Công nghệ hàn STT® Ứng dụng cho hàn ống trong nhà xưởng và ngoài công trường

Bằng sáng chế về công nghệ hàn STT® của hãng Lincoln giúp đơn giản hóa quá trình hàn trong 6 tháng của một dự án mở rộng nhà máy tách khí công nghiệp.

Câu chuyện được Double good JSC chia sẻ dưới đây được ghi lại tại Ayrshire Inc., Chardon, Ohio.

Dự án: Mở rộng hệ thống ống dẫn trong nhà máy tách khí công nghiệp phục vụ ngành công nghiệp thép Cleveland; Thời gian: 6 tháng;  Phạm vi công việc: Hệ thống đường ống dẫn phía ngoài, đường kính từ 6-30 inch, với khoảng 700 liên kết hàn.

Yêu cầu đặt ra: Làm cách nào để tối ưu hóa về thời gian và chi phí cho dự án lớn như vậy?

Đó là một nhiệm vụ khó khăn ngay cả trong điều kiện tốt nhất, nhưng chuyên gia hàn tại Ayrshire Inc., của một nhà thầu công nghiệp và đường ống có trụ sở tại Chardon, Ohio đã chấp nhận thử thách này và đã thành công.

Trong nhiều năm, các nhà chế tạo ống đã tìm kiếm một phương pháp hàn nhanh hơn các quá trình hàn truyền thống là hàn TIG (GTAW) và hàn que (SMAW), để tạo ra các mối hàn ống từ một phía có lót đáy. Các thợ hàn ở Ayshire đã phát hiện ra rằng, Công nghệ hàn Surface Tension Transfer (STT®) chính là câu trả lời có thể áp dụng cho cả điều kiện trong nhà xưởng và ngoài công trường. Quá trình hàn hồ quang sử dụng khí bảo vệ đã được sử dụng trong vòng 6 tháng đối với hệ thống đường ống mở rộng bên ngoài của nhà máy chiết khí công nghiệp.

Từ năm 1978, Ayrshire đã đáp ứng các yêu cầu của các quá trình, sản xuất, và công nghiệp năng lượng.

 
Công nghệ hàn được cấp bằng sáng chế Lincoln STT® đã loại bỏ quá trình hàn TIG và SMAW cho hàn lớp lót.

Khả năng lưu chữ các chương trình được cài đặt sẵn trong bộ nhớ kỹ thuật số của bộ cấp dây cho phép thợ hàn có thể chọn chế độ hàn nhanh hơn và thao tác dễ dàng hơn.

Công ty hiểu những gì cần để hàn một hệ thống đường ống bền, chất lượng, và tìm kiếm các giải pháp tốt nhất để đạt được điều này. Đó là việc chuyển đổỉ quá tình hàn TIG và SMAW sang quá trình hàn STT®.

Với danh sách khách hàng có bảo đảm như Lubrizol Corp., Millennium Inorganic Chemical, Ferro Corp., AGA Gas, Kraftmaid, Praxair, Air Products và Duke Energy, Ayrshire không chỉ đáp ứng được những mong đợi của khách hàng khó tính nhất về chất lượng mà còn tối ưu hóa về thời gian sản xuất. Với suy nghĩ này, việc chuyển đổi sang công nghệ hàn STT® với quy mô lớn cho việc hàn các đường ống là một bước đi hợp lý.

“Chúng tôi muốn sử dụng một quá trình hàn nhanh hơn co với quá trình hàn que truyền thống”, Ông Jameson Ken – phó chủ tịch của Ayrshire cho biết. “hàn dây là một hướng đi rõ ràng để chúng tôi thực hiện”.

Được phát triển bởi Lincoln Electric, STT® là một sáng chế, sử dụng quá trình hàn GMAW kiểm soát sự dịch chuyển ngắn mạch được thực hiện bởi Waveform Cotrol Technology®. Công nghệ STT® giúp tạo ra mối hàn với hàm lượng hydro thấp, và có thể dễ dàng hàn lót với chất lượng cao ở mọi tư thế hàn.

Khi sử dụng các máy hàn đa năng như: Power wave® 455M/STT® hay nguồn hàn Power Wave® S500 kết hợp với STT® Module, Các thợ hàn có thể hoàn thành hàn lót ống khi sử dụng chế độ hàn STT® và sau đó chuyển chế độ hàn sang quá trình hàn khác cho các lớp hàn điền đầy và lớp hàn phủ.

