Орбитальная сварка - Orbital welding

Система орбитальной сварки

Орбитальная сварка это специализированная область сварка при этом дуга механически вращается на 360 ° (180 градусов при двойной сварке) вокруг статической заготовки, например, трубы, в непрерывном процессе. Процесс был разработан для решения проблемы ошибки оператора в газовая вольфрамовая дуговая сварка процессов (GTAW), чтобы поддерживать равномерную сварку вокруг трубы, что было бы значительно труднее при использовании процесса ручной сварки, и для обеспечения высококачественных повторяемых сварных швов, которые соответствовали бы более строгим критериям сварки, установленным КАК Я. При орбитальной сварке процесс, управляемый компьютером, выполняется без вмешательства оператора.^[1]

История

Процесс орбитальной сварки был изобретен Родриком Рорбергом из North American Aviation для устранения утечек топлива и гидравлических жидкостей в водопроводной системе самолета X-15 Rocket Research и вокруг него. ^[2]

Оборудование

Закрытая сварочная головка Microfit для труб и фитингов - AXXAIR

Основными компонентами каждой системы орбитальной сварки являются источник питания со встроенным компьютерным управлением, сварочная головка и, при необходимости, механизм подачи проволоки. Сварка определенных размеров и типов материалов также потребует использования системы вода / охлаждающая жидкость. На результат сварки может повлиять множество факторов. Эти аспекты включают длину дуги, величину и частоту импульсов сварочного тока, скорость сварки, инертный защитный газ, основной материал, присадочный материал, подготовку сварного шва и теплопроводность. В конечном итоге высококачественный сварной шов достигается благодаря детальному знанию того, как точно настроить все эти параметры для каждой отдельной сварочной задачи.

Заявление

Процесс сварки

При ручной сварке очень сложно достичь высочайших стандартов качества и безопасности.^[3] Это происходит из-за определенных положений сварки, например, сварных швов сверху и снизу, что часто приводит к ошибочным сварным швам из-за ограниченного доступа пользователя в этих положениях сварки. Чтобы полностью контролировать сварочную ванну, необходимо поддерживать идеальный баланс между гравитационной силой и поверхностным натяжением в любом положении горелки. При использовании механизированных вариантов техники определенные части процесса сварки обрабатываются механическими компонентами. Обратите внимание, что сварщик всегда будет контролировать и контролировать процесс. В идеальном случае все параметры сварки должны быть полностью запрограммированы до начала сварки. На практике, однако, наличие переменных ограничений означает, что сварщику часто необходимо вносить корректирующие действия.

Орбитальная сварка труб с использованием полностью закрытых сварочных головок - это процесс сварки в соответствии с разделом IX ASME. Присадочный металл не добавляется.

Успешная автоматическая орбитальная GTA-сварка является 100% повторяемой, пока оператор отслеживает переменные и периодически выполняет пробы или образцы, которые проверяются на полное проплавление. Заметить, что переменная изменилась, является основным навыком, и его легко упустить. Для того, чтобы оператор успешно выполнял качественные сварные швы, требуется обучение и опыт.

Успешная автоматическая орбитальная сварка GTA во многом зависит от уточнения нескольких критических переменных, которые включают программирование сварочного аппарата и настройку «сварочной головки».

Техническое обслуживание сварочной головки часто становится фактором воспроизводимости успешных сварных швов. Внутренние части сварочной головки могут обугливаться из-за неправильного использования. Обугливание - это углеродные отложения, которые могут проводить электричество и замыкать ток от вольфрама. Сварочные головки содержат систему прецизионных планетарных шестерен, которые со временем изнашиваются. Требуется правильная очистка и уход.

Система орбитальной сварки

Успешная орбитальная сварка также зависит от использования высококачественного материала труб. Обычно только 316L Для автоматической орбитальной GTA-сварки используются трубки из нержавеющей стали (не трубы) и фитинги, которые поставляются рядом специализированных производителей. Качество сварного шва зависит от наличия достаточно чистого источника аргона для защиты и защитного газа. Минимальная чистота будет 99,995% для типичного промышленного применения. Для некоторых применений необходимо использовать аргон сверхвысокой чистоты, чистота 99,9998%, и такие приложения требуют использования всего оборудования для продувки высокой чистоты (клапаны, регуляторы и регулятор потока). Обычно в аппарате для продувочного газа нельзя использовать резиновые компоненты, поскольку резина абсорбирует и выделяет влагу и кислород в поток аргона. Влага и кислород (в аргоне) вредны для успешной автоматической орбитальной сварки.

Сварочные талоны, куски металла, используемые для проверки навыков сварщиков,^[4] обычно подготавливаются в начале сварочной смены, в любое время, когда регулируется или изменяется какая-либо переменная, а также в конце смены (и чаще по требованию инспектора). Каждый купон должен быть осмотрен изнутри и снаружи, чтобы проверить полное проникновение, правильную ширину валика и другие критерии. В случае трубы или трубки меньшего диаметра обычно необходимо разрезать купон, чтобы исследовать сварной шов. Все купоны должны иметь полное проплавление и одинаковую ширину валика. Различия в последовательности являются показателем проблемы, которую необходимо решить, прежде чем продолжить.

Орбитальная сварка чаще выполняется на трубах, чем на трубах, по нескольким причинам, наиболее важной из которых является то, что производство труб дает очень стабильные наружные диаметры, что имеет решающее значение для правильной посадки в сварочной головке.

