Opomba urednika: Pharmaceutical Online z veseljem predstavlja ta štiridelni članek o orbitalnem varjenju bioprocesnih cevovodov, ki ga je pripravila industrijska strokovnjakinja Barbara Henon iz podjetja Arc Machines. Ta članek je prilagojen predstavitvi dr. Henona na konferenci ASME konec lanskega leta.
Preprečite izgubo odpornosti proti koroziji. Voda visoke čistosti, kot je DI ali WFI, je zelo agresivno jedkalo za nerjaveče jeklo. Poleg tega je WFI farmacevtske kakovosti obdelan pri visoki temperaturi (80 °C), da se ohrani sterilnost. Obstaja subtilna razlika med znižanjem temperature, ki je dovolj, da podpira žive organizme, smrtonosne za izdelek, in zvišanjem temperature, ki je dovolj, da spodbuja proizvodnjo "rdečila". povzroča korozija sestavnih delov cevnega sistema iz nerjavečega jekla. Umazanija in železovi oksidi so lahko glavne sestavine, lahko pa so prisotne tudi različne oblike železa, kroma in niklja. Prisotnost rdečila je smrtonosna za nekatere izdelke in njena prisotnost lahko povzroči nadaljnjo korozijo, čeprav se zdi, da je njena prisotnost v drugih sistemih dokaj benigna.
Varjenje lahko negativno vpliva na odpornost proti koroziji. Vroča barva je posledica oksidirajočega materiala, ki se nanese na zvare in HAZ med varjenjem, je še posebej škodljiva in je povezana z nastankom rdečila v farmacevtskih vodnih sistemih. Tvorba kromovega oksida lahko povzroči vroč odtenek, pri čemer za seboj ostane plast brez kroma, ki je dovzetna za korozijo. Vročo barvo lahko odstranite z luženjem in mletjem, pri čemer odstranite kovino iz površino, vključno s spodnjo plastjo, osiromašeno s kromom, in obnavljanje odpornosti proti koroziji na ravni, ki so blizu ravni navadnih kovin. Vendar dekapiranje in brušenje škodita končni obdelavi površine. Pasivacija cevovodnega sistema z dušikovo kislino ali formulacijami kelatnega sredstva se izvaja za premagovanje škodljivih učinkov varjenja in izdelave, preden je cevni sistem dan v uporabo. Analiza Augerjevih elektronov je pokazala, da lahko kelacijsko pasiviranje obnovi površinske spremembe v porazdelitvi kisika, kroma, železa, niklja in mangana, ki so se pojavili v območju zvara in toplote do stanja pred varjenjem. Vendar pa pasivacija vpliva samo na zunanjo površinsko plast in ne prodre pod 50 angstromov, medtem ko lahko toplotna obarvanost sega do 1000 angstromov ali več pod površino.
Zato je za namestitev proti koroziji odpornih cevnih sistemov v bližino nezavarjenih substratov pomembno poskušati omejiti poškodbe, ki jih povzroči varjenje in izdelava, na ravni, ki jih je mogoče v veliki meri obnoviti s pasivacijo. To zahteva uporabo čistilnega plina z minimalno vsebnostjo kisika in dovajanjem do notranjega premera zvarjenega spoja brez kontaminacije z atmosferskim kisikom ali vlago. Natančen nadzor vnosa toplote in izogibanje pregrevanju med varjenje je pomembno tudi za preprečevanje izgube odpornosti proti koroziji. Nadzor proizvodnega procesa za doseganje ponovljivih in doslednih visokokakovostnih zvarov ter skrbno ravnanje s cevmi in komponentami iz nerjavečega jekla med proizvodnjo za preprečevanje kontaminacije so bistvene zahteve za visokokakovosten cevni sistem, ki je odporen proti koroziji in zagotavlja dolgoročno produktivno storitev.
Materiali, uporabljeni v biofarmacevtskih cevnih sistemih iz nerjavečega jekla visoke čistosti, so se v zadnjem desetletju razvili v smeri izboljšane odpornosti proti koroziji. Večina nerjavečega jekla, ki se je uporabljalo pred letom 1980, je bilo nerjavno jeklo 304, ker je bilo razmeroma poceni in je bilo izboljšanje v primerjavi s prej uporabljenim bakrom. Pravzaprav je nerjavno jeklo serije 300 razmeroma enostavno obdelovati in ga je mogoče variti s taljenjem brez nepotrebne izgube korozije odpornost in ne zahtevajo posebnega predgretja in naknadne toplotne obdelave.
