// Blogi

// Juurensuojaus ruostumattomien putkien hitsauksessa

Retco Oy:n tuotevalikoimasta löytyvät pukit, työkalut ja -apuvälineet putkien käsittelyyn.

Tig-hitsauksessa juurenkaasutuksen tarkoituksena on estää teräspinnan hapettuminen juuren puolelta. Tig-hitsauspistoolin tuoma suojakaasu suojaa hitsauspuolelta hitsisulaa, mutta juuren puolelle se ei riitä. Kun huolehditaan hitsauksen aikana juurenpuolen suojauksesta, hitsistä saadaan puhdas ja tasalaatuinen. Pienet putket ja putkistot voidaan täyttää koko pituudeltaan suojakaasulla, mutta suurissa putkissa kaasu rajataan usein hitsauskohdan alueelle.

Juurikaasutuksella tarkoitetaan hitsattavan tilan happipitoisuuden pois huuhtelua inertilla (reagoimattomalla) kaasulla.

Hitsattaessa rst-terästä hapellisessa tilassa, metallissa oleva ruostumisen ehkäisemiseksi lisätty kromi yhtyy happeen ja häviää oksidoitumisen seurauksena. Yksinkertaistettuna, kun rstterästä hitsataan ilman juurikaasutusta inertillä kaasulla, kromin oksidoituminen muuttaa rst-teräksen “hiiliteräkseksi” ja se ruostuu.

Materiaalit, jotka yleisesti ottaen vaativat tehokkaan juurikaasutuksen ovat ruostumattomat teräkset, nikkeliseokset, titaani , Hastalloy, Inconel, Duplex ja Super Duplex.

Kun luodaan ympäristö, josta happi on lähes kokonaan eliminoitu, oksidoituminen vältetään. Normaalisti tähän päästään huuhtelemalla tila hapettomaksi inertillä kaasulla kuten argonilla, joka ei reagoi sulan metallin kanssa. Paras keino on tulpata hitsattavan alueen ympäristö, täyttää muodostunut tilavuus inertillä kaasulla ja korvata ko. tilassa oleva happi. Tämä voidaan toteuttaa useilla tavoilla. Yleisin tapa on juurikaasutustulpat, juurikaasutuspaperit ja -teipit, paisuvat tulpat, juurikaasutuskengät ja juurensuojatahna.

Tehokkain tapa on käyttää paisuvia juurikaasutustulppia. Juurikaasujen pitää olla inerttejä. Tämä tarkoittaa sitä, ettei kaasu reagoi muiden aineiden, kuten hitsiaineen, kanssa eikä siten aiheuta ruostumisen tai syöpymisen tapaisia muutoksia metalliin. Juurikaasutuskaasuja ovat mm. yleisimmin käytetty argon sekä typpi/vety- ja argon/vetyseokset.

Miten inerttikaasu syrjäyttää hapen?

Kaasuilla on eri tiheys. Argon on happea tiheämpää ja raskaampaa. Putken hitsauksessa, argon painuu pohjalle ja työntää edellään happea ylöspäin. Happi huuhtoutuu pois teipin yläreunaan tehdyistä rei’istä tai tulppien poistoputkesta. Retco Oy toimittaa instrumentteja, joilla kaasutustilan jäännöshappipitoisuus voidaan mitata. Siten voidaan varmistua, että argon huuhtelu on riittävällä tasolla.

Kun huuhdeltavan putken ilmarako on peitetty teipillä, pitää happipitoisuusarvon pudota ArgoNaughtin minimi lukemaan eli 0.1% (1000 ppm / parts per million). Kun hitsaus aloitetaan ja jos teippi poistetaan kokonaan, happipitoisuus nousee. Ilmaraon leveydestä ja kaasuvirtauksen määrästä riippuu, kuinka nopeasti happipitoisuus nousee. Kun teippi on poistettu ja happipitoisuus nousee, hitsaaja voi nostaa tai laskea juurikaasunvirtausta, jotta haluttu happipitoisuustaso säilyy. Putkihitsaajan pitää varmistua siitä, että tulppaussysteemi on ilmatiivis. Tiiveys on tärkeätä, ettei argonia vuoda tarpeettomasti ja ettei happea imetä kaasutustilaan sitä saastuttamaan tilan ulkopuolelta.

Sumnerin Ring Purgen ja Purge Starin avulla saadaan putken sisäpuolelle ilmatiivistila, kun käytetään kullekin putkihalkaisijalle oikeaa kokoa. Vaikka putkien seinämävahvuudet vaihtelevat samalla nimellismitalla, saavutetaan paisuvalla juurikaasutustulpalla riittävä tiiveys.

Paisuvia tulppia täytetään/paineistetaan argonilla, kunnes ne puristuvat ilmatiiviisti putken sisäpinnalle. Argonin pitää virrata jatkuvasti. Kun paisuvat tulpat ovat paineistuneet ja puristuneet tiiviisti putken sisäpintaan, kaasunpurkuventtiili avautuu ja juurikaasu aloittaa automaattisesti huuhtelun. Argonkaasu täyttää tulppien välitilan. Kaasu täyttää välitilan alhaalta ylöspäin. Poistoputken kautta happi työnnetään pois välitilasta.

