Hướng dẫn mua máy đo nồng độ oxy trong hàn ống inox vi sinh

Sự tồn tại của oxy là cực kỳ quan trọng cho cuộc sống. Nhưng trong công nghiệp hàn, sự vắng mặt của nó lại có ý nghĩa hơn và đóng một vai trò quan trọng để đạt kết quả tốt nhất trong hàn ống, đặc biệt là ứng dụng yêu cầu độ sạch như hàn đường ống inox vi sinh. 

Khí trơ yêu cầu loại trừ oxy khỏi vùng hàn trong quá trình hàn. Còn khí bảo vệ (thường là argon) là khí sạch dùng để đuổi oxy mặt sau của mối hàn cần để đảm bảo nồng độ oxy thấp hoặc được kiểm soát ở mặt sau của mối hàn. Ở mặt trước của mối hàn, dòng khí trơ (với điều kiện là không bị rò rỉ) loại trừ hiệu quả oxy khỏi vùng hàn. Ở mặt sau của mối hàn, các biện pháp phòng ngừa đặc biệt phải được thực hiện để ngăn chặn quá trình oxy hóa.

Với máy phân tích, máy đo nồng độ oxy kỹ thuật số, thợ hàn có thể tiết kiệm khí xông ( argon) trong khi vẫn đảm bảo đạt được các mối hàn chất lượng cao, có thể lặp lại và không bị oxy hóa.

Giá trị nồng độ oxy còn lại trong đường ống hàn, ngưỡng đặt thường nhỏ hơn 60 ppm (phần triệu) đối với thép không gỉ - inox, tương đương với 0,05% oxy trong một thể tích đo nhất định. Giá trị này, mức PPM sẽ được người vận hành xác định theo thông số kỹ thuật của ngành. 

Đối với lĩnh vực hàn vi sinh, thang đo ppm được sử dụng phổ biến hơn thang đo % vì người vận hành quan tâm nhất đến các giá trị thấp để đảm bảo mối hàn sạch nhất.  

Ví dụ về mức độ cháy nhiệt màu so với hàm lượng oxy còn lại được hiển thị bên dưới:

Công nghệ đo nồng độ oxy  

Máy phân tích nồng độ oxy sẽ sử dụng các loại đầu dò hoặc cảm biến khác nhau, tùy thuộc vào môi trường chúng được sử dụng. 

Hiện có nhiều công nghệ để phát hiện và theo dõi liên tục nồng độ oxy. Độ tin cậy và độ chính xác của các chỉ số oxy là rất quan trọng để các kỹ thuật viên đưa ra quyết định theo thời gian thực cho các hoạt động của họ. Mỗi công nghệ đo lường có thể phù hợp hơn trong các ứng dụng cụ thể và tất cả đều có một số hạn chế. Các công nghệ bao gồm: Điện hóa, oxit zirconium, Thuận từ (Paramagnetic) và Quang Học. Mỗi phương pháp có ưu nhược điểm của riêng nó. 

Máy đo nồng độ oxy hàn trong môi trường khí trơ (argon) chủ yếu sử dụng sensor là công nghệ oxit zirconium ( Zirconium-oxide) và điện hoá.  Trong đó oxit zirconium là công nghệ sensor oxy chính trong các máy đo với hàn ống inox orbital. 

Ưu điểm Zirconium-oxide:

•  Cảm biến mạnh mẽ và ổn định với tuổi thọ cảm biến hơn 10 năm, không cần bảo trì
•  Phạm vi đo rộng, có thể đo về mức thấp nhất 0-5 ppm.

Nhược điểm:

•  Không thể được sử dụng trong môi trường khí dễ cháy
•  Cần calib, hiệu chuẩn hàng năm. 

Nguyên lý hoạt động của máy phân tích khí oxy trong hàn TIG

Thiết bị chứa một máy bơm nhỏ hút mẫu liên tục từ khí xông (argon) trong vùng hàn. Mẫu này được đưa vào một máy dò zirconium đặc biệt rất nhạy cảm với sự hiện diện của oxy. Cảm biến zirconia là một tế bào nồng độ oxy ở trạng thái rắn với chất điện phân gốm rắn. Nó có đặc tính tạo ra một emf (điện áp) nhỏ khi có oxy. Mối quan hệ giữa emf được tạo ra bởi máy dò và nồng độ oxy được hiểu rõ và có độ lặp lại cao. Điều này có nghĩa là máy dò có thể được hiệu chuẩn trực tiếp theo đơn vị nồng độ oxy. Cảm biến loại này có thể được sử dụng để đo nồng độ từ vài ppm cho đến 100% oxy. Chúng rất đáng tin cậy, hiệu chuẩn ổn định trong thời gian dài (năm) và máy dò được hiệu chuẩn để sử dụng với nồng độ ppm thấp như trong ứng dụng hàn sẽ không bị bão hòa hoặc cho thấy bất kỳ sự xuống cấp nào khi tiếp xúc với nồng độ oxy cao (ví dụ như không khí).

