Ручная аргонодуговая неплавящимся вольфрамовым электродом

Основной способ сварки трубопроводов из алюминия, меди, титана и их сплавов — ручная аргонодуговая неплавящимся вольфрамовым электродом.

Научным исследованиям по ручной аргонодуговой сварке посвящены работы [9], [11] и [12].

Дуговая сварка в защитном кожухе инертным газом с нерасходуемым вольфрамовым электродом (TIG - вольфрамовый инертный газ или GTAW - газовая вольфрамовая дуговая сварка) - это процедура, при которой тепло, необходимое для сварки, подается электрической дугой, которая поддерживается между нерасходуемый электрод и заготовка.

Электрод, используемый для проведения тока, выполнен из вольфрама или вольфрамового сплава. Зона сварки, расплавленный металл и нерасходуемый электрод защищены от атмосферных воздействий благодаря инертному газу, который подается горелкой держателя электрода.
Процедура сварки TIG может использоваться с добавлением внешнего сварочного материала (сварочного стержня) или путем плавления основного материала с помощью теплового эффекта, создаваемого электрической дугой.

Это процесс, который обеспечивает точный контроль сварочной теплоты и поэтому обычно используется для сварки тонкого основного металла и нанесения корневых проходов сварных швов более толстого сечения. Основным недостатком процесса GTAW является производительность, так как скорость осаждения металла сварного шва при ручной сварке низкая.

На этапе становления сварочного производства как науки, двухпроцентные торированные вольфрамовые электроды (AWS A5.12 EWTh-2) традиционно использовались для GTAW из сплавов на основе Ni/Co, но теперь другие составы становятся все более распространенными из-за возможных проблем со здоровьем, связанных с EWTh-2 и другими торированными вольфрамовые электроды [9].

Оксид тория, содержащийся в электроде EWTh-2, представляет собой радиоактивный материал низкого уровня, который представляет небольшую опасность внешней радиации и внутреннюю опасность при проглатывании или вдыхании. Наибольший риск для сварщика связан с вдыханием радиоактивной пыли при шлифовании наконечника вольфрамового электрода для поддержания желаемой конической формы. Следовательно, необходимо использовать местную вытяжную вентиляцию для контроля пыли в источнике, дополненную при необходимости средствами защиты органов дыхания, и должны быть приняты меры предосторожности для того, чтобы контролировать любые риски воздействия во время удаления пыли из шлифовальных устройств.

В результате этих проблем со здоровьем определенные руководящие органы и организации постепенно отказываются от применения торированных вольфрамовых электродов. К счастью, есть альтернативы, которые обеспечивают сравнимую производительность с EWTh-2, в том числе двухпроцентные (AWS A5.12 EWCe-2) и лантанированные (AWS A5.12 EWLa-2) электроды [11].

Для большинства сварочных ситуаций рекомендуется использовать защитный газ аргоновой сварки с минимальной чистотой 99,996%. Гелий или смеси аргон / гелий или аргон / водород могут быть полезны в определенных ситуациях, таких как высокая скорость перемещения, высокомеханизированные сварочные операции, для увеличения проникновения сварного шва. Расход защитного газа имеет решающее значение; слишком низкая скорость не обеспечит адекватную защиту сварочной ванны, в то время как слишком высокая скорость может увеличить турбулентность и забрать воздух.

Как правило, скорости потока для 100% защитного газа Ar находятся в диапазоне от 20 до 30 кубических футов в час (CFH) (от 9 до 14 л/мин). Обычно чашка защитного газа должна быть настолько большой, насколько это практически возможно, чтобы защитный газ мог подаваться с более низкой скоростью. Также рекомендуется, чтобы сварочная горелка была оснащена газовой линзой, чтобы стабилизировать поток газа и обеспечить оптимальное покрытие защитным газом. Хотя защитные газы сварочного качества имеют очень высокую чистоту, даже небольшое количество воздуха может нарушить защитное экранирование и вызвать окисление и обесцвечивание и пористость металла сварного шва. Это может быть вызвано движением воздуха от вентиляторов, систем охлаждения, сквозняков [12].

В дополнение к защитному газу сварочной горелки предлагается обратная продувка на корневой стороне сварного соединения с помощью аргона для сварки. Скорость потока обычно находится в диапазоне от 5 до 10 куб.ч/час (от 2 до 5 л/мин). Медные опорные стержни часто используются, чтобы помочь в форме сварного шва на корневой стороне сварного шва. Защитный газ часто вводится через небольшие отверстия по всей длине поддерживающего стержня. Существуют ситуации, когда бэк-бары не могут быть использованы. В этих условиях часто выполняется сварка встык. Такие условия сварки часто встречаются во время круглой стыковой сварки трубы. В этих условиях, когда доступ к корневой стороне соединения невозможен, были созданы особые условия подачи газа. В этих условиях сварки встык, скорость потока в горелке снижается примерно до 10 куб.ч/час (5 л/мин), а скорость обратной продувки увеличивается до примерно 40 куб.ч/час (19 л/мин) [12].