V zadnjem času je uporaba nerjavečega jekla 316 v aplikacijah za cevovode visoke čistosti v porastu. Tip 316 je po sestavi podoben tipu 304, vendar poleg kromovih in nikljevih legirnih elementov, ki so skupni obema, 316 vsebuje približno 2 % molibdena, kar znatno izboljša odpornost 316 proti koroziji. Tipa 304L in 316L, označena kot razreda "L", imajo nižjo vsebnost ogljika kot standardne stopnje (0,035 % v primerjavi z 0,08 %). To zmanjšanje vsebnosti ogljika je namenjeno zmanjšanju količine karbidnih padavin, ki se lahko pojavijo zaradi varjenja. To je tvorba kromovega karbida, ki osiromaši meje zrn kromove osnovne kovine, zaradi česar je dovzetna za korozijo. Tvorba kromovega karbida, imenovana "preobčutljivost", je odvisna od časa in temperature ter je večja težava pri ročnem spajkanju. Pokazali smo, da orbitalno varjenje super-avstenitnega nerjavnega jekla AL-6XN zagotavlja bolj korozijsko odporne zvare kot podobne zvare, opravljene ročno. To je zato, ker orbitalno varjenje zagotavlja natančen nadzor amperaže, pulziranja in časa, kar ima za posledico nižji in enakomernejši vnos toplote kot ročno varjenje. Orbitalno varjenje v kombinaciji z virtualnimi razredi "L" 304 in 316 popolnoma odpravlja obarjanje karbida kot dejavnik pri razvoju korozije v cevnih sistemih.
Različica med toploto in toploto nerjavečega jekla. Čeprav je varilne parametre in druge dejavnike mogoče ohraniti v precej ozkih tolerancah, še vedno obstajajo razlike v vneseni toploti, potrebni za varjenje nerjavnega jekla, od toplote do toplote. Številka toplote je številka serije, dodeljena določeni talini nerjavnega jekla v tovarni. Natančna kemična sestava vsake serije je zabeležena v poročilu o tovarniškem preskusu (MTR) skupaj z identifikacijo serije ali toplotno številko .Čisto železo se tali pri 1538 °C (2800 °F), medtem ko se legirane kovine talijo v razponu temperatur, odvisno od vrste in koncentracije vsake prisotne zlitine ali elementa v sledovih. Ker nobena segreta nerjavečega jekla ne bosta vsebovala popolnoma enake koncentracije vsakega elementa, se bodo lastnosti varjenja razlikovale od peči do peči.
SEM orbitalnih zvarov cevi 316L na cevi AOD (zgoraj) in materialu EBR (spodaj) je pokazal pomembno razliko v gladkosti zvara.
Medtem ko lahko en sam varilni postopek deluje pri večini segrevanj s podobno OD in debelino stene, nekateri segrevanji zahtevajo manjšo amperažo, nekateri pa višjo amperažo od običajne. Zaradi tega je treba segrevanje različnih materialov na delovišču skrbno spremljati, da se izognemo morebitnim težavam. Pogosto je za novo segrevanje potrebna le majhna sprememba amperaže, da se doseže zadovoljiv postopek varjenja.
Težava z žveplom. Elementarno žveplo je nečistoča, povezana z železovo rudo, ki se v veliki meri odstrani med postopkom izdelave jekla. Za nerjavna jekla tipa 304 in 316 je določena največja vsebnost žvepla 0,030 %. Z razvojem sodobnih postopkov rafiniranja jekla, kot je razogljičenje z argonom in kisikom (AOD) in praks dvojnega vakuumskega taljenja, kot je vakuumsko indukcijsko taljenje, ki mu sledi Vakuumsko obločno pretaljevanje (VIM+VAR) je postalo možno proizvajati jekla, ki so zelo posebna na naslednje načine: njihova kemična sestava. Ugotovljeno je bilo, da se lastnosti zvarnega bazena spremenijo, ko je vsebnost žvepla v jeklu pod približno 0,008 %. To je posledica učinka žvepla in v manjši meri drugih elementov na temperaturni koeficient površinske napetosti zvarnega bazena, ki določa pretočne značilnosti tekočega bazena.
