David Gailey

Affrontare le dure realtà della nostra economia attuale può essere impegnativo.  Lavorando in un settore in cui ogni centesimo conta, è estremamente importante per manager, ingegneri e saldatori esaminare tutti i processi per determinare dove sono i potenziali risparmi sui costi e implementare i cambiamenti necessari il più rapidamente possibile.  Guardando il lato dell'attrezzatura a gas delle applicazioni di saldatura, si possono ottenere alcuni risparmi significativi con un investimento minimo.  Inoltre, fare un'attenta analisi delle attrezzature per gas di protezione può dare grandi soddisfazioni.

Conosci il tuo processoPrima di tutto, conoscere intimamente il processo.  Quanto gas è necessario per produrre una saldatura adeguata?  Molti processi di saldatura sono estremamente dispendiosi quando si tratta di impostare le portate di gas di protezione.   Il costo del gas di protezione è uno degli elementi più costosi in qualsiasi processo di saldatura. Quanto è difficile per i saldatori impostare flussi più alti di quelli necessari o raccomandati?  La maggior parte dei produttori di attrezzature offrono attrezzature o accessori per il controllo del flusso che possono essere impostati su un limite massimo in modo che non possano essere utilizzate portate eccessive.

Inoltre, pressioni e flussi di gas di protezione troppo elevati rendono il gas turbolento, attirando ossidi e nitruri nella saldatura. La maggior parte dei saldatori e dei tecnici delle applicazioni di saldatura non hanno ancora familiarità con i dispositivi di risparmio di gas inerte sul mercato, comel'Harris Inert Gas Guard^® (IGG) che può risparmiare gas eliminando l'aumento di gas associato ad ogni pressione del grilletto.  Questi dispositivi esistono da almeno 20 anni, ma non sembrano mai ricevere molta attenzione fino a quando non c'è una crisi dei costi o una recessione economica in cui c'è uno sforzo per eliminare gli sprechi ed esporre i costi nascosti.

Come funziona

Il loro principio di funzionamento è molto semplice: ridurre la pressione della linea per eliminare l'aumento di gas causato dall'accumulo di pressione mentre il processo è inattivo.  La maggior parte delle apparecchiature di controllo del flusso utilizzate con i gas di protezione, sia da una bombola che da un sistema alla rinfusa, è progettata per funzionare a una pressione di ingresso nominale di circa 20-30 psig.  Le applicazioni che utilizzano anidride carbonica pura possono funzionare a pressioni fino a 50 psig.  Ciò significa che ogni volta che la torcia di saldatura viene attivata, c'è una pressione iniziale di 20-30, o 50 psig all'ugello di saldatura.  Questa alta pressione statica fa sì che una grande quantità di gas esca dall'ugello quando si preme il grilletto della torcia.

Per avere un quadro più quantitativo di questo, assumiamo quanto segue: 1) il processo di saldatura richiede 35 scfh di argon, 2) il flussometro installato a monte e collegato alla saldatrice ha una pressione di taratura di 20 psig.  Attraverso un tipico diffusore di gas, con queste impostazioni, le portate iniziali possono facilmente raggiungere o addirittura superare i 180 scfh di argon.  Anche se la portata diminuisce rapidamente man mano che la pressione della linea scende verso le condizioni atmosferiche, questo rappresenta ancora più di 5 volte la portata necessaria per l'applicazione di saldatura.  Questo accade ad ogni pressione del grilletto.  Non è raro che alcune applicazioni abbiano da 200 a 300 tiri di grilletto all'ora, aumentando esponenzialmente la quantità di gas sprecato.

Prendere i numeri

Alcuni calcoli sono necessari per capire e realizzare quanto può essere il risparmio potenziale di gas.  L'Harris Products Group ha introdotto un programma basato sul web per identificare i parametri importanti e aiutare nel calcolo della perdita di gas di protezione.

Il programma può essere trovato qui. Gli utenti dovranno raccogliere alcune informazioni prima di iniziare. Il programma richiede che l'utente inserisca quanto segue:

1. Diametro interno e lunghezza del tubo o della manichetta che va dal flussometro all'alimentatore a filo
2. Pressione statica accumulata; questa è tipicamente la pressione stampata sul flussimetro a sfera e a tubo.  Normalmente non sarà superiore a 50 psig (per i regolatori di flusso, potrebbe essere necessaria una misurazione fisica)
3. Qual è la pressione nella linea mentre il gas scorre; dovremmo assumere che questa pressione sia molto bassa intorno ai 3 o 4 psig
4. Approssimativamente quante pressioni del grilletto all'ora nel processo
5. Il costo di 100 piedi cubici di gas schermante (al momento di questa scrittura, l'argon era al dettaglio $21.33 per 100 piedi cubici da un fornitore locale)

Il programma Harris dà all'utente una stima della quantità di gas sprecato per una stazione di saldatura.  Questo calcolatore può essere usato per ogni stazione per avere un quadro più chiaro di quanto gas viene perso nell'intero impianto.  Come esempio, vedi le seguenti variabili qui sotto con la stima del risparmio annuale se viene usato un risparmiatore di gas Harris (#3000328).

