Очиститель сварочного дыма для поста сварки титановых сплавов

Многие думают, что для сварки титана подойдет любой дымосос — и это первая ошибка. Титан, особенно сплавы, при нагреве выделяет не просто 'дым', а сложную смесь оксидов, частиц размером меньше микрона, и если говорить про некоторые марки с легирующими добавками — то там могут быть и летучие соединения, которые обычный фильтр с бумажным картриджем просто не уловит. Я видел цеха, где ставили стандартные установки для чермета, а потом удивлялись, почему у операторов першит в горше даже через месяц работы — фильтры меняли, но проблема была в другом: в неправильном расчете воздухообмена и в самой конструкции улавливания у источника.

Почему титан — это отдельная история

Здесь дело не только в температуре плавления. Когда варишь, скажем, ВТ6 или ВТ20, дым получается очень легкий, почти невидимый на первых порах, но крайне 'липкий' — мелкодисперсная пыль оседает не сразу, а зависает в зоне дыхания сварщика. Обычные отсосы с верхней вытяжкой тут плохо работают: тепловой поток от титана слабее, чем от стали, дым не так активно поднимается вверх. Приходится либо максимально приближать приемный патрубок к дуге, либо использовать полностью закрытые посты с принудительной подачей чистого воздуха в маску. Но второй вариант — дорого и не всегда удобно для крупногабаритных изделий.

Один из наших заказчиков, который делает узлы для авиастроения, сначала попробовал адаптировать систему от обычной MIG/MAG сварки. Установили мощный вентилятор, фильтры тонкой очистки класса F7 — вроде бы все по нормативам. Но через пару недель эксплуатации на внутренних стенках воздуховодов обнаружился серовато-белый налет, очень плотный, почти как мел. Оказалось, что это как раз те самые оксиды титана, которые прошли через предварительный фильтр и осели уже в системе. Пришлось переделывать схему: ставить предварительный электростатический осадитель для агломерации частиц прямо на входе, и только потом — фильтрующие кассеты. Это увеличило стоимость, но зато воздуховоды теперь чистые, а замена основных фильтров требуется раз в полгода, а не каждый месяц.

Еще нюанс — искры. При сварке титана их почти нет, поэтому многие расслабляются и не думают о противопожарной защите системы аспирации. А зря: титановая пыль в смеси с воздухом может быть взрывоопасна, особенно если она накапливается в бункере или в самом фильтре. В одной лаборатории, где варили мелкие детали, чуть не случилось возгорания из-за статического разряда внутри пластикового воздуховода. С тех пор я всегда советую либо заземлять все элементы системы, либо использовать антистатические материалы и обязательный искрогаситель на входе, даже если кажется, что он не нужен.

Оборудование: на что смотреть, кроме паспортных данных

В спецификациях часто пишут 'производительность 1500 м3/ч' или 'степень очистки 99,9%'. Но эти цифры в вакууме мало что значат. Для титана критичен не только объем прокачанного воздуха, но и скорость всасывания именно в зоне сварки — так называемая 'захватывающая скорость'. Если она меньше 0,5 м/с, часть дыма гарантированно уйдет в цех. Мы проверяли это на практике: ставили анемометр рядом с горелкой и смотрели, как меняются показания при разных положениях отсоса и разных режимах сварки. Часто оказывалось, что паспортная производительность достигается только при полностью чистых фильтрах, а уже после двух недель работы она падает на 20-30%. Поэтому лучше брать установку с запасом по мощности и, что важно, с индикатором засорения фильтра — чтобы обслуживание было по факту, а не по графику.

Фильтрующие материалы — отдельная тема. Синтетические нетканые материалы типа полиэстера хорошо держат крупную пыль, но для субмикронных частиц от титана лучше показывают себя картриджи со слоем из стекловолокна или с мембраной PTFE. Они, конечно, дороже, и сопротивление у них выше, но срок службы в таких условиях в разы больше. Кстати, о замене: в некоторых моделях очистителей картриджи расположены так, что при замене оператор неминуемо вдыхает облако накопленной пыли. Хорошие системы имеют конструкцию 'закрытой замены' или встроенные механизмы выбивания пыли в закрытый контейнер. На это стоит обратить внимание, если речь идет о регулярной работе.

Здесь могу упомянуть, что у ООО Циндао Ливэй Экологические Технологии в ассортименте есть как раз установки, которые проектировались с учетом подобных нюансов. Я не рекламирую, а просто констатирую факт: на их сайте https://www.powerfumextraction.ru видно, что линейка продукции охватывает как раз области, где требуется работа с мелкими и опасными аэрозолями — сварка, шлифовка, лазерная резка. В описаниях к оборудованию я заметил акцент на возможность комплектации разными типами фильтров вплоть до HEPA, что для титана очень актуально. Их техподдержка, с которой мне приходилось сталкиваться, достаточно компетентно отвечала на вопросы по расчёту воздухообмена для конкретного поста сварки титановых сплавов, а не отсылала к общим инструкциям.

