パイプライン建設における軌道溶接の最適化と経済化

オービタル溶接技術は新しいものではありませんが、進化し続けており、特にパイプ溶接においてはより強力かつ多用途になっています。マサチューセッツ州ミドルトンにある Axenics の経験豊富な溶接工である Tom Hammer へのインタビューでは、この技術を使用して複雑な溶接問題を解決できるさまざまな方法が明らかになりました。画像提供：Axenics
オービタル溶接は約 60 年前から存在しており、GMAW プロセスに自動化を加えています。これは複数の溶接を行うための信頼性が高く実用的な方法ですが、一部の OEM やメーカーはまだ軌道溶接機の機能を活用しておらず、手溶接やその他の金属パイプ接合戦略に依存しています。
軌道溶接の原理は何十年も前から存在していますが、新しい軌道溶接機の機能により、その多くが実際の溶接前のプログラミングと取り扱いを容易にする「スマート」機能を備えているため、溶接機のツールボックスの中でより強力なツールとなっています。 。 ● 一貫した、きれいで信頼性の高い溶接を確保するために、迅速かつ正確な設定から始めます。
マサチューセッツ州ミドルトンの受託部品製造会社である Axenics Welding Team は、作業に適したアイテムがあれば、多くの顧客が軌道溶接を受けられるよう支援しています。
「軌道溶接工は通常、より高品質の溶接を行うため、可能な限り溶接における人的要因を排除したいと考えていました」と、Axenics の資格のある溶接工である Tom Hammer 氏は述べています。
最古の溶接は 2000 年前に行われましたが、現代の溶接は非常に高度なプロセスであり、他の現代の技術やプロセスに不可欠な部分です。たとえば、軌道溶接は、今日事実上すべてのエレクトロニクスで使用されている半導体ウェーハの製造に使用される高純度の配管システムを作成するために使用できます。
Axenics の顧客の 1 つは、このサプライ チェーンの一部です。同社は、製造能力の拡大、特にプレート製造プロセスにガスを流すためのクリーンなステンレス鋼のチャネルの作成と設置を支援してくれる委託製造業者を探していました。
Axenics では、ほとんどの配管作業にオービタル溶接機とトーチ クランプ ターンテーブルを使用できますが、場合によっては手作業で溶接することもできます。
Hammer と溶接チームは顧客の要件を検討し、コストと時間について次のような質問をしました。
Hammer は、Swagelok M200 および Arc Machines モデル 207A 回転密閉軌道溶接機を使用しています。 1/16インチから4インチまでのチューブを保持できます。
「マイクロヘッドのおかげで、非常に届きにくい場所に入ることができます」と彼は言いました。 「オービタル溶接の限界の 1 つは、特定のジョイントに適切なヘッドがあるかどうかです。しかし現在では、溶接中のパイプにチェーンを巻き付けることもできます。溶接工はチェーンを歩くことができ、溶接のサイズに事実上制限はありません。 20インチのパイプを溶接する機械をいくつか見たことがあります。これらのマシンが今日できることは印象的です。」
清浄度の要件、必要な溶接の数、肉厚の薄さを考慮すると、このタイプのプロジェクトではオービタル溶接が合理的な選択となります。気流制御配管を扱う場合、ハンマーは 316L ステンレス鋼を溶接することがよくあります。
「その後、物事は非常に薄くなります。薄い金属の溶接について話しています。手動溶接では、わずかな調整で溶接が破損する可能性があります。そのため、部品を挿入する前に、溶接チューブの各セクションにドリルで穴を開けて完璧に仕上げることができるオービタル溶接ヘッドを使用することを好むのはそのためです。一定の量に電力を減らすことで、いつ部品を挿入するかがわかります。それは完璧でしょう。手作業では変化は目で見て行われるため、ペダルを踏みすぎると素材を突き抜けてしまう可能性があります。」
このジョブは何百もの溶接で構成されており、それらの溶接は同一である必要があります。この作業に使用される軌道溶接機は 3 分で溶接を完了します。ハンマーが最高速度で動作すると、同じステンレス鋼パイプを約 1 分で手動溶接できます。
