Нові технології. Що таке K-TIG зварювання?

Чим K-TIG зварювання відрізняється від звичайного зварювання, його переваги, особливості та як взагалі працює.

K-TIG (Keyhole TIG) — це нова технологія зварювання, розроблена та запатентована Австралійською урядовою організацією з наукових та промислових досліджень (CSIRO) кілька років тому. По суті, K-TIG зварювання – це більш високотехнологічна версія TIG/GTAW зварювання. Вона має зовнішній вигляд звичайного зварювання TIG, але при цьому має характеристики супер проникнення плазмового зварювання. Зварювальний шов складає 100% материнського шару, і немає кількох ліній сплавлення, повністю немає шлаку, повітряного отвору та загальних дефектів зварювання. K-TIG зварювання забезпечує високу якість покриття обох шарів, і повністю не вимагає очищення задньої частини та полірування поверхні.
K-TIG зварювання знайшло широке застосування в суднобудуванні та виробництві цистерн, трубопроводах, очищенні води, нафтогазовій галузі, виробництві електроенергії, відновлюваних джерелах енергії, ядерної та оборонної продукції, кріогенній техніці. Загалом, спектр застосування великий. Наприклад, GE (General Electric) розгорнула технологію в кількох місцях і використовує її при виготовленні найбільших та найсучасніших газових турбін у світі. В даний час, технологія K-TIG зварювання використовується у виробництві в США, Аргентині, Великобританії, Норвегії, Швеції, Данії, Індії, Китаї, Тайвані, Малайзії, Австралії та інших країнах.

Відмінності K-TIG від звичних видів зварювання:

1. Однопрохідні шви
K-TIG виконує дуже швидкі, однопрохідні, повністю проникаючі зварні шви діаметром до 16 мм у титані, 13 мм у нержавіючій сталі та 9 мм у сплавах.

2. Широкий спектр матеріалів зварювання
Процес K-TIG добре підходить для матеріалів з низькою теплопровідністю, таких як нержавіючі сталі, нікелеві сплави, титанові сплави і дійсно більшість корозійно-стійких та екзотичних матеріалів, включаючи нержавіючу сталь серії 300, дуплекс, супердуплекс, хастела, інконель, німонік, цирконій та інші матеріали.

3. Велика швидкість зварювання
Зварні шви виконуються зі швидкістю до 100 разів швидше в порівнянні зі звичайним зварюванням TIG/GTAW та відповідно до стандарту якості, який відповідає найсуворішим вимогам. Високі швидкості переміщення означають, що зварні шви K-TIG мають напрочуд низьку усадку і деформацію зварного шва.

Типові приклади швидкості К-TIG зварювання:

 - 12 мм аустенітна нержавіюча сталь - швидкість 250 мм/хв; 
 - 8 мм сталь C-Mn - швидкість 400 мм/хв;
 - 3 мм феритна нержавіюча сталь – швидкість 1000 мм/хв.
Все в одному повному проходженні, при цьому вказані середні швидкості процесу K-TIG зварювання, які можуть бути збільшені (у деяких випадках значно), якщо метою є оптимізація швидкості.

Навички зварювальника

У порівнянні з виконанням зварювальних робіт іншими видами зварок, наприклад, з дуговим зварюванням під флюсом потрібна широка підготовка оператора, оскільки відсутність навичок може легко позначитися на якості зварювального шва. Час навчання зазвичай становить від 1 до 2 тижнів, тоді як оператор може бути навчений навичкам роботи із системою K-TIG всього за 3 години. Супервайзер K-TIG може бути навчений за 1-2 дні.

Переваги K-TIG зварювання:

 - знижує споживання енергії та газу до 95%;
 - споживання дроту знижується більш як на 90% або повністю виключається;
 - не вимагає обробки кромок;
 - використовується тільки один зварювальний газ та його витрата економічна;
 - працює у дуже широкому діапазоні зварювальних струмів;
 - забезпечує для співробітників безпечне та чисте середовище з низьким рівнем задимлення.
Такий перелік технологічних особливостей обумовлений вирішенням головних завдань - суттєвого скорочення витрат на виробництво та підвищення продуктивності.

Як працює K-TIG зварювання?

Технологія K-TIG забезпечує переваги, доступні раніше дорогим лазерним, або електронно-променевим установкам.

Цей простий процес забезпечує автоматичне, високоякісне глибоке зварювання, доступне для будь-якого дрібного та середнього розміру.

Запатентована технологія заснована на обширному науковому дослідженні процесу газово-вольфрамової дуги та є результатом багатьох нововведень, пов'язаних з характеристиками дуги, стабілізацією зварювальної ванни, зниженням теплообміну та ефективністю процесу зварювання.

По суті, варіант K-TIG є вирішенням проблем з нестійкістю зварного шва, які характерні для GTAW. В даному випадку використовується самоіндуковані ефекти для створення плазмового струменя. Там немає отвору, що робить процес набагато простіше, ніж плазмове дугове зварювання.

Фундаментальною характеристикою процесу є навмисне збільшення дугового тиску до того моменту, коли відбувається розширення кратера на дні зварювальної ванни. У цей момент дно кратера проривається через кореневу поверхню зварного шва, утворюючи так звану «замкову свердловину» і дозволяючи дуговим газам йти. Найголовніше, щоб отвори на лицьовій та кореневій поверхнях зварного шва закріпилися на рідкій поверхні зварювальної ванни. Допомагаючи зрозуміти, як це виглядає, можна візуалізувати пружні властивості плівки мильної бульбашки, як показано на зображенні праворуч.

Мінімізація поверхневої енергії, пов'язана з геометрією «замочної свердловини» та відносно безперешкодний вихід газів, створюють у сукупності дуже міцну та спокійну зварювальну ванну. Крім того, поверхневий натяг не дає розплавленому металу у зварювальній ванні випадати з поверхні кореня шва. Технологія замкової свердловини K-TIG дозволяє випареним домішкам залишати зварний шов через задню частину замкової свердловини, запобігаючи їх попаданню в пастку у вигляді пористості в твердому зварному шві.

Спосіб зварювання K-TIG унікальний, тому що він не залежить від дуже високої щільності енергії як при використанні, наприклад, лазера та плазми, що призводить до більш широкої зони злиття на лицьовій поверхні.