Pri zelo nizkih koncentracijah žvepla (0,001 % – 0,003 %) postane penetracija zvarne mlake zelo široka v primerjavi s podobnimi zvari, izdelanimi na materialih s srednjo vsebnostjo žvepla. Zvari, narejeni na cevi iz nerjavečega jekla z nizko vsebnostjo žvepla, bodo imeli širše zvare, medtem ko bo na cevi z debelejšo steno (0,065 palca ali 1,66 mm ali več) večja težnja po nastajanju zvarov Varjenje vdolbine. varilni tok zadostuje za izdelavo popolnoma prebojnega zvara. Zaradi tega je materiale z zelo nizko vsebnostjo žvepla težje variti, zlasti z debelejšimi stenami. Pri višjih koncentracijah žvepla v nerjavnem jeklu 304 ali 316 je zvar manj tekoč in bolj grob kot materiali s srednjo vsebnostjo žvepla. Zato bi bila za varljivost idealna vsebnost žvepla v območju od približno 0,005 % do 0. 017%, kot je določeno v ASTM A270 S2 za cevke farmacevtske kakovosti.
Proizvajalci elektropoliranih cevi iz nerjavečega jekla so opazili, da celo zmerne ravni žvepla v nerjavnem jeklu 316 ali 316L otežujejo izpolnjevanje potreb njihovih polprevodniških in biofarmacevtskih kupcev po gladkih notranjih površinah brez lukenj. Uporaba vrstične elektronske mikroskopije za preverjanje gladkosti površine cevi je vedno pogostejša. Dokazano je, da žveplo v navadnih kovinah tvori nekovinske vključke ali »stringerji« iz manganovega sulfida (MnS), ki se med elektropoliranjem odstranijo in puščajo praznine v območju 0,25–1,0 mikrona.
Proizvajalci in dobavitelji elektropoliranih cevi spodbujajo trg k uporabi materialov z ultra nizko vsebnostjo žvepla, da bi izpolnili svoje zahteve glede končne površine. Vendar pa težava ni omejena na elektropolirane cevi, saj se v neelektropoliranih ceveh vključki odstranijo med pasivizacijo cevnega sistema. Izkazalo se je, da so praznine bolj nagnjene k luknjanju kot gladke površine. Obstaja torej nekaj tehtnih razlogov za trend k »čistejšim« materialom z nizko vsebnostjo žvepla. .
Upogibanje obloka. Poleg izboljšanja varljivosti nerjavnega jekla prisotnost nekaj žvepla izboljša tudi obdelovalnost. Posledično proizvajalci in izdelovalci ponavadi izberejo materiale na višji meji določenega razpona vsebnosti žvepla. Varjenje cevi z zelo nizko koncentracijo žvepla na fitinge, ventile ali druge cevi z višjo vsebnostjo žvepla lahko povzroči težave pri varjenju, ker bo oblok nagnjen proti cevem z nizko vsebnostjo žvepla. .Ko pride do deformacije obloka, postane preboj globlji na strani z nizko vsebnostjo žvepla kot na strani z visoko vsebnostjo žvepla, kar je nasprotno od tistega, kar se zgodi pri varjenju cevi z enakimi koncentracijami žvepla. V skrajnih primerih lahko zvar popolnoma prodre skozi material z nizko vsebnostjo žvepla in pusti notranjost zvara popolnoma nezataljeno (Fihey in Simeneau, 1982). Da bi uskladili vsebnost žvepla v fitingih Glede na vsebnost žvepla v cevi je Carpenter Steel Division družbe Car-penter Technology Corporation iz Pennsylvanije uvedel material z nizko vsebnostjo žvepla (0,005 % največ) 316 barov (tip 316L-SCQ) (VIM+VAR)) za izdelavo fitingov in drugih komponent, namenjenih za varjenje na cevi z nizko vsebnostjo žvepla. Varjenje dveh materialov z zelo nizko vsebnostjo žvepla drug na drugega je veliko lažje kot varjenje materialov z zelo nizko vsebnostjo žvepla žveplovega materiala v tistega z višjo vsebnostjo žvepla.
