Lưu ý của biên tập viên: Pharmaceutical Online hân hạnh giới thiệu bài viết bốn phần này về hàn quỹ đạo của đường ống xử lý sinh học của chuyên gia ngành công nghiệp Barbara Henon của Arc Machines. Bài viết này được điều chỉnh từ bài trình bày của Tiến sĩ Henon tại hội nghị ASME vào cuối năm ngoái.
Ngăn ngừa mất khả năng chống ăn mòn. Nước có độ tinh khiết cao như DI hoặc WFI là một chất ăn mòn rất mạnh đối với thép không gỉ. Ngoài ra, WFI cấp dược phẩm được luân chuyển ở nhiệt độ cao (80°C) để duy trì tính vô trùng. Có một sự khác biệt nhỏ giữa việc hạ nhiệt độ đủ để hỗ trợ các sinh vật sống gây chết sản phẩm và tăng nhiệt độ đủ để thúc đẩy quá trình sản xuất "vết đỏ". Màu đỏ là một màng màu nâu có thành phần khác nhau gây ra bởi sự ăn mòn của các thành phần hệ thống đường ống bằng thép không gỉ. Bụi bẩn và oxit sắt có thể là thành phần chính, nhưng các dạng sắt khác nhau, crom và niken cũng có thể có mặt. Sự hiện diện của rouge gây chết người đối với một số sản phẩm và sự hiện diện của nó có thể dẫn đến ăn mòn thêm, mặc dù sự hiện diện của nó trong các hệ thống khác dường như khá lành tính.
Hàn có thể ảnh hưởng bất lợi đến khả năng chống ăn mòn. Màu nóng là kết quả của vật liệu oxy hóa lắng đọng trên các mối hàn và HAZ trong quá trình hàn, đặc biệt bất lợi và có liên quan đến sự hình thành vết đỏ trong hệ thống nước dược phẩm. Sự hình thành oxit crom có ​​thể gây ra màu nóng, để lại một lớp crom cạn kiệt dễ bị ăn mòn. Có thể loại bỏ màu nóng bằng cách tẩy và mài, loại bỏ kim loại khỏi bề mặt, bao gồm cả lớp cạn kiệt crom bên dưới và khôi phục khả năng chống ăn mòn ở mức gần với mức kim loại cơ bản. Tuy nhiên, tẩy và mài có thể ảnh hưởng xấu đến khả năng chống ăn mòn. gây bất lợi cho lớp hoàn thiện bề mặt. Quá trình thụ động hóa hệ thống đường ống bằng axit nitric hoặc các công thức tác nhân chelate được thực hiện để khắc phục các tác động bất lợi của quá trình hàn và chế tạo trước khi hệ thống đường ống được đưa vào sử dụng. Phân tích điện tử của Auger cho thấy quá trình thụ động hóa chelat có thể khôi phục những thay đổi bề mặt trong sự phân bố oxy, crom, sắt, niken và mangan xảy ra trong mối hàn và vùng ảnh hưởng nhiệt về trạng thái trước khi hàn. Tuy nhiên, quá trình thụ động hóa chỉ ảnh hưởng đến lớp bề mặt bên ngoài và không xâm nhập dưới 50 angstrom, trong khi màu nhiệt có thể kéo dài 1000 angstrom hoặc hơn dưới bề mặt.
Do đó, để lắp đặt các hệ thống đường ống chống ăn mòn gần với các chất nền không được hàn, điều quan trọng là phải cố gắng hạn chế hư hỏng do hàn và chế tạo gây ra ở mức có thể phục hồi đáng kể bằng quá trình thụ động hóa. Điều này yêu cầu sử dụng khí tẩy có hàm lượng oxy tối thiểu và phân phối đến đường kính bên trong của mối hàn mà không bị ô nhiễm bởi oxy hoặc hơi ẩm trong khí quyển. Kiểm soát chính xác đầu vào nhiệt và tránh quá nhiệt trong quá trình hàn cũng rất quan trọng để tránh mất khả năng chống ăn mòn. xử lý cẩn thận các ống và bộ phận bằng thép không gỉ trong quá trình sản xuất để tránh nhiễm bẩn, là những yêu cầu thiết yếu đối với hệ thống đường ống chất lượng cao chống lại sự ăn mòn và cung cấp dịch vụ hiệu quả lâu dài.
