Metodi di schermatura e monitoraggio dei livelli di ossigeno

La scelta del metodo di schermatura dipenderà dall’applicazione. Per la saldatura di tubi, il metodo più semplice è il contenimento a palloncino o a pozza. Il contenimento a scanalatura viene utilizzato per le saldature lineari. Se la configurazione è più complessa, si raccomanda l’uso di una torcia di scorrimento – uno strumento versatile e facile da configurare – a condizione che il saldatore possa intervenire direttamente.

Quali tecniche e strumenti diversi si possono utilizzare per misurare
il livello di ossigeno residuo in un tubo?

Un ossimetro è uno strumento che misura la quantità di ossigeno presente nell'aria ambiente. Questo valore, ovvero la quantità di ossigeno residua, è espresso in percentuale. Può essere utile, ad esempio, quando ci si cala in una fogna, dato che queste emettono gas. Poiché il carbonio è più pesante dell’ossigeno, è fondamentale controllare il livello di ossigeno durante la discesa per evitare le zone di pericolo.

Per la saldatura, è fondamentale poter misurare in ogni momento il livello di ossigeno residuo nell’aria, che non deve superare lo 0,0001%. Se si utilizza un dispositivo che misura valori compresi tra lo 0 e il 20%, il saldatore non sarà in grado di sapere se è stato raggiunto il valore soglia necessario per la saldatura. È ovvio che questo tipo di dispositivo non è affatto adatto all’esecuzione di saldature e che è più sensato utilizzare un lettore PPM (parti per milione). Questo strumento offre una precisione molto maggiore, misurando fino alla quarta cifra dopo la virgola.

A quale livello di ossigeno si deve iniziare la saldatura?

La porosità alla radice si verifica a un livello di ossigeno compreso tra 500 e 800 ppm. La parte scolorita è più che pericolosa: a questo punto si può presumere che la saldatura non sia stata affatto inerte. 800 ppm corrispondono allo 0,08% di ossigeno, un valore non rilevabile da un ossimetro standard.

Il valore di soglia, ovvero la percentuale accettata alla quale viene attivata la saldatura, può essere configurato con precisione per soddisfare i requisiti delle specifiche. Per settori sensibili come quello farmaceutico, la saldatura verrà eseguita con livelli di ossigeno inferiori a 100 ppm, garantendo una saldatura estremamente pulita. Negli ambienti più rigorosi, i valori ammessi possono talvolta arrivare a soli 20 ppm. Gli alimentatori AXXAIR mettono a disposizione dell’utente una tabella che indica i diversi colori in base al livello di ossigeno in ppm.

Quanto costa un lettore PPM?

Inutile dire che non bisogna lesinare quando si tratta di investire in uno strumento come questo. I misuratori di ossigeno di base sono disponibili a partire da 100 euro, mentre un lettore PPM costa tra i 700 e i 3000 euro. È però più che evidente che questi due prodotti non siano paragonabili.

Questo strumento di estrema precisione è indispensabile quando si esegue la saldatura secondo standard molto elevati. Per applicazioni più semplici, in cui l’inertizzazione non riveste un ruolo così cruciale, è ovviamente possibile farne a meno. Ecco perché AXXAIR offre questa attrezzatura come accessorio opzionale per l’intera gamma dei suoi alimentatori per saldatura orbitale.

Come scegliere il gas di protezione più adatto

I gas vengono classificati in base alla loro purezza, indicata da un codice a due cifre: 4,6, 5,2, 6,0 ecc. La prima cifra corrisponde al numero di “9” presenti, mentre la seconda indica la cifra che segue i “9”. Pertanto, la purezza di un gas indicato con 4,8 corrisponde a un gas la cui quarta cifra sarà un 8. Se l’utente acquista argon al 100%, il gas conterrà il 99,998% di argon.

Di conseguenza, lo 0,002% restante corrisponde alle 20 ppm dell'aria ambiente, composta per circa il 20% da ossigeno e dai restanti gas presenti nell'atmosfera. La scelta del gas e del suo grado di purezza deve essere in linea con le esigenze del cliente.