Prehod na uporabo cevi z nizko vsebnostjo žvepla je v veliki meri posledica potrebe po pridobitvi gladkih elektropoliranih notranjih površin cevi. Medtem ko sta površinska obdelava in elektropoliranje pomembna tako za polprevodniško industrijo kot za biotehnološko/farmacevtsko industrijo, je SEMI pri pisanju specifikacije za polprevodniško industrijo določil, da morajo imeti cevi 316L za napeljave za procesni plin 0,004 % žveplovega pokrova za optimalno delovanje površinskih koncev. ASTM, po drugi strani pa so spremenili svojo specifikacijo ASTM 270, da bi vključevali cevi farmacevtske kakovosti, ki omejuje vsebnost žvepla na razpon od 0,005 do 0,017 %. To bi moralo povzročiti manj težav pri varjenju v primerjavi z nižjimi razponi žvepla. Vendar je treba upoštevati, da lahko tudi v tem omejenem razponu še vedno pride do deformacije obloka pri varjenju cevi z nizko vsebnostjo žvepla na cevi ali priključke z visoko vsebnostjo žvepla in namestitvi morajo skrbno spremljati segrevanje materiala in pred izdelavo preveriti združljivost spajk med segrevanjem.Izdelava zvarov.
drugi elementi v sledovih. Ugotovljeno je bilo, da elementi v sledovih, vključno z žveplom, kisikom, aluminijem, silicijem in manganom, vplivajo na penetracijo. Sledi aluminija, silicija, kalcija, titana in kroma, ki so prisotni v osnovni kovini kot oksidni vključki, so povezani s tvorbo žlindre med varjenjem.
Učinki različnih elementov so kumulativni, zato lahko prisotnost kisika izravna nekatere učinke nizke vsebnosti žvepla. Visoke vsebnosti aluminija lahko preprečijo pozitiven učinek na prodiranje žvepla. Mangan izhlapi pri temperaturi varjenja in se usede v območju toplotnega vpliva varjenja. Te usedline mangana so povezane z izgubo odpornosti proti koroziji. (Glej Cohen, 1997). Industrija polprevodnikov trenutno eksperimentira z materiali z nizko vsebnostjo mangana in celo ultra nizko vsebnostjo mangana 316L, da se prepreči ta izguba odpornosti proti koroziji.
Tvorba žlindre. Žlindrni otoki se občasno pojavijo na kroglici iz nerjavečega jekla pri nekaterih vročinah. To je sama po sebi materialna težava, vendar včasih lahko spremembe parametrov varjenja to zmanjšajo ali pa spremembe v mešanici argona in vodika lahko izboljšajo zvar. Pollard je ugotovil, da razmerje med aluminijem in silicijem v osnovni kovini vpliva na tvorbo žlindre. Da bi preprečili nastajanje neželene žlindre v obliki plošč, priporoča, da je vsebnost aluminija 0 0,010 % in vsebnost silicija pri 0,5 %. Vendar, ko je razmerje Al/Si nad to ravnjo, lahko nastane sferična žlindra namesto ploščnega tipa. Ta vrsta žlindre lahko po elektropoliranju pusti jamice, kar je nesprejemljivo za aplikacije z visoko čistostjo. Otoki žlindre, ki nastanejo na OD zvara, lahko povzročijo neenakomerno penetracijo prehoda ID in lahko povzročijo nezadostno penetracijo. Otoki žlindre, ki oblika na ID zvaru je lahko dovzetna za korozijo.
Enosmerni zvar s pulziranjem. Standardno avtomatsko orbitalno varjenje cevi je zvar z enim prehodom s pulznim tokom in neprekinjenim vrtenjem s konstantno hitrostjo. Ta tehnika je primerna za cevi z zunanjimi premeri od 1/8" do približno 7" in debelino stene 0,083" in manj. Po časovnem predhodnem čiščenju se pojavi oblok. Prodiranje stene cevi se doseže med časovno zakasnitvijo, v kateri ar cing je prisoten, vendar ne pride do vrtenja. Po tej rotacijski zakasnitvi se elektroda vrti okoli zvarnega spoja, dokler se zvar ne spoji ali prekriva začetnega dela zvara med zadnjim slojem varjenja. Ko je povezava končana, se tok zmanjša v časovnem padu.