Vật liệu được sử dụng trong các hệ thống đường ống bằng thép không gỉ dược phẩm sinh học có độ tinh khiết cao đã trải qua quá trình phát triển theo hướng cải thiện khả năng chống ăn mòn trong thập kỷ qua. Hầu hết thép không gỉ được sử dụng trước năm 1980 là thép không gỉ 304 vì nó tương đối rẻ và là một cải tiến so với đồng được sử dụng trước đây. Trên thực tế, thép không gỉ sê-ri 300 tương đối dễ gia công, có thể được hàn nóng chảy mà không làm giảm khả năng chống ăn mòn quá mức và không yêu cầu xử lý nhiệt trước và sau nhiệt đặc biệt.
Gần đây, việc sử dụng thép không gỉ 316 trong các ứng dụng đường ống có độ tinh khiết cao đang gia tăng. Loại 316 có thành phần tương tự như Loại 304, nhưng ngoài các nguyên tố hợp kim crom và niken phổ biến cho cả hai, 316 chứa khoảng 2% molypden, giúp cải thiện đáng kể khả năng chống ăn mòn của 316. Loại 304L và 316L, được gọi là loại “L”, có hàm lượng carbon thấp hơn loại tiêu chuẩn (0,035%). so với 0,08%). Việc giảm hàm lượng carbon này nhằm giảm lượng kết tủa cacbua có thể xảy ra do hàn. Đây là sự hình thành cacbua crom, làm suy giảm ranh giới hạt của kim loại cơ bản crom, khiến nó dễ bị ăn mòn. Sự hình thành cacbua crom, được gọi là "sự nhạy cảm", phụ thuộc vào thời gian và nhiệt độ và là một vấn đề lớn hơn khi hàn tay. Chúng tôi đã chỉ ra rằng hàn quỹ đạo của thép không gỉ siêu austenit AL-6XN cung cấp các mối hàn chống ăn mòn tốt hơn các mối hàn tương tự được thực hiện bằng tay. Điều này là do hàn quỹ đạo cung cấp khả năng kiểm soát chính xác cường độ dòng điện, xung và thời gian, dẫn đến đầu vào nhiệt thấp hơn và đồng đều hơn so với hàn thủ công. Hàn quỹ đạo kết hợp với lớp “L” 304 và 316 hầu như loại bỏ kết tủa cacbua như một yếu tố trong sự phát triển ăn mòn trong hệ thống đường ống.
Sự thay đổi nhiệt-to-nhiệt của thép không gỉ. Mặc dù các thông số hàn và các yếu tố khác có thể được giữ trong phạm vi dung sai khá chặt chẽ, nhưng vẫn có sự khác biệt về nhiệt đầu vào cần thiết để hàn thép không gỉ từ nhiệt này sang nhiệt khác. Số nhiệt là số lô được chỉ định cho một loại thép không gỉ cụ thể được nấu chảy tại nhà máy. Thành phần hóa học chính xác của từng lô được ghi lại trong Báo cáo thử nghiệm tại nhà máy (MTR) cùng với số nhận dạng lô hoặc số nhiệt. Sắt nguyên chất nóng chảy ở 1538°C (2800°F), trong khi các kim loại hợp kim nóng chảy trong một phạm vi nhiệt độ, tùy thuộc vào loại và nồng độ của từng hợp kim hoặc nguyên tố vi lượng có mặt. Vì không có hai lần gia nhiệt thép không gỉ nào chứa chính xác nồng độ của từng nguyên tố, nên các đặc tính hàn sẽ khác nhau giữa các lò.
Ảnh SEM của các mối hàn quỹ đạo ống 316L trên ống AOD (trên) và vật liệu EBR (dưới) cho thấy sự khác biệt đáng kể về độ mịn của mép hàn.
