संपादक का नोट: फार्मास्युटिकल ऑनलाइन को आर्क मशीन्स के उद्योग विशेषज्ञ बारबरा हेनॉन द्वारा बायोप्रोसेस पाइपिंग की कक्षीय वेल्डिंग पर इस चार-भाग वाले लेख को प्रस्तुत करते हुए खुशी हो रही है। यह लेख पिछले साल के अंत में एएसएमई सम्मेलन में डॉ. हेनॉन की प्रस्तुति से लिया गया है।
संक्षारण प्रतिरोध के नुकसान को रोकें। डीआई या डब्ल्यूएफआई जैसे उच्च शुद्धता वाला पानी स्टेनलेस स्टील के लिए एक बहुत ही आक्रामक उपकरण है। इसके अलावा, फार्मास्युटिकल ग्रेड डब्ल्यूएफआई को बाँझपन बनाए रखने के लिए उच्च तापमान (80 डिग्री सेल्सियस) पर चक्रित किया जाता है। उत्पाद के लिए घातक जीवित जीवों का समर्थन करने के लिए तापमान को कम करने और "रूज" उत्पादन को बढ़ावा देने के लिए पर्याप्त तापमान बढ़ाने के बीच एक सूक्ष्म अंतर है। रूज स्टेनलेस स्टील पाइपिंग सिस्टम घटकों के संक्षारण के कारण अलग-अलग संरचना की एक भूरे रंग की फिल्म है। गंदगी और लौह ऑक्साइड हो सकते हैं मुख्य घटक हों, लेकिन लोहा, क्रोमियम और निकल के विभिन्न रूप भी मौजूद हो सकते हैं। रूज की उपस्थिति कुछ उत्पादों के लिए घातक है और इसकी उपस्थिति आगे क्षरण का कारण बन सकती है, हालांकि अन्य प्रणालियों में इसकी उपस्थिति काफी सौम्य प्रतीत होती है।
वेल्डिंग संक्षारण प्रतिरोध पर प्रतिकूल प्रभाव डाल सकती है। गर्म रंग वेल्डिंग के दौरान वेल्ड और एचएजेड पर जमा ऑक्सीकरण सामग्री का परिणाम है, विशेष रूप से हानिकारक है, और फार्मास्युटिकल जल प्रणालियों में रूज के गठन से जुड़ा हुआ है। क्रोमियम ऑक्साइड गठन एक गर्म रंग का कारण बन सकता है, जो क्रोमियम-क्षीण परत को पीछे छोड़ देता है जो संक्षारण के लिए अतिसंवेदनशील होता है। गर्म रंग को अचार और पीसकर हटाया जा सकता है, सतह से धातु को हटाकर, अंतर्निहित क्रोमियम-क्षीण परत सहित, और पुनर्स्थापित किया जा सकता है आधार धातु के स्तर के करीब के स्तर में संक्षारण प्रतिरोध को शामिल करना। हालांकि, अचार बनाना और पीसना सतह की फिनिश के लिए हानिकारक है। पाइपिंग प्रणाली को सेवा में लाने से पहले वेल्डिंग और फैब्रिकेशन के प्रतिकूल प्रभावों को दूर करने के लिए नाइट्रिक एसिड या चेलेटिंग एजेंट फॉर्मूलेशन के साथ पाइपिंग सिस्टम का निष्क्रियकरण किया जाता है। ऑगर इलेक्ट्रॉन विश्लेषण से पता चला है कि केलेशन निष्क्रियता वेल्ड और गर्मी प्रभावित क्षेत्र में होने वाले ऑक्सीजन, क्रोमियम, लौह, निकल और मैंगनीज के वितरण में सतह परिवर्तन को बहाल कर सकती है। पूर्व-वेल्ड अवस्था में। हालाँकि, निष्क्रियता केवल बाहरी सतह परत को प्रभावित करती है और 50 एंगस्ट्रॉम से नीचे प्रवेश नहीं करती है, जबकि थर्मल रंगाई सतह के नीचे 1000 एंगस्ट्रॉम या उससे अधिक तक फैल सकती है।
इसलिए, बिना वेल्डेड सब्सट्रेट्स के नजदीक संक्षारण प्रतिरोधी पाइपिंग सिस्टम स्थापित करने के लिए, वेल्डिंग और फैब्रिकेशन-प्रेरित क्षति को उन स्तरों तक सीमित करने का प्रयास करना महत्वपूर्ण है जिन्हें निष्क्रियता द्वारा काफी हद तक पुनर्प्राप्त किया जा सकता है। इसके लिए न्यूनतम ऑक्सीजन सामग्री के साथ एक शुद्ध गैस का उपयोग और वायुमंडलीय ऑक्सीजन या नमी से संदूषण के बिना वेल्डेड जोड़ के अंदरूनी व्यास तक वितरण की आवश्यकता होती है। संक्षारण प्रतिरोध के नुकसान को रोकने के लिए गर्मी इनपुट का सटीक नियंत्रण और वेल्डिंग के दौरान ओवरहीटिंग से बचना भी महत्वपूर्ण है। दोहराव प्राप्त करने के लिए विनिर्माण प्रक्रिया को नियंत्रित करना सक्षम और लगातार उच्च गुणवत्ता वाले वेल्ड, साथ ही संदूषण को रोकने के लिए विनिर्माण के दौरान स्टेनलेस स्टील पाइप और घटकों की सावधानीपूर्वक हैंडलिंग, उच्च गुणवत्ता वाले पाइपिंग सिस्टम के लिए आवश्यक आवश्यकताएं हैं जो संक्षारण का प्रतिरोध करती हैं और दीर्घकालिक उत्पादक सेवा प्रदान करती हैं।
