บทนำเกี่ยวกับวิธีการเชื่อมท่อเหล็กทั่วไป

ในปัจจุบัน วิธีการเชื่อมท่อเหล็กที่นิยมใช้กันทั่วไป ได้แก่ การเชื่อมด้วยไฟฟ้าแบบอาร์ค (SMAW), การเชื่อมแบบจุ่มอาร์ค (SAW), การเชื่อมแบบใช้แก๊สทังสเตนอาร์ค (GTAW), การเชื่อมแบบใช้แก๊สโลหะอาร์ค (GMAW), การเชื่อมแบบใช้ลวดเชื่อมไส้ฟลักซ์ (FCAW) และการเชื่อมแบบลงล่าง

(1) ข้อดีของการเชื่อมโลหะด้วยไฟฟ้าคือ อุปกรณ์เรียบง่าย น้ำหนักเบา และใช้งานได้อย่างคล่องตัว สามารถใช้เชื่อมรอยต่อสั้นๆ ในงานซ่อมบำรุงและประกอบ โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับการเชื่อมในพื้นที่ที่เข้าถึงยาก ข้อเสียคือ ต้องใช้ทักษะทางเทคนิคสูงสำหรับช่างเชื่อม ค่าใช้จ่ายในการฝึกอบรมช่างเชื่อมสูง สภาพการทำงานไม่ดี ประสิทธิภาพการผลิตต่ำ และไม่เหมาะสำหรับการเชื่อมโลหะพิเศษและแผ่นบาง การเชื่อมโลหะด้วยไฟฟ้าโดยใช้ลวดเชื่อมที่เหมาะสม สามารถใช้เชื่อมเหล็กกล้าคาร์บอน เหล็กกล้าไร้สนิม เหล็กหล่อ ทองแดง อลูมิเนียม นิกเกล และโลหะผสมต่างๆ ในอุตสาหกรรมได้

(2) การเชื่อมแบบจุ่มอาร์คสามารถใช้กระแสไฟฟ้าที่สูงกว่าได้ ภายใต้การทำงานของความร้อนจากอาร์ค ฟลักซ์บางส่วนจะละลายกลายเป็นตะกรันและทำปฏิกิริยากับโลหะเหลวในโลหะเหลว ตะกรันอีกส่วนหนึ่งจะลอยอยู่บนพื้นผิวของบ่อโลหะ ในด้านหนึ่ง มันสามารถปกป้องโลหะเชื่อม ป้องกันมลพิษทางอากาศ และก่อให้เกิดปฏิกิริยาทางกายภาพและเคมีกับโลหะหลอมเหลวเพื่อปรับปรุงองค์ประกอบและคุณสมบัติของโลหะเชื่อม ในอีกด้านหนึ่ง มันยังสามารถทำให้โลหะเชื่อมเย็นตัวลงอย่างช้าๆ เพื่อป้องกันข้อบกพร่อง เช่น รอยแตกและรูพรุน เมื่อเทียบกับการเชื่อมแบบอาร์ค ข้อดีของการเชื่อมแบบจุ่มอาร์คคือ คุณภาพการเชื่อมสูง ความเร็วในการเชื่อมสูง และสภาพการทำงานที่ดี ดังนั้นจึงเหมาะอย่างยิ่งสำหรับการเชื่อมรอยเชื่อมตรงและรอยเชื่อมรอบวงของชิ้นงานขนาดใหญ่ และส่วนใหญ่จะใช้ในการเชื่อมแบบอัตโนมัติ ข้อเสียคือโดยทั่วไปแล้วจะเหมาะสำหรับการเชื่อมรอยเชื่อมแบบเรียบและรอยเชื่อมแบบเฉียงเท่านั้น การเชื่อมในตำแหน่งอื่นๆ ต้องใช้อุปกรณ์พิเศษเพื่อให้แน่ใจว่าฟลักซ์ปกคลุมพื้นที่เชื่อมและป้องกันไม่ให้โลหะหลอมเหลวรั่วไหลออกมา ตำแหน่งสัมพัทธ์ของอาร์คและร่องเชื่อมนั้นไม่สามารถสังเกตได้โดยตรงในระหว่างการเชื่อม และจำเป็นต้องใช้ระบบติดตามการเชื่อมอัตโนมัติเพื่อให้แน่ใจว่าหัวเชื่อมอยู่ในแนวเดียวกับการเชื่อมโดยไม่มีการเบี่ยงเบนการเชื่อม กระแสไฟฟ้าสูง ความแรงของสนามไฟฟ้าของอาร์คสูง และเมื่อกระแสไฟฟ้าน้อยกว่า 100A ความเสถียรของอาร์คไม่ดี และไม่เหมาะสำหรับการเชื่อมชิ้นส่วนบางที่มีความหนาน้อยกว่า 1 มม. การเชื่อมแบบอาร์คจุ่มได้ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในการเชื่อมเหล็กกล้าคาร์บอน เหล็กโครงสร้างอัลลอยต่ำ และเหล็กกล้าไร้สนิม เนื่องจากสแลกสามารถลดอัตราการเย็นตัวของรอยเชื่อมได้ เหล็กโครงสร้างความแข็งแรงสูงและเหล็กกล้าคาร์บอนสูงบางชนิดจึงสามารถเชื่อมได้ด้วยการเชื่อมแบบอาร์คจุ่มเช่นกัน

