Сварка труб с переносом металла силами поверхностного натяжения (STT)


Процесс сварки с переносом металла силами поверхностного натяжения (STT) позволяет производить сварку корневого прохода труб в 3-4 раза быстрее по сравнению с аргонодуговой сваркой. При использовании этого процесса с одной из новых систем орбитальной сварки можно добиться еще более высокой производительности и полного проплавления металла.

Кодексы трубной сварки требуют высокого качества корневой сварки независимо от того, где проходит сварка — в цеховых или монтажных условиях. Для того, чтобы трубы не протекали, особенно если это трубы для транспортировки пара или жидкостей под большим давлением, необходимо обеспечить полное проплавление металла.

В прошлом для сварки труб использовался один из трех методов, каждый из которых имел свои преимущества и недостатки. Этими методами были:

Link               

Дуговая сварка вольфрамовым электродом в среде защитных газов, которую часто называют аргонодуговой или TIG-сваркой. Отличается низкой скоростью сварки, высоким тепловложением и высокими требованиями к квалификации сварщика.

Дуговая сварка металлическим плавящимся электродом в среде защитного/инертного газа (MIG/MAG) — намного быстрее аргонодуговой сварки, однако из-за трудности контроля тепловложения не всегда обеспечивает полное сплавление.

Ручная дуговая сварка (РДС или SMAW) обычно оказывается самой экономичной в отношении стоимости сварочных материалов и оборудования, однако она требует высокой квалификации сварщика. Также она может вызывать сложности из-за частых остановок и повторных поджигов дуги для смены электрода.

В отличие от этих трех процессов, сварка с переносом металла силами поверхностного натяжения (STT) позволяет проводить корневую сварку труб в 3-4 раза быстрее по сравнению с TIG, обеспечивая при этом минимальное тепловложение и полное проплавление. Процесс STT основан на применении высокочастотного инвертера с возможностью точной регулировки формы волны сварочного тока, что позволяет обеспечить высокое качество сварки с минимальным разбрызгиванием и дымообразованием. В контексте сварки труб этот процесс позволяет упростить корневую сварку с зазором и при этом улучшить качество обратной стороны шва и сплавление кромок. STT удобнее в эксплуатации по сравнению с другими процессами и при этом позволяет обеспечить стабильно высокое качество сварки с отсутствием дефектов при контроле рентгеновским излучением. Процесс STT позволяет обеспечить полное сплавление обратной стороны шва без усадки при сварке с наклоном проволоки под любым углом. Кроме того, возможность регулировки сварочного тока независимо от скорости подачи проволоки придает этому процессу большую универсальность  и пригодность для любых условий работы.

 

STT: сварка труб

STT: сварка труб 

Процесс STT® позволяет проводить сварку труб с минимальным дымообразованием и разбрызгиванием.

При корневой сварке с зазором между кромками процесс STT позволяет регулировать различные характеристики формы волны сварочного тока, чтобы обеспечить полное проплавление и высокое качество обратной стороны шва.

 


Контроль разбрызгивания и дымообразования
Разработанный компанией Lincoln Electric процесс STT основан на применении технологии контроля формы волны сварочного тока, которая позволяет точно и быстро изменять величину сварочного тока на протяжении всего сварочного цикла. Ее особенностью является то, что ток не обладает ни жесткой (CV), ни падающей (CC) вольт-амперной характеристикой. Вместо этого источник питания автоматически корректирует силу тока в зависимости от текущего состояния дуги.

Это позволяет свести дымообразование и разбрызгивание к минимуму независимо от типа защитного газа — будь то 100-процентный CO2, аргоновые смеси или гелиевые смеси для использования с нержавеющей сталью. Меньший уровень разбрызгивания означает меньшие потери времени на подготовку поверхности и большие интервалы между очисткой форсунки горелки.

