รู้เบื้องต้นเกี่ยวกับวิธีการทั่วไปของการเชื่อมท่อเหล็ก

ปัจจุบันวิธีการเชื่อมท่อเหล็กที่ใช้กันทั่วไป ได้แก่ การเชื่อมอาร์กโลหะ (SMAW), การเชื่อมอาร์กใต้น้ำ (SAW), การเชื่อมอาร์กทังสเตนด้วยแก๊ส (GTAW), การเชื่อมอาร์กโลหะด้วยแก๊ส (GMAW), การเชื่อมอาร์กฟลักซ์คอร์ (FCAW) และการเชื่อมลง

(1) ข้อดีของการเชื่อมอาร์กโลหะคือ อุปกรณ์ที่เรียบง่าย น้ำหนักเบา และการทำงานที่ยืดหยุ่น สามารถใช้เชื่อมตะเข็บสั้นในการบำรุงรักษาและประกอบโดยเฉพาะการเชื่อมในพื้นที่เข้าถึงยาก ข้อเสียคือข้อกำหนดด้านเทคนิคที่สูงสำหรับช่างเชื่อม ค่าใช้จ่ายในการฝึกอบรมช่างเชื่อมสูง สภาพการทำงานที่ไม่ดี ประสิทธิภาพการผลิตต่ำ และไม่เหมาะสำหรับการเชื่อมโลหะพิเศษและแผ่นบาง การเชื่อมอาร์กโลหะด้วยอิเล็กโทรดที่สอดคล้องกันสามารถใช้ในการเชื่อมเหล็กกล้าคาร์บอน อุตสาหกรรมส่วนใหญ่ สแตนเลส เหล็กหล่อ ทองแดง อลูมิเนียม นิกเกิล และโลหะผสมของพวกมัน

(2) การเชื่อมอาร์กแบบจุ่มสามารถใช้กระแสไฟฟ้าที่ใหญ่กว่าได้ ภายใต้การกระทำของความร้อนส่วนโค้ง ส่วนหนึ่งของฟลักซ์จะละลายเป็นตะกรันและทำปฏิกิริยากับโลหะเหลวในโลหะวิทยาเหลว อีกส่วนหนึ่งของตะกรันลอยอยู่บนพื้นผิวของสระโลหะ ในด้านหนึ่ง มันสามารถปกป้องโลหะเชื่อม ป้องกันมลพิษทางอากาศ และสร้างปฏิกิริยาทางกายภาพและเคมีกับโลหะหลอมเหลว เพื่อปรับปรุงองค์ประกอบและคุณสมบัติของโลหะเชื่อม ในทางกลับกันก็สามารถทำให้โลหะเชื่อมเย็นลงได้ช้าๆ เพื่อป้องกันข้อบกพร่องเช่นรอยแตกและรูขุมขน เมื่อเทียบกับการเชื่อมอาร์ก ข้อดีของการเชื่อมคือคุณภาพการเชื่อมสูง ความเร็วในการเชื่อมที่รวดเร็ว และสภาพการทำงานที่ดี ดังนั้นจึงเหมาะอย่างยิ่งสำหรับการเชื่อมตะเข็บตรงและตะเข็บเส้นรอบวงของชิ้นงานขนาดใหญ่ และส่วนใหญ่จะใช้การเชื่อมด้วยเครื่องจักร ข้อเสียคือโดยทั่วไปเหมาะสำหรับการเชื่อมตะเข็บแบนและตะเข็บมุมเท่านั้น การเชื่อมในตำแหน่งอื่นๆ ต้องใช้อุปกรณ์พิเศษเพื่อให้แน่ใจว่าฟลักซ์ครอบคลุมพื้นที่เชื่อมและป้องกันไม่ให้โลหะหลอมเหลวรั่วไหลออกมา ไม่สามารถสังเกตตำแหน่งสัมพัทธ์ของส่วนโค้งและร่องได้โดยตรงระหว่างการเชื่อม และจำเป็นต้องมีระบบติดตามการเชื่อมอัตโนมัติเพื่อให้แน่ใจว่าหัวเชื่อมอยู่ในแนวเดียวกับแนวเชื่อมโดยไม่มีการเบี่ยงเบนในการเชื่อม กระแสมีขนาดใหญ่ ความแรงของสนามไฟฟ้าของส่วนโค้งสูง และเมื่อกระแสน้อยกว่า 100A ความเสถียรของส่วนโค้งไม่ดี และไม่เหมาะสำหรับการเชื่อมชิ้นส่วนบางที่มีความหนาน้อยกว่า 1 มม. การเชื่อมอาร์คแบบจุ่มถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในการเชื่อมเหล็กกล้าคาร์บอน เหล็กโครงสร้างโลหะผสมต่ำ และสแตนเลส เนื่องจากตะกรันสามารถลดอัตราการเย็นตัวของรอยเชื่อมได้ เหล็กโครงสร้างที่มีความแข็งแรงสูงและเหล็กคาร์บอนสูงบางชนิดจึงสามารถเชื่อมโดยการเชื่อมอาร์กแบบจุ่มใต้น้ำได้

