Otimização e economização da soldagem orbital na construção de dutos

Embora a tecnologia de soldagem orbital não seja nova, ela continua a evoluir, tornando-se mais poderosa e versátil, especialmente para soldagem de tubos. Uma entrevista com Tom Hammer, um soldador experiente da Axenics em Middleton, Massachusetts, revela as muitas maneiras pelas quais essa técnica pode ser usada para resolver problemas complexos de soldagem. Imagem cortesia de Axenics
A soldagem orbital existe há cerca de 60 anos, agregando automação ao processo GMAW. É um método confiável e prático para fazer múltiplas soldas, embora alguns OEMs e fabricantes ainda não tenham explorado as capacidades dos soldadores orbitais, contando com soldagem manual ou outras estratégias de união de tubos metálicos.
Os princípios da soldagem orbital existem há décadas, mas as capacidades dos novos soldadores orbitais os tornam uma ferramenta mais poderosa na caixa de ferramentas de um soldador, já que muitos deles agora possuem recursos “inteligentes” que facilitam a programação e o manuseio antes da soldagem real. . ● Comece com configurações rápidas e precisas para garantir soldas consistentes, limpas e confiáveis.
A equipe de soldagem da Axenics em Middleton, Massachusetts, um fabricante terceirizado de componentes, ajuda muitos de seus clientes a obter soldagem orbital se existir o item certo para o trabalho.
“Sempre que possível, queríamos eliminar o fator humano na soldagem, já que os soldadores orbitais geralmente produzem soldas de melhor qualidade”, afirma Tom Hammer, soldador qualificado da Axenics.
Embora a soldagem mais antiga tenha sido realizada há 2.000 anos, a soldagem moderna é um processo extremamente avançado que é parte integrante de outras tecnologias e processos modernos. Por exemplo, a soldagem orbital pode ser usada para criar sistemas de tubulação de alta pureza usados ​​para produzir wafers semicondutores, que são usados ​​em praticamente todos os eletrônicos atualmente.
Um dos clientes da Axenics faz parte desta cadeia de fornecimento. A empresa procurava um fabricante contratado para ajudar a expandir sua capacidade de produção, especificamente para criar e instalar canais limpos de aço inoxidável que permitissem o fluxo de gases através do processo de fabricação de chapas.
Embora soldadores orbitais e mesas giratórias com braçadeira de tocha estejam disponíveis para a maioria dos trabalhos de tubulação na Axenics, eles não excluem a soldagem manual de vez em quando.
Hammer e a equipe de soldagem analisaram os requisitos do cliente e fizeram perguntas sobre custo e tempo:
A Hammer utiliza soldadores orbitais fechados rotativos Swagelok M200 e Arc Machines Modelo 207A. Eles podem conter tubos de 1/16″ a 4″.
“Os microheads nos permitem entrar em lugares de difícil acesso”, disse ele. “Uma das limitações da soldagem orbital é se temos ou não o cabeçote certo para uma junta específica. Mas hoje você também pode enrolar a corrente em volta do tubo que está soldando. Os soldadores podem percorrer a corrente e praticamente não há limite para o tamanho das soldas que você pode fazer. Já vi várias máquinas soldarem tubos de 20 ″. O que essas máquinas podem fazer hoje é impressionante.”
Considerando os requisitos de limpeza, o número de soldas necessárias e a baixa espessura da parede, a soldagem orbital é uma escolha razoável para este tipo de projeto. Ao trabalhar com tubulação de controle de fluxo de ar, a Hammer geralmente solda aço inoxidável 316L.
“Então as coisas ficam muito tênues. Estamos falando sobre soldagem de metal fino. Com a soldagem manual, o menor ajuste pode quebrar a solda. É por isso que preferimos usar cabeçotes de soldagem orbitais, onde podemos perfurar cada seção do tubo de solda e torná-lo perfeito, antes de colocar a peça. Reduzimos a potência a uma certa quantidade para sabermos quando colocamos a peça. será perfeito. Manualmente, a mudança é feita a olho nu e, se pedalarmos muito, pode passar direto pelo material.”
O trabalho consiste em centenas de soldas que devem ser idênticas. O soldador orbital utilizado para este trabalho completa a soldagem em três minutos; quando o martelo está funcionando na velocidade máxima, ele pode soldar manualmente o mesmo tubo de aço inoxidável em cerca de um minuto.
