Il preriscaldo del tubo è anche una pratica comune che aiuta a ridurre il potenziale di saldature errate. È necessario per soddisfare i requisiti di codice o di qualità quando il tubo è in lega di cromo, ha uno spessore superiore a 2,5 cm o è conservato in ambienti più freddi di 10℃.
Esistono numerosi metodi per il preriscaldo, ognuno con vantaggi e svantaggi. Tuttavia, la laminazione del tubo durante la saldatura limita le opzioni per un preriscaldo efficace, il mantenimento delle temperature di preriscaldo e il rispetto delle temperature tra passate. Questo articolo esamina una nuova tecnologia, il riscaldamento a induzione a rotazione, disponibile per il preriscaldo di tubi laminati in officina. Permette di sfruttare i vantaggi della saldatura di tubi laminati, risolvendo al contempo alcune delle preoccupazioni associate ad altri metodi di riscaldamento diffusi, come la fiamma libera e il riscaldamento a resistenza.
E se confrontiamo il riscaldamento a induzione con le altre opzioni?
Il riscaldamento a induzione esiste da decenni, ma in passato non era adatto per applicazioni di saldatura su tubi laminati a causa dei cavi riscaldanti che dovevano essere avvolti attorno al tubo. Tuttavia, la nuova tecnologia a induzione a rotazione esclusiva di Miller® presenta un induttore che si appoggia sul tubo e non interferisce con la sua rotazione. L’induttore funziona su un supporto per tubi standard e si collega a un generatore ProHeat™ 35.
Come per il riscaldamento a induzione standard, la nuova tecnologia per applicazioni di saldatura su tubi laminati utilizza un metodo senza contatto per riscaldare rapidamente i metalli conduttivi inducendo corrente nel pezzo. L’induzione non utilizza un elemento riscaldante o una fiamma per il trasferimento termico. Al suo posto, una corrente alternata attraversa il dispositivo creando un campo magnetico circostante. Man mano che il campo magnetico attraversa il pezzo conduttivo, crea correnti parassite al suo interno. La resistenza del metallo contrasta il flusso delle correnti parassite, generando calore nel pezzo. Il pezzo diventa esso stesso elemento riscaldante, perché il calore viene dall’interno, il che rende l’induzione molto efficiente perché c’è poca dispersione di calore durante il processo.
Come per il riscaldamento a induzione standard, la nuova tecnologia per applicazioni di saldatura su tubi laminati utilizza un metodo senza contatto per riscaldare rapidamente i metalli conduttivi inducendo corrente nel pezzo. L’induzione non utilizza un elemento riscaldante o una fiamma per il trasferimento termico. Al suo posto, una corrente alternata attraversa il dispositivo creando un campo magnetico circostante. Man mano che il campo magnetico attraversa il pezzo conduttivo, crea correnti parassite al suo interno. La resistenza del metallo contrasta il flusso delle correnti parassite, generando calore nel pezzo. Il pezzo diventa esso stesso elemento riscaldante, perché il calore viene dall’interno, il che rende l’induzione molto efficiente perché c’è poca dispersione di calore durante il processo.
Questa tecnologia aiuta ad affrontare molte delle preoccupazioni relative alla sicurezza, all’efficienza e alla qualità associate ad altri metodi più noti di preriscaldo dei tubi.
Molte officine di fabbricazione utilizzano una fiamma libera dalla torcia, semplicemente perché è un metodo facile, proprio per la sua configurazione rapida e semplice. Inoltre, molte di queste officine hanno già una torcia disponibile, con cui gli operatori di saldatura hanno familiarità, il che rende il costo di investimento iniziale inferiore.
Tuttavia, il preriscaldo con fiamma libera può essere un metodo piuttosto inefficiente rispetto al riscaldamento a induzione a rotazione, poiché gran parte del calore va disperso nell’aria. Tende anche a essere più costoso nel lungo termine a causa dell’uso di materiali di consumo. Pone inoltre dei rischi per la sicurezza e genera dei fumi. Nello specifico, vi è un maggiore rischio potenziale di ustione con questo metodo; richiede lo stoccaggio di gas esplosivi, solitamente propano o propilene; e i lavoratori sono costantemente esposti a fumi di monossido di carbonio. Un altro problema è dovuto al riscaldamento non uniforme, dato che l’area direttamente sotto la fiamma si riscalda più del resto del pezzo.
Il riscaldamento a resistenza, che utilizza piastre riscaldanti in ceramica avvolte attorno al pezzo, è una forma elettrica di preriscaldo utilizzato da alcune officine. Le piastre in ceramica utilizzate nel riscaldamento a resistenza spesso si riscaldano a oltre 1000 °C, quindi devono essere lasciate raffreddare prima di poter essere rimosse, per evitare il rischio di ustione. Questa fase di raffreddamento necessaria, più il processo di configurazione più lungo, incide sui tempi della fase di preriscaldo. Inoltre, i cavi e i fili necessari per il riscaldamento a resistenza rendono questo metodo meno adatto per le applicazioni di saldatura su tubi laminati.