(3) การเชื่อมด้วยอาร์กทังสเตนแก๊สเป็นวิธีที่ยอดเยี่ยมสำหรับการเชื่อมแผ่นโลหะบางและการเชื่อมฐาน เนื่องจากสามารถควบคุมการป้อนความร้อนได้ดี วิธีนี้สามารถใช้เชื่อมโลหะได้เกือบทุกชนิด โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับการเชื่อมแบบแห้งของโลหะที่สามารถสร้างออกไซด์ทนความร้อน เช่น อะลูมิเนียมและแมกนีเซียม รวมถึงโลหะแอคทีฟ เช่น ไทเทเนียมและเบอร์เคเลียม วิธีการเชื่อมนี้มีคุณภาพการเชื่อมสูง แต่เมื่อเทียบกับการเชื่อมด้วยอาร์กแบบอื่น ความเร็วในการเชื่อมจะช้ากว่า ต้นทุนการผลิตสูงกว่า และได้รับผลกระทบจากกระแสลมโดยรอบมากกว่า ทำให้ไม่เหมาะสำหรับการใช้งานกลางแจ้ง

(4) การเชื่อมด้วยอาร์กทังสเตนแบบใช้แก๊สโดยทั่วไปจะใช้อาร์กอน ฮีเลียม คาร์บอนไดออกไซด์ หรือส่วนผสมของแก๊สเหล่านี้ เมื่อใช้อาร์กอนหรือไนโตรเจนเป็นแก๊สปกคลุม จะเรียกว่าการเชื่อมแบบใช้แก๊สเฉื่อยปกคลุมโลหะ (หรือที่รู้จักกันในระดับสากลว่า การเชื่อม MIG) เมื่อใช้ส่วนผสมของแก๊สเฉื่อยและแก๊สออกซิไดซ์ (O2, CO2) เป็นแก๊สปกคลุม หรือส่วนผสมของ CO2 และ CO2+O2 เป็นแก๊สปกคลุม จะเรียกรวมกันว่าการเชื่อมแบบใช้แก๊สแอคทีฟปกคลุมโลหะ (หรือที่รู้จักกันในระดับสากลว่า การเชื่อม MAG) ข้อดีหลักของการเชื่อมแบบใช้แก๊สแอคทีฟปกคลุมโลหะคือ สามารถเชื่อมได้ง่ายในตำแหน่งต่างๆ และยังมีข้อดีคือความเร็วในการเชื่อมสูงและอัตราการสะสมสูง การเชื่อมแบบใช้แก๊สแอคทีฟปกคลุมโลหะสามารถนำไปใช้กับการเชื่อมโลหะหลักส่วนใหญ่ รวมถึงเหล็กกล้าคาร์บอนและเหล็กกล้าผสม การเชื่อมแบบใช้แก๊สเฉื่อยปกคลุมโลหะเหมาะสำหรับเหล็กกล้าไร้สนิม อลูมิเนียม แมกนีเซียม ทองแดง ไทเทเนียม เซอร์โคเนียม และโลหะผสมนิกเกล วิธีนี้สามารถใช้สำหรับการเชื่อมจุดด้วยไฟฟ้าได้