Mặc dù một quy trình hàn duy nhất có thể hoạt động đối với hầu hết các nhiệt có OD và độ dày thành tương tự, nhưng một số nhiệt yêu cầu cường độ dòng điện thấp hơn và một số yêu cầu cường độ dòng điện cao hơn thông thường. Vì lý do này, việc gia nhiệt các vật liệu khác nhau tại nơi làm việc phải được theo dõi cẩn thận để tránh các vấn đề tiềm ẩn. Thông thường, nhiệt mới chỉ cần một sự thay đổi nhỏ về cường độ dòng điện để đạt được quy trình hàn đạt yêu cầu.
Vấn đề lưu huỳnh. Lưu huỳnh nguyên tố là một tạp chất liên quan đến quặng sắt được loại bỏ phần lớn trong quá trình sản xuất thép. Thép không gỉ AISI Loại 304 và 316 được quy định với hàm lượng lưu huỳnh tối đa là 0,030%. các cách sau. thành phần hóa học của chúng. Người ta đã lưu ý rằng các đặc tính của vũng hàn thay đổi khi hàm lượng lưu huỳnh trong thép thấp hơn khoảng 0,008%. Điều này là do ảnh hưởng của lưu huỳnh và ở mức độ thấp hơn các nguyên tố khác đối với hệ số nhiệt độ của sức căng bề mặt của vũng hàn, yếu tố quyết định đặc tính dòng chảy của vũng chất lỏng.
Ở nồng độ lưu huỳnh rất thấp (0,001% – 0,003%), độ ngấu của vũng hàn trở nên rất rộng so với các mối hàn tương tự được thực hiện trên vật liệu có hàm lượng lưu huỳnh trung bình. Mối hàn được thực hiện trên ống thép không gỉ có hàm lượng lưu huỳnh thấp sẽ có mối hàn rộng hơn, trong khi trên ống thành dày hơn (0,065 inch, hoặc 1,66 mm trở lên) sẽ có xu hướng tạo ra mối hàn lõm. Khi dòng hàn đủ để tạo ra mối hàn ngấu hoàn toàn. Điều này làm cho vật liệu có hàm lượng lưu huỳnh rất thấp khó hàn hơn , đặc biệt là với các bức tường dày hơn. Ở mức cao hơn của nồng độ lưu huỳnh trong thép không gỉ 304 hoặc 316, đường hàn có xu hướng ít lỏng hơn và thô hơn so với vật liệu lưu huỳnh trung bình. Do đó, đối với khả năng hàn, hàm lượng lưu huỳnh lý tưởng sẽ nằm trong khoảng từ 0,005% đến 0,017%, như được chỉ định trong tiêu chuẩn ASTM A270 S2 đối với ống chất lượng dược phẩm.
Các nhà sản xuất ống thép không gỉ được đánh bóng bằng điện đã nhận thấy rằng ngay cả hàm lượng lưu huỳnh vừa phải trong thép không gỉ 316 hoặc 316L cũng gây khó khăn cho việc đáp ứng nhu cầu của khách hàng về chất bán dẫn và dược phẩm sinh học của họ đối với bề mặt bên trong nhẵn, không có vết rỗ. Việc sử dụng kính hiển vi điện tử quét để xác minh độ nhẵn của lớp hoàn thiện bề mặt ống ngày càng phổ biến. Lưu huỳnh trong kim loại cơ bản đã được chứng minh là tạo thành các tạp chất phi kim loại hoặc "dây" mangan sulfua (MnS) bị loại bỏ trong quá trình đánh bóng điện và để lại khoảng trống trong 0 Phạm vi .25-1.0 micron.
Các nhà sản xuất và nhà cung cấp ống đánh bóng điện hóa đang thúc đẩy thị trường hướng tới việc sử dụng vật liệu có hàm lượng lưu huỳnh cực thấp để đáp ứng các yêu cầu hoàn thiện bề mặt của họ. Tuy nhiên, vấn đề không chỉ giới hạn ở các ống đánh bóng điện hóa, vì trong các ống không đánh bóng điện hóa, các tạp chất bị loại bỏ trong quá trình thụ động hóa hệ thống đường ống. Các lỗ rỗng đã được chứng minh là dễ bị rỗ hơn so với các khu vực bề mặt nhẵn. Vì vậy, có một số lý do hợp lý cho xu hướng sử dụng các vật liệu "sạch hơn" có hàm lượng lưu huỳnh thấp.