Il riscaldamento a resistenza viene tipicamente eseguito a contratto, il che significa che le officine di fabbricazione pagano gli appaltatori di riscaldamento per fornire l’attrezzatura e il personale per eseguire il lavoro. Avere un contratto di questo tipo evita i costi di manutenzione delle attrezzature per l’officina, ma può tradursi, a lungo termine, in tempi e costi aggiuntivi dovuti alla necessità di ricorrere ogni volta a un appaltatore esterno per il lavoro. I processi di configurazione e raffreddamento impiegati con il riscaldamento a resistenza implicano inoltre che l’appaltatore possa rimanere inattivo in attesa che il pezzo successivo sia pronto, il che potrebbe incrementare ulteriormente i costi.
Produttività e facilità d'uso
La tecnologia di induzione a rotazione è progettata per essere più semplice e veloce da configurare rispetto al metodo con fiamma libera. È anche facile da spostare o riposizionare. Il braccio incernierato e il montaggio dell’induttore a rotazione su un cavalletto standard per tubi consentono all’operatore di saldatura di allineare la testa a induzione sul tubo. Il generatore riconosce l’attacco, quindi gli utenti devono solo impostare l’output massimo e il tempo. Il tempo di configurazione si riduce in modo significativo rispetto ad altri sistemi di preriscaldo elettrico.
Il riscaldamento a induzione può portare rapidamente il pezzo a temperatura e mantenere la macchina a un’uscita costante, il che è ottimale per ottenere livelli di temperatura uniformi. Questa velocità e uniformità contribuiscono a renderlo un metodo di riscaldamento efficiente per gli operatori di saldatura.
Un confronto in termini di sicurezza
I rischi per la sicurezza e i rischi di ustione sono da considerare sia per il riscaldamento a fiamma libera sia a resistenza. L’induzione non ha un elemento che trasferisce il calore, dato che questo viene generato all’interno del pezzo. Questa tecnologia riduce il rischio di ustioni e crea un ambiente più sicuro per l’operatore di saldatura. Il riscaldamento a induzione (e a resistenza) elimina anche la necessità di stoccare gas esplosivi, eliminando quindi anche il rischio potenziale correlato.
Affaticamento e comfort dell’operatore: altri due fattori da considerare. Con la fiamma libera, la torcia riscalda l’aria della zona circostante, mentre con il riscaldamento a induzione è solo il pezzo a generare il calore. Questo contribuisce a creare un ambiente più confortevole e può anche ridurre l’affaticamento dell’operatore.
Anche i fumi e il rumore generati con il metodo della fiamma libera rendono l’ambiente meno confortevole per gli operatori, con un impatto sull’affaticamento e la sicurezza. I rischi potenziali legati a queste problematiche sono mitigati dal riscaldamento a induzione (così come dal riscaldamento a resistenza).
Riscaldamento uniforme
Mantenere temperature costanti è particolarmente critico, soprattutto quando si saldano gli acciai ad alta resistenza utilizzati oggi. Tuttavia, il metodo a fiamma libera richiede un controllo manuale continuo della temperatura e il calore può variare all’interno del pezzo. Con il riscaldamento a resistenza, i singoli rivestimenti ceramici utilizzati possono bruciarsi, il che porta a un riscaldamento non uniforme.
La tecnologia a induzione a rotazione fornisce calore costante mentre il tubo ruota: si ottiene così un riscaldamento più uniforme in tutta la parte e si riducono i punti caldi e freddi. La tecnologia offre una temperatura massima di preriscaldamento di 315℃ nelle applicazioni a rotazione, e può preriscaldare tubi di 20 cm e oltre di diametro. È possibile utilizzare più sistemi per riscaldare diametri maggiori.
Considerazioni sui costi
Dato che spesso il riscaldamento a resistenza viene subappaltato, può comportare dei costi più elevati per le officine di fabbricazione. Il riscaldamento a fiamma libera ha un costo iniziale inferiore, ma è più costoso a lungo termine a causa dell’uso di materiali di consumo e di potenziali costi più elevati dovuti ai problemi di sicurezza. Il metodo a fiamma libera richiede inoltre personale aggiuntivo per il controllo antincendio durante il processo di riscaldamento, il che contribuisce al costo complessivo e incide sulla produttività.
L’investimento iniziale nel riscaldamento a induzione a rotazione è più elevato, ma il ritorno sull’investimento aumenta nel corso della vita utile dell’attrezzatura. È una tecnologia più efficiente e, quindi, meno costosa da gestire su base oraria. Inoltre, può ripagarsi permettendo una maggiore produttività e per i vantaggi in termini di sicurezza che offre.
Sebbene l’induzione a rotazione riguardi solo il processo di preriscaldo, il generatore a cui si collega è compatibile con altri accessori e utensili. Ciò significa che l’attrezzatura può essere utilizzata per altre funzioni, tra cui il bakeout per l’idrogeno, il shrink fit e il trattamento termico post-saldatura, aumentandone così la versatilità e il valore dell’investimento.
In conclusione
È importante tenere in conto la sicurezza, la qualità e i problemi ambientali associati ai diversi metodi di preriscaldo. Man mano che un numero crescente di lavori richiede il preriscaldo elettrico, poter utilizzare il riscaldamento a induzione durante la saldatura di tubi laminati può aumentare produttività, qualità e sicurezza, fornendo alle officine di fabbricazione un’alternativa interessante.
