Uwaga wydawcy: Pharmaceutical Online ma przyjemność zaprezentować ten czteroczęściowy artykuł na temat spawania orbitalnego rurociągów bioprocesowych, autorstwa eksperta branżowego Barbary Henon z Arc Machines. Artykuł ten jest adaptacją prezentacji dr Henona na konferencji ASME pod koniec zeszłego roku.
Zapobiega utracie odporności na korozję. Woda o wysokiej czystości, taka jak dejonizowana lub WFI, jest bardzo agresywnym środkiem wytrawiającym dla stali nierdzewnej. Ponadto WFI klasy farmaceutycznej jest poddawany cyklom w wysokiej temperaturze (80°C) w celu utrzymania sterylności. Istnieje subtelna różnica między obniżeniem temperatury wystarczającym do utrzymania żywych organizmów zabójczych dla produktu, a podwyższeniem temperatury wystarczającym do promowania produkcji „różu”. , ale mogą być również obecne różne formy żelaza, chromu i niklu. Obecność różu jest zabójcza dla niektórych produktów, a jego obecność może prowadzić do dalszej korozji, chociaż jego obecność w innych systemach wydaje się dość łagodna.
Spawanie może niekorzystnie wpływać na odporność na korozję. Gorący kolor jest wynikiem osadzania się materiału utleniającego na spoinach i strefach HAZ podczas spawania, jest szczególnie szkodliwy i wiąże się z tworzeniem się różu w farmaceutycznych systemach wodnych. Tworzenie się tlenku chromu może powodować gorące zabarwienie, pozostawiając warstwę zubożoną w chrom, która jest podatna na korozję. Gorący kolor można usunąć przez wytrawianie i szlifowanie, usuwanie metalu z powierzchni, w tym znajdującej się pod nią warstwy zubożonej w chrom, oraz przywrócenie odporności na korozję do poziomów zbliżonych do metali nieszlachetnych. Jednak wytrawianie i szlifowanie są szkodliwe dla wykończenia powierzchni. Pasywacja instalacji rurowej kwasem azotowym lub preparatami środków chelatujących ma na celu przezwyciężenie niekorzystnych skutków spawania i produkcji przed oddaniem instalacji rurowej do użytku. Analiza elektronów Augera wykazała, że ​​pasywacja chelatująca może przywrócić zmiany w rozkładzie tlenu, chromu, żelaza, niklu i manganu, które wystąpiły w spoinie i strefie wpływu ciepła, do stanu przed spawaniem. wacja wpływa tylko na zewnętrzną warstwę powierzchniową i nie penetruje poniżej 50 angstremów, podczas gdy zabarwienie termiczne może sięgać 1000 angstremów lub więcej pod powierzchnię.
Dlatego też, aby zainstalować systemy rur odpornych na korozję w pobliżu niespawanych podłoży, ważne jest, aby ograniczyć uszkodzenia spowodowane spawaniem i produkcją do poziomów, które można w znacznym stopniu naprawić poprzez pasywację. Wymaga to użycia gazu płuczącego o minimalnej zawartości tlenu i dostarczania do wewnętrznej średnicy złącza spawanego bez zanieczyszczenia tlenem atmosferycznym lub wilgocią. Dokładna kontrola wprowadzanego ciepła i unikanie przegrzania podczas spawania jest również ważna, aby zapobiec utracie odporności na korozję. Kontrolowanie procesu produkcyjnego w celu uzyskania powtarzalnych i spójnych spoin o wysokiej jakości , a także ostrożne obchodzenie się z rurami i komponentami ze stali nierdzewnej podczas produkcji, aby zapobiec zanieczyszczeniu, to podstawowe wymagania dotyczące wysokiej jakości systemu rur, który jest odporny na korozję i zapewnia długoterminową produktywność.
Materiały stosowane w biofarmaceutycznych systemach rurowych ze stali nierdzewnej o wysokiej czystości przeszły ewolucję w kierunku poprawy odporności na korozję w ciągu ostatniej dekady. Większość stali nierdzewnej używanej przed 1980 rokiem to stal nierdzewna 304, ponieważ była stosunkowo niedroga i stanowiła ulepszenie w stosunku do stosowanej wcześniej miedzi.