Ma non dimentichiamo gli altri parametri che svolgono un ruolo cruciale:

  • La qualità dei tubi collegati alle bombole di gas
  • La pulizia dei tubi da saldare, poiché lo sporco può rilasciare gas alle alte temperature
  • La qualità dell'inertizzazione mediante flange o sacchi non ermetici
  • Portata sufficiente, uscita del gas sufficiente
  • La densità del gas
  • La posizione dell'ingresso e dell'uscita del gas

La minima discrepanza in tutta questa catena provocherà un difetto di saldatura.

Quando è opportuno misurare i livelli di ossigeno?

La risposta è quanto mai semplice e chiara:prima, durante e dopo la saldatura. Ovviamente, l’arco non deve essere innescato prima di aver verificato la qualità dell’inertizzazione. Il livello di ossigeno deve essere controllato durante l’intero processo di saldatura (ricordate il rischio di una diffusione insufficiente del gas o di correnti d’aria?). È ovvio che, se l’inertizzazione viene interrotta immediatamente dopo il completamento del cordone di saldatura, il risultato ne risentirà perché la temperatura complessiva del pezzo non si abbassa immediatamente.

Nel caso, ad esempio, di un tubo in acciaio inossidabile, è necessario attendere che il pezzo si sia raffreddato fino a una temperatura inferiore a 150-200 gradi Celsius per evitare qualsiasi scolorimento post-saldatura.

Quali strumenti di controllo sono disponibili?

Lo strumento principale di controllo rimarrà sempre il buon senso. Utilizzate parametri costanti. Per i sistemi di tubazioni standard con diametri compresi tra 1″ e 6″, l’inertizzazione viene effettuata a una portata compresa tra 5 e 10 litri al minuto. L’uscita del gas dovrà essere correttamente dimensionata in modo che la pressione all’interno del tubo non aumenti. Anche in questo caso, esiste una semplice regola empirica: un foro con un diametro di 5 mm garantisce una portata di 5 litri al minuto.

Pertanto, gli strumenti di controllo sono una portata adeguata, un corretto dimensionamento dell’uscita del gas e, soprattutto, una buona dose di pazienza. Molti saldatori accendono l’arco troppo rapidamente, prima di assicurarsi che l’inertizzazione sia stata eseguita correttamente, al fine di aumentare la produttività. E c’è una ragione: se il tempo ideale di inertizzazione è calcolato, ad esempio, in 3 minuti e il saldatore inizia a saldare dopo soli 20 secondi, ciò incide sicuramente sulla produzione giornaliera. Ma questo tempo risparmiato ha un costo alla fine del processo produttivo: se il livello di ossigeno è troppo elevato, la qualità della saldatura ne risente e il tubo rischia di diventare un pezzo da scartare. Ecco perché AXXAIR raccomanda vivamente l’uso di un lettore PPM, ma anche in questo caso occorre tenere conto dei requisiti finali.

Cosa fare quando un tubo in acciaio inossidabile presenta
una colorazione dorata o blu?

Se, nonostante tutte queste precauzioni, sull’acciaio inossidabile è visibile un’alterazione del colore verso il dorato o il blu, ciò indica al saldatore che lo strato di cromo della superficie è stato distrutto. In questo caso, è sempre possibile effettuare un trattamento superficiale tramite passivazione, che può essere eseguito meccanicamente con strumenti adeguati. Il metallo viene messo a nudo e l’intero strato di cromo viene rimosso su un’ampia superficie. Questo strato protettivo si riformerà nel giro di poche ore. La passivazione può essere effettuata anche con un metodo chimico o tramite elettrolisi. Infatti, sul mercato sono disponibili numerose soluzioni per questo problema.

Monitoraggio dell'inertizzazione

La specifica della procedura di saldatura (WPS) fornirà tutte le indicazioni necessarie relative ai parametri di inertizzazione. Di norma, le quantità e i tempi di inertizzazione vengono registrati manualmente durante l’intero processo. Idealmente, non è il saldatore stesso a occuparsi di tale monitoraggio, bensì una terza parte.

Grazie al lettore PPM di AXXAIR, questo lavoro noioso è ormai un ricordo del passato. Il lettore è collegato a un computer che registra in tempo reale le variazioni dei livelli di ossigeno durante il processo di saldatura. Inoltre, l’alimentatore AXXAIR è dotato di un flussometro elettronico che misura la portata del gas, in modo da poter utilizzare la giusta quantità di gas per evitare un consumo eccessivo o, al contrario, aumentare la portata per ottenere un’inertizzazione perfetta.

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