उच्च शुद्धता वाले बायोफार्मास्यूटिकल स्टेनलेस स्टील पाइपिंग सिस्टम में उपयोग की जाने वाली सामग्रियों में पिछले एक दशक में बेहतर संक्षारण प्रतिरोध की दिशा में विकास हुआ है। 1980 से पहले इस्तेमाल किया जाने वाला अधिकांश स्टेनलेस स्टील 304 स्टेनलेस स्टील था क्योंकि यह अपेक्षाकृत सस्ता था और पहले इस्तेमाल किए गए तांबे की तुलना में बेहतर था। वास्तव में, 300 श्रृंखला स्टेनलेस स्टील मशीन के लिए अपेक्षाकृत आसान हैं, उनके संक्षारण प्रतिरोध के अनुचित नुकसान के बिना फ्यूजन वेल्डेड किया जा सकता है, और विशेष प्रीहीट और पोस्ट हीट उपचार की आवश्यकता नहीं होती है।
हाल ही में, उच्च शुद्धता वाले पाइपिंग अनुप्रयोगों में 316 स्टेनलेस स्टील का उपयोग बढ़ रहा है। टाइप 316 संरचना में टाइप 304 के समान है, लेकिन दोनों में सामान्य क्रोमियम और निकल मिश्र धातु तत्वों के अलावा, 316 में लगभग 2% मोलिब्डेनम होता है, जो 316 के संक्षारण प्रतिरोध में काफी सुधार करता है। टाइप 304 एल और 316 एल, जिन्हें "एल" ग्रेड कहा जाता है, में कम कार्बन होता है मानक ग्रेड (0.035% बनाम 0.08%) की तुलना में सामग्री। कार्बन सामग्री में इस कमी का उद्देश्य वेल्डिंग के कारण होने वाली कार्बाइड वर्षा की मात्रा को कम करना है। यह क्रोमियम कार्बाइड का निर्माण है, जो क्रोमियम बेस धातु की अनाज सीमाओं को कम कर देता है, जिससे यह संक्षारण के लिए अतिसंवेदनशील हो जाता है। क्रोमियम कार्बाइड का गठन, जिसे "संवेदीकरण" कहा जाता है, समय और तापमान पर निर्भर है और हाथ से सोल्डरिंग करते समय एक बड़ी समस्या है। हमने दिखाया है कि सुपर-ऑस्टन की कक्षीय वेल्डिंग इटिक स्टेनलेस स्टील AL-6XN हाथ से किए गए समान वेल्ड की तुलना में अधिक संक्षारण प्रतिरोधी वेल्ड प्रदान करता है। ऐसा इसलिए है क्योंकि ऑर्बिटल वेल्डिंग एम्परेज, पल्सेशन और टाइमिंग का सटीक नियंत्रण प्रदान करता है, जिसके परिणामस्वरूप मैनुअल वेल्डिंग की तुलना में कम और अधिक समान गर्मी इनपुट होता है। "एल" ग्रेड 304 और 316 के संयोजन में ऑर्बिटल वेल्डिंग पाइपिंग सिस्टम में जंग के विकास में एक कारक के रूप में कार्बाइड वर्षा को लगभग समाप्त कर देता है।
स्टेनलेस स्टील की हीट-टू-हीट भिन्नता। हालांकि वेल्डिंग मापदंडों और अन्य कारकों को काफी सख्त सहनशीलता के भीतर रखा जा सकता है, फिर भी स्टेनलेस स्टील को हीट से हीट तक वेल्ड करने के लिए आवश्यक हीट इनपुट में अंतर होता है। हीट नंबर कारखाने में एक विशिष्ट स्टेनलेस स्टील को पिघलाने के लिए निर्दिष्ट लॉट नंबर होता है। प्रत्येक बैच की सटीक रासायनिक संरचना को बैच पहचान या हीट नंबर के साथ फैक्टरी टेस्ट रिपोर्ट (एमटीआर) पर दर्ज किया जाता है। शुद्ध लोहा 1538 डिग्री सेल्सियस (2800 डिग्री फारेनहाइट) पर पिघलता है, जबकि मिश्र धातु धातुएं तापमान की एक सीमा के भीतर पिघलती हैं। , मौजूद प्रत्येक मिश्र धातु या ट्रेस तत्व के प्रकार और एकाग्रता पर निर्भर करता है। चूंकि स्टेनलेस स्टील की किसी भी दो हीट में प्रत्येक तत्व की बिल्कुल समान सांद्रता नहीं होगी, इसलिए वेल्डिंग की विशेषताएं भट्ठी से भट्ठी में भिन्न होंगी।
AOD पाइप (ऊपर) और EBR सामग्री (नीचे) पर 316L पाइप ऑर्बिटल वेल्ड के SEM ने वेल्ड बीड की चिकनाई में महत्वपूर्ण अंतर दिखाया।
जबकि एकल वेल्डिंग प्रक्रिया समान ओडी और दीवार की मोटाई के साथ अधिकांश हीट के लिए काम कर सकती है, कुछ हीट के लिए कम एम्परेज की आवश्यकता होती है और कुछ के लिए सामान्य से अधिक एम्परेज की आवश्यकता होती है। इस कारण से, संभावित समस्याओं से बचने के लिए कार्य स्थल पर विभिन्न सामग्रियों के हीटिंग को सावधानीपूर्वक ट्रैक किया जाना चाहिए। अक्सर, एक संतोषजनक वेल्डिंग प्रक्रिया को प्राप्त करने के लिए नई गर्मी के लिए एम्परेज में केवल एक छोटे से बदलाव की आवश्यकता होती है।