Ostatnio wzrosło wykorzystanie stali nierdzewnej 316 w rurociągach o wysokiej czystości. Typ 316 ma podobny skład do typu 304, ale oprócz pierwiastków stopowych chromu i niklu wspólnych dla obu, stal 316 zawiera około 2% molibdenu, co znacznie poprawia odporność na korozję stali 316. Typy 304L i 316L, określane jako gatunki „L”, mają niższą zawartość węgla niż gatunek standardowy s (0,035% vs. 0,08%). Ta redukcja zawartości węgla ma na celu zmniejszenie ilości wytrącania się węglików, które mogą wystąpić w wyniku spawania. Jest to tworzenie się węglika chromu, który zuboża granice ziaren metalu nieszlachetnego chromu, czyniąc go podatnym na korozję. Tworzenie się węglika chromu, zwane „uczulaniem”, zależy od czasu i temperatury i stanowi większy problem podczas lutowania ręcznego. Wykazaliśmy, że spawanie orbitalne superaustenitycznej stali nierdzewnej AL-6XN zapewnia bardziej odporne na korozję spoiny niż podobne spoiny wykonywane ręcznie. Dzieje się tak, ponieważ spawanie orbitalne zapewnia precyzyjną kontrolę natężenia, pulsacji i czasu, co skutkuje niższym i bardziej równomiernym wprowadzaniem ciepła niż spawanie ręczne. Spawanie orbitalne w połączeniu z gatunkami „L” 304 i 316 praktycznie eliminuje wytrącanie się węglików jako czynnik rozwoju korozji w systemach rurowych.
Zmiany ciepła do ciepła stali nierdzewnej. Chociaż parametry spawania i inne czynniki mogą być utrzymywane w dość wąskich granicach tolerancji, nadal istnieją różnice w ilości ciepła wymaganego do spawania stali nierdzewnej z ciepła na ciepło. Numer wytopu to numer partii przypisany do określonego wytopu stali nierdzewnej w fabryce. Dokładny skład chemiczny każdej partii jest zapisywany w raporcie z badań fabrycznych (MTR) wraz z identyfikacją partii lub numerem wytopu. Czyste żelazo topi się w temperaturze 1538°C (2800°F), podczas gdy metale stopowe topią się w pewnym zakresie temperatur , w zależności od rodzaju i stężenia każdego stopu lub pierwiastka śladowego. Ponieważ żadne dwa wytopy stali nierdzewnej nie będą zawierały dokładnie takiego samego stężenia każdego pierwiastka, charakterystyka spawania będzie się różnić w zależności od pieca.
Badanie SEM spoin orbitalnych rury 316L na rurze AOD (góra) i materiale EBR (dół) wykazało znaczącą różnicę w gładkości ściegu spoiny.
Podczas gdy pojedyncza procedura spawania może działać w przypadku większości nagrzewnic o podobnej średnicy zewnętrznej i grubości ścianek, niektóre nagrzewania wymagają mniejszego natężenia prądu, a inne wyższego niż typowe. Z tego powodu nagrzewanie różnych materiałów w miejscu pracy musi być dokładnie monitorowane, aby uniknąć potencjalnych problemów. Często nowe nagrzewanie wymaga tylko niewielkiej zmiany natężenia prądu, aby uzyskać zadowalającą procedurę spawania.
Problem siarki.Siarka elementarna jest zanieczyszczeniem związanym z rudą żelaza, które jest w dużej mierze usuwane podczas procesu produkcji stali. Stale nierdzewne AISI typu 304 i 316 mają maksymalną zawartość siarki 0,030%. Wraz z rozwojem nowoczesnych procesów rafinacji stali, takich jak odwęglanie tlenem argonu (AOD) i praktyk podwójnego topienia próżniowego, takich jak topienie indukcyjne próżniowe, a następnie przetapianie łukiem próżniowym (VIM + VAR), stało się możliwe wytwarzanie stali, które są bardzo szczególne w następujący sposób: ich skład chemiczny. Zauważono, że właściwości jeziorka spawalniczego zmieniają się, gdy zawartość siarki w stali jest mniejsza niż około 0,008%. Wynika to z wpływu siarki iw mniejszym stopniu innych pierwiastków na współczynnik temperaturowy napięcia powierzchniowego jeziorka spawalniczego, który określa charakterystykę płynięcia jeziorka spawalniczego.