Độ lệch hồ quang. Ngoài việc cải thiện khả năng hàn của thép không gỉ, sự hiện diện của một số lưu huỳnh cũng cải thiện khả năng gia công. Do đó, các nhà sản xuất và nhà sản xuất có xu hướng chọn vật liệu ở mức cao hơn trong phạm vi hàm lượng lưu huỳnh quy định. Hàn ống có nồng độ lưu huỳnh rất thấp vào các phụ kiện, van hoặc ống khác có hàm lượng lưu huỳnh cao hơn có thể tạo ra các vấn đề hàn vì hồ quang sẽ thiên về phía ống có hàm lượng lưu huỳnh thấp. về những gì sẽ xảy ra khi hàn ống với nồng độ lưu huỳnh phù hợp. Trong những trường hợp cực đoan, mép hàn có thể xuyên hoàn toàn vào vật liệu có hàm lượng lưu huỳnh thấp và khiến phần bên trong của mối hàn hoàn toàn không dính lại (Fihey và Simeneau, 1982). Để phù hợp với hàm lượng lưu huỳnh của phụ tùng nối với hàm lượng lưu huỳnh trong ống, Bộ phận Thép Carpenter của Tập đoàn Công nghệ Car-penter Pennsylvania đã giới thiệu một loại lưu huỳnh thấp (tối đa 0,005%) 316 thanh (Loại 316L-SCQ) (VIM +VAR) ) để sản xuất các phụ kiện và các thành phần khác được thiết kế để hàn vào ống có hàm lượng lưu huỳnh thấp. Hàn hai vật liệu có hàm lượng lưu huỳnh rất thấp với nhau dễ dàng hơn nhiều so với hàn vật liệu có hàm lượng lưu huỳnh rất thấp với vật liệu có hàm lượng lưu huỳnh cao hơn.
Việc chuyển sang sử dụng các ống có hàm lượng lưu huỳnh thấp phần lớn là do nhu cầu có được các bề mặt ống bên trong nhẵn được đánh bóng bằng điện. hàm lượng lưu huỳnh trong phạm vi từ 0,005 đến 0,017%. Điều này sẽ dẫn đến ít khó hàn hơn so với lưu huỳnh ở phạm vi thấp hơn. Tuy nhiên, cần lưu ý rằng ngay cả trong phạm vi giới hạn này, sự lệch hồ quang vẫn có thể xảy ra khi hàn ống có hàm lượng lưu huỳnh thấp với ống hoặc phụ kiện có hàm lượng lưu huỳnh cao và người lắp đặt nên theo dõi cẩn thận quá trình gia nhiệt của vật liệu và kiểm tra trước khi chế tạo Khả năng tương thích của chất hàn giữa quá trình gia nhiệt. Sản xuất các mối hàn.
các nguyên tố vi lượng khác. Các nguyên tố vi lượng bao gồm lưu huỳnh, oxy, nhôm, silicon và mangan đã được phát hiện là có ảnh hưởng đến sự thẩm thấu. Một lượng nhỏ nhôm, silicon, canxi, titan và crom có ​​trong kim loại cơ bản dưới dạng tạp chất oxit có liên quan đến sự hình thành xỉ trong quá trình hàn.
Tác động của các nguyên tố khác nhau được tích lũy, vì vậy sự hiện diện của oxy có thể bù đắp một số tác động của lưu huỳnh thấp. Hàm lượng nhôm cao có thể chống lại tác động tích cực đối với sự xâm nhập của lưu huỳnh. Mangan bay hơi ở nhiệt độ hàn và lắng đọng trong vùng bị ảnh hưởng bởi nhiệt hàn. Các cặn mangan này có liên quan đến việc mất khả năng chống ăn mòn.