सल्फर की समस्या। मौलिक सल्फर एक लौह अयस्क से संबंधित अशुद्धता है जिसे स्टील बनाने की प्रक्रिया के दौरान काफी हद तक हटा दिया जाता है। एआईएसआई प्रकार 304 और 316 स्टेनलेस स्टील को 0.030% की अधिकतम सल्फर सामग्री के साथ निर्दिष्ट किया जाता है। आधुनिक स्टील रिफाइनिंग प्रक्रियाओं जैसे कि आर्गन ऑक्सीजन डीकार्बराइजेशन (एओडी) और दोहरी वैक्यूम पिघलने की प्रथाओं जैसे वैक्यूम इंडक्शन मेल्टिंग के बाद वैक्यूम आर्क रीमेल्टिंग (वीआईएम + वीएआर) के विकास के साथ, उत्पादन करना संभव हो गया है। स्टील जो निम्नलिखित मायनों में बहुत खास हैं: उनकी रासायनिक संरचना। यह देखा गया है कि वेल्ड पूल के गुण तब बदल जाते हैं जब स्टील की सल्फर सामग्री लगभग 0.008% से कम होती है। यह वेल्ड पूल की सतह के तनाव के तापमान गुणांक पर सल्फर और कुछ हद तक अन्य तत्वों के प्रभाव के कारण होता है, जो तरल पूल की प्रवाह विशेषताओं को निर्धारित करता है।
बहुत कम सल्फर सांद्रता (0.001% - 0.003%) पर, वेल्ड पोखर की पैठ मध्यम सल्फर सामग्री सामग्री पर बने समान वेल्ड की तुलना में बहुत व्यापक हो जाती है। कम सल्फर स्टेनलेस स्टील पाइप पर बने वेल्ड में व्यापक वेल्ड होंगे, जबकि मोटी दीवार पाइप (0.065 इंच, या 1.66 मिमी या अधिक) पर वेल्ड बनाने की प्रवृत्ति अधिक होगी। रिसेस वेल्डिंग। जब वेल्डिंग करंट पूरी तरह से प्रवेशित वेल्ड का उत्पादन करने के लिए पर्याप्त होता है। इससे सामग्री बनती है बहुत कम सल्फर सामग्री वेल्ड करने के लिए और अधिक कठिन है, खासकर मोटी दीवारों के साथ। 304 या 316 स्टेनलेस स्टील में सल्फर एकाग्रता के उच्च अंत में, वेल्ड बीड दिखने में कम तरल होता है और मध्यम सल्फर सामग्री की तुलना में मोटा होता है। इसलिए, वेल्डेबिलिटी के लिए, आदर्श सल्फर सामग्री लगभग 0.005% से 0.017% की सीमा में होगी, जैसा कि फार्मास्युटिकल गुणवत्ता वाले टयूबिंग के लिए एएसटीएम ए 270 एस 2 में निर्दिष्ट है।
इलेक्ट्रोपोलिश्ड स्टेनलेस स्टील पाइप के निर्माताओं ने देखा है कि 316 या 316L स्टेनलेस स्टील में सल्फर का मध्यम स्तर भी उनके सेमीकंडक्टर और बायोफार्मास्युटिकल ग्राहकों की चिकनी, गड्ढे-मुक्त आंतरिक सतहों की जरूरतों को पूरा करना मुश्किल बना देता है। ट्यूब की सतह की चिकनाई को सत्यापित करने के लिए स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी का उपयोग तेजी से आम हो गया है। आधार धातुओं में सल्फर को गैर-धातु समावेशन या मैंगनीज सल्फाइड (एमएनएस) "स्ट्रिंगर्स" बनाने के लिए दिखाया गया है जिन्हें हटा दिया जाता है। इलेक्ट्रोपॉलिशिंग के दौरान और 0.25-1.0 माइक्रोन रेंज में रिक्त स्थान छोड़ें।
इलेक्ट्रोपॉलिश ट्यूबों के निर्माता और आपूर्तिकर्ता अपनी सतह खत्म आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए अल्ट्रा-लो सल्फर सामग्री के उपयोग की ओर बाजार को प्रेरित कर रहे हैं। हालांकि, समस्या इलेक्ट्रोपॉलिश ट्यूबों तक सीमित नहीं है, क्योंकि गैर-इलेक्ट्रो पॉलिश ट्यूबों में पाइपिंग सिस्टम के पारित होने के दौरान समावेशन हटा दिए जाते हैं। चिकनी सतह वाले क्षेत्रों की तुलना में रिक्त स्थान में गड्ढे होने की संभावना अधिक होती है। इसलिए कम-सल्फर, "क्लीनर" सामग्री की ओर रुझान के कुछ वैध कारण हैं।
