บทนำเกี่ยวกับวิธีการทั่วไปของการเชื่อมท่อเหล็ก

ในปัจจุบัน วิธีการเชื่อมท่อเหล็กที่ใช้กันทั่วไป ได้แก่ การเชื่อมด้วยอาร์กโลหะ (SMAW), การเชื่อมด้วยอาร์กจมน้ำ (SAW), การเชื่อมด้วยอาร์กทังสเตนแก๊ส (GTAW), การเชื่อมด้วยอาร์กโลหะแก๊ส (GMAW), การเชื่อมด้วยอาร์กฟลักซ์คอร์ (FCAW) และการเชื่อมแบบเชื่อมลงด้านล่าง

(1) ข้อดีของการเชื่อมโลหะด้วยอาร์กคือ อุปกรณ์ใช้งานง่าย น้ำหนักเบา และการทำงานที่ยืดหยุ่น สามารถใช้เชื่อมรอยต่อสั้นๆ ในการบำรุงรักษาและการประกอบ โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับการเชื่อมในพื้นที่ที่เข้าถึงยาก ข้อเสียคือ ความต้องการทางเทคนิคสูงสำหรับช่างเชื่อม ค่าใช้จ่ายในการฝึกอบรมช่างเชื่อมสูง สภาพการทำงานไม่ดี ประสิทธิภาพการผลิตต่ำ และไม่เหมาะสำหรับการเชื่อมโลหะพิเศษและแผ่นโลหะบาง การเชื่อมโลหะด้วยอาร์กด้วยอิเล็กโทรดที่เหมาะสมสามารถใช้เชื่อมเหล็กกล้าคาร์บอน สแตนเลส เหล็กหล่อ ทองแดง อลูมิเนียม นิกเกิล และโลหะผสมต่างๆ ได้เกือบทุกชนิดในอุตสาหกรรม

(2) การเชื่อมแบบจุ่มใต้น้ำสามารถใช้กระแสไฟฟ้าที่สูงกว่าได้ ภายใต้อิทธิพลของความร้อนจากอาร์ก ฟลักซ์บางส่วนจะละลายเป็นตะกรันและทำปฏิกิริยากับโลหะเหลวในโลหะวิทยาเหลว ส่วนตะกรันอีกส่วนหนึ่งจะลอยอยู่บนผิวของแอ่งโลหะ ในด้านหนึ่ง ฟลักซ์นี้สามารถปกป้องโลหะเชื่อม ป้องกันมลพิษทางอากาศ และก่อให้เกิดปฏิกิริยาทางกายภาพและทางเคมีกับโลหะหลอมเหลว เพื่อปรับปรุงองค์ประกอบและคุณสมบัติของโลหะเชื่อม ในทางกลับกัน ยังสามารถค่อยๆ ระบายความร้อนของโลหะเชื่อมเพื่อป้องกันข้อบกพร่อง เช่น รอยแตกและรูพรุน เมื่อเทียบกับการเชื่อมแบบอาร์ก ข้อดีของการเชื่อมแบบจุ่มใต้น้ำคือคุณภาพการเชื่อมสูง ความเร็วในการเชื่อมที่รวดเร็ว และสภาพการทำงานที่ดี ดังนั้นจึงเหมาะอย่างยิ่งสำหรับการเชื่อมรอยต่อตรงและรอยต่อรอบของชิ้นงานขนาดใหญ่ และส่วนใหญ่มักใช้การเชื่อมด้วยเครื่องจักร ข้อเสียคือโดยทั่วไปจะเหมาะสำหรับการเชื่อมรอยต่อแบบแบนและรอยต่อมุมเท่านั้น การเชื่อมในตำแหน่งอื่นๆ จำเป็นต้องใช้อุปกรณ์พิเศษเพื่อให้แน่ใจว่าฟลักซ์ครอบคลุมพื้นที่เชื่อมและป้องกันไม่ให้โลหะหลอมเหลวรั่วไหลออกมา ตำแหน่งสัมพัทธ์ของอาร์คและร่องไม่สามารถสังเกตได้โดยตรงในระหว่างการเชื่อม จึงจำเป็นต้องมีระบบติดตามการเชื่อมอัตโนมัติเพื่อให้แน่ใจว่าหัวเชื่อมอยู่ในแนวเดียวกับแนวเชื่อมโดยไม่เกิดการเบี่ยงเบนจากแนวเชื่อม กระแสไฟฟ้ามีขนาดใหญ่ ความแรงของสนามไฟฟ้าของอาร์คสูง และเมื่อกระแสไฟฟ้าต่ำกว่า 100A ความเสถียรของอาร์คจะต่ำ และไม่เหมาะสำหรับการเชื่อมชิ้นส่วนบางที่มีความหนาน้อยกว่า 1 มม. การเชื่อมอาร์คแบบจุ่มใต้น้ำถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในการเชื่อมเหล็กกล้าคาร์บอน เหล็กโครงสร้างผสมต่ำ และเหล็กกล้าไร้สนิม เนื่องจากตะกรันสามารถลดอัตราการเย็นตัวของรอยเชื่อมได้ เหล็กโครงสร้างที่มีความแข็งแรงสูงและเหล็กกล้าคาร์บอนสูงบางชนิดจึงสามารถเชื่อมด้วยการเชื่อมอาร์คแบบจุ่มใต้น้ำได้เช่นกัน

