Noul proces de sudură MIG – RMD™ (depunere regulată de metal) îmbunătățește fabricarea conductelor din oțel inoxidabil
Noul proces de sudură MIG cu depunere regulată de metal (RMD™) de la Miller (MIG cu scurt circuit modificat) îmbunătățește calitatea sudurii și productivitatea în cazul conductelor de oțel inoxidabil. Procesul RMD este ușor de învățat și oferă o soluție pentru lipsa de forță de muncă, printr-un proces mai ușor, prin care se pot face mai multe lucrări, mai repede și la o calitate mai bună.
Sumar executiv
- Transferul de metal controlat cu acuratețe asigură o depunere uniformă, astfel sudorului fiindu-i ușor să controleze baia de sudură.
- Acoperă cu ușurință interstiții de până la 4.7mm. și creează o întărire mai bună a rădăcinii sudurii pe partea interioară a țevii.
- Gazul protector iese din pistol relativ neperturbat, împingând prin deschizătura de rădăcină și împiedicând zaharisirea pe reversul sudurii. Aceasta permite sudarea anumitor tipuri de oțel inoxidabil din seria 300 fără gaz de protecție, ceea ce poate aduce o îmbunătățire a producției cu până la 400 la sută.
- RMD menține o lungime constantă a arcului, indiferent de lungimea firului liber.
- Cantitatea de metal depozitată la sudura de rădăcină va fi suficientă pentru a furniza aportul de căldură necesar pentru prima sudură de umplere prin proces MIG pulsat sau proces cu sarma tubulara, cu posibilitatea eliminării etapei de sudură TIG caldă.
- Aceeași sârmă și același gaz protector se poate folosi și pentru sudurile de umplere și de acoperire, folosind un proces MIG de ultimă generație pulsat, numit Pro-Pulse™, care îmbunătățește vitezele de deplasare și ratele de depunere, în același timp reducând aportul de căldură.
SUDURĂ MAI INTELIGENTĂ PE OȚEL INOXIDABIL
Noua tehnologie GMAW pentru sudarea rădăcinii mărește productivitatea și calitatea și oferă o soluție pentru lipsa de sudori
Pentru fabricanții de conducte de oțel inoxidabil, vestea bună este că sectorul de rafinare a țițeiului și sectorul petrochimic au o creștere a activității cu 20 – 30 la sută pe an, față de trecutul recent (conform Cambridge Energy Research Associates, www.cera.com, consultant pentru firmele care activează în domeniul energiei).
De asemenea, construcția de fabrici de etanol și biocombustibili, care necesită cantități mari de conducte inoxidabile, contribuie și ea la creșterea cererii. În SUA, consumul de etanol este în prezent de 7,6 miliarde de galoane pe an și se estimează că va crește la 13,3 miliarde de galoane până la sfârșitul lui 2008 (conform Asociației pentru Combustibili Regenerabili – Renewable Fuels Association, www.ethanolrfa.org, grup comercial din domeniu). Legea Independenței și securității energetice, semnată de președintele Bush în 2007, lărgește Standardul privind combustibilii regenerabili și prevede utilizarea a 36 miliarde de galoane de combustibili regenerabili până în anul 2022. Legislația precizează expres că, din această țintă, 21 de miliarde de galoane trebuie să provină din biocombustibili avansați, inclusiv etanol celulozic.
Vestea proastă? Sudorii calificați sunt deja greu de găsit, iar această situație se înrăutățește. Pentru a face față cererii, atelierele de fabricare a conductelor inoxidabile deja muncesc foarte mult. Acum au ocazia să muncească mai inteligent, înlocuind procesele tradiționale GMAW și GTAW pentru sudarea rădăcinii cu un proces GMAW cu scurt circuit modificat, numit procesul cu depunere regulată de metal (Regulated Metal Deposition, RMD™).
Schimbarea paradigmei
RMD™, o tehnologie nouă de transfer cu scurt circuit modificat, va ajuta fabricanții de conducte de oțel inoxidabil să abordeze două dintre cele
mai mari probleme cu care se confruntă: găsirea de sudori calificați și creșterea productivității pentru a satisface cererea clienților.
Fabricanții de conducte sunt sceptici în privința procesului GMAW cu scurt circuit – și pe bună dreptate. În cazul procesului GMAW tradițional, scurt circuitele apar sporadic și au o intensitate variabilă. Ca urmare, baia de sudură este agitată destul de mult. Pentru a împiedica suprapunerea la rece, sau lipsa de fuziune, sudorul trebuie să lucreze pentru a controla și a manipula baia de sudură. Un clip video la viteză mare arată cum ”explozia” de scurt circuit face baia de sudură să stropească și să solidifice pe peretele lateral al conductei, iar acesta este modul în care se produce suprapunerea la rece. De asemenea, rezultă mulți stropi, care necesită un timp mai lung de curățare.