Sự hình thành xỉ.Đảo xỉ đôi khi xuất hiện trên hạt thép không gỉ đối với một số nhiệt.Đây vốn dĩ là một vấn đề về vật liệu, nhưng đôi khi những thay đổi trong thông số hàn có thể giảm thiểu điều này, hoặc những thay đổi trong hỗn hợp argon/hydro có thể cải thiện mối hàn.Pollard nhận thấy rằng tỷ lệ nhôm với silicon trong kim loại cơ bản ảnh hưởng đến sự hình thành xỉ. Để ngăn chặn sự hình thành xỉ dạng mảng bám không mong muốn, ông khuyến nghị giữ hàm lượng nhôm ở mức 0,010% và hàm lượng silicon ở mức 0,5%. Tuy nhiên, khi tỷ lệ Al/Si cao hơn mức này xỉ hình cầu có thể hình thành chứ không phải dạng mảng bám. Loại xỉ này có thể để lại các vết rỗ sau khi đánh bóng bằng điện, điều này không thể chấp nhận được đối với các ứng dụng có độ tinh khiết cao. Các đảo xỉ hình thành trên đường ngoài của mối hàn có thể gây ra sự thâm nhập không đồng đều của đường chuyền ID và có thể dẫn đến sự thâm nhập không đủ. Các đảo xỉ hình thành trên đường hàn ID có thể dễ bị ăn mòn.
Mối hàn chạy một lần với xung. Hàn ống quỹ đạo tự động tiêu chuẩn là một mối hàn một lần với dòng điện xung và tốc độ quay không đổi liên tục. Kỹ thuật này phù hợp với đường ống có đường kính ngoài từ 1/8" đến khoảng 7" và độ dày thành từ 0,083" trở xuống. Sau khi làm sạch trước theo thời gian, hồ quang xảy ra. Quá trình xuyên thủng thành ống được thực hiện trong một khoảng thời gian trễ trong đó hồ quang xuất hiện nhưng không xảy ra chuyển động quay. Sau thời gian trễ quay này, điện cực sẽ quay xung quanh mối hàn cho đến khi mối hàn nối hoặc chồng lên phần ban đầu của mối hàn trong lớp hàn cuối cùng. Khi mối nối hoàn tất, dòng điện giảm dần theo thời gian.
Chế độ từng bước ("hàn đồng bộ"). Để hàn nóng chảy các vật liệu có thành dày hơn, thường lớn hơn 0,083 inch, nguồn điện hàn nóng chảy có thể được sử dụng ở chế độ đồng bộ hoặc từng bước. Ở chế độ đồng bộ hoặc từng bước, xung dòng điện hàn được đồng bộ hóa với hành trình, do đó, rôto cố định để có độ xuyên sâu tối đa trong các xung dòng điện cao và di chuyển trong các xung dòng điện thấp. thời gian cho hàn thông thường. Kỹ thuật này có thể hàn hiệu quả ống thành mỏng 0,154″ hoặc 6″ 40 khổ 40 dày 0,154″ hoặc 6″ với thành dày 0,154″ hoặc 6″. Kỹ thuật từng bước tạo ra mối hàn rộng hơn, làm cho nó có khả năng chịu lỗi và hữu ích khi hàn các bộ phận không đều như phụ kiện đường ống với ống nơi có thể có sự khác biệt về dung sai kích thước, một số sai lệch hoặc không tương thích nhiệt của Vật liệu. -các ứng dụng có độ tinh khiết cao (UHP) do đường may rộng hơn, thô hơn.
Các biến có thể lập trình. Thế hệ nguồn năng lượng hàn hiện tại dựa trên bộ vi xử lý và lưu trữ các chương trình chỉ định các giá trị số cho các tham số hàn cho đường kính cụ thể (OD) và độ dày thành của ống được hàn, bao gồm thời gian thanh lọc, dòng điện hàn, tốc độ di chuyển (RPM), số lớp và thời gian trên mỗi lớp, thời gian xung, thời gian xuống dốc, v.v. độ dốc. Để thực hiện hàn nóng chảy, hãy lắp đầu hàn với điện cực thích hợp và kẹp ống chèn vào ống và gọi lại lịch trình hoặc chương trình hàn từ bộ nhớ nguồn điện. Trình tự hàn được bắt đầu bằng cách nhấn một nút hoặc phím bảng màng và quá trình hàn tiếp tục mà không cần sự can thiệp của người vận hành.