• Lunghezza del tubo - 12 piedi
• Diametro interno del tubo - 3/16
• Pressione statica della linea - 20 psig
• Flusso di pressione della linea - 3 psig
• Numero di tiri del grilletto all'ora - 175
• Costo di 100 piedi cubici di gas - $21.33
• Risparmio annuale = 218,76 dollari
  
  Configurazione tipica con regolatore di flusso Harris e Inert Gas Guard installato sull'uscita.

Il costo al dettaglio del gas saver Harris è significativamente inferiore al risparmio annuale stimato e, per questi parametri, produrrà un tasso medio di rendimento intorno al 115% per stazione di saldatura in tre anni.  Il programma di calcolo non prende in considerazione le perdite nel sistema o gli input variabili che non sono ottenuti con precisione.  Le perdite di gas in un grande impianto possono essere numerose e il più delle volte passano inosservate o ignorate fino a quando i costi del gas vengono valutati e si cerca di ridurre i costi.

Attenzione ai produttori che commercializzano piccoli orifizi limitati in linea come risparmiatori di gas di schermatura.  Questi dispositivi provocano solo una caduta di pressione attraverso l'orifizio.  In condizioni statiche, le pressioni saliranno ancora più in alto del necessario e ci sarà solo una quantità simbolica di risparmio di gas ottenuto.  Inoltre, se questi dispositivi non sono installati nella giusta posizione, allora potrebbe non esserci alcun risparmio di gas apprezzabile.  L'unico modo per eliminare efficacemente l'aumento del gas di protezione è introdurre un dispositivo di regolazione della pressione nel sistema del gas.

Rivedere tutto

Dopo essersi occupati della necessità immediata di risparmiare gas di protezione in ogni stazione di saldatura, i manager e gli ingegneri dovrebbero poi rivolgere lo sguardo alle carenze dell'intero impianto. Le attrezzature per il gas compresso, come i flussometri, i regolatori, i tubi, gli attacchi rapidi, ecc., che sono comunemente usati per controllare la pressione e il flusso dei gas di protezione nei processi GMAW e GTAW, possono anche essere una fonte di perdite di gas se non vengono mantenuti e sostituiti a intervalli regolari.  Le procedure di manutenzione preventiva dovrebbero anche essere in atto per assicurare che l'attrezzatura non sia usata oltre la sua durata prevista.  Contattare il produttore per sapere quanto spesso l'attrezzatura deve essere ispezionata e/o sostituita.

Per quanto tempo le apparecchiature di controllo della pressione e del flusso del gas dovrebbero funzionare correttamente in condizioni di servizio normali? Cosa si intende per ambiente di servizio gravoso?  Quali test dovrebbero essere inclusi nelle tabelle di manutenzione preventiva?  Queste sono domande che i produttori ricevono costantemente dai consumatori per quanto riguarda il servizio e l'aspettativa di vita delle apparecchiature a gas compressi.  Purtroppo, le risposte sono varie e un po' complicate.

Consideriamo il cliente "A".  Questo cliente usa una bombola di argon al mese, pressurizzando il regolatore di flusso una volta alla settimana per saldare per circa 20 minuti all'interno di un edificio dove la temperatura, l'umidità e altri fattori ambientali sono controllati.  Questo regolatore può durare 10 anni o più senza rinnovare o sostituire alcun componente principale.  Infatti, l'Harris Products Group sente spesso parlare di clienti che hanno usato lo stesso regolatore Harris dagli anni '40 senza problemi, tuttavia, questi sono casi estremi.  Contrasta questo con il cliente "B" che usa un regolatore di flusso per argon/anidride carbonica diverse ore al giorno su una piattaforma petrolifera al largo della costa del Golfo del Mississippi.  A causa dell'aria salmastra e dell'ambiente difficile dentro e intorno a una piattaforma petrolifera, questo regolatore potrebbe aver bisogno di una revisione importante o di essere sostituito in soli tre mesi.  Poiché le applicazioni per le apparecchiature a gas compresso sono così varie, l'aspettativa di vita è varia e proporzionale al servizio del gas e all'ambiente in cui il dispositivo viene utilizzato.

Tutti i sistemi di gas compressi, comprese le tubazioni, le attrezzature, i tubi e tutti i raccordi dovrebbero essere controllati regolarmente per verificare la presenza di perdite per assicurare l'integrità del sistema.  Per i flussometri, i regolatori, i tubi e i raccordi, i rilevatori di perdite liquide disponibili in commercio sono i più efficienti nel controllare qualsiasi fuga di gas nell'atmosfera.  Per le condutture, può essere più pratico eseguire una prova statica della linea con un manometro in vari punti per determinare se esistono perdite.  Il punto più importante è che questi sistemi a gas non possono essere ignorati e sono spesso la causa dei costi eccessivi del gas di protezione.  I test per le perdite nei regolatori di gas e nei tubi dovrebbero essere fatti ad ogni impostazione o almeno due volte a settimana, mentre i test sulle tubazioni dovrebbero essere eseguiti una volta al mese.

I risparmi sui costi del gas di protezione possono essere raggiunti se questi passi vengono implementati e se vengono messi in atto programmi pratici di manutenzione preventiva.

David Gailey è il responsabile dei prodotti speciali per Harris Products Group, A Lincoln Electric Co. È stato con Harris per 27 anni ed è stato presidente del comitato CGA Industrial Gas Apparatus.