Przy bardzo niskich stężeniach siarki (0,001% – 0,003%) penetracja jeziorka spawalniczego staje się bardzo szeroka w porównaniu z podobnymi spoinami wykonanymi na materiałach o średniej zawartości siarki. Spoiny wykonane na rurach ze stali nierdzewnej o niskiej zawartości siarki będą miały szersze spoiny, podczas gdy na rurach o grubszych ściankach (0,065 cala lub 1,66 mm lub więcej) będzie większa tendencja do wykonywania spoin. bardzo niska zawartość siarki jest trudniejsza do spawania, zwłaszcza przy grubszych ściankach. Przy wyższym stężeniu siarki w stali nierdzewnej 304 lub 316 ścieg spoiny wydaje się być mniej płynny i bardziej szorstki niż w przypadku materiałów o średniej zawartości siarki. Dlatego dla spawalności idealna zawartość siarki mieści się w zakresie od około 0,005% do 0,017%, jak określono w normie ASTM A270 S2 dla rur o jakości farmaceutycznej.
Producenci elektropolerowanych rur ze stali nierdzewnej zauważyli, że nawet umiarkowane poziomy siarki w stali nierdzewnej 316 lub 316L utrudniają zaspokojenie potrzeb ich klientów z branży półprzewodników i biofarmaceutyków w zakresie gładkich, pozbawionych wżerów powierzchni wewnętrznych. Coraz powszechniejsze jest stosowanie skaningowej mikroskopii elektronowej do weryfikacji gładkości wykończenia powierzchni rur. i pozostawić puste przestrzenie w zakresie 0,25-1,0 mikrona.
Producenci i dostawcy elektropolerowanych rur napędzają rynek w kierunku stosowania materiałów o bardzo niskiej zawartości siarki w celu spełnienia wymagań dotyczących wykończenia powierzchni. Jednak problem nie ogranicza się do rur elektropolerowanych, ponieważ w rurach nieelektropolerowanych wtrącenia są usuwane podczas pasywacji systemu rur. Wykazano, że puste przestrzenie są bardziej podatne na wżery niż gładkie powierzchnie. Istnieje więc kilka uzasadnionych powodów trendu w kierunku „czystszych” materiałów o niskiej zawartości siarki.
Ugięcie łuku.Oprócz poprawy spawalności stali nierdzewnej, obecność pewnej ilości siarki poprawia również obrabialność.W rezultacie producenci wybierają materiały z górnej granicy określonego zakresu zawartości siarki.Spawanie rur o bardzo niskim stężeniu siarki do złączek, zaworów lub innych rur o wyższej zawartości siarki może stwarzać problemy podczas spawania, ponieważ łuk będzie skierowany w stronę rur o niskiej zawartości siarki.Gdy wystąpi ugięcie łuku, penetracja staje się głębsza po stronie o niskiej zawartości siarki niż po stronie o wysokiej zawartości siarki po stronie siarki, co jest przeciwieństwem tego, co dzieje się podczas spawania rur o odpowiednim stężeniu siarki. W skrajnych przypadkach ścieg spoiny może całkowicie przeniknąć przez materiał o niskiej zawartości siarki i pozostawić wnętrze spoiny całkowicie niestopione (Fihey i Simeneau, 1982). zapas (Typ 316L-SCQ) (VIM+VAR) ) do produkcji kształtek i innych elementów przeznaczonych do spawania z rurami o niskiej zawartości siarki. Spawanie ze sobą dwóch materiałów o bardzo niskiej zawartości siarki jest znacznie łatwiejsze niż spawanie materiału o bardzo niskiej zawartości siarki z materiałem o wyższej zawartości siarki.