Máy đo nồng độ oxy hàn cầm tay Oxy Smart

Như vậy về nguyên lý của máy đo oxy chung dùng cảm biến là: Máy phân tích oxy chứa một cảm biến oxy phản ứng với oxy trong khí quyển hoặc trong dòng khí. Cảm biến oxy sẽ tạo ra một dòng điện nhỏ tỷ lệ với mức oxy mà nó đang phản ứng. Máy phân tích oxy chuyển đổi dòng điện thành mức ppm hoặc phần trăm oxy, sau đó được hiển thị trên màn hình của máy phân tích oxy hoặc được sử dụng để kích hoạt cảnh báo quy trình.

Hướng dẫn lựa chọn máy đo nồng độ  oxy trong hàn ống vi sinh 

Bước 1: Chọn Khả năng đo lường

Bước đầu tiên sẽ là chọn phạm vi đo oxy mà bạn sẽ muốn theo dõi trong ứng dụng của mình

Thường đối với hàn vi sinh, thiết bị đo được tin dùng phải có khả năng đo theo phần triệu ( PPM) không sử dụng thiết bị chỉ đo theo phần trăm (%). Sự khác biệt chính giữa hai đại lượng đo là lượng oxy hiện diện để đo. Người ta có thể dễ dàng chuyển đổi qua lại giữa hai loại, 20,9% tương đương với 209.000 ppm oxy. PPM thường được sử dụng khi oxy được đo cần hiển thị được ở mức dưới 1000 ppm. 

Để người vận hành có thể bắt đầu hàn công nghiệp, mức oxy thông thường phải giảm từ 1.000 ppm đến 100 ppm. Với hàn vi sinh con số này có thể ở mức dưới 50-30 ppm trong dược phẩm, hoặc thấp hơn nữa gần về 0-5 ppm trong bán dẫn. 

Trong máy đo nồng độ Oxy, đừng lựa chọn các máy chỉ hiển thị nồng độ oxy theo %,  vì con số % rất dễ gây nhầm lẫn. Oxy về mức 0,01% (100 ppm) đã là không thể chấp nhận trong ngành ngành dược. Con số 0,01% O2 tưởng là rất ít nhưng thực tế nó vẫn là quá lớn trong hàn ống inox vi sinh sạch, nhất là trong hàn orbital. 

Ví dụ : Với ngành bia và thực phẩm bạn có thể mua máy đo Aquasol Pro Ox-100. Máy này chỉ đo về được mức thấp nhất là 100 ppm do dùng sensor điện hoá không phải Zirconium-oxide, khi về đến mức đó bạn có thể tiếp tục xông khí và đợi thêm vài phút là có thể hàn. Nhưng với ngành bán dẫn và dược phẩm, nơi yêu cầu chính xác, thiết bị này không phù hợp, cần model khác đo được và hiển thị được dưới 100ppm như Aquasol POM®-5B hoặc Orbitec Oxy smart sử dụng Zirconium-oxide

Aquasol Pro Ox-100 và các máy chỉ đo về mức 100 ppm mang trong mình ưu và nhược điểm của sensor điện hoá là: 

Ưu điểm: 

•  Nhỏ & rẻ.
•  Dễ dàng tích hợp với thiết bị điện tử.
•  BẬT mở máy sử dụng ngay lập tức.

Nhược điểm

•  Tuổi thọ sensor từ 24 đến 36 tháng ( trong khi Zirconium-oxide đến hơn 10 năm)
•  Chịu ảnh hưởng của nhiệt độ và độ ẩm
•  Giới hạn đo chỉ đo được nồng độ oxy về 100 ppm ( trong khi Zirconium-oxide đo đến hơn 0-5 ppm)

Chắc chắn là máy càng đo được ở mức oxy ppm còn lại bên trong đường ống càng thấp thì giá bán càng cao. Đây là đặc điểm dễ nhận ra nhất khi lựa chọn máy dựa trên ngân sách. 

Máy đo nồng độ oxy hàn Aquasol Pro OX-100

Bước 2: Chọn kiểu máy phân tích

Bước thứ hai sẽ là quyết định kiểu máy phân tích nồng độ oxy hàn trong xông khí phù hợp dựa trên ứng dụng và mục đích sử dụng dự kiến của nó.

Có 2 loại máy chính trong hàn TIG khí trơ: 

•  Máy cầm tay, linh hoạt mọi vị trí.

Máy đo nồng độ oxy xông khí hàn orbital Orbitec Oxy smart 5-999 ppm

•  Máy để bàn, kết nối với máy hàn orbital tự động, máy sẽ chỉ hàn khi đạt mức nồng độ oxy lập trình trước. Ví dụ bạn lập trình 30 ppm thì máy hàn orbital sẽ chỉ hàn tự động khi nồng độ Oxy về mức này. 

