldadura co eléctrodo e os insertos de abrazadera de tubo axeitados no tubo e recupere o programa ou programa de soldadura da memoria da fonte de alimentación. A secuencia de soldadura iníciase premendo un botón ou unha tecla do panel de membrana e a soldadura continúa sen intervención do operador.
Variables non programables. Para obter unha calidade de soldadura consistente, os parámetros de soldadura deben controlarse coidadosamente. Isto conséguese mediante a precisión da fonte de alimentación de soldadura e o programa de soldadura, que é un conxunto de instrucións introducidas na fonte de alimentación, que consiste en parámetros de soldadura, para soldar un tamaño específico de tubo ou tubaxe. Tamén debe haber un conxunto eficaz de estándares de soldadura, especificando os criterios de aceptación da soldadura e algún sistema de inspección e control de calidade da soldadura para garantir que a soldadura cumpre os estándares acordados. Non obstante, certos factores e procedementos distintos dos parámetros de soldadura tamén deben controlarse coidadosamente. Estes factores inclúen o uso de bos equipos de preparación de extremos, boas prácticas de limpeza e manipulación, boas tolerancias dimensionais dos tubos ou outras pezas que se van soldar, tipo e tamaño consistentes de tungsteno, gases inertes altamente purificados e atención coidadosa ás variacións do material. - alta temperatura.
Os requisitos de preparación para a soldadura de extremos de tubos son máis críticos para a soldadura orbital que para a soldadura manual. As unións soldadas para a soldadura orbital de tubos adoitan ser unións a tope cadradas. Para lograr a repetibilidade desexada na soldadura orbital, requírese unha preparación de extremos precisa, consistente e mecanizada. Dado que a corrente de soldadura depende do grosor da parede, os extremos deben ser cadrados sen rebabas nin biseles no diámetro exterior ou interior (DE ou DI), o que resultaría en diferentes grosores de parede.
Os extremos do tubo deben encaixar no cabezal de soldadura para que non haxa un espazo perceptible entre os extremos da unión a tope cadrada. Aínda que se poden lograr unións soldadas con pequenos espazos, a calidade da soldadura pode verse afectada negativamente. Canto maior sexa o espazo, maior será a probabilidade de que haxa un problema. Unha montaxe deficiente pode provocar un fallo completo da soldadura. As serras para tubos fabricadas por George Fischer e outros que cortan o tubo e afrontan os extremos do tubo na mesma operación, ou os tornos portátiles de preparación de extremos como os fabricados por Protem, Wachs e outros, úsanse a miúdo para facer soldaduras orbitais de extremos lisos axeitadas para o mecanizado. As serras de corte, as serras para metal, as serras de cinta e os cortadores de tubos non son axeitados para este propósito.
Ademais dos parámetros de soldadura que introducen potencia para soldar, existen outras variables que poden ter un efecto profundo na soldadura, pero non forman parte do procedemento de soldadura real. Isto inclúe o tipo e o tamaño do tungsteno, o tipo e a pureza do gas utilizado para protexer o arco e purgar o interior da unión soldada, o caudal de gas utilizado para a purga, o tipo de cabezal e fonte de enerxía utilizada, a configuración da unión e calquera outra información relevante. Chamámoslles a estas variables "non programables" e rexistrámolas no programa de soldadura. Por exemplo, o tipo de gas considérase unha variable esencial na Especificación do Procedemento de Soldadura (WPS) para que os procedementos de soldadura cumpran co Código de Caldeiras e Recipientes a Presión da Sección IX da ASME. Os cambios no tipo de gas ou nas porcentaxes da mestura de gases, ou a eliminación da purga do ID requiren a revalidación do procedemento de soldadura.
gas de soldadura. O aceiro inoxidable é resistente á oxidación do osíxeno atmosférico á temperatura ambiente. Cando se quenta ata o seu punto de fusión (1530 °C ou 2800 °F para ferro puro), oxídase facilmente. O argón inerte úsase máis habitualmente como gas de protección e para purgar unións soldadas internas mediante o proceso GTAW orbital. A pureza do gas en relación co osíxeno e a humidade determina a cantidade de decoloración inducida pola oxidación que se produce na soldadura ou preto dela despois da soldadura. Se o gas de purga non é da máis alta calidade ou se o sistema de purga non está completamente libre de fugas, de tal xeito que unha pequena cantidade de aire se filtra no sistema de purga, a oxidación pode ser de cor verde azulado claro ou azulada. Por suposto, ningunha limpeza dará lugar á superficie negra e crocante que comunmente se denomina "adozada". O argón de grao de soldadura subministrado en cilindros ten unha pureza do 99,996-99,997 %, dependendo do provedor, e contén de 5 a 7 ppm de osíxeno e outras impurezas, incluíndo H2O, O2, CO2, hidrocarburos, etc., para un total de 40 ppm. un máximo. O argón de alta pureza nun cilindro ou o argón líquido nun Dewar pode ter unha pureza do 99,999 % ou 10 ppm de impurezas totais, cun máximo de 2 ppm de osíxeno. NOTA: Os purificadores de gas como Nanochem ou Gatekeeper pódense usar durante a purga para reducir os niveis de contaminación ao rango de partes por billón (ppb).