(5) การเชื่อมด้วยลวดเชื่อมแบบมีไส้ฟลักซ์สามารถถือได้ว่าเป็นการเชื่อมแบบใช้แก๊สป้องกันโลหะชนิดหนึ่ง ลวดเชื่อมที่ใช้เป็นแบบมีไส้ฟลักซ์ โดยแกนกลางของลวดเชื่อมจะบรรจุผงฟลักซ์ที่มีส่วนประกอบต่างๆ กัน ในระหว่างการเชื่อม จะมีการเติมแก๊สป้องกันภายนอก ซึ่งส่วนใหญ่คือแก๊ส CO2 ผงฟลักซ์จะสลายตัวหรือหลอมเหลวภายใต้ความร้อน ทำหน้าที่เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาการกลายเป็นแก๊สและการก่อตัวของสแลก เพื่อป้องกันบ่อหลอมเหลว การแทรกซึมของโลหะผสม และการรักษาเสถียรภาพของอาร์ค เมื่อทำการเชื่อมด้วยลวดเชื่อมแบบมีไส้ฟลักซ์โดยไม่ใช้แก๊สป้องกันเพิ่มเติม จะเรียกว่าการเชื่อมด้วยลวดเชื่อมแบบมีไส้ฟลักซ์แบบป้องกันตัวเอง โดยใช้แก๊สที่เกิดจากการสลายตัวของผงฟลักซ์เป็นแก๊สป้องกัน การเปลี่ยนแปลงความยาวของลวดเชื่อมในการเชื่อมแบบนี้จะไม่ส่งผลต่อประสิทธิภาพการป้องกัน และช่วงการเปลี่ยนแปลงสามารถค่อนข้างกว้าง การเชื่อมด้วยลวดเชื่อมแบบมีไส้ฟลักซ์มีข้อดีดังต่อไปนี้: ประสิทธิภาพกระบวนการเชื่อมที่ดีและรูปทรงรอยเชื่อมที่สวยงาม ความเร็วในการเติมที่รวดเร็วและผลผลิตสูง และสามารถทำการเชื่อมแบบอัตโนมัติและกึ่งอัตโนมัติได้อย่างต่อเนื่อง ระบบโลหะผสมนั้นปรับแต่งได้ง่าย และองค์ประกอบทางเคมีของโลหะที่เชื่อมสามารถปรับได้สองวิธี คือ ปลอกโลหะและแกนฟลักซ์ ใช้พลังงานต่ำ และต้นทุนโดยรวมต่ำ ข้อเสียคือ อุปกรณ์การผลิตซับซ้อน ต้องใช้เทคโนโลยีการผลิตสูง ต้องมีข้อกำหนดสูงสำหรับการจัดเก็บลวดเชื่อมแบบมีฟลักซ์ และลวดเชื่อมไวต่อความชื้น การเชื่อมด้วยลวดเชื่อมแบบมีฟลักซ์สามารถใช้กับการเชื่อมโลหะเหล็กส่วนใหญ่ที่มีความหนาและรอยต่อต่างๆ ได้

(6) การเชื่อมแบบลงล่างเป็นกระบวนการที่นำเข้ามาจากต่างประเทศซึ่งเหมาะสมสำหรับการเชื่อมตะเข็บรอบวงของท่อเหล็ก หมายถึงกระบวนการจุดประกายไฟที่ด้านบนของรอยเชื่อมท่อเหล็กและเชื่อมลงล่าง การเชื่อมแบบลงล่างมีข้อดีคือประสิทธิภาพการผลิตสูงและคุณภาพการเชื่อมที่ดี