Relevancia

Para obtener costuras duraderas en tuberías de acero inoxidable de diámetro pequeño y mediano hechas de acero de alta aleación, así como aluminio, titanio, níquel y otras aleaciones, se utilizan métodos de soldadura por fusión: soldadura por arco bajo protección con gas inerte y soldadura por plasma. Junto con los tipos de tubería más comunes dxs = (8 + 102) x (1 + 3) mm, la soldadura de tuberías con paredes especialmente delgadas (8 + 40) x (0,2 + 0,35) mm, cuyo proceso de producción requiere un ajuste muy preciso de las condiciones térmicas de soldadura, está muy extendida.

Soldadura gas-eléctrica

Se utiliza un arco eléctrico entre un electrodo no consumible de tungsteno y un tocho de tubería. La concentración de calor del arco está en un área pequeña en la zona de combustión, lo que provoca una fusión bastante rápida de los bordes. El baño con metal fundido antes de la formación de la soldadura está protegido de la exposición al aire por una capa de gas inerte, que evita la oxidación del metal. La soldadura cristaliza por sí sola, los bordes no se aprietan. Con este tipo de soldadura, se producen tubos de acero de alta aleación y varias aleaciones con una soldadura fuerte y de muy alta calidad sin bisel de diente de sierra.

Tecnología de soldadura

Además del electrodo de tungsteno con un diámetro de 3-5 mm, es necesaria una boquilla de cerámica para el suministro de gas al punto de soldadura. El calentador está unido al cabezal de soldadura, que está equipado con dispositivos para ajustes longitudinales (paralelos a la soldadura), verticales y transversales. La soldadura se realiza con frecuencias de corriente alterna (180-360 Hz). Pero la mayoría de las veces se usa corriente continua. Dependiendo del material a soldar, se le puede dar una polaridad diferente, dada la mayor temperatura de los puntos anódicos del arco. La corriente alterna aumenta la capacidad térmica del arco, pero lo hace menos estable.

Arco

Los tubos de la variedad habitual se sueldan con un arco continuo de unos 10 kV con un amperaje de 100-300 A. Este arco no es mucho más largo que el espesor de la pared del producto. Para tuberías de acero inoxidable, especialmente de paredes delgadas, use una corriente de 20-30 A, pero incluso con esta corriente, el arco es inestable, pueden ocurrir quemaduras y deformación de los bordes. Por lo tanto, para la soldadura de estos tubos mediante arco pulsado. Combina un arco de bajo amperaje (1-1,5 A), que se quema constantemente, así como un arco pulsado (con una longitud de 0,8-1 mm, la intensidad actual de 20-30 A), que se quema periódicamente. Las fuentes de energía de arco separadas están conectadas a un solo electrodo. El arco pulsado derrite el metal y se necesita un arco de bajo amperaje para excitar el arco pulsado y los cráteres de soldadura.

Soldadura de tuberías especialmente de paredes delgadas

Una característica especial es la unión de bordes muy precisa. Esto se logra reemplazando los rodillos de soporte con un cortador con un diámetro de paso ajustable.
La protección de la zona de soldadura, así como la refrigeración del baño de fusión, se realiza con argón, helio o mezclas a base de helio. El helio es el más adecuado: ayuda a estabilizar el arco y la transferencia de calor, mejorando así la calidad de la costura y aumentando la velocidad de soldadura. Sin embargo, el helio se disipa rápidamente debido a su baja densidad. El argón es más denso que el aire, es más económico, protege la zona de soldadura de forma más fiable y es más económico. La soldadura por arco de argón está muy extendida

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Otra tarea importante es producir tuberías que tengan un "grado" interno mínimo: la protuberancia de la soldadura sobre la superficie de las tuberías. La tina de soldadura está suspendida debido a las fuerzas de tensión superficial. Cuanto mayor sea el grosor de las tuberías y el peso de dicha tina, mayor será su hundimiento hacia adentro. Para crear fuerzas verticales adicionales y proteger contra la oxidación, se inyecta argón en la cavidad de la tubería. El pequeño "grano" obtenido con esto permite que los tubos soldados se utilicen como palanquillas para molinos HPT.

Desventajas

La principal desventaja del método de arco de argón es la baja velocidad de soldadura de 0,01-0,03 m/s. Para tuberías de paredes especialmente delgadas, la velocidad de soldadura es de 0,01 m/s. Esto se debe al límite de la capacidad calorífica subacuática (debido a posibles deformaciones de los bordes y quemaduras), así como al tiempo requerido para la solidificación del metal fundido.

Mejoramiento

Para acelerar la soldadura, los bordes se precalientan a 150-200 ° C con un inductor de alta frecuencia. Es posible aumentar aún más la velocidad de soldadura mediante el uso de plasmatrones. Se utilizan para soldadura por microplasma y soldadura por arco cerrado comprimido. Dicho arco se obtiene después de instalar electrodos dentro de la antorcha y formar un canal de boquilla delgado con un diámetro de arco quemado de hasta 3 mm. Los gases formadores de plasma también escapan por este orificio. El arco parpadea entre el electrodo y los bordes (el llamado arco directo). Argón, aísla y comprime el arco a la salida de la boquilla. La densidad de corriente en el arco aumenta, el gas se ioniza y se transforma en plasma. En la parte media de dicho arco, la t* es 1500-3000*C. Dado que el punto de calentamiento disminuye más de 2 veces, el aumento de la concentración de corriente con la misma salida de calor prácticamente 2 veces acelera la soldadura. Se reduce el consumo de argón. La soldadura por plasma, así como la soldadura por arco de argón, se realiza tanto en modo continuo como pulsado.

Uso de soldadura por microplasma

Se utiliza para fabricar tuberías de 12x18n10t de paredes especialmente delgadas. Debido al mayor grado de compresión del arco y concentración de densidad de corriente con un diámetro de boquilla mínimo de 1 mm y un electrodo de 1 mm, el arco se enciende mediante una fuente de alimentación de baja corriente separada. Cuando se forma el chorro de plasma, este arco se apaga, el voltaje se cambia al tubo y se forma un arco de plasma directo. Debido al pequeño punto de calentamiento, no hay distorsión de los bordes y se obtiene una soldadura estrecha. Durante dicha soldadura, la velocidad de los gases ionizados puede alcanzar velocidades casi sónicas debido a la alta temperatura y al paso del gas a través de los estrechos canales de las boquillas. A tasas críticas de flujo de salida de plasma, la soldadura se convierte en corte.

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