आर्क विक्षेपण। स्टेनलेस स्टील की वेल्डेबिलिटी में सुधार के अलावा, कुछ सल्फर की उपस्थिति मशीनेबिलिटी में भी सुधार करती है। नतीजतन, निर्माता और निर्माता निर्दिष्ट सल्फर सामग्री सीमा के उच्च अंत में सामग्री का चयन करते हैं। फिटिंग, वाल्व या उच्च सल्फर सामग्री वाले अन्य ट्यूबिंग के लिए बहुत कम सल्फर सांद्रता वाले वेल्डिंग टयूबिंग वेल्डिंग समस्याएं पैदा कर सकते हैं क्योंकि चाप कम सल्फर सामग्री वाले टयूबिंग के प्रति पक्षपाती होगा। जब चाप विक्षेपण होता है, तो उच्च-सल्फर की तुलना में कम-सल्फर पक्ष पर प्रवेश अधिक गहरा हो जाता है। सल्फर पक्ष, जो मेल खाते सल्फर सांद्रता के साथ पाइपों को वेल्डिंग करते समय होने वाली स्थिति के विपरीत है। चरम मामलों में, वेल्ड बीड पूरी तरह से कम-सल्फर सामग्री में प्रवेश कर सकता है और वेल्ड के इंटीरियर को पूरी तरह से अप्रयुक्त छोड़ सकता है (फिहे और सिमेन्यू, 1982)। फिटिंग की सल्फर सामग्री को पाइप की सल्फर सामग्री से मिलाने के लिए, पेंसिल्वेनिया के कार-पेंटर टेक्नोलॉजी कॉरपोरेशन के कारपेंटर स्टील डिवीजन ने कम सल्फर (0.005% अधिकतम) 316 बार स्टॉक पेश किया है ( टाइप 316L-SCQ) (VIM+VAR) ) फिटिंग और अन्य घटकों के निर्माण के लिए जिन्हें कम सल्फर वाले पाइपों में वेल्ड किया जाना है। दो बहुत कम सल्फर सामग्री को एक दूसरे से वेल्डिंग करना बहुत कम सल्फर सामग्री को उच्च सल्फर वाले पाइप में वेल्डिंग करने की तुलना में बहुत आसान है।
कम-सल्फर ट्यूबों के उपयोग में बदलाव काफी हद तक चिकनी इलेक्ट्रोपॉलिश आंतरिक ट्यूब सतहों को प्राप्त करने की आवश्यकता के कारण होता है। जबकि सतह खत्म और इलेक्ट्रोपॉलिशिंग सेमीकंडक्टर उद्योग और बायोटेक/फार्मास्युटिकल उद्योग दोनों के लिए महत्वपूर्ण हैं, सेमीकंडक्टर उद्योग विनिर्देश लिखते समय एसईएमआई ने निर्दिष्ट किया कि प्रक्रिया गैस लाइनों के लिए 316 एल टयूबिंग में इष्टतम प्रदर्शन के लिए 0.004% सल्फर कैप होना चाहिए। सतह समाप्त होती है। दूसरी ओर, एएसटीएम ने अपने एएसटीएम 27 को संशोधित किया फार्मास्युटिकल-ग्रेड टयूबिंग को शामिल करने के लिए 0 विनिर्देशन जो सल्फर सामग्री को 0.005 से 0.017% की सीमा तक सीमित करता है। इसके परिणामस्वरूप निचली श्रेणी के सल्फर की तुलना में कम वेल्डिंग कठिनाइयां होनी चाहिए। हालांकि, यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि इस सीमित सीमा के भीतर भी, कम-सल्फर पाइपों को उच्च-सल्फर पाइप या फिटिंग में वेल्डिंग करते समय आर्क विक्षेपण अभी भी हो सकता है, और इंस्टॉलरों को सावधानीपूर्वक सामग्री के हीटिंग को ट्रैक करना चाहिए और निर्माण से पहले हीटिंग के बीच सोल्डर संगतता की जांच करनी चाहिए। वेल्ड का उत्पादन।
अन्य ट्रेस तत्व। सल्फर, ऑक्सीजन, एल्यूमीनियम, सिलिकॉन और मैंगनीज सहित ट्रेस तत्वों को प्रवेश को प्रभावित करने के लिए पाया गया है। ऑक्साइड समावेशन के रूप में बेस मेटल में मौजूद एल्यूमीनियम, सिलिकॉन, कैल्शियम, टाइटेनियम और क्रोमियम की ट्रेस मात्रा वेल्डिंग के दौरान स्लैग गठन से जुड़ी हुई है।
विभिन्न तत्वों के प्रभाव संचयी होते हैं, इसलिए ऑक्सीजन की उपस्थिति कम सल्फर प्रभावों में से कुछ को संतुलित कर सकती है। एल्यूमीनियम का उच्च स्तर सल्फर प्रवेश पर सकारात्मक प्रभाव का प्रतिकार कर सकता है। मैंगनीज वेल्डिंग तापमान पर अस्थिर हो जाता है और वेल्डिंग गर्मी से प्रभावित क्षेत्र में जमा हो जाता है। ये मैंगनीज जमा संक्षारण प्रतिरोध के नुकसान से जुड़े होते हैं। (कोहेन, 1997 देखें)। सेमीकंडक्टर उद्योग वर्तमान में इसे रोकने के लिए कम मैंगनीज और यहां तक ​​कि अल्ट्रा-कम मैंगनीज 316 एल सामग्री के साथ प्रयोग कर रहा है। संक्षारण प्रतिरोध का नुकसान।