Máy đo nồng độ oxy để bàn kết nối máy hàn orbital, hàn ống inox vi sinh tự động 5-999 ppm

Để chọn máy phân tích oxy tốt nhất cho hàn TIG, hãy lưu ý thêm như sau: 

•  Máy phân tích oxy có bơm không? Tránh sử dụng máy hút cầm tay (bóp tay) vì chúng tạo ra áp suất thay đổi (xung) và ảnh hưởng đến việc đọc cảm biến. Bơm siêu nhỏ điện tử, liên tục được ưa chuộng hơn nhiều trong máy phân tích.
•  Bạn cần phát hiện O2 thấp đến mức nào? Tùy thuộc vào ứng dụng hàn của bạn và các kim loại được sử dụng, 100 ppm có thể đủ. Trong trường hợp này, máy phân tích oxy có độ phân giải 0,01% (100 ppm) và cảm biến điện hóa sẽ hoạt động tốt. Nếu ứng dụng hàn của bạn yêu cầu mức O2 rất thấp (xuống tới 10 ppm hoặc thậm chí 1 ppm), bạn sẽ cần máy phân tích oxy 1 ppm. Đối với những lần đọc nồng độ cực thấp này, bạn sẽ cần một máy phân tích có cảm biến zirconia.
•  Tôi cần những phụ kiện gì? Thông thường, máy phân tích oxy đi kèm với ống dẫn, bộ lọc, hộp đựng và đầu dò bằng thép không gỉ.
•  Ngân sách? Máy phân tích oxy để hàn dao động từ 30-50 triệu đồng. Thông thường, bạn có thể mua cảm biến điện hóa nhạy với 100 ppm với giá dưới gần 30 triệu. Cảm biến dựa trên Zirconia (1 ppm) được bán với giá 40 triệu -50 triệu trở lên. 
•  Giấy chứng nhận hiệu chuẩn? Đảm bảo chứng nhận hiệu chuẩn đề cập đến vị trí hiệu chuẩn, tiêu chuẩn và tất cả các chi tiết kỹ thuật, kể cả ngày hiệu chuẩn.

Máy phân tích nồng độ oxy hàn Orbital/ hàn TIG của Orbitec - Bước đầu tiên để có mối hàn hoàn hảo

Làm sạch chính xác là điều cần thiết để kiểm soát chất lượng mối hàn, đặc biệt khi hàn các vật liệu chống ăn mòn, hợp kim cao. Máy phân tích oxy của chúng tôi có thể được kết nối với bộ điều khiển máy hàn orbital của Orbitec để theo dõi chất lượng lọc ID bên trong ống như một phần của các thông số lịch trình hàn được lập trình (ngoại trừ máy cầm tay Oxy Smart). Giá trị oxy đã nhập (tính bằng ppm) trong bộ điều khiển là tùy ý. Nếu không có quy định bắt buộc nào khác, giá trị < 30 ppm thường là đủ khi bắt đầu quá trình hàn. Quá trình hàn sẽ không bắt đầu cho đến khi giá trị đo được giảm xuống dưới ngưỡng được lập trình. Máy phân tích được hiệu chuẩn để đo trong phạm vi liên quan đến hàn dưới 30ppm cho đến độ chính xác +/- 2ppm.

Tất cả các máy đo oxy của Orbitec đều có thể đo được về đến 0-5 ppm. 

Máy đo nồng độ oxy hàn Oxy EVO để bàn, kết nối máy hàn orbital tự động

Máy đo nồng độ oxy là một thiết bị có thể chứng minh là không thể thiếu đối với một số ứng dụng nhất định của hàn TIG để đảm bảo mối hàn không bị oxy hóa cũng như không bị lỗi. Khi hàn các ống thép không gỉ mà không có khí trơ, bong bóng do oxy hình thành trong đường vũng hàn khi hoá rắn có thể gây ra hiện tượng rỗ khí. Tuy nhiên, quyết định mua máy phân tích oxy khi mua nguồn điện hàn TIG cần được cân nhắc cẩn thận để xác định xem có cần thiết hay không.

Bảo quản máy đo nồng độ oxy

•  Lưu trữ máy phân tích oxy của bạn ở nhiệt độ phòng bình thường.
•  Cất nó cách xa các nguồn điện từ hoặc từ tính, chẳng hạn như điện thoại hoặc thiết bị điện tử.
•  Lưu trữ nó trong một môi trường sạch sẽ không có bụi. Nếu nó đi kèm với hộp đựng, hãy sử dụng nó để bảo vệ chắc chắn.
•  Bảo quản nó cách xa mọi khí thải, hơi đậm đặc hoặc hóa chất mạnh có thể gây nhiễm độc cho cảm biến.
•  Lưu trữ nó ở nơi ổn định, nơi không có rung động hoặc lắc liên tục.

Kết luận: 

•  Máy phân tích, máy đo oxy rất quan trọng để duy trì mức oxy thấp trong môi trường hàn.
•  Những thay đổi nhỏ về nồng độ oxy có thể có tác động đáng kể đến chất lượng của mối hàn.
•  Đầu tư vào máy phân tích oxy có thể tiết kiệm thời gian và tiền bạc bằng cách giảm nguy cơ khuyết tật hàn.
•  Hiện nay có các mẫu máy phân tích oxy cầm tay và cố định có giá cả phải chăng trên thị trường.

Bài viết của công ty 3N Tech, vui lòng ghi rõ nguồn khi trích dẫn. Bạn có thể gọi điện trực tiếp cho chúng tôi theo số 0917 726 192 hoặc email info@3ntechvietnam.com