Автоматическая орбитальная GTA-сварка стала стандартным методом соединения газовых и жидкостных систем с высокой степенью герметичности, используемых в полупроводниковой и фармацевтической промышленности. Эти системы рассчитаны на исключительную чистоту и герметичность. С середины 80-х годов прошлого века развивается целая отрасль специализированной промышленности, поставляющей клапаны, фитинги, регуляторы, манометры и другие компоненты для орбитальной сварки и использования в системах высокой чистоты. Для сварки труб с высокой степенью чистоты можно использовать только полностью закрытую сварочную головку.

Материалы

Орбитальная сварка почти всегда выполнялась Вольфрамовый инертный газ (TIG / GTAW) с использованием неплавящихся электродов, при необходимости с дополнительной подачей холодной проволоки. Легкость управления подводом тепла делает сварку TIG идеальным методом для полностью орбитальной сварки труб с помощью специальных головок для орбитальной сварки, которые включают в себя зажимное устройство, электрод TIG на устройстве орбитального перемещения и камеру защитного газа. Можно сваривать много разных типов металла; высокопрочные, жаропрочные и коррозионно-стойкие стали, нелегированные и низколегированные углеродистые стали, никелевые сплавы, титан, медь, алюминий и сопутствующие сплавы. Этот контролируемый метод, применяемый в инертной атмосфере, дает чрезвычайно чистые результаты с низким содержанием частиц и без нежелательных брызг. Это позволяет удовлетворить самые высокие требования к механическим и оптическим свойствам сварного шва.

Диаметр трубок

Благодаря точности орбитальной сварки TIG, можно обрабатывать даже самые маленькие стандартные трубы диаметром от 1,6 миллиметра. В более крупном масштабе трубы диаметром до 170 мм и толщиной стенок до 3,5 мм можно соединять с помощью сварочных головок с закрытой камерой. Эти сварочные головки позволяют очень точно установить горелку и надежно удерживать трубу. Атмосфера инертного газа в закрытой камере предотвращает тепловое окрашивание даже самых чувствительных материалов. Для труб диаметром от 8 до 275 мм можно использовать более управляемые открытые сварочные головки (за исключением случаев применения с высокой степенью чистоты). Система гибких шлангов используется для снабжения сварочной головки электроэнергией, инертным газом, охлаждающей водой и присадочной проволокой там, где это необходимо. Потребность в присадочной проволоке в процессе сварки зависит от типа сварочного задания; Более толстые стенки труб и трудно контролируемые исходные материалы требуют использования дополнительного материала, тогда как тонкостенные трубы можно сваривать без дополнительной проволоки.

Для создания высококачественных сварных швов важно, чтобы концы труб были тщательно подготовлены, чтобы края деталей были свободны от окалины и загрязнений. Для труб с более тонкими стенками и среднего диаметра часто бывает достаточно простого пропила под прямым углом. Для более толстых стенок трубы необходимо более тщательно подготовить края, например, используя поперечное сечение U-образной канавки.

Секторы бизнеса и рынки

Сварка горячей проволокой в узкий зазор в производстве электростанций

Благодаря своей способности обеспечивать высокую чистоту, орбитальная сварка нашла свое место в производстве компонентов для чистых помещений для полупроводниковой промышленности. Его применение теперь распространилось на строительство трубопроводов и оборудования для различных отраслей, таких как пищевая, фармацевтическая, химическая, автомобильная, биотехнологическая, судостроительная и аэрокосмическая. Автоматическая орбитальная сварка TIG также используется при строительстве электростанций (тепловых электростанций). Используемые строительные материалы должны выдерживать огромные механические нагрузки, вызываемые высокими давлениями и температурами, создаваемыми средой, переносимой в трубах. Необходимо любой ценой избегать надрезов, пор и включений в сварных швах, поскольку они создают слабые места, которые могут привести к последующему образованию трещин. Это, в свою очередь, может иметь серьезные последствия с точки зрения отказа компонентов. Это означает, что трубы часто изготавливаются из материалов на основе никеля с толщиной стенок до 200 мм. Один производитель разработал систему орбитальной сварки в узкий зазор с подачей горячей проволоки специально для этой цели, в которой используется ходовая часть, которая движется по направляющему кольцу, закрепленному вокруг трубы. Этот новый вариант вызвал большой интерес в этом секторе, поскольку мировой бум строительства электростанций подпитывает нескончаемый поиск все более производительных методов производства с использованием новых типов жаропрочных сталей.

Вывод

Орбитальная сварка vs ручная сварка.png

Наряду с текущими методами использования сварки TIG холодной и горячей проволокой, также наблюдается устойчивый прогресс в развитии сварки MIG / MAG / FCAW, которая позволяет использовать целый ряд новых применений в различных отраслях, включая авиакосмическую, медицинскую, автомобильную и более.^[5] Орбитальная сварка может обеспечить надежную сварку воспроизводимого качества с использованием разнообразных методов и различных видов техники. Это может быть выполнено на высоком уровне даже при использовании необычных материалов, толстых стенок, труб небольшого диаметра и даже в сложных рабочих условиях. Стоимость оборудования для орбитальной сварки в 5-10 раз превышает первоначальные капитальные затраты, необходимые для обычного сварочного оборудования, но его производительность также значительно выше, чем у обычного сварочного оборудования (в 2-3 раза).^[1]