Pentru că este nevoie de multă îndemânare pentru a realiza suduri de rădăcină de calitate conformă cu codurile folosind procesul GMAW tradițional cu scurt circuit, mulți fabricanți se feresc de acest proces, iar mulți utilizatori finali nu îl includ în lista de proceduri aprobate. Din fericire, progresul tehnologic duce la o schimbare de paradigmă.
Cu tehnologia RMD™, sistemul de sudură anticipează și controlează scurt circuitul, apoi reduce curentul de sudură disponibil pentru a crea un transfer constant de metal. Transferul de metal controlat cu acuratețe asigură o depunere uniformă a stropilor, astfel sudorului fiindu-i ușor să controleze baia de sudură. Clipul video la viteză mare dovedește că evenimentele de scurt circuit stabile creează doar niște mici valuri în baia de sudură, astfel permițând legarea corespunzătoare de peretele lateral. Cu o baie de sudură stabilă și mai controlabilă, ucenicii sudori pot să învețe rapid și ușor să creeze suduri uniforme de calitate.
Procesul RMD mai oferă și alte avantaje. În primul rând, transferul lin de metal compensează lipsa de aliniere sus-jos între secțiunile de țeavă. Acoperă cu ușurință interstiții de până la 4.5mm. În al doilea rând, transferul lin de metal creează o consolidare mai bună a rădăcinii pe interiorul a țevii.
În al treilea rând, gazul protector care iese din pistol este relativ neperturbat de transferul controlat. Ca urmare, prin deschizătura de rădăcină este împins suficient gaz protector pentru a împiedica oxidarea pe reversul sudurii. Unii fabricanți au proceduri calificate pentru a suda unele tipuri de oțel inoxidabil din seria 300 fără gaz protector, îmbunătățind productivitatea cu până la 400 la sută (țevile cu diametru mare necesită un timp mai lung pentru purjare, iar gazul este costisitor).
În al patrulea rând, procesul RMD menține o lungime constantă a arcului, indiferent de lungimea firului liber din electrod. Acest lucru este de folos sudorilor care nu reușesc să mențină o lungime constantă a firului liber și permite o viziune mai bună asupra băii de sudură.
Rețineți că, atunci când ucenicii sudori sudează de la poziția aferentă orei 4 – 6, au tendința să crească lungimea firului liber. La tehnologia mai veche, o lungime mai mare a firului liber distorsionează parametrii de sudare și adesea generează probleme în ceea ce privește calitatea.
În al cincilea rând, RMD creează o sudură a punctului de rădăcină cu un gât de 3.1-6.5mm. În multe cazuri, cantitatea de metal depusă la sudarea rădăcinii va fi suficientă pentru a susține cerințele privind aportul de căldură pentru prima sudură de umplere prin procesul GMAW in regim pulsat sau FCAW. Fabricanții pot să elimine sudura caldă prin procesul GTAW, economisind aproximativ 15 $ la o țeavă de 12 in. de clasă 40.
Rădăcină cu proces tipic MIG
Rădăcină cu proces tipic TIG
Rădăcină cu proces RMD
Prin procesul RMD se depune mai mult metal decât prin alte procese. Astfel, poate să nu mai fie nevoie de sudarea caldă, economisind aproximativ 15$ la fiecare îmbinare (calcul bazat pe o țeavă de clasă 40 cu diametru de 12 in.). Grosimea mai mare a sudurii de rădăcină nu depinde de material. Această fotografie a fost făcută folosindu-se fontă; cu oțel inoxidabil se vor obține rezultate similare.
În sfârșit, aceeași sârmă și același gaz protector se pot folosi pentru straturile de umplere și de acoperire, folosind un proces GMAW de ultimă generație in regim pulsat, numit Pro-Pulse™. Acest proces îmbunătățește performanța și gradul de acceptare din partea sudorului în comparație cu sudura tradițională cu impulsuri, îmbunătățind atât viteza de deplasare, cât și rata de depunere, în același timp scăzând aportul general de căldură.
Dobândirea unei tehnici bune
La fel ca în cazul oricărui proces de sudură, reușita cu procesul RMD™ necesită dobândirea și menținerea unor tehnici bune de pregătire și sudare. Îndrumările care urmează și care sunt extrem de ușor de urmat duc la un succes demonstrat și la o productivitate crescută în cazul sudării de țevi de oțel inoxidabil.
