바이오프로세스 배관 응용 분야의 궤도 용접에 대한 고려 사항

편집자 주: Pharmaceutical Online은 업계 전문가인 Arc Machines의 Barbara Henon이 작성한 바이오프로세스 배관용 오비탈 용접에 관한 4부작 기사를 발표하게 된 것을 기쁘게 생각합니다. 이 기사는 작년 말 ASME 회의에서 Dr. Henon이 한 강연에서 발췌한 것입니다.

목차용접 일정: 프로그래밍 가능한 변수 결정펄스 시간용접 승인 기준

용접 일정: 프로그래밍 가능한 변수 결정

RPM. 단일 패스 융합 튜브 용접은 일반적으로 분당 4-7인치(IPM)의 아크 이동 속도로 수행됩니다. 분당 인치 단위의 이동 속도는 분당 회전수(RPM) 단위의 회전 속도로 변환되어야 합니다. 따라서 1인치 직경(OD) 튜브의 경우 5인치의 이동 속도는 1.6RPM에 해당합니다.

레벨당 시간. 용접 아크 시간에는 회전 지연 시간, 지정된 RPM에서 1회전하는 시간, 용접을 묶기 위해 튜브 벽 두께의 두 배에 해당하는 거리를 이동하는 데 필요한 추가 시간이 포함됩니다. 1.6RPM에서 튜브 주위를 한 바퀴 이동하는 데 필요한 시간은 60초를 1.6RPM, 즉 37.5초로 나눈 값입니다. 용접을 완료하는 데 총 약 40초의 시간이 필요합니다. 총 시간을 용접 프로그램의 레벨 수로 나누어 레벨당 시간을 구합니다. 이는 4레벨 용접의 경우 레벨당 10초, 6레벨 용접의 경우 레벨당 약 6.7초입니다.

316L 스테인레스 강의 용접 전류. 5IPM의 이동 속도에서 첫 번째 레벨의 시작(1차) 전류량에 대한 벽 두께 0.001인치마다 약 1암페어의 용접 전류가 필요합니다. 펄스 아크 용접의 경우 다른 모든 용접 전류는 첫 번째 레벨 전류량에서 파생될 수 있습니다. 배경 전류는 레벨 1의 기본 전류의 약 30%인 반면, 마지막 레벨의 전류는 첫 번째 레벨의 약 80%입니다. 이는 튜브에 열이 축적되어 용접 시작 부분보다 용접 끝 부분에서 관통에 필요한 전류가 약 20% 더 적기 때문입니다. 레벨당 전류 감소량은 레벨 수에 따라 달라지며, 레벨 수가 많을수록 점진적인 감소가 가능합니다.

회전 지연. 아크가 시작된 후 회전이 시작되기 전에 아크는 침투할 만큼 충분한 열을 축적하기 위해 한 지점에 유지됩니다. 이는 용접 시작 시 관통을 달성하지 못하면 타이인에서 융합 부족이 발생할 수 있는 단일 패스 용접의 경우 특히 중요합니다.

펄스 시간

기본 펄스와 배경 펄스의 시간은 용접 비드 사이의 간격을 제어합니다. 펄스 시간이 길수록 비드 간격이 늘어납니다. 단계 또는 동기 용접에서 "낮은" 또는 "배경" 펄스는 용접 비드 간격을 결정하는 반면, "높은" 또는 "1차" 펄스 시간은 용접 전류와 함께 사용하여 침투를 제어할 수 있습니다. 벽이 얇은 튜브에서는 펄스 전류 없이 용접을 할 수 있습니다. 작은 튜브의 경우 펄스 시간은 일반적으로 0.1~0.2초 이하입니다. STEP 용접의 경우 펄스 시간이 상당히 길어집니다. 펄스 아크 용접의 경우 용접 비드는 OD에서 60~80%, ID에서 50% 이상 겹쳐야 합니다.

용접 승인 기준

ASME 생물공정 장비 표준(ASME BPE-97)은 1997년 11월에 발표되었습니다. 이전에는 제약 배관 시스템이 전통적으로 3A 위생 표준을 제조 지침으로 사용하여 설치되었습니다. 용접 절차 및 개인별 작업은 보일러 및 압력 용기 코드의 미국 기계 공학회(ASME) 섹션 IX에 의해 인증되었으며 ASME B 31.3 압력 배관 코드에 나열된 용접 기준 지침을 따랐을 수 있습니다. 용접부는 융합 부족이 없고, 표면 슬래그 또는 다공성의 증거가 없으며, 불완전한 용입, 언더컷, ID 오목함(흡입 또는 흡인) 등에 대한 엄격한 제한이 있는 것으로 육안으로 평가됩니다. 이러한 코드를 준수하려면 용접 절차를 확립하고 용접 시험을 통해 접합부가 연성인지 확인하기 위한 굽힘 시험과 용접부가 재료의 최소 인장 강도를 충족하는지 확인하기 위한 인장 시험을 실시해야 합니다. 방사선 촬영이 필요할 수도 있습니다. 이러한 테스트는 용접의 기계적 무결성과 용접을 수행하는 용접 인력의 능력을 결정하기 위해 설계되었습니다. 이러한 코드와 표준은 수동 용접을 위해 작성되었으며 수동 용접 기술을 사용하여 이러한 기준을 충족하는 배관 시스템을 설치하는 것이 완벽하게 가능합니다. 이러한 코드에 따른 용접은 용접 시스템의 안전한 작동을 보장하기 위한 것이지만, 실제로 바이오의약품 사용을 위한 배관 시스템의 적합성에 영향을 미치는 용접의 외관 및 부드러움은 거의 고려하지 않습니다.