“No entanto, o carro não desacelera. Você o executa em velocidade máxima logo pela manhã e no final do dia ele ainda está funcionando em velocidade máxima”, disse Hammer. “Primeiro corro em velocidade máxima pela manhã, mas no final não funciona.”
Evitar que contaminantes entrem na tubulação de aço inoxidável é fundamental, e é por isso que a soldagem de alta pureza na indústria de semicondutores é frequentemente feita em uma sala limpa e em um ambiente controlado que impede a entrada de contaminantes na área de soldagem.
Hammer usa o mesmo tungstênio pré-afiado em suas lanternas que o Orbiter. Embora o argônio puro forneça purga externa e interna para soldagem manual e orbital, a soldagem orbital também se beneficia por ser realizada em um espaço confinado. Quando o tungstênio é liberado, a bainha se enche de gás e protege a solda da oxidação. Ao usar uma tocha manual, o gás é fornecido apenas para um lado do tubo a ser soldado.
As soldas orbitais são geralmente mais limpas porque o gás cobre o tubo por mais tempo. Uma vez iniciada a soldagem, o argônio fornece proteção até que o soldador esteja convencido de que a solda está fria o suficiente.
A Axenics trabalha com vários clientes de energia alternativa que fabricam células de combustível de hidrogênio para uma variedade de veículos. Por exemplo, algumas empilhadeiras internas usam células de combustível de hidrogênio para evitar que subprodutos químicos destruam o abastecimento de alimentos. O único subproduto de uma célula a combustível de hidrogênio é a água.
Um dos clientes tinha os mesmos requisitos de um fabricante de semicondutores, como limpeza e uniformidade da solda. Ele deseja usar aço inoxidável 321 para soldagem de paredes finas. No entanto, o trabalho envolveu a construção de um protótipo de manifold com vários bancos de válvulas, cada um projetando-se em uma direção diferente, deixando pouco espaço para soldagem.
Um soldador orbital adequado para este trabalho custará cerca de US$ 2.000 e será usado para fazer um pequeno número de peças, com um custo estimado de US$ 250. Não faz sentido financeiro. Porém, a Hammer possui uma solução que combina soldagem manual e orbital.
“Neste caso, eu usaria uma plataforma giratória”, diz Hammer. “Na verdade, é o mesmo que soldagem orbital, mas você gira o tubo, não o eletrodo de tungstênio ao redor do tubo. Eu uso minha tocha manual, mas posso prendê-la em uma morsa na posição correta para manter minhas mãos... livres, para que as mãos humanas não possam danificar a solda devido a tremores ou tremores. Isso elimina a maior parte do fator de erro humano. Não é tão ideal como a soldagem orbital porque não é interna, mas esse tipo de soldagem pode ser feita em ambiente de sala limpa para eliminar contaminantes.”
Embora a tecnologia de soldagem orbital garanta limpeza e repetibilidade, Hammer e seus colegas soldadores sabem que a integridade da solda é crítica para evitar paralisações devido a defeitos de soldagem. A empresa utiliza testes não destrutivos (ND) e, às vezes, testes destrutivos para todas as soldas orbitais.
“Cada solda que fazemos é verificada visualmente”, diz Hammer. “Depois disso, as soldas são verificadas com um espectrômetro de hélio. Dependendo da especificação ou necessidade do cliente, algumas soldas são verificadas por radiografia. Testes destrutivos também são possíveis.”
Os testes destrutivos podem incluir testes de resistência à tração para determinar a resistência à tração final da solda. Para medir a tensão máxima que uma solda em um material como o aço inoxidável 316L pode suportar antes da falha, o teste estica e estica o metal até o ponto de ruptura.
As soldas de consumidores de energia alternativa às vezes são submetidas a testes ultrassônicos não destrutivos nas soldas de componentes de células de combustível de hidrogênio com trocador de calor triplo usados ​​em máquinas e veículos de energia alternativa.
“Este é um teste crítico porque a maioria dos componentes que enviamos contém gases potencialmente perigosos. É muito importante para nós e para nossos clientes que o aço inoxidável seja perfeito e não vaze”, afirma Hammer.
Diário de tubos e tubulações em 1990 Tube & Pipe Journal tornou-se a primeira revista dedicada à indústria de tubos metálicos em 1990. Tube & Pipe Journal tornou-se a primeira revista dedicada à indústria de tubos metálicos em 1990. Hoje, continua sendo a única publicação do setor na América do Norte e tornou-se a fonte de informações mais confiável para profissionais de tubos.
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