Przejście na stosowanie rur o niskiej zawartości siarki jest w dużej mierze spowodowane potrzebą uzyskania gładkich, elektropolerowanych powierzchni rur wewnętrznych. Podczas gdy wykańczanie powierzchni i elektropolerowanie są ważne zarówno w przemyśle półprzewodników, jak i przemyśle biotechnologicznym/farmaceutycznym, SEMI, pisząc specyfikację dla przemysłu półprzewodnikowego, określił, że rurki 316L do przewodów gazów procesowych muszą mieć nasadkę z 0,004% siarki, aby uzyskać optymalną wydajność. co ogranicza zawartość siarki do zakresu od 0,005 do 0,017%. Powinno to skutkować mniejszymi trudnościami w spawaniu w porównaniu z siarkami z niższego zakresu. Należy jednak zauważyć, że nawet w tym ograniczonym zakresie ugięcie łuku może nadal wystąpić podczas spawania rur o niskiej zawartości siarki z rurami lub kształtkami o wysokiej zawartości siarki, a instalatorzy powinni dokładnie śledzić nagrzewanie się materiału i sprawdzać przed wykonaniem. Kompatybilność lutu między ogrzewaniem. Wytwarzanie spoin.
inne pierwiastki śladowe. Stwierdzono, że pierwiastki śladowe, w tym siarka, tlen, aluminium, krzem i mangan, wpływają na penetrację. Śladowe ilości aluminium, krzemu, wapnia, tytanu i chromu obecne w metalu nieszlachetnym w postaci wtrąceń tlenkowych są związane z tworzeniem się żużla podczas spawania.
Wpływ różnych pierwiastków kumuluje się, więc obecność tlenu może zrekompensować niektóre skutki niskiej zawartości siarki. Wysoki poziom aluminium może przeciwdziałać pozytywnemu wpływowi na penetrację siarki. Mangan ulatnia się w temperaturze spawania i osadza się w strefie wpływu ciepła spawania. Te osady manganu są związane z utratą odporności na korozję. (Patrz Cohen, 1997). Przemysł półprzewodników eksperymentuje obecnie z materiałami 316L o niskiej, a nawet bardzo niskiej zawartości manganu, aby zapobiec utracie korozji opór.
Powstawanie żużla. Wyspy żużla czasami pojawiają się na ściegu stali nierdzewnej w przypadku niektórych temperatur. Jest to z natury problem materiałowy, ale czasami zmiany parametrów spawania mogą go zminimalizować lub zmiany w mieszaninie argonu i wodoru mogą poprawić spoinę. Pollard odkrył, że stosunek aluminium do krzemu w metalu nieszlachetnym wpływa na tworzenie się żużla. Powyżej tego poziomu może powstać żużel sferyczny, a nie płytka. Ten rodzaj żużla może pozostawiać wżery po elektropolerowaniu, co jest niedopuszczalne w przypadku zastosowań o wysokiej czystości. Wyspy żużla, które tworzą się na średnicy zewnętrznej spoiny, mogą powodować nierówną penetrację warstwy ID i mogą skutkować niewystarczającą penetracją. Wyspy żużla, które tworzą się na ściegu spoiny ID, mogą być podatne na korozję.
Spawanie jednościegowe z pulsacją. Standardowe automatyczne spawanie orbitalne rur to spawanie jednościegowe z prądem pulsującym i stałą prędkością obrotową. Technika ta jest odpowiednia dla rur o średnicach zewnętrznych od 1/8″ do około 7″ i grubości ścianek 0,083″ i mniej. z opóźnieniem, elektroda obraca się wokół złącza spawanego, aż spoina połączy się lub nałoży na początkową część spoiny podczas ostatniej warstwy spawania. Po zakończeniu połączenia prąd zmniejsza się w określonym czasie.
Tryb krokowy („spawanie synchroniczne”). W przypadku spawania materiałów o grubszych ściankach, zazwyczaj o grubości większej niż 0,083 cala, źródło prądu spawania może być używane w trybie synchronicznym lub krokowym. W trybie synchronicznym lub krokowym impuls prądu spawania jest zsynchronizowany ze skokiem, więc wirnik jest nieruchomy w celu uzyskania maksymalnej penetracji podczas impulsów wysokiego prądu i porusza się podczas impulsów niskiego prądu. sekundy impulsu dla konwencjonalnego spawania. Ta technika może skutecznie spawać cienkościenne rury o średnicy 40 i średnicy 40 o grubości 0,154″ lub 6″ i grubości ścianki 0,154″ lub 6″. Technika schodkowa zapewnia szerszą spoinę, co czyni ją odporną na uszkodzenia i pomocną w spawaniu nieregularnych części, takich jak łączniki rur z rurami, gdzie mogą występować różnice w tolerancjach wymiarowych, pewna niewspółosiowość lub niekompatybilność termiczna materiału.Ten rodzaj spawania wymaga około dwukrotnie dłuższego czasu łuku niż konwencjonalnego spawania i jest mniej odpowiedni do zastosowań o bardzo wysokiej czystości (UHP) ze względu na szerszy, bardziej szorstki szew.
