Освоение орбитальной сварки: необходимые инструменты обучения для будущей рабочей силы

Обучение орбитальной сварке: инструменты для формирующейся сварной рабочей силы

Джейсон Миллер, Сварка

Найти квалифицированных сварщиков становится сложно и будет только сложнее в ближайшем будущем. По данным Американского сварного общества (AWS), более половины существующей сварной рабочей силы приближается к пенсии; средний возраст сварщика — 55 лет. К 2020 году в стране может не хватать до 291 000 сварщиков.

Один из способов решения этого дефицита — автоматизированные системы, которые производят больше работы с меньшим числом людей. С момента своего введения в 1960-х автоматическая орбитальная сварка аргоном с вольфрамовым электродом (GTAW) набрала популярность в различных отраслях, где максимальная герметичность, высокая производительность или ультрачистота имеют первостепенное значение. Автоматизированные орбитальные сварные системы повышают способность оператора выполнять контролируемые, повторяемые, высококачественные и хорошо документированные швы. Ключевое преимущество GTAW — точный контроль теплового ввода, делая орбитальную сварку одним из предпочтительных процессов для соединения тонкостенных металлов и сварки в непосредственной близости от теплочувствительных компонентов.

Однако автоматизированная орбитальная сварка не уменьшает потребность в образованной и хорошо обученной сварной рабочей силе. Автоматическая машина не отменяет необходимость в человеческой экспертизе. Могучее, автоматизация требует даже больше обучения, а не меньше. Операторы сварки должны по-прежнему владеть всеми базовыми отраслевыми знаниями: составы материалов, металлургия, наладка, пург (обратная защита) и защитные газы, мощность и напряжения, динамика сварочной ванны, размер электрода и конфигурации наконечников. Но они должны дополнительно понимать, как работает автоматизированная сварная система, как она будет реагировать на разные входы, и какую документацию требовать от поставщиков материалов.

Соображения для обучения орбитальной сварке

Рынок предлагает ряд программ обучения для операторов автоматических GTAW машин. Некоторые программы длятся всего два дня, другие — до недели. Хотя длительные программы обучения могут прерывать операции, долгосрочные выгоды далеко перевешивают временные неудобства.

При выборе программы ищите техническую специфичность и детализацию, а также возможности практического обучения. Просмотрите обучающие материалы и оцените их качество, чтобы убедиться, что они полезны для специфических потребностей вашей команды. Например, качественные программы обучения орбитальной сварке будут обучать ваших операторов сварки ситуациям, в которых материаловый состав двух свариваемых металлов различается.

Уровень экспертизы инструктора так же важен, как и содержание программы обучения. Ищите программы, преподаваемые сертифицированными инструкторами по сварке, и проведите свое исследование. Один плохой шов может привести к вредной потере материалов — стоимостью большей, чем качественная программа обучения.

Студенты должны учиться, что цель автоматической сварки — производить точные и повторяемые уровни сварочного тока в каждом цикле сварки. Хорошие программы обучения объясняют процесс орбитальной сварной технологии — включая принципы работы, преимущества, ограничения, проблемы и переменные. Для подготовки стажеров к оборудованию, которое они будут ожидать освоить на работе, инструкторы должны детально охватывать источники питания.

Понимание газов в процессе орбитальной сварки

Защитные газы

При оценке программ обучения орбитальной сварке посмотрите на объем инструкции, посвященной защитным газам и важности пурга. Стажеры должны узнать, как защитные газы защищают электрод и расплавленное сварочное металл от атмосферного загрязнения. Наиболее распространенные газы, используемые для защиты в GTAW — аргон, гелий и их смеси — обычно для специальных приложений.

Сварщики должны знать предпочтительное соотношение гелия к аргону. Главный фактор, влияющий на эффективность защиты — плотность газа. Аргон, который в 1,33 раза плотнее воздуха, эффективно покрывает зону сварки и вытесняет атмосферу. Гелий имеет меньшую плотность и имеет тенденцию подниматься вместо течения к рабочей зоне. Для получения эквивалентной защиты расход гелия должен быть в два или три раза больше расхода аргона.

Защитные газы могут влиять на металлургические свойства некоторых материалов. Обычно дуга более тихая и стабильная при защите аргоном, а не другими газами. Низкая стоимость за единицу и более низкие требования к расходу делают аргон предпочтительным выбором. Знание для правильного суждения в выборе защитного газа критично.

Газовый пург

Успех работ орбитальной сварки может быть сильно затронут использованием правильных техник газового пурга, также называемого обратным газом. Многие опытные сварщики не понимают важность этой базовой концепции. Некоторые в сварной отрасли считают газовый пург ахиллесовой пятой сварки. Программы обучения должны учить принципам пурга, включая как рассчитывать время пурга.