स्लैग गठन। स्लैग द्वीप कभी-कभी कुछ हीट के लिए स्टेनलेस स्टील बीड पर दिखाई देते हैं। यह स्वाभाविक रूप से एक भौतिक मुद्दा है, लेकिन कभी-कभी वेल्डिंग मापदंडों में बदलाव से इसे कम किया जा सकता है, या आर्गन/हाइड्रोजन मिश्रण में बदलाव से वेल्ड में सुधार हो सकता है। पोलार्ड ने पाया कि बेस मेटल में एल्यूमीनियम और सिलिकॉन का अनुपात स्लैग गठन को प्रभावित करता है। अवांछित प्लाक-प्रकार स्लैग के गठन को रोकने के लिए, वह एल्यूमीनियम सामग्री को 0.010% और सिलिकॉन सामग्री को 0.5 पर रखने की सलाह देते हैं। हालाँकि, जब अल/सी अनुपात इस स्तर से ऊपर होता है, तो प्लाक प्रकार के बजाय गोलाकार स्लैग बन सकता है। इस प्रकार का स्लैग इलेक्ट्रोपॉलिशिंग के बाद गड्ढे छोड़ सकता है, जो उच्च शुद्धता वाले अनुप्रयोगों के लिए अस्वीकार्य है। वेल्ड के ओडी पर बनने वाले स्लैग द्वीप आईडी पास के असमान प्रवेश का कारण बन सकते हैं और परिणामस्वरूप अपर्याप्त प्रवेश हो सकता है। आईडी वेल्ड बीड पर बनने वाले स्लैग द्वीप जंग के लिए अतिसंवेदनशील हो सकते हैं।
स्पंदन के साथ एकल-रन वेल्ड। मानक स्वचालित कक्षीय ट्यूब वेल्डिंग स्पंदित धारा और निरंतर निरंतर गति रोटेशन के साथ एक एकल पास वेल्ड है। यह तकनीक 1/8″ से लगभग 7″ तक के बाहरी व्यास और 0.083″ और उससे कम की दीवार की मोटाई वाले पाइप के लिए उपयुक्त है। एक समयबद्ध पूर्व-शुद्ध के बाद, आर्किंग होती है। ट्यूब की दीवार का प्रवेश एक समयबद्ध देरी के दौरान पूरा किया जाता है जिसमें आर्किंग मौजूद होती है लेकिन कोई रोटेशन नहीं होता है। इस घूर्णी विलंब के बाद, इलेक्ट्रोड वेल्ड जोड़ के चारों ओर तब तक घूमता रहता है जब तक वेल्ड जुड़ नहीं जाता या वेल्डिंग की आखिरी परत के दौरान वेल्ड के शुरुआती हिस्से को ओवरलैप नहीं कर देता। जब कनेक्शन पूरा हो जाता है, तो करंट एक समय में कम हो जाता है।
स्टेप मोड ("सिंक्रनाइज़्ड" वेल्डिंग)। आमतौर पर 0.083 इंच से अधिक मोटी दीवार वाली सामग्री के फ्यूजन वेल्डिंग के लिए, फ्यूजन वेल्डिंग पावर स्रोत का उपयोग सिंक्रोनस या स्टेप मोड में किया जा सकता है। सिंक्रोनस या स्टेप मोड में, वेल्डिंग करंट पल्स को स्ट्रोक के साथ सिंक्रोनाइज़ किया जाता है, इसलिए रोटर उच्च करंट पल्स के दौरान अधिकतम प्रवेश के लिए स्थिर होता है और कम करंट पल्स के दौरान चलता है। सिंक्रोनस तकनीक दसवें या सौ की तुलना में 0.5 से 1.5 सेकंड के क्रम पर लंबे पल्स समय का उपयोग करती है। पारंपरिक वेल्डिंग के लिए दूसरे पल्स समय का वां हिस्सा। यह तकनीक 0.154″ या 6″ मोटी 40 गेज 40 पतली दीवार वाली पाइप को 0.154″ या 6″ दीवार मोटाई के साथ प्रभावी ढंग से वेल्ड कर सकती है। चरणबद्ध तकनीक एक व्यापक वेल्ड का उत्पादन करती है, जिससे यह दोष-सहिष्णु हो जाती है और पाइपों में पाइप फिटिंग जैसे अनियमित भागों की वेल्डिंग के लिए सहायक हो जाती है, जहां आयामी सहनशीलता, कुछ गलत संरेखण या सामग्री थर्मल असंगतता में अंतर हो सकता है। इस प्रकार की वेल्डिंग के लिए चाप समय की लगभग दोगुनी आवश्यकता होती है। पारंपरिक वेल्डिंग और चौड़े, खुरदरे सीम के कारण अल्ट्रा-हाई-प्यूरिटी (यूएचपी) अनुप्रयोगों के लिए कम उपयुक्त है।
प्रोग्राम करने योग्य चर। वेल्डिंग पावर स्रोतों की वर्तमान पीढ़ी माइक्रोप्रोसेसर-आधारित और स्टोर प्रोग्राम हैं जो वेल्ड किए जाने वाले पाइप के एक विशिष्ट व्यास (ओडी) और दीवार की मोटाई के लिए वेल्डिंग पैरामीटर के लिए संख्यात्मक मान निर्दिष्ट करते हैं, जिसमें पर्ज समय, वेल्डिंग वर्तमान, यात्रा गति (आरपीएम), परतों की संख्या और प्रति परत समय, पल्स समय, डाउनहिल समय इत्यादि शामिल हैं। फिलर तार के साथ कक्षीय ट्यूब वेल्ड के लिए, प्रोग्राम पैरामीटर में तार फ़ीड गति, मशाल दोलन आयाम और निवास समय, एवीसी (आर्क) शामिल होंगे निरंतर आर्क गैप प्रदान करने के लिए वोल्टेज नियंत्रण), और अपस्लोप। फ्यूजन वेल्डिंग करने के लिए, पाइप पर उपयुक्त इलेक्ट्रोड और पाइप क्लैंप इंसर्ट के साथ वेल्डिंग हेड स्थापित करें और पावर स्रोत मेमोरी से वेल्डिंग शेड्यूल या प्रोग्राम को याद करें। वेल्डिंग अनुक्रम एक बटन या झिल्ली पैनल कुंजी दबाकर शुरू किया जाता है और ऑपरेटर के हस्तक्षेप के बिना वेल्डिंग जारी रहती है।
