расходомеры сварочных газов

Когда говорят про расходомеры сварочных газов, многие представляют себе простой прозрачный колпачок с шариком внутри — ротаметр. И вроде бы все просто: газ идет, шарик поднялся до нужной метки — можно варить. Но на деле это одна из самых частых точек сбоя в подготовке к сварке, особенно когда речь идет о полуавтоматах или аргоновой сварке ответственных конструкций. Самый распространенный косяк — не проверить точность этого самого ротаметра после замены баллона или после долгого простоя. А он может ?врать?, причем так, что внешне дуга будет стабильной, но пористость в шве потом обеспечена. Это не прибор для галочки, это первичный датчик для контроля одного из главных параметров — защитной атмосферы.

Почему ?шарик в колбе? — это только начало

Начну с банального. Большинство ротаметров на входе в пост — тахометрические, с поплавком. Их калибруют под определенный газ и давление. Поставил вместо аргона, скажем, гелий-аргоновую смесь — показания уже не те. Давление в магистрали ?гуляет? — показания тоже. И ладно, если работаешь с черным металлом толстым, там есть запас. А попробуй сварить тонкостенную нержавейку или титан, где избыток или недостаток газа в пару литров в минуту уже критичен. Тут начинаешь понимать, что нужен прибор посерьезнее.

Я сталкивался с ситуациями на монтаже, когда приезжаешь на объект, а там стоит пост с двумя горелками от одного редуктора, и на каждой — свой ротаметр. И сварщики жалуются, что при одновременной работе у одного газа ?не хватает?. А причина банальна — падение давления в линии при большом расходе, и поплавок в одном из расходомеров просто не поднимается до нужного уровня, хотя фактический поток есть. Приходилось ставить отдельные редукторы на каждый пост или переходить на регуляторы с манометрами высокого и низкого давления и более стабильными калиброванными жиклерами.

Отсюда и первое правило, которое теперь для меня очевидно: для любой более-менее ответственной работы ротаметр — это индикаторная, грубая прикидка. Для точного контроля и, что важнее, воспроизводимости параметров сварки от смены к смене нужны расходомеры сварочных газов другого типа — тепловые, ультразвуковые. Они, конечно, дороже, но считают именно объем/массу прошедшего газа, а не скорость потока, зависящую от давления.

Переход на цифру: ожидание vs реальность

Пару лет назад мы пробовали внедрить на участке TIG-сварки цифровые тепловые расходомеры одной известной марки. Идея была здравая: точный контроль, возможность вести журнал расхода по изделиям, сигнализация при падении потока ниже уставки. На бумаге все отлично. На практике же вылезли нюансы.

Во-первых, чувствительность. Она оказалась избыточной для условий цеха. Малейшая вибрация от работающего рядом оборудования, скачок напряжения в сети — на дисплее моргали цифры. Сварщики, люди консервативные, сразу начали говорить, что прибор ?глючит?. Во-вторых, зависимость от температуры окружающего воздуха. Тепловой принцип основан на измерении охлаждения нагретого элемента потоком. Зимом у открытых ворот цеха температура возле постов падала, и прибор начинал завышать показания. Пришлось делать индивидуальную калибровку под рабочий диапазон температур.

Но главный урок был даже не в этом. Мы поняли, что сама по себе точность прибора — ничто без правильного места его установки. Ставить его прямо на выходе из редуктора, до газового шланга — ошибка. Любая утечка в муфтах, самом шланге или горелке после расходомера им не фиксируется. Газ-то ушел из баллона и прошел через счетчик, но до сварочной ванны не дошел в полном объеме. Поэтому правильная точка — как можно ближе к горелке, лучше прямо на ней. Но это уже совсем другие, более компактные и дорогие модели.

Случай из практики: когда экономия на приборах бьет по карману

Хочу привести пример, не связанный напрямую со сваркой, но очень показательный в контексте важности точного измерения расхода. Мы как-то взаимодействовали со специалистами из компании ООО Шицзячжуан Цзинькэнь Технологии (их сайт — jinken.ru). Они — крупные китайские производители оборудования для магнитного обогащения руды. Так вот, в их технологических линиях, где используется флотация и магнитная сепарация, критически важен точный контроль расхода различных сред: воды, суспензий, реагентов, сжатого воздуха для аэрации.