Muita tapoja hoitaa juurikaasutus

Juuritahna

Juurensuojaus käyttäen juurikaasua voi olla joskus vaikea järjestää. Tällöin voidaan käyttää juuritahnaa, jota sivellään putkien päiden sisäpintoihin ennen putkien päiden sovittamista hitsausta varten. Juuritahna muodostaa juurenpuolelle puikkohitsauksen kuonaa vastaavan suojaavan kuonakerroksen reagoidessaan hitsauslämmön kanssa. Tahna estää oksidoitumisen alapuolelta, ehkäisee hitsin hapettumisen ja tukee hitsisulaa.

Juurikaasutuspaperi tai -teippi

Voidaan myös käyttää veteen liukenevaa paperia ja teippiä. Pieniin putkiin riittää paperista rutistettu ”pallo” ja isommat halkaisijat leikataan paperista muotoon ja liimataan vesiliukoisella teipillä paikoilleen. Kuuma vesihöyry ja kylmä tai lämmin vesi liuottaa paperin/teipin pois putken sisältä.

Kiinteät juurikaasutustulpat

Kiinteitä juurikaasutulppia käyttäessä tiiviste- ja tukikiekot sijoitetaan putken molempiin päihin. Poikkeuksena on esim. T-haaran päähän tuleva yksipuoleinen tulppa. Silikonikiekot (lämmönkesto 320 C) tiivistyvät putken sisäseinämää vasten. Tiivisteitä suositellaan käytettäväksi pareittain molemmin puolin. Tiivisteiden väliin tuleva perusyksikkö voi olla joko kiinteä tai jousimaisesta materiaalista tehty taipuisa malli. Laite voidaan vetää asemaansa ja putkesta pois esim. vaijerin avulla.

Jukka Setälä
Retco Oy
jukka.setala@retco.fi

Kuvia

Retco Oy:n tuotevalikoimasta löytyvät pukit, työkalut ja -apuvälineet putkien käsittelyyn.Juurikaasutustulpat asetetaan hitsattavan putken sisälle ja ne täytetään juurikaasulla. Tällöin muodostuu ilmatiivis ”kammion” hitsattavan alueen ympärille, mikä pienentää kaasutettavaa tilavuutta. Tilan kaasutus alkaa automaattisesti tulppien täyttymisen jälkeen.Retco Oy varastoi ja toimittaa kaikkia edellä mainittuja vaihtoehtoja ympäri Suomen. Kuvassa on ilmaraon peittämiseen tarkoitettu alumiiniteippi, mikä vähentää juurikaasun purkautumista ulos ilmaraosta. Teipissä on keskellä liimaton alue, joten hitsausalueelle ei jää liimajäämiä.Retco Oy varastoi ja toimittaa kaikkia edellä mainittuja vaihtoehtoja ympäri Suomen. Kuvassa on ilmaraon peittämiseen tarkoitettu alumiiniteippi, mikä vähentää juurikaasun purkautumista ulos ilmaraosta. Teipissä on keskellä liimaton alue, joten hitsausalueelle ei jää liimajäämiä.Tyhjät tulpat työnnetään putken sisälle. Väliletkussa oleva heijastinnauha asetetaan ilmaraon kohdalle. Argonin syötön tulee olla liitettynä punaiseen letkuun ja mustan poistoputken on oltava paikoillaan.Argon on happea raskaampaa ja täyttää siten välitilan alhaalta ylöspäin. Argonin syötön jatkuessa happipitoisuus vähenee (mittaa Argonaughtilla). Kevyempi happi kelluu argonin päällä ja työntyy poistoputken kautta ulos.Kun kaasun virtaus tulppiin alkaa, argon paisuttaa ensin molemmat tulpat ilmatiiviisti putken sisäpintaan kiinni. Kun tulpat ovat paisuneet, toisiopuolella oleva purkuventtiili avautuu ja argonkaasu alkaa täyttämään tulppien välitilaa työntäen edellään happea poistoletkun kautta ulos.Kun tila on täyttynyt argonilla ja Argonaughtin lukema on 0.1%, on hitsauksen aloittaminen turvallista. Ilmaraon päällä olevaa teippiä puretaan pois hitsauksen edistyessä, jolloin argonia purkautuu enemmän ilmaraosta. Sen kompensoimiseksi argonin virtausta voidaan lisätä 15 l/min saakka, jotta happipitoisuustaso 0.1% säilyy.Koska hitsaaja putkessa sulkee lopulta kehänsauman, pitää hänen poistaa loputkin ilmaraon sulkuteipistä. Kun koko kehäsauma on hitsattu umpeen, argon purkautuu ulos enää poistoputken kautta ja kaasun paine pehmeää sulaa vasten kasvaa. Tällöin saattaa olla tarvetta laskea kaasunvirtaus tasolle 5 l/min.Juurikaasutuspaperi tai -teippiSumner ArgoNaught -hitsauskaasuanalysaattori mittaa happipitoisuuden muutokset 20.9 % ja 0.1 % välillä. Analysaattoriin imaistaan näyte kaasutettavasta tilasta ja laite mittaa jäännöshapen määrän.Putkikoot 50 – 400 mm. Tulppien väliletkussa on keskellä heijastinnauha, jolloin tulppien keskittäminen ilmaraon alle käy helpommin.Suuremmille putkihalkaisijoille (450 – 2031 mm) väliletkun tilalla on tunneli, jolloin kaasutettava tilavuus pienenee ja kaasuntarve vähenee.Kiinteät juurikaasutustulpat
Tallenna tai tulosta »