Stopenjski način (»sinhronizirano« varjenje). Za talilno varjenje materialov z debelejšo steno, običajno večjih od 0,083 palca, se lahko vir energije za talilno varjenje uporablja v sinhronem ali stopenjskem načinu. V sinhronem ali stopenjskem načinu je impulz varilnega toka sinhroniziran s hodom, tako da rotor miruje za največjo penetracijo med visokimi tokovnimi impulzi in se premika med nizkimi tokovnimi impulzi. Sinhrone tehnike uporabljajo daljši impulz krat, reda velikosti od 0,5 do 1,5 sekunde, v primerjavi z desetinko ali stotinko sekundnega impulznega časa pri običajnem varjenju. S to tehniko je mogoče učinkovito variti 0,154" ali 6" debelo cev 40 merilnika 40 s tanko steno z debelino stene 0,154" ali 6". Stopničasta tehnika ustvari širši zvar, zaradi česar je odporna na napake in je uporabna za varjenje običajnih delov, kot so cevni priključki za cevi, kjer lahko pride do razlik v dimenzijskih tolerancah, nekaterih neusklajenosti ali toplotne nezdružljivosti materiala. Ta vrsta varjenja zahteva približno dvakrat daljši obločni čas kot običajno varjenje in je manj primerna za aplikacije z ultra visoko čistostjo (UHP) zaradi širšega, bolj grobega šiva.
Programabilne spremenljivke. Trenutna generacija varilnih virov energije temelji na mikroprocesorju in shranjuje programe, ki določajo številčne vrednosti za varilne parametre za določen premer (OD) in debelino stene cevi, ki jo je treba variti, vključno s časom čiščenja, varilnim tokom, hitrostjo potovanja (RPM), številom plasti in časom na plast, časom impulza, časom navzdol itd. Za zvare orbitalnih cevi z dodano polnilno žico bodo programski parametri vključevali hitrost podajanja žice, amplituda nihanja gorilnika in čas zadrževanja, AVC (nadzor napetosti obloka za zagotavljanje konstantne vrzeli obloka) in naklon. Za izvedbo talilnega varjenja namestite varilno glavo z ustrezno elektrodo in vložki za cevne objemke na cev ter prikličite urnik varjenja ali program iz pomnilnika vira napajanja. Zaporedje varjenja se sproži s pritiskom na gumb ali tipko na membranski plošči in varjenje se nadaljuje brez posredovanja operaterja.
Neprogramabilne spremenljivke. Da bi dosegli dosledno dobro kakovost zvara, je treba varilne parametre skrbno nadzorovati. To dosežemo s točnostjo varilnega vira energije in varilnim programom, ki je niz navodil, vnesenih v vir energije, sestavljenih iz varilnih parametrov, za varjenje določene velikosti cevi. Obstajati mora tudi učinkovit nabor varilnih standardov, ki določajo merila sprejemljivosti varjenja in nekaj dobrih ding pregled in sistem nadzora kakovosti, da se zagotovi, da varjenje izpolnjuje dogovorjene standarde. Vendar pa je treba skrbno nadzorovati tudi nekatere dejavnike in postopke, razen varilnih parametrov. Ti dejavniki vključujejo uporabo dobre opreme za končno pripravo, dobre prakse čiščenja in ravnanja, dobre tolerance dimenzij varjenih cevi ali drugih delov, dosledno vrsto in velikost volframa, visoko prečiščene inertne pline in posebno pozornost na variacije materiala.- visoka temperatura.
Zahteve glede priprave za varjenje koncev cevi so bolj kritične za orbitalno varjenje kot za ročno varjenje. Zvarjeni spoji za varjenje orbitalnih cevi so običajno kvadratni sočelni spoji. Za doseganje želene ponovljivosti pri orbitalnem varjenju je potrebna natančna, dosledna, strojno obdelana priprava koncev. Ker je varilni tok odvisen od debeline stene, morajo biti konci kvadratni, brez robov ali poševnikov na OD ali ID (OD ali ID), kar bi povzročilo različno debelino stene. es.
Konci cevi se morajo prilegati skupaj v zvarno glavo, tako da ni opazne vrzeli med koncema kvadratnega sočelnega spoja. Čeprav je mogoče doseči zvarjene spoje z majhnimi režami, lahko to negativno vpliva na kakovost zvara. Večja kot je reža, večja je verjetnost, da obstaja težava. Slabo sestavljanje lahko povzroči popolno odpoved spajkanja. Cevne žage, ki jih je izdelal George Fischer in drugi, ki režejo cev in obrnejo konce cevi v isti operaciji , ali prenosne stružnice za pripravo koncev, kot so tiste, ki jih izdelujejo Protem, Wachs in drugi, ki se pogosto uporabljajo za izdelavo gladkih končnih orbitalnih zvarov, primernih za strojno obdelavo. Žage za sekanje, kovinske žage, tračne žage in rezalniki cevi niso primerni za ta namen.