(3) การเชื่อมอาร์กทังสเตนด้วยแก๊สเป็นวิธีการที่ดีเยี่ยมในการเชื่อมต่อโลหะแผ่นบางและการเชื่อมฐาน เนื่องจากสามารถควบคุมความร้อนเข้าได้ดี วิธีนี้ใช้ได้กับการเชื่อมโลหะเกือบทุกชนิด โดยเฉพาะการเชื่อมแบบแห้งของโลหะที่ก่อให้เกิดออกไซด์ของวัสดุทนไฟ เช่น อลูมิเนียม และแมกนีเซียม รวมไปถึงโลหะที่มีฤทธิ์ เช่น ไทเทเนียม และเบอร์คีเลียม วิธีการเชื่อมนี้มีคุณภาพการเชื่อมสูง แต่เมื่อเทียบกับ การเชื่อมอาร์คอื่นๆ ความเร็วการเชื่อมช้าลง ต้นทุนการผลิตสูงขึ้น และได้รับผลกระทบจากกระแสลมโดยรอบมากขึ้น ทำให้ไม่เหมาะสมสำหรับการใช้งานกลางแจ้ง

(4) การเชื่อมอาร์กทังสเตนด้วยแก๊สมักใช้อาร์กอน ฮีเลียม คาร์บอนไดออกไซด์ หรือส่วนผสมของก๊าซเหล่านี้ เมื่อใช้อาร์กอนหรือไนโตรเจนเป็นก๊าซป้องกัน จะเรียกว่าการเชื่อมด้วยก๊าซเฉื่อยด้วยโลหะ (เรียกสากลว่าการเชื่อม MIG) เมื่อใช้ส่วนผสมของก๊าซเฉื่อยและก๊าซออกซิไดซ์ (O2, CO2) เป็นก๊าซป้องกัน หรือใช้ส่วนผสมของ C02 และ C02+02 เป็นก๊าซป้องกัน จะเรียกรวมกันว่าการเชื่อมด้วยก๊าซป้องกันด้วยโลหะ (ในระดับสากล) เรียกว่าการเชื่อม MAG) ข้อได้เปรียบหลักของการเชื่อมแบบป้องกันแก๊สด้วยโลหะคือสามารถเชื่อมได้ง่ายในตำแหน่งต่างๆ และยังมีข้อดีคือ ความเร็วในการเชื่อมที่รวดเร็วและอัตราการสะสมสูง การเชื่อมแบบป้องกันแก๊สด้วยโลหะสามารถนำไปใช้กับการเชื่อมโลหะหลักส่วนใหญ่ รวมถึงเหล็กกล้าคาร์บอนและโลหะผสม การเชื่อมป้องกันแก๊สเฉื่อยด้วยโลหะเหมาะสำหรับเหล็กกล้าไร้สนิม อลูมิเนียม แมกนีเซียม ทองแดง ไทเทเนียม เซอร์โคเนียม และโลหะผสมนิกเกิล วิธีนี้สามารถใช้กับการเชื่อมจุดอาร์คได้