Правильный выбор пургового газа, обычно аргона, — первый шаг к успешному пургу. Аргон доступен в различных уровнях чистоты; выбор правильного уровня для желаемого результата существенен. Определение и установка правильного расхода и давления через трубку или трубопровод и через шов — один из самых важных процедурных шагов для обеспечения успешной сварки. И наоборот, это одна из самых вероятных зон для проблем, если не обрабатывается правильно. Неправильный или отсутствующий газовый пург может разрушить целые производственные системы. Внутреннее давление помогает держать шов прижатым к внутренней стенке компонентов, свариваемых вместе, в то время как правильный расход помогает держать сварочный металл и зону термического влияния чистыми.

Выбор качественных материалов для швов

Качественные швы начинаются с материала. Даже лучшая орбитальная сварная система не может компенсировать плохой материал, использованный для производства трубок, фитингов или других компонентов. Эффективное обучение материалам должно адресовать вопросы, связанные с составом и металлургией, включая как серное содержание влияет на качество шва.

Существует четыре основных семейства материалов: мягкие стали, никелевые сплавы, рефрактерные и реактивные металлы, и нержавеющие стали. Лица в программах обучения орбитальной сварке должны учиться инспектировать все входящие материалы и сертификаты материалов, а также как оценивать документацию.

Мягкие стали

Для мягких сталей важно помнить, что качество орбитальных швов сильно влияет содержание примесей в базовом металле — следы серы, фосфора, кислорода и т.д. Также водородная ломкость этих сплавов является проблемой, если присутствует загрязнение углеводородами или водяным паром.

Никелевые сплавы

Никелевые сплавы предлагают отличные материальные свойства и идеальны для сильно коррозионных приложений, но никелевые сплавы могут быть более сложны для сварки из-за их склонности к трещинам.

Рефрактерные и реактивные металлы

Орбитальная сварка — наиболее широко используемый сварной процесс для соединения рефрактерных и реактивных металлических трубок и труб. Рефрактерные металлы (молибден, тантал и др.) и реактивные металлы (титан, цирконий и др.) легко окисляются при повышенных температурах, если не защищены инертным газовым покровом. Для этих металлов и сплавов Орбитальная GTAW может обеспечить высокую концентрацию тепла, наибольший контроль над тепловым вводом и лучшую инертную газовую защиту из всех дуговых сварных процессов.

Нержавеющие стали

Нержавеющие стали имеют отличную коррозионную стойкость благодаря минимуму 10,5% хрома, который помогает им создавать мгновенный оксидный слой для защиты других элементов внутри материала. Эти другие элементы помогают определять микроструктуру материала как австенит, феррит или сбалансированную смесь обоих, найденную в дуплексной нержавеющей стали. Нержавеющие стали обычно считаются свариваемыми, но разные микроструктуры имеют разные соображения, которые должны быть адресованы при сварке.

Серное содержание

Еще один важный фактор в орбитальной сварке — серное содержание материалов. Сера часто добавляется в материал, чтобы сделать его легче для механической обработки и формовки. В сварке уровень серы может менять поверхностное натяжение шва, влияя на тепловой поток и характеристики прогорания материала. Особенно критично, чтобы стажеры орбитальной сварки научились важности серного дифференциала между компонентами, свариваемыми вместе. Попытка сварить компоненты с значительным дифференциалом в серном содержании вероятно произведет смещение шва к компоненту с более низким серным содержанием, потенциально заставляя шов частично пропустить стык.

Знания

Растущий дефицит сварщиков влияет на завтрашнее глобальное производство. Автоматическая орбитальная сварка, которая может производить больше выхода с меньшим числом людей в зависимости от конкретной работы, оборудования и навыков, может помочь решить проблему. Существует заблуждение, что автоматизация, ассоциированная с орбитальными сварными системами, устраняет необходимость в обучении, так как машина делает сварку. Но наоборот: всестороннее и актуальное обучение важнее чем когда-либо для сварщиков. Только через качественное обучение, преподаваемое сертифицированными инструкторами, операторы орбитального сварного оборудования могут получить сложные навыки — за пределами создания соединений и выполнения швов — необходимые для соответствия строгим критериям приемки в сегодняшней сварной среде.

Заинтересованы в регистрации вашей команды на пятидневном курсе обучения орбитальной сварке Swagelok? Заполните форму регистрации для вашего авторизованного центра продаж и сервиса Swagelok для местной ценовой информации и дополнительных деталей обучени.