Programowalne zmienne. Obecna generacja spawalniczych źródeł prądu oparta jest na mikroprocesorach i przechowuje programy, które określają wartości liczbowe parametrów spawania dla określonej średnicy (OD) i grubości ścianki spawanej rury, w tym czas przedmuchu, prąd spawania, prędkość posuwu (RPM), liczbę warstw i czas na warstwę, czas pulsu, czas opadania itp. W przypadku orbitalnych spoin rurowych z dodanym drutem dodatkowym parametry programu będą obejmowały prędkość podawania drutu, amplitudę oscylacji palnika i czas przebywania, AVC (ar c kontrola napięcia w celu zapewnienia stałej przerwy łukowej) i narastania prądu. Aby wykonać spawanie, zamontuj na rurze głowicę spawalniczą z odpowiednią elektrodą i zaciskami do rur i przywołaj harmonogram lub program spawania z pamięci źródła prądu. Sekwencja spawania jest inicjowana przez naciśnięcie przycisku lub klawisza panelu membranowego, a spawanie jest kontynuowane bez interwencji operatora.
Zmienne nieprogramowalne. Aby uzyskać niezmiennie dobrą jakość spoiny, parametry spawania muszą być dokładnie kontrolowane. Osiąga się to dzięki dokładności źródła prądu spawalniczego i programu spawania, który jest zestawem instrukcji wprowadzonych do źródła prądu, składających się z parametrów spawania, dotyczących spawania określonej średnicy rury lub rury. Musi również istnieć skuteczny zestaw norm spawania, określający kryteria akceptacji spawania oraz pewien system kontroli i kontroli jakości spawania, aby zapewnić, że spawanie spełnia uzgodnione normy. Jednak niektóre czynniki i procedury inne niż parametry spawania muszą również być dokładnie kontrolowane. Czynniki te obejmują stosowanie dobrego sprzętu do przygotowania końców, dobre praktyki czyszczenia i obchodzenia się z nim, dobre tolerancje wymiarowe rur lub innych spawanych części, spójny typ i rozmiar wolframu, wysoce oczyszczone gazy obojętne i uważna uwaga na różnice materiałowe. - wysoka temperatura.
Wymagania dotyczące przygotowania końców rur do spawania orbitalnego są bardziej krytyczne niż do spawania ręcznego. Połączenia spawane do spawania orbitalnego rur są zwykle kwadratowymi złączami doczołowymi. Aby osiągnąć powtarzalność pożądaną w spawaniu orbitalnym, wymagane jest precyzyjne, spójne, obrobione przygotowanie końców. Ponieważ prąd spawania zależy od grubości ścianki, końce muszą być kwadratowe, bez zadziorów lub skosów na średnicy zewnętrznej lub wewnętrznej (OD lub ID), co skutkowałoby różnymi grubościami ścianek.
Końce rur muszą pasować do siebie w głowicy spawającej, tak aby nie było zauważalnej szczeliny między końcami kwadratowego złącza doczołowego. Chociaż można wykonać połączenia spawane z małymi szczelinami, może to negatywnie wpłynąć na jakość spoiny. Im większa szczelina, tym bardziej prawdopodobne jest wystąpienie problemu. Zły montaż może spowodować całkowite uszkodzenie lutowania. i inne, często używane do wykonywania spoin orbitalnych o gładkich końcach nadających się do obróbki skrawaniem. Piły tnące, piły do ​​metalu, piły taśmowe i przecinaki do rur nie nadają się do tego celu.