Các biến không thể lập trình được. Để có được chất lượng mối hàn tốt và ổn định, các thông số hàn phải được kiểm soát cẩn thận. Điều này đạt được thông qua độ chính xác của nguồn điện hàn và chương trình hàn, là một tập hợp các hướng dẫn được nhập vào nguồn điện, bao gồm các thông số hàn, để hàn một kích thước ống hoặc ống cụ thể. Cũng phải có một bộ tiêu chuẩn hàn hiệu quả, chỉ định tiêu chí chấp nhận hàn và một số hệ thống kiểm tra và kiểm soát chất lượng hàn để đảm bảo rằng hàn đáp ứng các tiêu chuẩn đã thỏa thuận. Tuy nhiên, một số yếu tố và quy trình khác ngoài thông số hàn cũng phải được kiểm soát cẩn thận. Những yếu tố này bao gồm việc sử dụng đầu tốt thiết bị chuẩn bị, thực hành làm sạch và xử lý tốt, dung sai kích thước tốt của ống hoặc các bộ phận khác được hàn, loại và kích cỡ vonfram phù hợp, khí trơ có độ tinh khiết cao và chú ý cẩn thận đến các biến thể của vật liệu.- nhiệt độ cao.
Các yêu cầu chuẩn bị cho hàn đầu ống đối với hàn quỹ đạo quan trọng hơn so với hàn thủ công. Các mối hàn để hàn ống quỹ đạo thường là các mối hàn đối đầu vuông. Để đạt được độ lặp lại mong muốn trong hàn quỹ đạo, cần phải chuẩn bị đầu chính xác, nhất quán, bằng máy. Vì dòng điện hàn phụ thuộc vào độ dày thành, nên các đầu phải vuông không có gờ hoặc vát trên đường kính ngoài hoặc ID (OD hoặc ID), điều này sẽ dẫn đến độ dày thành khác nhau.
Các đầu ống phải khớp với nhau ở đầu mối hàn sao cho không có khe hở đáng chú ý giữa các đầu của mối hàn đối đầu vuông. Mặc dù có thể thực hiện được các mối hàn có khe hở nhỏ nhưng chất lượng mối hàn có thể bị ảnh hưởng xấu. Khe hở càng lớn thì càng có nhiều khả năng xảy ra sự cố. Lắp ráp kém có thể dẫn đến hỏng hoàn toàn mối hàn. Máy cưa ống do George Fischer và những người khác chế tạo để cắt ống và úp mặt vào các đầu ống trong cùng một thao tác, hoặc máy tiện di động chuẩn bị đầu ống như của Protem, Wachs, v.v., thường được sử dụng để làm cho các mối hàn có quỹ đạo đầu nhẵn phù hợp để gia công. Cưa xẻ, cưa sắt, cưa vòng và máy cắt ống không phù hợp cho mục đích này.
Ngoài các thông số hàn cung cấp năng lượng đầu vào cho mối hàn, còn có các biến số khác có thể có ảnh hưởng sâu sắc đến quá trình hàn, nhưng chúng không phải là một phần của quy trình hàn thực tế. Điều này bao gồm loại và kích cỡ của vonfram, loại và độ tinh khiết của khí được sử dụng để che chắn hồ quang và làm sạch bên trong mối hàn, tốc độ dòng khí được sử dụng để làm sạch, loại đầu và nguồn điện được sử dụng, cấu hình của mối nối và bất kỳ thông tin liên quan nào khác. Chúng tôi gọi những biến số này là "không lập trình được" và ghi lại chúng trong lịch trình hàn. Ví dụ: loại của khí được coi là một biến thiết yếu trong Thông số kỹ thuật quy trình hàn (WPS) đối với các quy trình hàn để tuân thủ Bộ luật nồi hơi và bình chịu áp suất ASME Phần IX. Các thay đổi về loại khí hoặc tỷ lệ phần trăm hỗn hợp khí hoặc loại bỏ tẩy ID yêu cầu xác nhận lại quy trình hàn.