Poleg varilnih parametrov, ki zahtevajo vhodno moč za varjenje, obstajajo tudi druge spremenljivke, ki lahko močno vplivajo na varjenje, vendar niso del dejanskega varilnega postopka. To vključuje vrsto in velikost volframa, vrsto in čistost plina, uporabljenega za zaščito obloka in čiščenje notranjosti zvarnega spoja, hitrost pretoka plina, uporabljenega za čiščenje, vrsto glave in uporabljenega vira energije, konfiguracijo spoja in vse druge pomembne informacije. te "neprogramabilne" spremenljivke in jih zabeležite v urniku varjenja. Vrsta plina se na primer šteje za bistveno spremenljivko v specifikaciji varilnega postopka (WPS) za varilne postopke, ki so v skladu s kodo za kotle in tlačne posode oddelka IX ASME. Spremembe vrste plina ali odstotkov plinske mešanice ali odprava čiščenja ID zahtevajo ponovno validacijo varilnega postopka.
varilni plin. Nerjaveče jeklo je odporno na oksidacijo atmosferskega kisika pri sobni temperaturi. Ko se segreje na tališče (1530 °C ali 2800 °F za čisto železo), zlahka oksidira. Inertni argon se najpogosteje uporablja kot zaščitni plin in za čiščenje notranjih zvarnih spojev skozi orbitalni postopek GTAW. Čistost plina glede na kisik in vlago določa količino razbarvanja zaradi oksidacije, ki se pojavi na ali v bližini zvara po varjenju. Če čistilni plin ni najvišje kakovosti ali če čistilni sistem ni popolnoma neprepusten, tako da majhna količina zraka uhaja v čistilni sistem, je oksidacija lahko svetlo modrikasta ali modrikasta. Seveda brez čiščenja ne bo nastala skorjasta črna površina, ki se običajno imenuje "sladkana". Varilni argon, dobavljen v jeklenki s je 99,996-99,997 % čist, odvisno od dobavitelja, in vsebuje 5-7 ppm kisika in drugih nečistoč, vključno s H2O, O2, CO2, ogljikovodiki itd., za skupno največ 40 ppm. Argon visoke čistosti v valju ali tekoči argon v Dewarju je lahko 99,999 % čist ali 10 ppm skupnih nečistoč, z največ 2 ppm kisika. OPOMBA: Med čiščenjem lahko uporabite čistilnike plina, kot sta Nanochem ali Gatekeeper, da zmanjšate ravni onesnaženja na območje delcev na milijardo (ppb).
mešana sestava. Plinske mešanice, kot sta 75 % helija/25 % argona in 95 % argona/5 % vodika, se lahko uporabljajo kot zaščitni plini za posebne namene. Obe zmesi sta povzročila bolj vroče zvare kot tista, opravljena z istimi programskimi nastavitvami kot argon. Helijeve mešanice so še posebej primerne za maksimalno penetracijo s talilnim varjenjem na ogljikovo jeklo. Svetovalec polprevodniške industrije zagovarja uporabo mešanic argona in vodika kot zaščite plini za aplikacije UHP. Mešanice vodika imajo več prednosti, a tudi nekaj resnih pomanjkljivosti. Prednost je v tem, da ustvari bolj mokro lužo in bolj gladko površino zvara, kar je idealno za izvedbo sistemov za dovod plina z ultra visokim tlakom s čim bolj gladko notranjo površino. Prisotnost vodika zagotavlja redukcijsko atmosfero, tako da če so v mešanici plinov prisotni sledovi kisika, bo nastali zvar videti čistejši z manj razbarvanja kot podobna koncentracija kisika v čistem argon. Ta učinek je optimalen pri približno 5 % vsebnosti vodika. Nekateri uporabljajo 95/5 % mešanico argona/vodika kot ID čistilec za izboljšanje videza notranjega zvara.
