Обучение орбитальной сварке:инструменты для начинающих специалистов по сварке

Обучение орбитальной сварке:инструменты для начинающих специалистов по сварке

Джейсон Миллер, сварщик

Найти квалифицированных сварщиков становится все труднее, и в ближайшем будущем станет еще труднее. По данным Американского общества сварщиков (AWS), более половины существующих сварщиков приближаются к пенсионному возрасту; средний возраст сварщика – 55 лет. К 2020 году в стране может не хватать 291 000 сварщиков.

Одним из средств решения этой проблемы являются автоматизированные системы, которые производят больше работы при меньшем количестве людей. С момента своего появления в 1960-х годах автоматическая орбитальная дуговая сварка вольфрамовым электродом в среде защитного газа (GTAW) завоевала популярность в различных отраслях промышленности, в которых первостепенное значение имеют максимальная герметичность, высокая производительность или сверхчистота. Автоматизированные системы орбитальной сварки расширяют возможности оператора по выполнению контролируемых, воспроизводимых, высококачественных и хорошо задокументированных сварных швов. Основным преимуществом GTAW является точный контроль подводимого тепла, что делает орбитальную сварку одним из предпочтительных процессов для соединения тонколистовых металлов и сварки в непосредственной близости от термочувствительных компонентов.

Однако автоматизированная орбитальная сварка не уменьшает потребности в образованных и хорошо обученных сварочных кадрах. Автоматическая машина не отменяет необходимости в человеческом опыте. Возможно, автоматизация требует еще большего обучения, а не меньшего. Операторы сварки должны по-прежнему обладать всеми основными отраслевыми знаниями:состав материалов, металлургия, настройка, продувочные (продувочные) и защитные газы, мощность и напряжение, динамика сварочной ванны, размер электрода и конфигурация наконечника. Но они должны дополнительно понимать, как работает автоматизированная система сварки, как она будет реагировать на различные входные данные и какую документацию требовать от поставщиков материалов.

Обучение орбитальной сварке

На рынке представлен ряд обучающих программ для операторов автоматических станков GTAW. Некоторые программы длятся всего два дня, а другие могут длиться до недели. Хотя длительные программы обучения могут прерывать работу, долгосрочные преимущества намного перевешивают временные недостатки.

При выборе программы обращайте внимание на техническую специфику и детализацию, а также на возможности практического обучения. Просмотрите учебные материалы и оцените их качество, чтобы убедиться, что они полезны для конкретных потребностей вашей команды. Например, программы обучения качественной орбитальной сварке научат ваших операторов-сварщиков работе в ситуациях, когда состав двух свариваемых металлов неодинаков.

Уровень квалификации инструктора так же важен, как и содержание программы обучения. Найдите программы, которые преподают сертифицированные инструкторы по сварке, и проведите собственное исследование. Один некачественный сварной шов может привести к пагубным потерям материалов, что обойдется вашей организации дороже, чем программа качественного обучения.

Учащиеся должны усвоить, что целью автоматической сварки является получение точных и воспроизводимых уровней сварочного тока во время каждого цикла сварки. Хорошие учебные программы объясняют процесс технологии орбитальной сварки, включая принципы работы, преимущества, ограничения, проблемы и переменные. Чтобы подготовить стажеров к работе с оборудованием, которое им предстоит освоить в процессе работы, инструкторы должны подробно изучить источники питания.

Знакомство с газами в процессе орбитальной сварки

Защитные газы

При оценке программ обучения орбитальной сварке обратите внимание на количество инструкций, посвященных защитным газам, и важность продувки. Слушатели должны знать, как защитные газы защищают электрод и расплавленный металл сварного шва от атмосферного загрязнения. Наиболее распространенными газами, используемыми для защиты в GTAW, являются аргон, гелий и их смеси, обычно используемые для специальных применений.

Сварщики должны знать предпочтительное соотношение гелия и аргона. Основным фактором, влияющим на эффективность защиты, является 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, а не течь в рабочую зону. Для создания эквивалентной защиты расход гелия должен в два-три раза превышать расход аргона.

Защитные газы могут влиять на металлургические свойства некоторых материалов. Как правило, дуга тише и стабильнее, когда она защищена аргоном, а не другими газами. Более низкие затраты на единицу продукции и более низкие требования к расходу аргона делают его предпочтительным выбором. Крайне важно иметь знания, необходимые для правильного выбора защитного газа.

Продувка газом

На успех орбитальной сварки может сильно повлиять использование надлежащих методов продувки газом, также называемым защитным газом. Многие опытные сварщики не понимают важности этой базовой концепции. Некоторые работники сварочной отрасли считают продувку газом ахиллесовой пятой сварки. Учебные программы должны обучать принципам очистки, в том числе тому, как рассчитать время очистки.