khí hàn. Thép không gỉ có khả năng chống lại quá trình oxy hóa oxy trong khí quyển ở nhiệt độ phòng. Khi được nung nóng đến nhiệt độ nóng chảy (1530°C hoặc 2800°F đối với sắt nguyên chất), nó dễ bị oxy hóa. Argon trơ thường được sử dụng làm khí bảo vệ và để làm sạch các mối hàn bên trong thông qua quy trình GTAW theo quỹ đạo. Độ tinh khiết của khí so với oxy và độ ẩm xác định lượng đổi màu do oxy hóa gây ra trên hoặc gần mối hàn sau khi hàn. hệ thống thanh lọc không hoàn toàn không bị rò rỉ, do đó một lượng nhỏ không khí rò rỉ vào hệ thống thanh lọc, quá trình oxy hóa có thể có màu xanh lục nhạt hoặc hơi xanh. Tất nhiên, việc không làm sạch sẽ dẫn đến bề mặt đen sần sùi thường được gọi là "ngọt". Khí argon cấp hàn được cung cấp trong các xi lanh có độ tinh khiết 99,996-99,997%, tùy thuộc vào nhà cung cấp và chứa 5-7 ppm oxy và các tạp chất khác, bao gồm H2O, O2, CO2, hydrocarbon, v.v... tổng cộng tối đa là 40 ppm. Argon có độ tinh khiết cao trong xi lanh hoặc argon lỏng trong Dewar có thể tinh khiết 99,999% hoặc tổng tạp chất là 10 ppm, với tối đa là 2 ppm oxy. LƯU Ý: Có thể sử dụng máy lọc khí như Nanochem hoặc Gatekeeper trong quá trình thanh lọc để giảm mức nhiễm bẩn xuống phạm vi phần tỷ (ppb).
thành phần hỗn hợp. Các hỗn hợp khí như 75% helium/25% argon và 95% argon/5% hydro có thể được sử dụng làm khí bảo vệ cho các ứng dụng đặc biệt. Hai hỗn hợp này tạo ra các mối hàn nóng hơn so với các hỗn hợp được thực hiện trong cùng cài đặt chương trình như argon. Hỗn hợp khí heli đặc biệt thích hợp để hàn nóng chảy trên thép cacbon. nhưng cũng có một số nhược điểm nghiêm trọng. Ưu điểm là nó tạo ra vũng nước ướt hơn và bề mặt mối hàn mịn hơn, rất lý tưởng để thực hiện các hệ thống phân phối khí áp suất cực cao với bề mặt bên trong càng nhẵn càng tốt. Sự hiện diện của hydro tạo ra bầu không khí khử, vì vậy nếu có dấu vết của oxy trong hỗn hợp khí, mối hàn thu được sẽ trông sạch hơn và ít đổi màu hơn so với nồng độ oxy tương tự trong argon tinh khiết. Hiệu ứng này tối ưu ở hàm lượng hydro khoảng 5%. Một số sử dụng hỗn hợp 95/5% argon/hydro làm chất tẩy rửa ID để cải thiện vẻ ngoài của đường hàn bên trong.
Hạt hàn sử dụng hỗn hợp hydro làm khí bảo vệ hẹp hơn, ngoại trừ thép không gỉ có hàm lượng lưu huỳnh rất thấp và tạo ra nhiều nhiệt hơn trong mối hàn so với cùng chế độ dòng điện với argon không trộn lẫn. hồ quang tạo ra thay đổi theo nồng độ hydro, nồng độ không đổi là điều cần thiết để đạt được các mối hàn lặp lại, và có sự khác biệt trong khí đóng chai trộn sẵn. Một nhược điểm khác là tuổi thọ của vonfram bị rút ngắn đáng kể khi sử dụng hỗn hợp hydro. Mặc dù chưa xác định được nguyên nhân gây hư hỏng vonfram từ khí hỗn hợp, nhưng đã có báo cáo rằng hồ quang khó hàn hơn và có thể cần phải thay thế vonfram sau một hoặc hai mối hàn. Hỗn hợp argon/hydro không thể được sử dụng để hàn thép carbon hoặc titan.