Nguồn hàn Power Wave® có hiệu suất cao, sử dụng công nghệ điều khiển số inverter được thiết kế để trở thành một phần của một hệ thống hàn nhiều mô-đun, đa chức năng. Sử dụng bộ cấp dây bán tự động nhỏ gọn, quá trình hàn STT® giúp tiết kiệm thời gian hơn so với quá trình hàn TIG và SMAW khi hàn các đường hàn lót đáy.

Thợ hàn của Ayrshire nhanh chóng nhận ra hiệu quả của quá trình hàn này đem lại trong mọi điều kiện thời tiết ngoài trời, từ 28oF và có gió cho tới 96 oF dưới trời nắng nóng.

“Mọi người nghĩ rằng đây là quá trình hàn trong nhà xưởng bởi vì bạn sử dụng dây và khí bảo vệ, nhưng nó có thể sử dụng khá thành công ở ngoài công trường”, Jim Mikus từ công ty Giải pháp tiên tiến về hàn và khí AGWS LLC, nhà phân phối độc lập trực thuộc Wickliffe, Ohio cho biết.

Matt Reuschling, giám sát của Ayrshire (trái), Jim Mikus, Advanced Gas (phải)

Jim Mikus, Advanced Gas (trái), Jason McKee, Ayrshire (phải)

Ayrshire lần đầu tiên thử nghiệm quy trình hàn sử dụng thiết bị này trong xưởng lớn từ năm 2009 trước khi sử dụng ngoài công trường vào năm 2010 cho dự án mở rộng nhà máy của mình. Thợ hàn Jason McKee cho biết trong suốt 6 tháng, nhóm Ayrshire đã làm việc và sử dụng quy trình hàn STT® cho các mối hàn lót đáy trên toàn bộ các ống trên 6 inch. Đường kính ống lớn nhất mà nhóm đã thực hiện là 30 inch.

“Nó không giống như hàn que” McKee nói. “Nó dễ dàng thực hiện bởi vì tất cả là kỹ thuật số. Bạn có thể dễ dàng cài đặt chương trình tùy thuộc vào kích thước ống và lưu chế độ hàn vào bộ nhớ để sử dụng cho lần sau.”

Jameson đồng ý rằng, thêm chức năng kỹ thuật số giúp thợ hàn dễ dàng cài đặt và vận hành hơn.

“Có thể lưu trữ chế độ hàn cho 6 thợ hàn khác nhau, điều này giúp tiết kiệm thời gian cài đặt”, ông ấy nói. “Nếu một thợ hàn hàn ở tốc độ cấp dây hay năng lượng đường lớn hơn so với người hàn trước đó, anh ta có thể dễ dàng ấn nút để quay trở lại chế độ hàn đã cài đặt của mình, nó giúp anh ta thực hiện và duy trì công việc nhanh chóng và dễ dàng hơn”.

Với biên bản chất lượng được lưu lại làm bằng chứng, STT® loại bỏ được những khuyết tật như không ngấu, không thấu và một số khuyết tật cơ bản khác mắc phải khi sử dụng quá trình hàn GMAW truyền thống.


Quá trình hàn STT® tạo ra vùng kim loại mối hàn với hàm lượng hydro thấp ở lớp lót của liên kết, Việc thao tác dễ dàng hơn, chân mối hàn và chiều sâu ngấu mép hàn tốt hơn, ít bắn tóe và ít khói hơn các quá trình hàn khác.

Ví dụ, khi quá trình hàn TIG có thể tạo mối hàn ống tốt, nhưng tốc độ hàn thấp và yêu cầu năng lượng đường cao để có thể hàn được mối hàn chất lượng.

Và, khi hàn que sử dụng que hàn Xenlulo có thể tạo được chiều sâu ngấu tốt nhưng lại  để lại lớp xỉ hàn dày nên tốn thời gian cho việc làm sạch. Hơn nữa, nó còn gây ra độ lồi quá mức ở phần chân của mối hàn và lượng hydro khuếch tán trong kim loại mối hàn lớn có thể dẫn đến nứt.

Ngược lại. với công nghệ hàn STT®, một mối hàn với hàm lượng hydro thấp được tạo ra, thợ hàn dễ vận hành và thao thác, mối hàn lót có bề mặt đáy và chiều sâu ngấu tốt, ít bắn tóe, ít khói khí hơn so với các quá trình khác. Nó là một lựa chọn khả thi để hàn ở mọi loại tư thế và có thể sử dụng hiệu quả khi hàn thép cacbon thấp, thép độ bền cao, thép không gỉ và các hợp kim liên quan.

