Angolo dei Consumabili: Strategie per il verticale

Apr 25, 2024

I contributori di Consumables Corner Rob Koltz e Nino Mascalco aiutano il lettore a risolvere i problemi di prestazione quando si utilizza la saldatura ad arco con gas metallo (GMAW), la saldatura ad arco con gas di tungsteno (GTAW) e la saldatura ad arco con nucleo flusso (FCAW) per applicazioni verticali verso l'alto su acciai inossidabili . Immagini Getty

D: Sarei interessato a qualsiasi informazione sulla saldatura verticale degli acciai inossidabili. Le restrizioni sul cromo esavalente impediscono alla maggior parte dei luoghi di utilizzare la saldatura ad arco con nucleo flusso (FCAW) e la saldatura ad arco gas-metallo (GMAW) non funziona molto bene in entrambe le direzioni per le saldature di scanalature. Cosa stanno facendo gli altri produttori per ottenere prestazioni e affidabilità migliori?

R: L'acciaio inossidabile (SS) in generale pone diverse difficoltà di produzione, dalla movimentazione dei materiali al taglio e alla saldatura. Facciamo una rapida rassegna di ciò che rende l'acciaio inossidabile.

Esistono diversi gruppi di SS, ma in generale l'acciaio al carbonio diventa un acciaio inossidabile con un'aggiunta minima del 10,5% di cromo in peso. La versione più comune dell'acciaio inossidabile è l'SS austenitico, che comprende circa l'8% di nichel in peso. Ciò migliora la resistenza alla corrosione, agisce come catalizzatore di austenite e migliora notevolmente la tenacità per le applicazioni criogeniche.

La famiglia degli SS austenitici, classificati come materiali al 18% di cromo/8% di nichel, offrono un'efficace resistenza all'ossidazione (ruggine) e alla corrosione di natura ambientale o chimica. La selezione di un particolare tipo di SS dipende dalla sua capacità di fornire le proprietà meccaniche richieste per le condizioni di servizio. Questi variano a seconda della concentrazione del prodotto, dell'intervallo di temperatura operativa o della viscosità. Gli attacchi abrasivi possono ridurre notevolmente l'efficacia di alcuni gradi o tipi di SS in funzione della temperatura operativa.

Per quanto riguarda la saldatura, l'aggiunta di cromo e nichel, insieme ad altri elementi di lega, è anche ciò che rende la saldatura SS più impegnativa. Questi elementi modificano la dinamica del bagno di saldatura, uno dei quali è la fluidità, che è causata dalle variazioni nel trasferimento di energia dell'arco e dalla tensione superficiale del bagno di saldatura fuso. Per questi motivi, la saldatura verticale verso l'alto (3G/F) o verticale verso il basso diventa più impegnativa.

Il primo obiettivo quando si tratta di produzione di saldature SS è trovare un metallo d'apporto adeguato per soddisfare le condizioni di servizio previste.

Se necessario, si dovrebbe prendere in considerazione un gas di protezione per quanto riguarda le condizioni di servizio richieste. Supponendo che tutte queste condizioni siano state soddisfatte, l'obiettivo successivo è utilizzare un processo di saldatura e un metallo d'apporto che dia la possibilità di fornire una saldatura priva di difetti e ottimizzare il tasso di deposito del processo di saldatura.

Per la maggior parte delle applicazioni le scelte saranno la saldatura ad arco di tungsteno a gas (GTAW), GMAW o FCAW per i processi di saldatura manuale. GTAW produce alcune delle saldature di altissima qualità ma è molto lento in termini di tassi di deposito e velocità di viaggio, quindi non lo prenderemo in considerazione in questo momento. Naturalmente, la saldatura per servizi sul campo avrebbe anche la saldatura ad arco di metallo schermato (SMAW) come potenziale soluzione per semplificare le apparecchiature, ma ci concentreremo sulla produzione interna.

Poiché l'SS ha una varietà di composizioni chimiche, molto più degli acciai al carbonio, ciò che funziona per un grado o tipo potrebbe non funzionare altrettanto bene per un altro grado. Il grado specifico del materiale di base SS necessario per le condizioni di servizio richiede la selezione di un metallo d'apporto che corrisponda o superi le proprietà meccaniche richieste.

I problemi comuni con la saldatura verticale verso il basso sono che le saldature risultanti hanno un cordone di saldatura di aspetto scadente, spruzzi eccessivi, collegamenti inadeguati delle punte di saldatura, mancanza di fusione e un aspetto sbiadito (o concavo). È comunque possibile creare una saldatura strutturalmente sana e a tenuta stagna su materiali sottili, ma nel complesso queste variabili combinate possono indurre i produttori a cercare altre soluzioni. Tieni presente che, per i materiali più sottili di 3/16 pollici, la saldatura verticale verso il basso è la tecnica più comune.

Se la parte che stai saldando non può essere posizionata in modo sicuro in modo che le saldature siano in posizione piana o orizzontale (1G/F o 2G/F), allora 3G/F (verticale verso l'alto) potrebbe essere l'unica opzione.