Они рассказывали, как на одном из рудников пытались сэкономить, поставив простейшие механические расходомеры на подачу флокулянта. В итоге из-за неточного дозирования реагента эффективность обогатительной линии упала, процент извлечения ценного компонента снизился. Перерасход реагента за полгода перекрыл стоимость десятка современных электромагнитных или ультразвуковых расходомеров. Они это быстро осознали и теперь в свои комплектные установки, вроде полностью автоматической промывочной магнитной сепарации, закладывают точные системы контроля. Принцип тот же: нельзя управлять процессом, не измеряя его ключевые параметры точно. Будь то тонны рудной пульпы в час или литры аргона в минуту на сварочном посте.

Этот пример заставил задуматься. Мы часто воспринимаем расходомеры сварочных газов как расходный аксессуар, как сопло или вольфрамовый электрод. А по сути, это такой же важный измерительный инструмент, влияющий на качество выходного продукта — сварного соединения. На обогатительной фабрике неверное измерение ведет к потере концентрата, на сварочном производстве — к браку, переделкам и, в худшем случае, к авариям.

Что в итоге стоит на наших постах сейчас

После всех проб и ошибок мы пришли к гибридной системе. Для рутинных работ, где требования к качеству шва стандартные (например, сварка конструкций из углеродистой стали), остались обычные, но качественные ротаметры. Их плюс — наглядность, ремонтопригодность, независимость от электричества. Но мы жестко завязали их в регламент: обязательная проверка и, при необходимости, калибровка раз в квартал по эталонному прибору.

Для ответственных участков — сварка сплавов, тонкого металла, работы по процедурам NDT — поставили цифровые тепловые расходомеры с выходом 4-20 мА. Их показания выводятся на общий пульт, и мастер может в реальном времени видеть расход по каждому посту. Это сразу отсекло массу споров: сварщик говорит, что все выставил правильно, а брак по пористости. Смотрим лог — а там в момент сварки были просадки расхода. Причина нашлась быстро: перегнутый шланг.

Самое главное изменение — в подходе. Мы перестали считать расходомер просто ?краником?, которым открыл газ. Это контрольно-измерительный прибор. И его показания теперь — такая же обязательная запись в технологической карте на операцию, как сила тока или скорость сварки.

Неочевидные моменты, о которых редко пишут в инструкциях

В заключение — пара наблюдений, которые не найдешь в паспорте на прибор. Первое — влияние загрязнений. Газ из баллона теоретически чистый. Но на практике в магистраль может попасть пыль, конденсат, частицы масла из компрессора (если речь о воздухе для плазменной резки). Для механического ротаметра это может означать заклинивание поплавка или истирание канала. Для теплового — постепенное загрязнение чувствительного элемента и дрейф показаний. Поэтому обязательный фильтр-влагоотделитель перед любым точным расходомером — must have.

Второе — инерционность. Особенно у ротаметров. Резко открыл клапан — поплавок подскакивает и отскакивает, стабилизируется не сразу. Сварщик, торопясь, может начать сварку, когда показания еще не устоялись. Нужно приучать к паузе в пару секунд после подачи газа. Цифровые приборы в этом плане лучше, они выводят усредненное значение почти мгновенно.

И последнее. Самый надежный, хоть и не технологичный, способ проверки — субъективный, но опытный. Поднес руку с зажженной зажигалкой к выходу горелки — пламя отклонилось стабильно и с характерным шипением. Или послушал звук истекающего газа, приложив шланг к уху. Это не заменяет прибор, но в полевых условиях, когда нет уверенности в оборудовании, такие ?дедовские? методы могут спасти от грубого брака. Но опять же, это не метод для воспроизводимого, документируемого производства. Тут без нормальных расходомеров сварочных газов уже никак.