Ước tính ban đầu, thời gian hàn TIG cho lớp lót và hàn điền đầy cũng như hàn phủ cho liên kết hàn ống 30 inch là 12 tiếng. Khi sử dụng công nghệ hàn STT®, với đường kính dây là 0.045 inch (1.2mm), khí bảo vệ là 100% CO2 khi hàn lớp lót. Sau đó dùng dây hàn 0.035 ich (0.9mm), khí trộn 90%Ar + 10%CO2 cho lớp điền đầy và lớp phủ, McKee cho biết ông và đội thợ hàn của mình đã hoàn thành 02 liên kết hàn ống 30 inch, có kiểm soát chất lượng bằng chụp X-ray chỉ trong vòng chưa đầy 6 tiếng. Kết thúc dự án với trên 200 liên kết hàn ống 30 inch và 500 liên kết hàn khác đường kính từ 6-24 inch.

“Nó thực sự đã tiết kiệm được thời gian” McKee nói, “đây chính là lợi thế lớn nhất”. Một số lợi ích khác của quá trình hàn STT® đem lại đó là khả năng dễ dàng hàn được những lớp lót với khe hở lớn.

“Nó có thể hàn lớp lót có khe hở từ ¼ tới 3/8 inch, và chất lượng được kiểm soát bởi chụp X-Ray” ông ấy nói. “bạn không thể làm điều đó với quá trình hàn que, vì nó sẽ tạo ra một đống hỗn độn.”

Mặc dù thiết bị hàn STT® thường được sử dụng trong xưởng, Jameson đã biết rằng nó sẽ là giải pháp hoàn hảo ngay cả ngoài công trường. Đội nhóm của Lincoln Electric và AGWS đã làm việc với ông ấy để có được một bộ cấp dây mô hình trạm giúp nó linh động hơn, sử dụng cáp hàn dài hơn so với thông thường (9-15m), bộ cấp dây có thể đặt gần khu vực hàn hơn kết hợp với thiết bị nâng cắt kéo giúp di chuyển nguồn hàn trên mặt đất.

“Điều này giúp công việc với ít cấu kiện hơn và công việc hoàn thành đúng tiến độ với chất lượng tốt” Jameson nói. “Chúng tôi thực sự tin tưởng vào Lincoln Electric và AGWS đã giúp chúng tôi đưa ra một giải pháp khả thi như vậy.”

McKee cho biết, nhóm Ayrshire gần như không cần nỗ lực để  lấy chứng nhận sử dụng quá trình STT® vì các đặc tính sử dụng rất thân thiện của công nghệ STT® và chương trình đào tạo chuyên sâu do Licoln và AGWS cung cấp.

“Tôi chỉ mất khoảng 1-2 ngày trong xưởng để thực tập trước khi thi và vượt qua bài thi chứng nhận” anh ấy nói. “Rõ ràng, kinh nghiệm hàn là hữu ích, nhưng ngay cả với những người không có kinh nghiệp cũng có thể nhanh chóng thực hiện được. Mặc dù nó là một thiết bị hoàn toàn khác, nhưng lại dễ sử dụng và thao tác nhanh hơn so với hàn que và hàn TIG. Thêm vào đó, nó có thể tự động sửa lỗi và loại bỏ các lỗi khi thực hiện hàn. Điều đó cũng giúp tiết kiệm được thời gian làm thực hiện công việc.”

Kết quả: Ayrshire đã hoàn thành dự án đúng thời hạn và đúng ngân sách, và vững chắc trở thành nhà thầu được xem xét cho các dự án hàn ống trogn tương lai.

“Công nghiệp xây dựng là một lĩnh vực cạnh tranh để nói thế nào là tối thiểu nhất, bởi vậy chúng tôi luôn tìm kiếm một sự tối ưu” Jameson nói. “Khi chúng tôi đưa ra giá thầu, nếu chúng tôi có thể nói rằng chúng tôi có thể hoàn thành công việc bằng cách sử dụng công nghệ hàn STT® trong 1/3 thời gian so với những nhà thầu khác sử dụng quá trình hàn que và hàn TIG, thì chúng tôi đã tạo cho mình một lợi thế. Nếu chúng tôi có thể hàn một liên kết ống 30 inch trong 3-4 tiếng như đã thực hiện trong dự án này, trong khi những người khác cần tới 12 tiếng để hàn, thì rõ ràng chúng ôi có thể chứng minh rằng chúng tôi có thể là lựa chọn hiệu quả nhất”.