Submerged Arc Welding (SAW): Utstyr og applikasjoner

Etter å ha lest denne artikkelen vil du lære om: - 1. Introduksjon til nedsenket Arc Welding (SAW) 2. Utstyr og materialer for SAW 3. Elektrisk krets og oppsett 4. Typer av felles og kant forberedelse 5. Klargjøring 6. Programmer.

Introduksjon til nedsenket buesveising (SAW):

Med aksept av sveising som en fabrikasjonsprosess for store konstruksjoner som skip, broer og trykkbeholdere, økte behovet for å gjøre det til en høy avsetningsrate. Den viktigste sveiseprosessen som ble brukt på den tiden var skjermet metallbuesveising med nesten alle typer elektroder som for tiden er tilgjengelige, bortsett fra jernpulverdypen. Forsøk ble gjort for å bruke lange og tykke elektroder med tyngre strømmer, men det gjorde sveisepolens størrelse for stor til effektiv manipulasjon.

Reduksjon i diameter førte til økt oppvarming på grunn av jouleffekten. Etter å ha mislyktes med lange og tykke elektroder ble det gjort anstrengelser for å mekanisere prosessen ved å bruke et magasin av stikkelektroder av normal størrelse for å mate dem mekanisk etter hverandre. Systemet fant imidlertid ikke fordel med fabrikatene på grunn av mangel på elektrodmanipulering og vanskeligheten ved bueinitiering hver gang en ny elektrode ble matet inn i skjøten.

De endelige forsøkene som ble gjort ved bruk av spiral ledning med løs, fluss strømmet foran sveisepumpen for å dekke sveisemetallet førte til en vellykket utvikling av nedsenket buesveising i 1930-tallet, nesten samtidig, både i USSR og USA. Helt siden har prosessen, både i sine automatiske og halvautomatiske versjoner, funnet stor bruk i industrien. Submerged buesveising (SAW) er også noen ganger referert til som "bue-sveising".

Utstyr og materialer for SAW:

Utstyr for SAW avhenger av om prosessen er av automatisk type eller halvautomatisk type. For automatisk SAW består det av en sveisekilde, en trådmater og et styringssystem, et automatisk sveisehode, en flussbeholder med fluxfôringsmekanisme, et fluxgjenvinningssystem og en reisemekanisme som vanligvis består av en transportvogn og skinnene .

En kraftkilde for automatisk SAW-prosess må vurderes for 100% driftssyklus, ettersom sveisen ofte tar mer enn 10 minutter å fullføre. Både AC og DC strømkilder brukes, og de kan være av konstant strøm (CC) eller konstant spenning (CV) type. For enkeltbue, er DC-strømkilde med CV nesten uendelig ansatt mens vekselstrømkilder oftest brukes til multi-elektrode SAW.

Generelt er sveiseforsterkere ansatt som strømkilder for å få et nåværende område på 50A til 2000A, men oftest er SAW gjort med et nåværende område på 200 til 1200 ampere.

Sveispistolen for automatisk SAW er festet til trådmatemotoren, og inkluderer nåværende opptakstips for å tilveiebringe elektrisk kontakt til ledningselektroden. Flussbeholderen er festet til sveisehode og den kan bli magnetisk betjent gjennom ventiler slik at de kan åpnes eller lukkes av kontrollsystemet.

For halvautomatisk SAW er utstyret forskjellig fra det som brukes til automatisk SAW ved at den har en strømkilde med lavere rating og det automatiske sveisehode er erstattet av en sveisepistol og kabelsamling med flussbeholder festet til den og det benytter ingen vogn eller skinner.

Strømkilden for halvautomatisk sveising er av DC-type og kan ha lavere driftssyklus enn 100%. Sprøytepistolen er utstyrt med en bryter for å starte eller stoppe sveising.

En sugetypes fluxutvinningsenhet brukes til å samle den usmeltede flussen i en beholder hvorfra det kan refoneres på hopperen; Alternativt kan den gjenvunnede strømmen direkte tilføres til beholderen, spesielt i SAW-systemene med tungt arbeid.

Et nedsenket lysbuesveisingssystem blir noen ganger gjort ganske komplekst ved å inkorporere tilleggsfunksjoner som sømfølgere, vevere, arbeidsflytter osv. De viktigste forbruksmateriellene som kreves for nedsenket buesveising, er ledninger og flusser.

Elektrisk krets og oppsett for SAW:

Fig. 8.1 viser den elektriske kretsen for SAW mens Fig. 8.2 viser blokkdiagrammet. Et aktuelt oppsett for automatisk nedsenket buesveising er vist i figur 8.3.