Începeți cu secțiuni de îmbinări de țevi care au muchiile standard de 37,5 grade, pentru un unghi inclus total de 75 de grade. Fața sudurii poate să fie de la dimensiunea unei muchii de cuțit până la 3/32 in. Folosiți o deschidere de rădăcină de cel puțin 1/8 in pentru a asigura o întărire corectă a rădăcinii pe reversul sudurii. Un mod ușor de a spația interstițiul este cu ajutorul unui baton de metal de umplere care corespunde dimensiunii dorite a interstițiului.
Punctați țeava folosind procesul RMD, făcând puncte (în această ordine) la pozițiile corespunzătoare orei 12, 6, 3 și 9. Îndepărtați distanțierul din metal de umplere după ce ați făcut primul punct, apoi verificați interstițiul cu o unealtă concepută în acest scop. Punctele pe o țeavă de diametru mai mic pot să aibă o lungime între 1/4 și 1/2 in. Punctele pe o țeavă mai mare pot să fie de 1 in. sau mai lungi. Rețineți că sudurile în puncte se vor micșora în timpul răcirii, ducând la închiderea interstițiului. În zonele în care distanța este mai mică de 1/8 in., șlefuiți îmbinarea folosind un disc tăietor de 3/32 in. pentru a deschide rădăcina. Finalizați pregătirea sudurii șlefuind fiecare punct de sudură până ajungeți la forma unei margini în pană, pentru a vă asigura că sudura rădăcinii va consuma sudura în punct.
Printre avantajele procesului RMD se numără:
- Un ucenic sudor poate să se familiarizeze cu procesul în mai puțin de două zile; un sudor experimentat poate să îl stăpânească în mai puțin de două ore
- Vitezele de deplasare în sudură sunt de 6 până la 12 inch pe minut (față de 3 – 8 inch pe minut în cazul SMAW și 3 – 5 inch pe minut în cazul GTAW, ambele în poziție fixată)
- Posibilitatea de a elimina sudarea la cald
- Posibilitatea de a elimina gazul de protecție la unele clase de oțel inoxidabil din seria 300
- Calitate superioară a sudurilor
- Costuri reduse cu refacerea (care se pot ridica până la 500$ pentru repararea unui defect grav)
- Toleranță excepțională pentru decalaje sus-jos între secțiunile de țeavă
- Curățire minimă (nu există zgură, stropi puțini sau inexistenți)
- Aceeași sârmă și același gaz protector pentru sudurile ulterioare ca în cazul procesului GMAW cu impulsuri, reducând timpul de inactivitate asociat cu trecerea de la un proces la altul
Sudare în poziția rulată 1G
Porniți arcul în centrul unui punct în jurul poziției aferente orei 1:30 – 2. Țineți pistolul perpendicular pe țeavă cu un unghi de tragere de 5-10 grade. Folosiți un fir liber (consumul de electrod) de 3/8 – 5/8 in. În unele cazuri aceasta poate necesita un vârf de contact retras, pentru a putea menține lungimea corectă a firului liber.
Constituiți baia de sudură și poziționați electrodul în centrul băii de sudură, țeava rulând dinspre sudor (practic, sudorul trage baia de sudură). Urmăriți cu atenție baia pentru a vă asigura că se face legarea cu pereții laterali. În mod normal, nu folosiți o tehnică de țesere. Însă dacă distanța este mai mare de 3/16 in., este posibil ca sudorul să trebuiască să țeasă ușor cu electrodul peste interstițiu și în sus pe peretele lateral, pentru a face puntea.
Când electrodul este poziționat corespunzător în baia de sudură, procesul RMD creează un sunet ca un zumzet în surdină, care este mult mai blând decât sunetul de ”șuncă sfârâind” din procesul tradițional GMAW cu scurt circuit.
Deși procesul RMD pare mai rece decât procesul obișnuit GMAW, baia de sudură fuzionează în peretele lateral și penetrează îmbinarea, datorită transferului lin de metal și arcului stabil. Fața unei suduri de rădăcină bune are un aspect plat (nici concav, nici convex) și, după cum s-a menționat, este mai groasă decât o rădăcină obținută prin GMAW tradițional
În cazul procesului GMAW tradițional, sudorul poziționează arcul pe marginea din față a băii. Nu faceți acest lucru în cazul RMD, deoarece arcul va șovăi și va crea stropi și o penetrare mai mare pe interiorul țevii (rețineți că o rădăcină optimă are o întărire de aproximativ 1/16 in.). Dacă viteza de deplasare devine prea mică și electrodul ajunge să fie poziționat prea în spate în baie, arcul devine instabil (căutați să auziți un sunet mai asemănător cu GMAW tradițional. De asemenea, fața sudurii va fi convexă. Dacă se întâmplă acest lucru, șlefuiți punctele ridicate pentru a împiedica apariția unor zone fără fuzionare la etapa următoare).