Zvar z vodikovo zmesjo kot zaščitnim plinom je ožji, le da ima nerjavno jeklo zelo nizko vsebnost žvepla in ustvarja več toplote v zvaru kot enaka nastavitev toka z nemešanim argonom. Pomembna pomanjkljivost mešanic argona in vodika je, da je oblok veliko manj stabilen kot čisti argon in obstaja nagnjenost k zanašanju obloka, ki je dovolj resna, da povzroči napačno fuzijo. Odnašanje obloka lahko izgine, ko uporabljen je drug vir mešanega plina, kar nakazuje, da je to lahko posledica kontaminacije ali slabega mešanja. Ker se toplota, ki jo ustvari oblok, spreminja s koncentracijo vodika, je konstantna koncentracija bistvenega pomena za doseganje ponovljivih zvarov, pri predhodno mešanem plinu v ustekleničenih plinih pa obstajajo razlike. Druga pomanjkljivost je, da se življenjska doba volframa močno skrajša, če se uporablja mešanica vodika. Medtem ko je razlog za poslabšanje volframa iz mešanega plina ni bilo ugotovljeno, poročali so, da je oblok težje in bo morda treba volfram zamenjati po enem ali dveh zvarih. Mešanice argona in vodika ni mogoče uporabiti za varjenje ogljikovega jekla ali titana.
Posebnost postopka TIG je, da ne porablja elektrod. Volfram ima najvišje tališče med vsemi kovinami (6098 °F; 3370 °C) in je dober oddajnik elektronov, zaradi česar je posebej primeren za uporabo kot neporabljiva elektroda. Njegove lastnosti so izboljšane z dodajanjem 2 % nekaterih oksidov redkih zemelj, kot so cerijev, lantanov oksid ali torijev oksid, za izboljšanje zagona obloka in obloka. Čisti volfram se redko uporablja v GTAW zaradi vrhunskih lastnosti cerijevega volframa, zlasti za orbitalne aplikacije GTAW. Torijev volfram se uporablja manj kot v preteklosti, ker je nekoliko radioaktiven.
Elektrode s poliranim zaključkom so bolj enotne velikosti. Gladka površina je vedno boljša od hrapave ali nekonsistentne površine, saj je konsistentnost geometrije elektrode ključnega pomena za dosledne, enakomerne rezultate varjenja. Elektroni, ki se oddajajo iz konice (DCEN), prenašajo toploto od volframove konice do zvara. Finejša konica omogoča, da ostane gostota toka zelo visoka, vendar lahko povzroči krajšo življenjsko dobo volframa. Pri orbitalnem varjenju je pomembno, da natančno brusite konico elektrode, da zagotovite ponovljivost geometrije volframa in ponovljivost zvara. Topa konica potisne oblok od zvara do istega mesta na volframu. Premer konice nadzira obliko obloka in količino preboja pri določenem toku. Kot zožitve vpliva na karakteristike toka/napetosti obloka in ga je treba določiti in nadzorovati. Dolžina volframa je pomembna, ker je mogoče za nastavitev obloka uporabiti znano dolžino volframa p. Obločna reža za določeno vrednost toka določa napetost in s tem moč, ki se uporablja za zvar.
Velikost elektrode in premer njene konice sta izbrana glede na jakost varilnega toka. Če je tok previsok za elektrodo ali njeno konico, lahko izgubi kovino s konice, uporaba elektrod s premerom konice, ki je prevelik za tok, pa lahko povzroči zamik obloka. Premer elektrode in konice določimo glede na debelino stene zvarnega spoja in uporabimo premer 0,0625 za skoraj vse do debeline stene 0,093″, razen če je uporaba predvidena za uporablja se z elektrodami s premerom 0,040" za varjenje majhnih natančnih komponent. Za ponovljivost postopka varjenja je treba določiti in nadzorovati vrsto in zaključek volframa, dolžino, konusni kot, premer, premer konice in režo obloka. Za uporabo pri varjenju cevi se vedno priporoča cerijev volfram, ker ima ta vrsta veliko daljšo življenjsko dobo kot druge vrste in ima odlične lastnosti vžiga obloka. Cerijev volfram je neradioaktiven.
Za več informacij se obrnite na Barbaro Henon, vodjo tehničnih publikacij, Arc Machines, Inc., 10280 Glenoaks Blvd., Pacoima, CA 91331. Telefon: 818-896-9556. Faks: 818-890-3724.