(3) การเชื่อมด้วยอาร์กทังสเตนแก๊สเป็นวิธีการเชื่อมที่ดีเยี่ยมสำหรับการเชื่อมแผ่นโลหะบางและการเชื่อมฐาน เนื่องจากสามารถควบคุมความร้อนได้ดี วิธีนี้สามารถใช้เชื่อมโลหะได้เกือบทุกชนิด โดยเฉพาะการเชื่อมแบบแห้งของโลหะที่ก่อให้เกิดออกไซด์ทนไฟ เช่น อะลูมิเนียมและแมกนีเซียม รวมถึงโลหะไวไฟ เช่น ไทเทเนียมและเบอร์คีเลียม วิธีการเชื่อมนี้มีคุณภาพการเชื่อมสูง แต่เมื่อเทียบกับการเชื่อมด้วยอาร์กแบบอื่น ความเร็วในการเชื่อมจะช้ากว่า ต้นทุนการผลิตสูงกว่า และได้รับผลกระทบจากกระแสลมโดยรอบมากกว่า ทำให้ไม่เหมาะสำหรับการใช้งานกลางแจ้ง

(4) การเชื่อมอาร์กทังสเตนแก๊สมักใช้อาร์กอน ฮีเลียม คาร์บอนไดออกไซด์ หรือส่วนผสมของก๊าซเหล่านี้ เมื่อใช้อาร์กอนหรือไนโตรเจนเป็นก๊าซปกคลุม จะเรียกว่าการเชื่อมโลหะด้วยก๊าซเฉื่อย (หรือที่เรียกกันทั่วไปว่า การเชื่อมมิก) เมื่อใช้ส่วนผสมของก๊าซเฉื่อยและก๊าซออกซิไดซ์ (O2, CO2) เป็นก๊าซปกคลุม หรือใช้ส่วนผสมของ CO2 และ CO2+O2 เป็นก๊าซปกคลุม จะเรียกรวมกันว่าการเชื่อมโลหะด้วยก๊าซปกคลุม (หรือที่เรียกกันทั่วไปว่า การเชื่อมแม็ก) ข้อดีหลักของการเชื่อมโลหะด้วยก๊าซปกคลุมคือสามารถเชื่อมได้ง่ายในหลายตำแหน่ง และยังมีข้อดีคือความเร็วในการเชื่อมที่รวดเร็วและอัตราการสะสมตัวสูง การเชื่อมโลหะด้วยก๊าซปกคลุมสามารถนำไปใช้กับการเชื่อมโลหะหลักๆ ได้เกือบทุกชนิด รวมถึงเหล็กกล้าคาร์บอนและเหล็กกล้าผสม การเชื่อมโลหะด้วยก๊าซปกคลุมเหมาะสำหรับการเชื่อมเหล็กกล้าไร้สนิม อลูมิเนียม แมกนีเซียม ทองแดง ไทเทเนียม เซอร์โคเนียม และโลหะผสมนิกเกิล วิธีการนี้สามารถนำไปใช้กับการเชื่อมจุดด้วยอาร์กได้