「しかし、車は速度を落とさない。朝一番に最高速度で走らせると、一日の終わりまでに最高速度で走り続けます」とハマー氏は語った。 「朝は最初は最高速度で走らせましたが、結局はそうではありませんでした。」
ステンレス鋼チューブへの汚染物質の侵入を防ぐことは非常に重要です。そのため、半導体業界における高純度はんだ付けは、はんだ付け領域への汚染物質の侵入を防ぐ制御された環境のクリーンルームで行われることが多いのです。
ハマー氏は、オービターと同じ事前に研磨されたタングステンを懐中電灯に使用しています。純粋なアルゴンは手動溶接および軌道溶接に外部および内部のパージを提供しますが、軌道溶接は限られたスペースで実行されることからも利点があります。タングステンが放出されると、シースがガスで満たされ、溶接部を酸化から保護します。手動トーチを使用する場合、溶接するパイプの片側にのみガスを供給します。
軌道溶接は、ガスがパイプをより長くコーティングするため、一般にきれいになります。溶接が開始されると、溶接工が溶接部が十分に冷えていることに満足するまで、アルゴンが保護を提供します。
Axenics は、さまざまな車両用の水素燃料電池を製造する多くの代替エネルギー顧客と協力しています。たとえば、一部の屋内フォークリフトは、化学副産物による食料供給の破壊を防ぐために水素燃料電池を使用しています。水素燃料電池の唯一の副産物は水です。
顧客の 1 つは、溶接の清浄度や均一性など、半導体メーカーと同じ要件を持っていました。彼は、薄肉溶接に 321 ステンレス鋼を使用したいと考えています。しかし、作業には複数のバルブバンクを備えたプロトタイプマニホールドの構築が含まれ、それぞれが異なる方向に突き出ているため、溶接の余地はほとんどありませんでした。
この作業に適した軌道溶接機の価格は約 2,000 ドルで、少数の部品の製造に使用され、推定コストは 250 ドルになります。それは経済的に意味がありません。しかし、Hammer は手動溶接と軌道溶接を組み合わせたソリューションを持っています。
「この場合、ターンテーブルを使用します」とハマー氏は言います。 「実際には軌道溶接と同じですが、チューブの周りでタングステン電極を回転させるのではなく、チューブを回転させます。私はハンドトーチを使用していますが、適切な位置で万力にクランプして手を自由に保つことができるので、人間の手によって揺れや揺れによって溶接部が損傷することはありません。これにより、人的エラーの要因のほとんどが排除されます。屋内ではないためオービタル溶接のように理想的ではありませんが、このタイプの溶接は汚染物質を除去するためにクリーンルーム環境で行うことができます。」
オービタル溶接技術は清浄度と再現性を保証しますが、ハマー氏と同僚の溶接工は、溶接欠陥によるダウンタイムを防ぐには溶接の完全性が重要であることを知っています。同社は、すべての軌道溶接に対して非破壊検査 (ND) を使用し、場合によっては破壊検査を使用します。
「私たちが行う溶接はすべて目視で確認されます」とハマー氏は言います。 「その後、ヘリウム分光計で溶接部を検査します。仕様または顧客の要件に応じて、一部の溶接部は X 線撮影によってチェックされます。破壊試験も可能です。」
破壊試験には、溶接部の極限引張強度を決定するための引張強度試験が含まれる場合があります。 316L ステンレス鋼などの材料の溶接が破損するまでに耐えられる最大応力を測定するために、試験では金属を破断点まで引き伸ばします。
代替エネルギーの消費者溶接部では、代替エネルギーの機械や車両で使用されるトリプル熱交換器水素燃料電池コンポーネントの溶接部に対して超音波非破壊検査が行われることがあります。
「当社が出荷するコンポーネントのほとんどには潜在的に有害なガスが含まれているため、これは重要なテストです。ステンレス鋼が完璧で漏れがないことは、私たちと私たちの顧客にとって非常に重要です」とハマー氏は言います。
1990 年のチューブ＆パイプ ジャーナル Tube & Pipe Journal は 1990 年に金属パイプ業界に特化した最初の雑誌になりました。 Tube & Pipe Journal は 1990 年に金属パイプ業界に特化した最初の雑誌になりました。 現在でも、これは北米で唯一の業界出版物であり、パイプ専門家にとって最も信頼できる情報源となっています。
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