composición mixta. As mesturas de gases como 75 % de helio/25 % de argón e 95 % de argón/5 % de hidróxeno pódense usar como gases de protección para aplicacións especiais. As dúas mesturas produciron soldaduras máis quentes que as realizadas cos mesmos axustes de programa que o argón. As mesturas de helio son especialmente axeitadas para a máxima penetración por soldadura por fusión en aceiro ao carbono. Un consultor da industria dos semicondutores defende o uso de mesturas de argón/hidróxeno como gases de protección para aplicacións UHP. As mesturas de hidróxeno teñen varias vantaxes, pero tamén algunhas desvantaxes graves. A vantaxe é que produce un charco máis húmido e unha superficie de soldadura máis lisa, o que é ideal para implementar sistemas de subministración de gas a presión ultra alta cunha superficie interior o máis lisa posible. A presenza de hidróxeno proporciona unha atmosfera redutora, polo que se hai trazas de osíxeno na mestura de gases, a soldadura resultante terá un aspecto máis limpo e con menos decoloración que unha concentración de osíxeno similar en argón puro. Este efecto é óptimo cun contido de hidróxeno de aproximadamente o 5 %. Algúns usan unha mestura de argón/hidróxeno de 95/5 % como purga de identificación para mellorar o aspecto do cordón de soldadura interno.
O cordón de soldadura que usa unha mestura de hidróxeno como gas de protección é máis estreito, agás que o aceiro inoxidable ten un contido de xofre moi baixo e xera máis calor na soldadura que a mesma configuración de corrente con argón sen mesturar. Unha desvantaxe significativa das mesturas de argón/hidróxeno é que o arco é moito menos estable que o argón puro e existe unha tendencia a que o arco se desvíe, o suficientemente grave como para causar unha fusión incorrecta. A deriva do arco pode desaparecer cando se usa unha fonte de gas mesturado diferente, o que suxire que pode ser causada por contaminación ou por unha mestura deficiente. Debido a que a calor xerada polo arco varía coa concentración de hidróxeno, unha concentración constante é esencial para lograr soldaduras repetibles e hai diferenzas no gas embotellado premesturado. Outra desvantaxe é que a vida útil do volframio redúcese considerablemente cando se usa unha mestura de hidróxeno. Aínda que non se determinou a razón do deterioro do volframio do gas mesturado, informouse de que o arco é máis difícil e que pode ser necesario substituír o volframio despois dunha ou dúas soldaduras. As mesturas de argón/hidróxeno non se poden usar para soldar aceiro ao carbono ou titanio.
Unha característica distintiva do proceso TIG é que non consome electrodos. O volframio ten o punto de fusión máis alto de calquera metal (3370 °C) e é un bo emisor de electróns, o que o fai especialmente axeitado para o seu uso como electrodo non consumible. As súas propiedades melloran engadindo o 2 % de certos óxidos de terras raras como o cerio, o óxido de lantano ou o óxido de torio para mellorar o arranque e a estabilidade do arco. O volframio puro raramente se usa en GTAW debido ás propiedades superiores do volframio de cerio, especialmente para aplicacións GTAW orbitais. O volframio de torio úsase menos que no pasado porque son algo radioactivos.
Os eléctrodos cun acabado pulido teñen un tamaño máis uniforme. Unha superficie lisa sempre é preferible a unha superficie rugosa ou inconsistente, xa que a consistencia na xeometría do eléctrodo é fundamental para obter resultados de soldadura uniformes e consistentes. Os electróns emitidos pola punta (DCEN) transfiren a calor da punta de tungsteno á soldadura. Unha punta máis fina permite que a densidade de corrente se manteña moi alta, pero pode resultar nunha vida útil máis curta do tungsteno. Para a soldadura orbital, é importante rectificar mecanicamente a punta do eléctrodo para garantir a repetibilidade da xeometría do tungsteno e a repetibilidade da soldadura. A punta roma forza o arco desde a soldadura ao mesmo punto no tungsteno. O diámetro da punta controla a forma do arco e a cantidade de penetración a unha corrente particular. O ángulo de conicidade afecta as características de corrente/tensión do arco e debe especificarse e controlarse. A lonxitude do tungsteno é importante porque se pode usar unha lonxitude coñecida de tungsteno para axustar a separación do arco. A separación do arco para un valor de corrente específico determina a tensión e, polo tanto, a potencia aplicada á soldadura.
O tamaño do eléctrodo e o diámetro da súa punta escóllense segundo a intensidade da corrente de soldadura. Se a corrente é demasiado alta para o eléctrodo ou a súa punta, pode perder metal da punta e o uso de eléctrodos cun diámetro de punta demasiado grande para a corrente pode causar deriva do arco. Especificamos os diámetros do eléctrodo e da punta segundo o grosor da parede da unión soldada e usamos un diámetro de 0,0625 para case todo ata un grosor de parede de 0,093″, a menos que o uso estea deseñado para ser usado con eléctrodos de 0,040″ de diámetro para soldar compoñentes de precisión pequenos. Para a repetibilidade do proceso de soldadura, débense especificar e controlar o tipo e o acabado de tungsteno, a lonxitude, o ángulo de conicidade, o diámetro, o diámetro da punta e a separación do arco. Para aplicacións de soldadura de tubos, sempre se recomenda o tungsteno de cerio porque este tipo ten unha vida útil moito máis longa que outros tipos e ten excelentes características de ignición do arco. O tungsteno de cerio non é radioactivo.
Para obter máis información, póñase en contacto con Barbara Henon, directora de publicacións técnicas de Arc Machines, Inc., 10280 Glenoaks Blvd., Pacoima, CA 91331. Teléfono: 818-896-9556. Fax: 818-890-3724.