Oprócz parametrów spawania, które wpływają na moc spawania, istnieją inne zmienne, które mogą mieć ogromny wpływ na spawanie, ale nie są częścią rzeczywistej procedury spawania. Należą do nich rodzaj i rozmiar wolframu, rodzaj i czystość gazu używanego do osłony łuku i przedmuchu wnętrza złącza spawanego, natężenie przepływu gazu używanego do przedmuchu, typ używanej głowicy i źródła zasilania, konfiguracja złącza oraz wszelkie inne istotne informacje. Nazywamy te zmienne „nieprogramowalnymi” i zapisujemy je na karcie spawania Na przykład rodzaj gazu jest uważany za istotną zmienną w specyfikacji procedury spawania (WPS) w celu zapewnienia zgodności procedur spawania z rozdziałem IX Kodeksu kotłów i zbiorników ciśnieniowych ASME. Zmiany w procentach rodzaju gazu lub mieszaniny gazów lub eliminacja przedmuchiwania ID wymagają ponownej walidacji procedury spawania.
gaz spawalniczy. Stal nierdzewna jest odporna na utlenianie tlenu atmosferycznego w temperaturze pokojowej. Po podgrzaniu do temperatury topnienia (1530°C lub 2800°F w przypadku czystego żelaza) łatwo ulega utlenieniu. Obojętny argon jest najczęściej używany jako gaz osłonowy i do czyszczenia wewnętrznych złączy spawanych w procesie orbitalnego GTAW. nie jest najwyższej jakości lub jeśli układ przedmuchu nie jest całkowicie szczelny, tak że niewielka ilość powietrza przedostaje się do układu przewietrzania, utlenianie może być jasnoturkusowe lub niebieskawe. Oczywiście żadne czyszczenie nie spowoduje powstania chrupiącej czarnej powierzchni powszechnie określanej jako „słodzona”. Argon spawalniczy dostarczany w butlach ma czystość 99,996-99,997%, w zależności od dostawcy, i zawiera 5-7 ppm tlenu i innych zanieczyszczeń, w tym H2O, O2, CO2, węglowodory itp. maksymalnie do 40 ppm. Czystość argonu o wysokiej czystości w butli lub ciekłego argonu w butli Dewara może wynosić 99,999% lub 10 ppm wszystkich zanieczyszczeń, przy maksymalnie 2 ppm tlenu. UWAGA: Oczyszczacze gazu, takie jak Nanochem lub Gatekeeper, mogą być używane podczas oczyszczania w celu zmniejszenia poziomu zanieczyszczenia do zakresu części na miliard (ppb).
Mieszanki gazów, takie jak 75% hel, 25% argon i 95% argon, 5% wodór, mogą być używane jako gazy osłonowe do specjalnych zastosowań. Te dwie mieszanki dawały cieplejsze spoiny niż te wykonywane przy tych samych ustawieniach programu co argon. ma kilka zalet, ale także kilka poważnych wad. Zaletą jest to, że tworzy bardziej wilgotne jeziorko i gładszą powierzchnię spoiny, co jest idealne do stosowania systemów dostarczania gazu pod bardzo wysokim ciśnieniem z możliwie gładką powierzchnią wewnętrzną. Obecność wodoru zapewnia atmosferę redukującą, więc jeśli w mieszaninie gazów obecne są śladowe ilości tlenu, wynikowa spoina będzie czystsza i mniej przebarwiona niż przy podobnym stężeniu tlenu w czystym argonie. Efekt ten jest optymalny przy około 5% zawartości wodoru. mieszaniny wodoru jako przedmuchu ID w celu poprawy wyglądu wewnętrznego ściegu spoiny.
Ścieg spawalniczy wykorzystujący mieszaninę wodoru jako gaz osłonowy jest węższy, z wyjątkiem tego, że stal nierdzewna ma bardzo niską zawartość siarki i wytwarza więcej ciepła w spoinie niż przy tym samym ustawieniu prądu z niezmieszanym argonem. Istotną wadą mieszanin argonu i wodoru jest to, że łuk jest znacznie mniej stabilny niż czysty argon i istnieje tendencja do dryfowania łuku, na tyle silna, że ​​może powodować błędne zatopienie. Dryft łuku może zniknąć, gdy używane jest inne źródło mieszanki gazowej, co sugeruje, że może to być spowodowane zanieczyszczeniem lub złym wymieszaniem .Ponieważ ciepło wytwarzane przez łuk zmienia się wraz ze stężeniem wodoru, stałe stężenie jest niezbędne do uzyskania powtarzalnych spoin, a istnieją różnice między wstępnie zmieszanymi gazami w butlach. Inną wadą jest to, że żywotność wolframu jest znacznie skrócona, gdy używana jest mieszanina wodoru. Chociaż nie określono przyczyny niszczenia wolframu z mieszanego gazu, doniesiono, że łuk jest trudniejszy i wolfram może wymagać wymiany po jednym lub dwóch spawach. Mieszaniny argonu i wodoru nie może być używany do spawania stali węglowej lub tytanu.