Dacă îmbinarea este decalată, continuați să concentrați arcul în centrul îmbinării. Nu favorizați partea înaltă a îmbinării; noua tehnologie va compensa automat. Lăsați arcul să facă treaba!
Sudare în poziția fixă 5G
Începeți sudarea la poziția aferentă orei 12. La fel ca în cazul poziției 1G, porniți arcul în centrul unei suduri în punct, folosind un unghi de tragere de 5-10 grade și o lungime a firului liber de 3/8 – 5/8 in.
La începutul sudurii țineți arcul în centrul băii, dar deplasați electrodul înainte și înapoi peste interstițiu, folosind o mișcare de semilună (cu fața lunii îndreptată în jos).
În jurul poziției aferente orei 1, gravitația începe să împingă baia în jos pe îmbinare. După ce gravitația intră în acțiune, încetați mișcarea de țesere și concentrați-vă pe a îndrepta electrodul în centrul băii de sudură. În jurul poziției aferente orei 5, folosiți o mișcare ușoară dintr-o parte în alta până ce ajungeți la poziția aferentă orei 6, finalizând cordonul pe sudura în punct. Mișcarea dintr-o parte în alta îndreaptă cordonul de sudură și reduce necesitatea de a șlefui.
Dacă sudura nu se termină pe un punct de sudură (de ex. sudorul întrerupe arcul, din orice motiv), la capătul sudurii s-ar putea forma o gaură de ac. Șlefuiți capătul sudurii înainte de a relua operațiunea. După sudarea rădăcinii, șlefuiți și punctele de pornire, opririle și punctele ridicate înainte de a face prima sudare de umplere (rețineți că sudura de rădăcină cu procesul modificat poate elimina necesitatea sudurii calde).
Procesul RMD™ creează un cordon de rădăcină care corespunde cu calitatea unui cordon de rădăcină cu GTAW. Spre deosebire de GTAW, pentru care este necesară o durată de învățare mai lungă, noul proces GMAW permite unui ucenic sudor să realizeze suduri de calitate corespunzătoare pentru producție după două zile de pregătire.
Cinci aspecte esențiale
Tehnicile pentru sudarea țevilor de fontă sunt la fel ca cele descrise aici pentru sudarea oțelului inoxidabil, însă pentru a califica procedurile pentru sudarea țevilor de oțel inoxidabil din seria 300 fără gaz de protecție, fabricanții trebuie să facă următoarele lucruri:
- Asigurați un interstițiu de cel puțin 1/8 in în jurul întregii circumferințe a îmbinării. Acest interstițiu permite curgerea gazului de protecție în interior pentru a proteja de oxidare reversul îmbinării.
- Curățați țeava atât pe interior, cât și pe exterior, pentru a îndepărta substanțele contaminante sau nedorite. Folosiți o perie de sârmă pentru a curăța la cel puțin 1 in față de marginea îmbinării.
- Folosiți numai sârmă de oțel inoxidabil cu conținut ridicat de siliciu, precum 316LSi sau 308LSi . Conținutul mai ridicat de siliciu permite umezirea băii de sudură și acționează ca dezoxidant.
- Pentru performanță optimă, folosiți un gaz “Tri-H” format din 90 la sută heliu, 7,5 la sută argon și 2,5 la sută CO2. Alternativ, folosiți 98 la sută argon și 2 la sută CO2.
- Pentru rezultate optime, folosiți o duză conică pentru sudura de rădăcină, deoarece aceasta permite aplicarea localizată a gazului. Duzele conice cu disipatoare de gaz încorporate asigură o acoperire excelentă.
Rețineți că folosirea procesului RMD™ fără gaz de protecție produce o cantitate mică de zgură de oxidare pe reversul sudurii, care de obicei se desprinde pe măsură ce sudura se răcește. Deși se înscrie în standardele aferente aplicațiilor din industria petrolieră și petrochimică, nu îndeplinește standardul de ”puritate înaltă” aferent industriei farmaceutice, industriei semiconductorilor sau industriei alimentare.
Fabricanții de țevi au amintiri de lungă durată. Există șansa ca cei mai mulți să fi încercat – și mulți să fi respins – celelalte proceduri GMAW pentru sudarea rădăcinii. Însă progresele recente în tehnologia GMAW asigură acum rezultate considerabil mai bune. Sună ca un clișeu, dar trebuie să încercați noul transfer cu scurt circuit modificat pentru a vedea cât de ușor este pentru un sudor să îl învețe și cât de ușor se creează un cordon de rădăcină de bună calitate. Să sperăm că îmbunătățirea productivității cu 100 – 400 la sută va fi un stimulent suficient pentru fabricanții de țevi de oțel inoxidabil, ca să ia încă o dată în calcul procesul GMAW.