Numero 1 2007 - IIS

producono una maggiore caduta di
tensione d’arco ed una maggiore costrizione
del fuso d’arco. Nel caso di saldatura
MAG, con protezione di miscela
attiva, con polarità negativa al bagno, si
hanno emissioni di vapori metallici
(plasma stream) dal bagno sull’arco e
instabilità d’arco fino alla sua estinzione,
trasferimento irregolare con
produzione di spruzzi e fumo intenso.
Nel caso di trasferimento short arc, a
basso apporto termico, si depositano
cordoni eccessivamente bombati con
rischio di mancanza di penetrazione.
Esperimenti condotti con procedimento
TIG hanno rilevato una notevole suscettibilità
al “soffio magnetico” al di sopra
di 8 bar, sia per preesistenza di campi
magnetici, soprattutto su strutture tubolari
e pipelines, sia per magnetismo
indotto durante la saldatura in corrente
continua. Il problema è stato risolto
sperimentalmente con l’applicazione di
una bobina avvolta intorno all’elettrodo
di tungsteno (500 spire da 0,6 mm con
corrente continua di circa 3 A) che ha
instaurato un campo magnetico di circa
140 Gs permettendo il deposito regolare
alla pressione di 21 bar, corrente di
100A, lunghezza d’arco di 2 mm e velocità
di saldatura di 20 cm/min. Ulteriori
prove sperimentali hanno evidenziato un
miglioramento alimentando la bobina
con CA.
2.4 Influenza della pressione sulla
composizione chimica del metallo
depositato
L’elevata pressione della camera
influenza l’analisi chimica del metallo
depositato attraverso tre meccanismi
principali:
• la riduzione della macchia catodica e
anodica dell’arco a causa della costrizione
del fuso d’arco (la sezione si
restringe all’aumentare della pressione
della camera) provoca un incremento
di energia (maggiore densità di
ionizzazione) e temperatura con
conseguente maggiore vaporizzazione
del metallo d’apporto e inevitabile
perdita di elementi di lega,
• la maggiore concentrazione del fuso
d’arco influenza la geometria del
bagno liquido ed agisce sulla penetrazione
(i cordoni risultano più stretti e
bombati); la vaporizzazione di
elementi di lega nel metallo trasferito
influenza la tensione superficiale del
bagno e la fluidità del deposito,
• l’assorbimento dei gas nel metallo
liquido depositato aumenta al
crescere della pressione.
Indipendentemente da un generale
aumento di ossigeno, azoto e idrogeno
le reazioni chimiche legate alla
concentrazione di manganese e silicio
nei consumabili regolano i processi di
disossidazione del bagno metallico.
Si ha pertanto una diminuzione di Mn
e Si nel deposito ed una maggiore
concentrazione di ossidi di Mn e Si
nella scoria. Può anche essere rilevato
un leggero incremento della concentrazione
del carbonio.
Shielding gas flow rate (l/min)
F. Lezzi - Principali problemi nella saldatura subacquea
2.5 Gas di protezione
Le numerose indagini effettuate per la
determinazione delle opportune portate
di gas protettivo nella saldatura MAG
hanno individuato la portata di 10 l/min
(Fig. 1) come ottimale per evitare contaminazioni
del bagno metallico dai
componenti gassosi (azoto o idrogeno)
provenienti dall’esterno.
La turbolenza nella protezione gassosa
riduce i valori di tenacità del metallo
depositato (Fig. 2).
Le condizioni di prova sono state le
seguenti:
• atmosfera della camera = Trimix
(He/O2/5%N2) Figura 1 - Portata ottimale della miscela di protezione in funzione della pressione.
Charpy impact value (J)
1000
800
600
400
200
200
190
180
170
160
150
140
130
120
110
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
LEGEND
Szelagowski et al.
Muleman et al.
Richardson et al.
Richardson et al.
Muleman et al.
Ar + 0,1 bar O 2
Richardson and Nilson
He + 0,5 bar CO 2
0
1 10 100
Working pressure (bar)
Test temperature (°C)
Szelagowski et al.
He based mixtures
Richardson and Nilson
Ar + 0,1 bar O 2
-100 -90 -80 -70 -60 -50 -40 -30 -20 -10 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
Figura 2 - Valori di resilienza Charpy su saldature effettuate alla pressione corrispondente a
360 m di profondità: a) flusso di gas laminare, b) flusso di gas turbolento.
Riv. Ital. Saldatura - n. 1 - Gennaio / Febbraio 2007
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