Một đặc điểm khác biệt của quy trình TIG là nó không tiêu thụ điện cực. Vonfram có điểm nóng chảy cao nhất so với bất kỳ kim loại nào (6098°F; 3370°C) và là chất phát điện tử tốt, khiến nó đặc biệt thích hợp để sử dụng làm điện cực không tiêu hao. Các đặc tính của nó được cải thiện bằng cách thêm 2% một số ôxít đất hiếm như ceria, ôxít lantan hoặc ôxít thori để cải thiện khả năng bắt đầu hồ quang và độ ổn định của hồ quang. Vonfram tinh khiết hiếm khi được sử dụng trong GTAW vì các đặc tính vượt trội của nó cerium vonfram, đặc biệt là cho các ứng dụng GTAW trên quỹ đạo. Thorium vonfram được sử dụng ít hơn trong quá khứ vì chúng có phần phóng xạ.
Các điện cực có lớp hoàn thiện được đánh bóng sẽ có kích thước đồng đều hơn. Bề mặt nhẵn luôn được ưu tiên hơn bề mặt gồ ghề hoặc không nhất quán, vì tính nhất quán trong hình học điện cực là rất quan trọng để có kết quả hàn nhất quán, đồng nhất. Các electron phát ra từ đầu điện cực (DCEN) truyền nhiệt từ đầu vonfram đến mối hàn. Đầu điện cực mịn hơn cho phép duy trì mật độ dòng điện rất cao, nhưng có thể dẫn đến tuổi thọ của vonfram ngắn hơn. Đối với hàn quỹ đạo, điều quan trọng là phải mài cơ học đầu điện cực để đảm bảo tính lặp lại của hình học vonfram và khả năng lặp lại mối hàn. Đầu cùn buộc hồ quang từ mối hàn đến cùng một điểm trên vonfram. Đường kính đầu điều khiển hình dạng của hồ quang và mức độ thâm nhập ở một dòng điện cụ thể. Góc côn ảnh hưởng đến các đặc tính dòng điện/điện áp của hồ quang và phải được chỉ định và kiểm soát. Chiều dài của vonfram rất quan trọng vì chiều dài đã biết của vonfram có thể được sử dụng để đặt khe hở hồ quang. Khe hở hồ quang cho một giá trị dòng điện cụ thể xác định điện áp và do đó công suất áp dụng cho mối hàn.
Kích thước điện cực và đường kính đầu của nó được chọn theo cường độ dòng điện hàn. Nếu dòng điện quá cao đối với điện cực hoặc đầu của nó, điện cực có thể bị mất kim loại ở đầu và sử dụng điện cực có đường kính đầu quá lớn so với dòng điện có thể gây trôi hồ quang. Chúng tôi chỉ định đường kính của điện cực và đầu theo độ dày thành của mối hàn và sử dụng đường kính 0,0625 cho hầu hết mọi thứ có độ dày thành lên tới 0,093″, trừ khi mục đích sử dụng được thiết kế để sử dụng với các điện cực có đường kính 0,040″ để hàn Các thành phần có độ chính xác nhỏ. Để đảm bảo tính lặp lại của quy trình hàn, loại vonfram và lớp hoàn thiện, chiều dài, góc côn, đường kính, đường kính đầu và khe hở hồ quang đều phải được chỉ định và kiểm soát. Đối với các ứng dụng hàn ống, xeri vonfram luôn được khuyên dùng vì loại này có tuổi thọ cao hơn nhiều so với các loại khác và có đặc tính đánh lửa hồ quang tuyệt vời. Xeri vonfram không phóng xạ.
Để biết thêm thông tin, vui lòng liên hệ với Barbara Henon, Giám đốc xuất bản kỹ thuật, Arc Machines, Inc., 10280 Glenoaks Blvd., Pacoima, CA 91331. Điện thoại: 818-896-9556. Fax: 818-890-3724.