Cechą charakterystyczną procesu TIG jest to, że nie zużywa on elektrod. Wolfram ma najwyższą temperaturę topnienia spośród wszystkich metali (6098°F; 3370°C) i jest dobrym emiterem elektronów, dzięki czemu szczególnie nadaje się do stosowania jako elektroda nietopliwa. Jego właściwości poprawia się, dodając 2% niektórych tlenków metali ziem rzadkich, takich jak tlenek ceru, tlenek lantanu lub tlenek toru, w celu poprawy zajarzania łuku i stabilności łuku. Czysty wolfram jest rzadko używany w GTAW ze względu na doskonałe właściwości wolframu ceru, zwłaszcza w zastosowaniach orbitalnych GTAW. Wolfram toru jest używany rzadziej niż w przeszłości, ponieważ jest nieco radioaktywny.
Elektrody z polerowanym wykończeniem mają bardziej jednorodny rozmiar. Gładka powierzchnia jest zawsze lepsza niż powierzchnia szorstka lub nierówna, ponieważ spójna geometria elektrody ma kluczowe znaczenie dla spójnych, jednolitych wyników spawania. Elektrony emitowane przez końcówkę (DCEN) przenoszą ciepło z końcówki wolframowej do spoiny. Drobniejsza końcówka pozwala na utrzymanie bardzo dużej gęstości prądu, ale może skutkować krótszą żywotnością wolframu. W przypadku spawania orbitalnego ważne jest mechaniczne szlifowanie końcówki elektrody, aby zapewnić powtarzalność geometrii wolframu, a my Tępa końcówka kieruje łuk od spoiny do tego samego miejsca na wolframie. Średnica końcówki kontroluje kształt łuku i stopień wtopienia przy określonym natężeniu prądu. Kąt zbieżności wpływa na charakterystykę prądu/napięcia łuku i musi być określony i kontrolowany. Długość wolframu jest ważna, ponieważ znana długość wolframu może być użyta do ustawienia przerwy łukowej. Szczelina łukowa dla określonej wartości prądu określa napięcie, a tym samym moc przyłożoną do spoiny.
Rozmiar elektrody i jej średnicę końcówki dobiera się w zależności od natężenia prądu spawania. Jeśli prąd jest zbyt wysoki dla elektrody lub jej końcówki, może dojść do utraty metalu z końcówki, a użycie elektrod o średnicy końcówki zbyt dużej w stosunku do prądu może spowodować dryf łuku. Określamy średnice elektrody i końcówki na podstawie grubości ścianki złącza spawanego i stosujemy średnicę 0,0625 dla prawie wszystkich elementów o grubości ścianki do 0,093 cala, chyba że zastosowanie jest przeznaczone do stosowania z elektrodami o średnicy 0,040 cala spawanie małych elementów precyzyjnych. Aby zapewnić powtarzalność procesu spawania, należy określić i kontrolować typ i wykończenie wolframu, długość, kąt stożka, średnicę, średnicę końcówki i szczelinę łukową. W przypadku spawania rur zawsze zaleca się wolfram ceru, ponieważ ten typ ma znacznie dłuższą żywotność niż inne typy i ma doskonałe właściwości zajarzania łuku. Wolfram ceru nie jest radioaktywny.
Aby uzyskać więcej informacji, prosimy o kontakt z Barbarą Henon, Technical Publications Manager, Arc Machines, Inc., 10280 Glenoaks Blvd., Pacoima, CA 91331. Telefon: 818-896-9556. Faks: 818-890-3724.