Кроме этого, благодаря низкому разбрызгиванию в соединение попадет больше наплавленного металла, что делает расход сварочных материалов более эффективным. Также Вы можете сэкономить еще больше благодаря использованию проволоки большего диаметра. 

При установлении дуги в начале сварочного цикла сила тока мгновенно снижается. Эта пониженная сила тока сохраняется в течение определенного времени, необходимого для того, чтобы силы поверхностного натяжения начали перенос капли в сварочную ванну и образовали от нее сплошную механическую перемычку. После этого подается ток «пинч-эффекта», который ускоряет перенос капли. На протяжении всего этого процесса проводится мониторинг образования шейки и выталкивания капли расплавленного металла. В нужный момент перед разделением перемычки ток пинч-эффекта быстро снижается. Отделение капли происходит на низком токе, что помогает сократить разбрызгивание.

Затем происходит повторный поджиг дуги и подается высокий «пиковый» ток. Этот скачок тока приводит к удлинению и расширению дуги, что позволяет ей расплавить большую площадь поверхности и тем самым предотвратить чрезмерное усиление шва и обеспечить полное сплавление.

Высокое качество сварки труб
Процесс MIG-сварки на жесткой ВАХ, который чаще всего используется для сварки труб, не позволяет регулировать сварочный ток напрямую. Вместо этого регулируется среднее напряжение. Это может привести к чрезмерному увеличению температуры или жидкотекучести сварочной ванны и последующему втягиванию обратной поверхности шва. Это явление называют «всасыванием». Кроме того, чтобы обеспечить полное проплавление при работе с традиционным источником MIG, сварщик должен постоянно направлять дугу на переднюю кромку сварочной ванны. Если дуга окажется слишком далеко позади, проплавление будет неполным. Если дуга будет слишком далеко впереди, это приведет к образованию дефектов на внутренней поверхности трубы.

Так как процесс STT позволяет регулировать силу сварочного тока независимо от скорости подачи проволоки, он делает возможным точный контроль температуры и жидкотекучести сварочной ванны и полное проплавление металла. Именно по этой причине STT стал популярным выбором для выполнения корневых проходов труб с зазором между кромками. В пространственном положении 5G сварщику достаточно просто удерживать дугу в сварочной ванне. Опытные сварщики труб практически всегда отмечают превосходство этого нового процесса, будь то в отношении комфорта и качества сварки. Особенно высоко они оценивают минимальное разбрызгивание и при сварке в положении на 6 часов.

В ходе подготовки к закупке нового оборудования поставщик сварочного оборудования и производитель должны вместе подобрать подходящие аксессуары, средства безопасности, оптимальное расположение сварочной станции, составить сервисный план (внутреннего и внешнего обслуживания), определить кадровые и учебные требования.

Процесс STT получил широкое распространение в трубной отрасли и других областях, где требуется точный контроль тепловложения и минимальное разбрызгивание и дымообразование. Так как STT позволяет непосредственно регулировать тепловложение, он также значительно упрощает контроль профиля обратной стороны шва. По отзывам сварщиков, это не только упрощает сварку корневых проходов, но и повышает их механические и металлургические свойства. Оптимальные характеристики в зоне теплового воздействия позволяют обеспечить оптимальный профиль сварного шва. Более того, корневая сварка по открытому зазору может проводиться без внутренней керамической или медной подложки. В частности, это позволяет избежать риска коррозии из-за включений меди.

Данный процесс рекомендуется для сварки низкоуглеродистой, высокопрочной и нержавеющей стали, а также других сплавов. В случае сварки низкоуглеродистой стали STT обеспечивает низкое содержание диффузионного водорода в наплавленном металле и низкое разбрызгивание при использовании 100-процентного CO2 в качестве защитного газа. При сварке дуплексных сталей процесс STT обеспечивает значительно большую критическую температуру питтинговой коррозии  по сравнению с аргонодуговой сваркой, а также в 3-4 раза более высокую скорость сварки при меньших требованиях к квалификации сварщика.