गैर-प्रोग्राम योग्य चर। लगातार अच्छी वेल्ड गुणवत्ता प्राप्त करने के लिए, वेल्डिंग मापदंडों को सावधानीपूर्वक नियंत्रित किया जाना चाहिए। यह वेल्डिंग पावर स्रोत और वेल्डिंग प्रोग्राम की सटीकता के माध्यम से प्राप्त किया जाता है, जो एक विशिष्ट आकार के पाइप या पाइप की वेल्डिंग के लिए, वेल्डिंग मापदंडों से युक्त, पावर स्रोत में दर्ज निर्देशों का एक सेट है। वेल्डिंग मानकों का एक प्रभावी सेट, वेल्डिंग स्वीकृति मानदंड निर्दिष्ट करना और कुछ वेल्डिंग निरीक्षण और गुणवत्ता नियंत्रण प्रणाली भी होनी चाहिए ताकि यह सुनिश्चित हो सके कि वेल्डिंग सहमत मानकों को पूरा करती है। हालांकि, वेल्डिंग मापदंडों के अलावा अन्य कुछ कारकों और प्रक्रियाओं को भी सावधानीपूर्वक नियंत्रित किया जाना चाहिए। कारकों में अच्छे अंतिम तैयारी उपकरण का उपयोग, अच्छी सफाई और हैंडलिंग प्रथाएं, टयूबिंग या वेल्ड किए जाने वाले अन्य हिस्सों की अच्छी आयामी सहनशीलता, लगातार टंगस्टन प्रकार और आकार, अत्यधिक शुद्ध अक्रिय गैसें, और सामग्री विविधताओं पर सावधानीपूर्वक ध्यान देना शामिल है।- उच्च तापमान।
पाइप अंत वेल्डिंग के लिए तैयारी की आवश्यकताएं मैनुअल वेल्डिंग की तुलना में कक्षीय वेल्डिंग के लिए अधिक महत्वपूर्ण हैं। कक्षीय पाइप वेल्डिंग के लिए वेल्डेड जोड़ आमतौर पर वर्गाकार बट जोड़ होते हैं। कक्षीय वेल्डिंग में वांछित दोहराव प्राप्त करने के लिए, सटीक, सुसंगत, मशीनी अंत तैयारी की आवश्यकता होती है। चूंकि वेल्डिंग करंट दीवार की मोटाई पर निर्भर करता है, इसलिए छोर चौकोर होने चाहिए और ओडी या आईडी (ओडी या आईडी) पर कोई गड़गड़ाहट या बेवल नहीं होना चाहिए, जिसके परिणामस्वरूप दीवार की मोटाई अलग-अलग होगी।
पाइप के सिरों को वेल्ड हेड में एक साथ फिट होना चाहिए ताकि चौकोर बट जोड़ के सिरों के बीच कोई ध्यान देने योग्य अंतर न हो। हालांकि छोटे अंतराल के साथ वेल्डेड जोड़ों को पूरा किया जा सकता है, वेल्ड की गुणवत्ता पर प्रतिकूल प्रभाव पड़ सकता है। अंतर जितना बड़ा होगा, समस्या होने की संभावना उतनी ही अधिक होगी। खराब असेंबली के परिणामस्वरूप सोल्डरिंग पूरी तरह से विफल हो सकती है। जॉर्ज फिशर और अन्य लोगों द्वारा बनाई गई पाइप आरी जो पाइप को काटती है और पाइप के सिरों को एक ही ऑपरेशन में सामना करती है, या प्रोटेम, वाच्स द्वारा बनाई गई पोर्टेबल एंड तैयारी लेथ्स , और अन्य, अक्सर मशीनिंग के लिए उपयुक्त चिकनी अंत कक्षीय वेल्ड बनाने के लिए उपयोग किए जाते हैं। चॉप आरी, हैकसॉ, बैंड आरी और ट्यूबिंग कटर इस उद्देश्य के लिए उपयुक्त नहीं हैं।
वेल्डिंग मापदंडों के अलावा जो वेल्ड में इनपुट शक्ति प्रदान करते हैं, ऐसे अन्य चर भी हैं जो वेल्डिंग पर गहरा प्रभाव डाल सकते हैं, लेकिन वे वास्तविक वेल्डिंग प्रक्रिया का हिस्सा नहीं हैं। इसमें टंगस्टन का प्रकार और आकार, चाप को ढालने और वेल्ड जोड़ के अंदर को शुद्ध करने के लिए उपयोग की जाने वाली गैस की प्रकार और शुद्धता, शुद्ध करने के लिए उपयोग की जाने वाली गैस प्रवाह दर, उपयोग किए गए सिर और बिजली स्रोत का प्रकार, संयुक्त का विन्यास और कोई अन्य प्रासंगिक जानकारी शामिल है। हम इन्हें "गैर-प्रोग्रामयोग्य" चर कहते हैं और उन्हें रिकॉर्ड करते हैं। वेल्डिंग शेड्यूल पर। उदाहरण के लिए, एएसएमई सेक्शन IX बॉयलर और प्रेशर वेसल कोड का अनुपालन करने के लिए वेल्डिंग प्रक्रियाओं के लिए गैस के प्रकार को वेल्डिंग प्रक्रिया विशिष्टता (डब्ल्यूपीएस) में एक आवश्यक चर माना जाता है। गैस प्रकार या गैस मिश्रण प्रतिशत में परिवर्तन, या आईडी पर्जिंग को खत्म करने के लिए वेल्डिंग प्रक्रिया के पुनर्वैधीकरण की आवश्यकता होती है।