Fig. 8.1 Elektrisk kretsdiagram for nedsenket buesveising

Typer av felles og kant forberedelse for SAW:

Hovedsakelig to typer sveisekoblinger, f.eks. Rump og filet, er laget av nedsenket buesveising. Imidlertid kan omkretsleddene i rumpa, filet, hjørne eller lapetyper også lykkes med denne prosessen. Ulike typer kantforberedelse med detaljene i sporetvinkelen, rotfaget, rotspalten (hvis noen), og toleransene som normalt er tillatt på dem, er gitt i figur 8.11.

Fig. 8.11 Typer av felles forberedelse for nedsenket buesveising

Fellesforberedelsen varierer i henhold til tykkelsen av materialet som skal sveises, og kan omfatte flensete, firkantede, enkeltskråne og dobbelte skråtypetyper. I følge prosedyren som følger, kan sveisene gjøres enten fra den ene siden eller fra begge sider.

Forberedelse for SAW:

Undervannsbuesveising krever mer grundig forberedelse og bedre passform enn skjermet metallbuesveising. Dette skyldes at i SAW er et stort smeltet metallbasseng dannet, så hvis oppstoffet er dårlig, kan det smeltede metallet og slaggen løpe ut gjennom hull og dermed påvirke sveisekvaliteten.

I SMAW hvis gapet ikke er jevnt, kan operatøren ta vare på det ved å endre hastigheten og manipulasjonen av elektrodbevegelsen; I SAW er prosessen imidlertid automatisk og leddene er dekket med fluss, slik at ingen slike kontroller kan påvirkes, og kvaliteten på sveisen blir derfor alvorlig påvirket av festeforbindelsen.

Fusjonsflatene og de tilstøtende områdene av arbeidsstykkene skal rengjøres av rust, olje, maling, fuktighet og andre utenlandske materialer. Dårlig rengjort fellesflater kan føre til porøsitet. Både rilleflatene og det tilstøtende metallet for en bredde på opptil 50 mm skal rengjøres grundig. Det er bedre å rengjøre og justere delene som skal sveises like før sveising, da ellers rust kan dekke dem igjen på kort tid. Et tynt lag av mølle skal imidlertid ikke påvirke sveisens kvalitet.

Rengjøring av fusjonsflatene etter montering av delene kan ikke produsere det ønskede resultatet fordi flekker av rust kan huse i hullene mellom de tilstøtende og overlappende kanter, hvilket fører til porøsitet i sveiser.

Spesiell forsiktighet bør tas om avstanden mellom delene som skal sveises. Spalten skal være ensartet og innenfor de angitte grensene. Når reserveplater, flussenger eller andre enheter brukes til å begrense det høyt fluidiserte sveisemetallet og smeltet slagger, bør gapet i en støtfeste ikke overstige 2 mm for en metalltykkelse på opptil 16 mm og 3 mm for en platetykkelse på over 16 mm. Spalten i sveisefilet og lårfuger, med en vippelektrode, bør ikke overstige 1-5 til 2 mm.

Det automatiske sveisehodet begynner å bevege seg langs leddet så snart en bue blir rammet. Derfor vil det oppstå mangel på fusjon ved sveisens start, der metallet ennå ikke er tilstrekkelig oppvarmet. På slutten av sveisingen kan porer eller krympeslanger dannes i det fylte krateret.

Derfor er det tilrådelig å bruke innkjørings- og utløpsklapper eller -plater, som vist i figur 8.12. Innkjørings- og utløpsplater og det monterte arbeidet holdes vanligvis i posisjon ved manuelt sveisede tak. Sterke belagte elektroder bør brukes til tetningsveising, da bare eller lettbelagte elektroder kan produsere tetningsveis som har porer og hulrom.

Søknader av SAW:

Submerged buesveising brukes hovedsakelig for sveising av lavkarbon og lav legeringstål, men med utvikling av egnede flusser kan den brukes med suksess for sveising av rustfritt stål, kobber, aluminium og titanbaserte legeringer. SAW er også i stand til å sveise middels karbonstål, varmebestandig stål, korrosjonsbestandig stål og mange høystyrke stål. Prosessen er også tilpassbar til sveising nikkel og monel (33/66 Cu-Ni), etc.

Denne prosessen brukes hovedsakelig i nedre sveiseposisjon for platetykkelser mellom 5 og 50 mm, spesielt hvor sveisene er rette og lange. Maskinene som brukes til slike sveiser, er bue av selvgående traktortype. For mindre og sirkulære sveisinger kan arbeidsstykkene omdannes til et stasjonært sveisehode. SAW brukes i stor grad til rumpe- og filetsveis i tunge næringer som skipsbygging, trykkbeholderfabrikker, jernbanevognstanker, konstruksjonsteknikk, rørsveising og lagertanker. For sveising oppbevaringstanker på stedet spesielle selvgående maskiner med innretninger for å samle spillfluksen brukes til å lage omkretssømmer.

Sveiser laget av SAW har høy styrke og duktilitet med lavt hydrogen og nitrogeninnhold.