(5) การเชื่อมอาร์กแบบฟลักซ์คอร์ถือได้ว่าเป็นการเชื่อมชนิดหนึ่งที่มีการป้องกันแก๊สด้วยโลหะ ลวดเชื่อมที่ใช้เป็นแบบฟลักซ์คอร์ และแกนของลวดเชื่อมนั้นเต็มไปด้วยผงฟลักซ์ของส่วนประกอบต่างๆ ในระหว่างการเชื่อม จะมีการเติมก๊าซป้องกันภายนอก ซึ่งส่วนใหญ่เป็นก๊าซ CO2 ผงสลายตัวหรือละลายภายใต้ความร้อน มีบทบาทในการเกิดแก๊สซิฟิเคชั่นและการเกิดตะกรันเพื่อปกป้องแหล่งน้ำที่หลอมละลาย การแทรกซึมของโลหะผสม และการรักษาเสถียรภาพของส่วนโค้ง เมื่อการเชื่อมอาร์กแบบฟลักซ์คอร์ดำเนินการโดยไม่มีก๊าซป้องกันเพิ่มเติม จะเรียกว่าการเชื่อมอาร์กแบบฟลักซ์คอร์แบบป้องกันตัวเอง ใช้ก๊าซที่เกิดจากการย่อยสลายของผงเป็นก๊าซป้องกัน การเปลี่ยนแปลงความยาวส่วนขยายแบบแห้งของลวดเชื่อมในวิธีการเชื่อมนี้จะไม่ส่งผลต่อการป้องกัน และช่วงของการเปลี่ยนแปลงอาจมีค่อนข้างมาก การเชื่อมอาร์กแบบฟลักซ์คอร์มีข้อดีดังต่อไปนี้: ประสิทธิภาพของกระบวนการเชื่อมที่ดีและรูปร่างของเม็ดเชื่อมที่สวยงาม ความเร็วในการสะสมที่รวดเร็วและผลผลิตสูงและสามารถดำเนินการเชื่อมอัตโนมัติและกึ่งอัตโนมัติอย่างต่อเนื่องได้ ระบบโลหะผสมสามารถปรับได้ง่าย และองค์ประกอบทางเคมีของโลหะที่สะสมสามารถปรับได้สองวิธี: เปลือกโลหะและแกนฟลักซ์ การใช้พลังงานต่ำ และต้นทุนโดยรวมต่ำ ข้อเสียคืออุปกรณ์การผลิตที่ซับซ้อน ความต้องการสูงสำหรับเทคโนโลยีกระบวนการผลิต ความต้องการสูงสำหรับการจัดเก็บลวดฟลักซ์คอร์ และลวดได้รับผลกระทบจากความชื้นได้ง่าย การเชื่อมอาร์คแบบฟลักซ์คอร์สามารถนำไปใช้กับการเชื่อมโลหะเหล็กส่วนใหญ่ที่มีความหนาและข้อต่อต่างๆ

(6) การเชื่อมด้านล่างเป็นวิธีการหนึ่งที่แนะนำจากต่างประเทศซึ่งเหมาะสำหรับการเชื่อมตะเข็บเส้นรอบวงของท่อเหล็ก หมายถึงกระบวนการตีส่วนโค้งที่ด้านบนของรอยเชื่อมท่อเหล็กแล้วเชื่อมลงไป การเชื่อมด้านล่างมีข้อดีคือประสิทธิภาพการผลิตสูงและคุณภาพการเชื่อมที่ดี