(5) การเชื่อมอาร์กฟลักซ์คอร์ถือเป็นการเชื่อมโลหะแบบป้องกันด้วยแก๊สแอคทีฟชนิดหนึ่ง ลวดเชื่อมที่ใช้เป็นแบบฟลักซ์คอร์ และแกนของลวดเชื่อมจะบรรจุผงฟลักซ์จากส่วนประกอบต่างๆ ไว้ ระหว่างการเชื่อมจะมีการเติมก๊าซป้องกันภายนอก ซึ่งส่วนใหญ่เป็นก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ ผงจะสลายตัวหรือหลอมละลายภายใต้ความร้อน ทำหน้าที่ในการเกิดแก๊สซิฟิเคชันและการก่อตัวของตะกรัน เพื่อป้องกันแอ่งหลอมเหลว การแทรกซึมของโลหะผสม และการรักษาเสถียรภาพของอาร์ก เมื่อทำการเชื่อมอาร์กฟลักซ์คอร์โดยไม่มีก๊าซป้องกันเพิ่มเติม จะเรียกว่าการเชื่อมอาร์กฟลักซ์คอร์แบบป้องกันตัวเอง โดยใช้ก๊าซที่เกิดจากการสลายตัวของผงเป็นก๊าซป้องกัน การเปลี่ยนแปลงความยาวส่วนต่อขยายแบบแห้งของลวดเชื่อมในวิธีการเชื่อมนี้จะไม่ส่งผลกระทบต่อประสิทธิภาพการป้องกัน และช่วงของการเชื่อมอาจมีได้ค่อนข้างกว้าง การเชื่อมอาร์กฟลักซ์คอร์มีข้อดีดังต่อไปนี้: ประสิทธิภาพการเชื่อมที่ดีและรูปทรงรอยเชื่อมที่สวยงาม ความเร็วในการเคลือบที่รวดเร็วและผลผลิตสูง และสามารถเชื่อมแบบอัตโนมัติและกึ่งอัตโนมัติได้อย่างต่อเนื่อง ระบบโลหะผสมนี้ปรับแต่งได้ง่าย และสามารถปรับองค์ประกอบทางเคมีของโลหะที่เคลือบได้สองวิธี ได้แก่ ปลอกหุ้มโลหะและแกนฟลักซ์ การใช้พลังงานต่ำ และต้นทุนโดยรวมต่ำ ข้อเสียคืออุปกรณ์การผลิตที่ซับซ้อน ความต้องการเทคโนโลยีกระบวนการผลิตสูง ความต้องการการจัดเก็บลวดฟลักซ์คอร์สูง และความชื้นที่ส่งผลต่อลวดได้ง่าย การเชื่อมอาร์กฟลักซ์คอร์สามารถนำไปใช้กับการเชื่อมโลหะเหล็กได้หลากหลายชนิดที่มีความหนาและรอยต่อหลากหลาย

(6) การเชื่อมแบบ Downward Welding เป็นกระบวนการที่นำเข้าจากต่างประเทศ เหมาะสำหรับการเชื่อมตะเข็บรอบท่อเหล็กกล้า หมายถึงกระบวนการเชื่อมอาร์กที่ด้านบนของรอยเชื่อมท่อเหล็กแล้วเชื่อมลงด้านล่าง การเชื่อมแบบ Downward Welding มีข้อดีคือมีประสิทธิภาพการผลิตสูงและคุณภาพการเชื่อมที่ดี