Spesifikke anvendelser av Wire and Flux Combinations of SAW:

Til forskjell fra bred aksept av standardspesifikasjonene for belagte elektroder, ser det ut til at det ikke er noen klar overenskomst mellom produsentene av SAW-fluxer for å godta alle fastsatte standarder. Følgelig varierer de standarder som følger fra en produksjon til en annen. Detaljer angitt i denne delen og basert på de som er oppnådd fra en av de største leverandørene av SAW-ledninger og flusser som produserer disse materialene under veiledning av en stor multinasjonal innen sveising av forbruksmateriell og utstyr.

Tre karakterer av ledninger og ni flussnivåer, i visse kombinasjoner, brukes til nedsenket buesveising av stålkonstruksjoner, mediumstrykksstål, mikrolegerte eller HSLA-stål og rustfritt stål for å dekke et bredt bruksområde.

SAW-ledninger :

Ledninger for nedsenket buesveising av lav og medium karbonstål samt HSLA-stål er kategorisert som klasse A, klasse C og klasse C-Mo med kjemiske sammensetninger som angitt i tabell 8.2.

SAW Fluxes:

Både agglomererte og smeltede flusser er tilgjengelige for bruk med forskjellige ledningsgrader.

Agglomererte fluxer produserer sveisavsetninger med bedre duktilitet og slagstyrke sammenlignet med smeltede flusser. Alloyoverføringseffektivitet er også bedre i tilfelle agglomererte flukser, og derfor er de foretrukket når høy prosentandel av legeringsoverføring fra fluxen er nødvendig. Agglomererte fluxer har lavere bulktetthet og følgelig under identiske sveiseparametre blir mindre fluss smeltet for en gitt mengde sveiseposisjon sammenlignet med smeltede strømninger.

Imidlertid reagerer agglomererte flusser på fuktighet på samme måte som lav-hydrogen-elektroder, det vil si at de har en tendens til å gi sveisemetalporøsitet på enda lavt fuktighetsnivå. Derfor krever de mer grundig tørking før bruk i forhold til smeltede strømninger.

Smeltede flusser kan også hente fuktighet når de lagres under fuktig atmosfære, men de kan tolerere en stor prosentandel fuktighet i forhold til sveisemetallporøsitet. Dessuten krever de mindre drastisk oppvarming for å fjerne oppsamlet fuktighet. Smeltede flusser er mer tolerante mot mølle skala, olje, fett og smuss på arbeidsflater i forhold til agglomererte flukser.

Fluxer, enten agglomerert eller smeltet, må tørkes grundig før bruk. I kraftig begrensede stål og mellomstore, høytrekkede stålfuger, genererer fuktige strømninger hydrogen i buen som kan føre til kalde sprekker i sveisemetallet eller HAZ.

Ulike fluxer av disse to typer med noen av deres egenskaper, tilbys av nevnte produsent, bue gitt i tabell 8.3.

Spesifikke bruksområder av visse kombinasjoner av SAW-ledningene gitt i tabell 8.2 og SAW-flussgrader gitt i tabell 8.3 er beskrevet i tabell 8.4.

Stainless Steel Flux-I:

Denne fluxen brukes med riktig type rustfritt ståltråd. Flussen er utformet for å kompensere for tap av krom og nikkel over buen, så vel som å unngå karbon og silisiumoppsamling.

Applikasjoner:

(i) For 18/8 Cr-Ni stål, skal flussen brukes med 18/8 (304 eller 304L) ledning.

(ii) For 18/8 Mo stål skal flussen brukes med 18/8 Mo (316 eller 316L) ledning.

(iii) For stål som 25/20 Cr-Ni (310) eller 25/12 Cr-Ni (309), skal flussen brukes med litt overlegert rustfritt ståltråd, det vil si med høyere nivåer av krom og nikkel.

iv) For titan stabilisert klasse av rustfritt stål, skal flussen brukes med niob-stabiliserte rustfritt stål ledninger.

(v) Den kan brukes til stripbekledning av rustfritt stål, ved bruk av passende kvaliteter av ledninger av rustfritt stål.

Rustfritt stål Flux-II:

Det adskiller seg fra rustfritt stålfluss SS Flux-I ved at det kan overføre niob til sveiseposisjonen. Den skal brukes i kombinasjon med egnet type ustabilisert rustfritt ståltråd for å oppnå niobstabiliserte sveiseposisjoner. Strømmen er også designet for å kompensere for tap av krom og nikkel i buen og for å unngå kull- og silisiumoppsamling.

Applikasjoner:

(i) For 18/8 Ti-stabiliserte stål skal flussen brukes med 18/8 ustabilisert wire.

(ii) For 18/8 titanstabiliserte Mo-stål skal flussen brukes med 18/8 Mo u-stabilisert rustfritt ståltråd.