Правильный выбор продувочного газа, обычно аргона, является первым шагом к успешной продувке. Аргон доступен в различных степенях чистоты; важно выбрать правильный уровень для желаемого результата. Определение и установка правильного расхода и давления в трубопроводе или трубопроводе, а также в сварном соединении является одним из наиболее важных процедурных шагов, которые можно предпринять для обеспечения успешной сварки. И наоборот, это одна из наиболее вероятных областей проблем, если с ней не обращаться должным образом. Неправильно выполненная продувка газом или ее отсутствие могут разрушить целые производственные системы. Внутреннее давление помогает удерживать сварной шов на одном уровне с внутренней поверхностью стенки свариваемых компонентов, а надлежащий поток помогает поддерживать чистоту металла шва и зоны термического влияния.

Выбор качественных материалов для сварных швов

Качественная сварка начинается с материала. Даже самая лучшая система орбитальной сварки не может компенсировать плохой материал, используемый для изготовления труб, фитингов или других компонентов. Эффективное обучение материалам должно охватывать вопросы, связанные с составом и металлургией, в том числе влияние содержания серы на качество сварки.

Существует четыре основных семейства материалов:мягкие стали, никелевые сплавы, тугоплавкие и химически активные металлы и нержавеющие стали. Участники программ обучения орбитальной сварке должны научиться проверять все входящие материалы и их сертификаты, а также оценивать документацию.

Мягкая сталь

Для мягких сталей важно помнить, что на качество орбитальных сварных швов сильно влияет содержание примесей в основном металле — следовые количества серы, фосфора, кислорода и т. д. Кроме того, водородное охрупчивание этих сплавов представляет собой проблему, если углеводороды или вода присутствует паровое загрязнение.

Никелевые сплавы

Никелевые сплавы обеспечивают отличные свойства материала и идеально подходят для сильнокоррозионных применений, но никелевые сплавы труднее сваривать из-за их склонности к растрескиванию.

Тугоплавкие и химически активные металлы

Орбитальная сварка является наиболее широко используемым сварочным процессом для соединения труб и труб из тугоплавких и химически активных металлов. Тугоплавкие металлы (молибден, тантал и др.) и химически активные металлы (титан, цирконий и др.) легко окисляются при повышенных температурах, если они не защищены оболочкой из инертного газа. Для этих металлов и сплавов Orbital GTAW может обеспечить высокую концентрацию тепла, максимальный контроль над подводом тепла и наилучшую защиту от инертного газа по сравнению с любым процессом дуговой сварки.

Нержавеющая сталь

Нержавеющие стали обладают отличной коррозионной стойкостью из-за минимального содержания 10,5% хрома, который помогает им создать мгновенный оксидный слой для защиты других элементов внутри материала. Эти другие элементы помогают определить микроструктуру материала как аустенита, феррита или сбалансированной смеси двух компонентов, присутствующих в дуплексной нержавеющей стали. Нержавеющие стали, как правило, считаются пригодными для сварки, но все разные микроструктуры имеют разные соображения, которые необходимо учитывать при сварке.

Содержание серы

Еще одним важным фактором орбитальной сварки является содержание серы в материалах. В материал часто добавляют серу, чтобы его было легче обрабатывать и формовать. При сварке уровень серы может изменить поверхностное натяжение сварного шва, влияя на тепловой поток и характеристики проплавления материала. Особенно важно, чтобы стажеры орбитальной сварки узнали о важности разницы содержания серы между свариваемыми компонентами. Попытка сварки компонентов со значительной разницей в содержании серы, скорее всего, приведет к смещению валика в сторону компонента с более низким содержанием серы, что потенциально может привести к тому, что валик сварного шва частично выйдет за пределы соединения.

Знания

Растущая нехватка сварщиков влияет на глобальное производство завтрашнего дня. Автоматическая орбитальная сварка, которая может производить больше продукции с меньшим количеством людей в зависимости от конкретной работы, оборудования и навыков, может помочь решить эту проблему. Существует заблуждение, что автоматизация, связанная с системами орбитальной сварки, устраняет необходимость в обучении, поскольку сварку выполняет машина. Но верно и обратное:всестороннее и актуальное обучение как никогда важно для сварщиков. Только благодаря качественному обучению, проводимому сертифицированными инструкторами, операторы оборудования для орбитальной сварки могут получить сложные навыки, помимо выполнения соединений и сварки, необходимые для соблюдения строгих критериев приемки в современных условиях сварки.

Хотите записать свою команду на пятидневный учебный курс Swagelok по орбитальной сварке? Заполните регистрационную форму в авторизованном центре продаж и обслуживания Swagelok, чтобы получить информацию о местных ценах и дополнительные сведения об обучении.