Организация поста: часто упускаемые детали

Даже самый дорогой очиститель не сработает эффективно, если неправильно организовано рабочее место. Идеальный вариант — это полностью закрытая кабина с подпором воздуха и нижним отсосом. Но так почти никто не делает, потому что неудобно. Чаще стоит открытый пост, и тут главное — расположение отсоса. Наш опыт показывает, что для ручной аргонодуговой сварки титана лучше всего работает комбинация: фоновый отсос сзади и сбоку от сварщика (чтобы улавливать общий фон) + гибкий рукав с магнитным креплением, который оператор может перемещать вплотную к шву. Этот рукав должен быть небольшого диаметра, чтобы сохранялась высокая скорость всасывания именно в точке образования дыма.

Освещение — еще один момент. Если над постом висит мощная лампа, она создает восходящий тепловой поток, который может мешать движению дыма к отсосу. Приходится либо смещать светильники, либо использовать боковое освещение. Мелочь, но она влияет.

И конечно, обучение оператора. Можно сто раз объяснить, что рукав отсоса нужно держать в 10-15 см от дуги, но на практике, когда нужно аккуратно вести шов в неудобном положении, про это забывают. Мы ввели правило: сначала проводим пробную сварку с замером аэрозоля в зоне дыхания с включенной и выключенной локальной вытяжкой. Когда человек видит разницу в показаниях прибора своими глазами — он начинает относиться к оборудованию не как к помехе, а как к части своего инструмента. Это, пожалуй, самый важный этап.

Экономика вопроса: дешевле — не значит проще

Попытки сэкономить на системе очистки для титана почти всегда выходят боком. Один знакомый цех купил б/у установку для улавливания пыли от плазменной резки. Вроде бы мощная, фильтры новые поставили. Но через три месяца эксплуатации начались проблемы с вентилятором — лопасти покрылись таким плотным слоем титановой 'муки', что дисбаланс привел к вибрациям и поломке подшипников. Ремонт и простой обошлись дороже, чем изначальная покупка специализированного очистителя. Специализированного — это значит, что в нем учтены именно эти риски: легкая, но абразивная пыль, необходимость легкого доступа для чистки вентилятора и камеры, стойкие к истиранию поверхности воздуховодов.

Стоимость владения — это не только цена аппарата. Это расходники (фильтры), электроэнергия (мощный вентилятор может 'накрутить' прилично), обслуживание. Для титановых сплавов интервалы замены фильтров нужно определять экспериментально, а не по рекомендациям для стали. Мы обычно ставим пробный фильтр и взвешиваем его раз в неделю, строим график накопления массы. Так можно точно спрогнозировать расход и бюджет.

Иногда выгоднее выглядит централизованная система аспирации на несколько постов, но для титана я бы был осторожен. Если в цеху варят еще и сталь, алюминий, то смешивать все потоки в одну систему — не лучшая идея. Фильтры забиваются разнородной пылью, утилизировать ее сложнее. Локальные очистители на каждый пост, хоть и требуют больше точек обслуживания, дают больше гибкости и контроля. Особенно если производство опытное или мелкосерийное, когда сегодня варим титан, а завтра — инконель.

Вместо заключения: субъективные наблюдения

За годы работы сложилось стойкое впечатление, что эффективность системы очистки на 30% зависит от оборудования и на 70% — от того, как ее интегрировали в процесс и приучили людей ей пользоваться. Можно поставить суперсовременный немецкий агрегат, но если шланг мешает и его убирают в сторону — толку ноль. Поэтому сейчас при подборе мы всегда просим предоставить видео рабочего процесса или лучше — выезжаем на место. Смотрим, как именно стоит сварщик, как движется изделие, где находятся баллоны, где складируются заготовки. Только после этого можно предложить что-то адекватное.

Что касается конкретно очистителей сварочного дыма для поста сварки титановых сплавов, то тут нет универсального ответа. Для аргонодуговой сварки мелких швов подойдет одна модель, для автоматической сварки под флюс — уже другая, с усиленной защитой от попадания флюса в систему. Главное — не верить на слово красивым цифрам, а запрашивать реальные протоколы испытаний на улавливание именно оксидов металлов определенной дисперсности. И всегда, всегда закладывать возможность модернизации или изменения конфигурации. Потому что технология не стоит на месте, и то, что работает сегодня, завтра может потребовать доработки. А переделывать готовую систему всегда дороже.

В конце концов, речь идет о здоровье людей и о стабильности самого процесса сварки — титан чувствителен к чистоте зоны сварки. Поэтому очиститель дыма — это не просто 'коробка с фильтром', а часть технологической цепочки. И относиться к его выбору нужно соответственно.