वेल्डिंग गैस। स्टेनलेस स्टील कमरे के तापमान पर वायुमंडलीय ऑक्सीजन ऑक्सीकरण के लिए प्रतिरोधी है। जब इसे इसके पिघलने बिंदु (शुद्ध लोहे के लिए 1530 डिग्री सेल्सियस या 2800 डिग्री फ़ारेनहाइट) तक गर्म किया जाता है तो यह आसानी से ऑक्सीकृत हो जाता है। निष्क्रिय आर्गन का उपयोग आमतौर पर परिरक्षण गैस के रूप में और कक्षीय GTAW प्रक्रिया के माध्यम से आंतरिक वेल्डेड जोड़ों को शुद्ध करने के लिए किया जाता है। ऑक्सीजन और नमी के सापेक्ष गैस की शुद्धता ऑक्सीकरण-प्रेरित मलिनकिरण की मात्रा निर्धारित करती है जो वेल्डिंग के बाद वेल्ड पर या उसके पास होती है। यदि पर्ज गैस उच्चतम गुणवत्ता की नहीं है या यदि पर्ज प्रणाली पूरी तरह से रिसाव मुक्त नहीं है, जैसे कि थोड़ी मात्रा में हवा पर्ज प्रणाली में लीक हो जाती है, तो ऑक्सीकरण हल्का चैती या नीला हो सकता है। बेशक, कोई भी सफाई न करने पर पपड़ीदार काली सतह बन जाएगी जिसे आमतौर पर "मीठा" कहा जाता है। सिलेंडर में आपूर्ति की जाने वाली वेल्डिंग ग्रेड आर्गन आपूर्तिकर्ता के आधार पर 99.996-99.997% शुद्ध होती है, और इसमें 5-7 पीपीएम ऑक्सीजन और अन्य होते हैं। H2O, O2, CO2, हाइड्रोकार्बन इत्यादि सहित अशुद्धियाँ, अधिकतम 40 पीपीएम के लिए। एक सिलेंडर में उच्च शुद्धता वाला आर्गन या एक देवार में तरल आर्गन 99.999% शुद्ध या 10 पीपीएम कुल अशुद्धियाँ, अधिकतम 2 पीपीएम ऑक्सीजन के साथ हो सकता है। ध्यान दें: नैनोकेम या गेटकीपर जैसे गैस प्यूरीफायर का उपयोग प्रति बिलियन (पीपीबी) रेंज के हिस्सों में संदूषण के स्तर को कम करने के लिए शुद्धिकरण के दौरान किया जा सकता है। .
मिश्रित संरचना। गैस मिश्रण जैसे 75% हीलियम/25% आर्गन और 95% आर्गन/5% हाइड्रोजन का उपयोग विशेष अनुप्रयोगों के लिए परिरक्षण गैसों के रूप में किया जा सकता है। दोनों मिश्रणों ने आर्गन जैसी समान कार्यक्रम सेटिंग्स के तहत किए गए वेल्ड की तुलना में अधिक गर्म वेल्ड का उत्पादन किया। हीलियम मिश्रण कार्बन स्टील पर फ्यूजन वेल्डिंग द्वारा अधिकतम प्रवेश के लिए विशेष रूप से उपयुक्त हैं। एक अर्धचालक उद्योग सलाहकार यूएचपी अनुप्रयोगों के लिए परिरक्षण गैसों के रूप में आर्गन/हाइड्रोजन मिश्रण के उपयोग की वकालत करता है। हाइड्रोजन मिश्रण इसके कई फायदे हैं, लेकिन कुछ गंभीर नुकसान भी हैं। फायदा यह है कि यह एक गीला पोखर और एक चिकनी वेल्ड सतह का उत्पादन करता है, जो यथासंभव चिकनी आंतरिक सतह के साथ अल्ट्रा-उच्च दबाव गैस वितरण प्रणालियों को लागू करने के लिए आदर्श है। हाइड्रोजन की उपस्थिति एक कम करने वाला वातावरण प्रदान करती है, इसलिए यदि गैस मिश्रण में ऑक्सीजन के निशान मौजूद हैं, तो परिणामी वेल्ड शुद्ध आर्गन में समान ऑक्सीजन एकाग्रता की तुलना में कम मलिनकिरण के साथ साफ दिखाई देगा। यह प्रभाव लगभग 5% हाइड्रोजन सामग्री पर इष्टतम है। कुछ लोग 95/5% आर्गन / का उपयोग करते हैं आंतरिक वेल्ड मनका की उपस्थिति में सुधार करने के लिए आईडी पर्ज के रूप में हाइड्रोजन मिश्रण।
परिरक्षण गैस के रूप में हाइड्रोजन मिश्रण का उपयोग करने वाला वेल्ड बीड संकरा होता है, सिवाय इसके कि स्टेनलेस स्टील में सल्फर की मात्रा बहुत कम होती है और अमिश्रित आर्गन के साथ समान वर्तमान सेटिंग की तुलना में वेल्ड में अधिक गर्मी उत्पन्न होती है। आर्गन/हाइड्रोजन मिश्रण का एक महत्वपूर्ण नुकसान यह है कि आर्क शुद्ध आर्गन की तुलना में बहुत कम स्थिर होता है, और चाप में बहाव की प्रवृत्ति होती है, जो कि मिसफ्यूजन का कारण बनने के लिए काफी गंभीर है। जब एक अलग मिश्रित गैस स्रोत का उपयोग किया जाता है तो आर्क बहाव गायब हो सकता है, यह सुझाव देता है कि यह संदूषण या खराब मिश्रण के कारण हो सकता है। क्योंकि चाप द्वारा उत्पन्न गर्मी हाइड्रोजन सांद्रता के साथ भिन्न होती है, दोहराए जाने वाले वेल्ड को प्राप्त करने के लिए एक निरंतर एकाग्रता आवश्यक है, और पूर्व-मिश्रित बोतलबंद गैस में अंतर होते हैं। एक और नुकसान यह है कि हाइड्रोजन मिश्रण का उपयोग करने पर टंगस्टन का जीवनकाल बहुत कम हो जाता है। हालांकि मिश्रित गैस से टंगस्टन के खराब होने का कारण निर्धारित नहीं किया गया है, यह बताया गया है कि चाप अधिक कठिन है और टंगस्टन को एक या दो वेल्ड के बाद बदलने की आवश्यकता हो सकती है। आर्गन/हाइड्रोहाइड्रेट ओजेन मिश्रण का उपयोग कार्बन स्टील या टाइटेनियम को वेल्ड करने के लिए नहीं किया जा सकता है।
टीआईजी प्रक्रिया की एक विशिष्ट विशेषता यह है कि यह इलेक्ट्रोड का उपभोग नहीं करती है। टंगस्टन में किसी भी धातु का उच्चतम पिघलने बिंदु (6098 डिग्री फ़ारेनहाइट; 3370 डिग्री सेल्सियस) होता है और यह एक अच्छा इलेक्ट्रॉन उत्सर्जक है, जो इसे गैर-उपभोज्य इलेक्ट्रोड के रूप में उपयोग के लिए विशेष रूप से उपयुक्त बनाता है। आर्क स्टार्टिंग और आर्क स्थिरता में सुधार करने के लिए सेरिया, लैंथेनम ऑक्साइड या थोरियम ऑक्साइड जैसे कुछ दुर्लभ पृथ्वी ऑक्साइड के 2% को जोड़कर इसके गुणों में सुधार किया जाता है। जी में शुद्ध टंगस्टन का उपयोग शायद ही कभी किया जाता है। सेरियम टंगस्टन के बेहतर गुणों के कारण टीएडब्ल्यू, विशेष रूप से कक्षीय जीटीएडब्ल्यू अनुप्रयोगों के लिए। थोरियम टंगस्टन का उपयोग पहले की तुलना में कम किया जाता है क्योंकि वे कुछ हद तक रेडियोधर्मी होते हैं।
पॉलिश फिनिश वाले इलेक्ट्रोड आकार में अधिक समान होते हैं। खुरदरी या असंगत सतह की तुलना में चिकनी सतह हमेशा बेहतर होती है, क्योंकि लगातार, समान वेल्डिंग परिणामों के लिए इलेक्ट्रोड ज्यामिति में स्थिरता महत्वपूर्ण होती है। टिप (DCEN) से उत्सर्जित इलेक्ट्रॉन टंगस्टन टिप से वेल्ड तक गर्मी स्थानांतरित करते हैं। एक महीन टिप वर्तमान घनत्व को बहुत अधिक रखने की अनुमति देती है, लेकिन इसके परिणामस्वरूप टंगस्टन का जीवनकाल कम हो सकता है। कक्षीय वेल्डिंग के लिए, पुनरावृत्ति सुनिश्चित करने के लिए इलेक्ट्रोड टिप को यांत्रिक रूप से पीसना महत्वपूर्ण है। टंगस्टन ज्यामिति और वेल्ड पुनरावृत्ति की। कुंद टिप चाप को वेल्ड से टंगस्टन पर एक ही स्थान पर ले जाती है। टिप व्यास चाप के आकार और एक विशेष धारा में प्रवेश की मात्रा को नियंत्रित करता है। टेपर कोण चाप की वर्तमान/वोल्टेज विशेषताओं को प्रभावित करता है और इसे निर्दिष्ट और नियंत्रित किया जाना चाहिए। टंगस्टन की लंबाई महत्वपूर्ण है क्योंकि टंगस्टन की एक ज्ञात लंबाई का उपयोग चाप अंतर को सेट करने के लिए किया जा सकता है। एक विशिष्ट वर्तमान मूल्य के लिए चाप अंतर वोल्टेज निर्धारित करता है और इस प्रकार वेल्ड पर लागू शक्ति.
इलेक्ट्रोड का आकार और उसके टिप का व्यास वेल्डिंग करंट की तीव्रता के अनुसार चुना जाता है। यदि करंट इलेक्ट्रोड या उसके टिप के लिए बहुत अधिक है, तो यह टिप से धातु खो सकता है, और टिप व्यास वाले इलेक्ट्रोड का उपयोग करना जो करंट के लिए बहुत बड़ा है, आर्क बहाव का कारण बन सकता है। हम वेल्ड जोड़ की दीवार की मोटाई के आधार पर इलेक्ट्रोड और टिप व्यास निर्दिष्ट करते हैं और 0.093″ दीवार की मोटाई तक लगभग हर चीज के लिए 0.0625 व्यास का उपयोग करते हैं, जब तक कि उपयोग 0.040″ व्यास के साथ उपयोग करने के लिए डिज़ाइन नहीं किया गया हो। वेल्डिंग के लिए इलेक्ट्रोड छोटे परिशुद्धता वाले घटक। वेल्डिंग प्रक्रिया की पुनरावृत्ति के लिए, टंगस्टन प्रकार और फिनिश, लंबाई, टेपर कोण, व्यास, टिप व्यास और आर्क गैप सभी को निर्दिष्ट और नियंत्रित किया जाना चाहिए। ट्यूब वेल्डिंग अनुप्रयोगों के लिए, सेरियम टंगस्टन की हमेशा सिफारिश की जाती है क्योंकि इस प्रकार का सेवा जीवन अन्य प्रकारों की तुलना में बहुत लंबा है और इसमें उत्कृष्ट आर्क इग्निशन विशेषताएं हैं। सेरियम टंगस्टन गैर-रेडियोधर्मी है।
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