การเชื่อมอาร์คแบบจมอยู่ใต้น้ำคืออะไร?

ในบรรดากระบวนการเชื่อมอัตโนมัติที่ใช้กันอย่างแพร่หลายและมีประสิทธิภาพมากที่สุดในอุตสาหกรรมหนักสมัยใหม่และการผลิตท่อเหล็ก หนึ่งในนั้นคือการเชื่อมอาร์กใต้น้ำ(เลื่อย). เนื่องจากเป็นเทคโนโลยีที่สมบูรณ์ SAW จึงมีคุณสมบัติต่างๆ เช่น ส่วนโค้งที่จมอยู่ใต้น้ำ การป้องกันฟลักซ์ การเจาะลึก คุณภาพการเชื่อมที่มั่นคง และการกระเด็นน้อยลง ต่างจากวิธีการเชื่อม MIG และ TIG (อาร์คแบบเปิด) ส่วนโค้งและสระหลอมเหลวของการเชื่อมอาร์กที่จมอยู่ใต้น้ำทั้งหมดได้รับการปกป้องและป้องกันโดยฟลักซ์อย่างสมบูรณ์ จึงแยกพื้นที่การเชื่อมออกจากอากาศและหลีกเลี่ยงข้อบกพร่องจากออกซิเดชัน นับตั้งแต่การผลิตทางอุตสาหกรรมเริ่มขึ้น การเชื่อมอาร์คใต้น้ำได้กลายเป็นกระบวนการเชื่อมหลักสำหรับท่อเชื่อมเกลียว โครงสร้างเหล็กผนังหนา- ภาชนะรับแรงดัน การผลิตหม้อไอน้ำ การต่อเรือ และการผลิตอุปกรณ์ขนาดใหญ่ เนื่องจากความเหมาะสมสำหรับการเชื่อมแผ่นหนา ความจุกระแสไฟสูง และความง่ายในการใช้งานอัตโนมัติ การเชื่อมอาร์กแบบจุ่มจึงครองตำแหน่งที่ไม่สามารถทดแทนได้ในการผลิตในอุตสาหกรรมหนัก

ความหมายพื้นฐานและหลักการทำงาน

การเชื่อมอาร์กใต้น้ำเป็นกระบวนการเชื่อมอาร์กอัตโนมัติหรือกึ่ง-อัตโนมัติที่ใช้ลวดตันเป็นวัสดุตัวเติมและฟลักซ์เป็นสื่อกลางในการปกป้อง คุณลักษณะสำคัญของกระบวนการนี้คือในระหว่างกระบวนการเชื่อม ส่วนโค้งจะถูกปกคลุมไปด้วยชั้นฟลักซ์ และไม่สามารถมองเห็นเปลวไฟเปิดได้ ปฏิกิริยาทางโลหะวิทยาทั้งหมดของการเชื่อมเสร็จสมบูรณ์ในสภาพแวดล้อมการป้องกันตะกรันที่ปิดสนิท

หลักการทำงานของมันสามารถแบ่งออกเป็นสี่ขั้นตอน: การจุดอาร์ค, การหลอมความร้อน, ปฏิกิริยาทางโลหะวิทยา และการป้องกันการเกิดตะกรัน เมื่อเครื่องเชื่อมเริ่มทำงาน การลัดวงจรระหว่างลวดเชื่อมและชิ้นงานจะทำให้เกิดกระแสไฟชั่วครู่ ดังนั้นจึงจุดประกายส่วนโค้งได้ ในเวลาเดียวกัน ความร้อนของส่วนโค้งที่อุณหภูมิสูง-จะละลายฟลักซ์ ลวดเชื่อม และวัสดุฐานที่อยู่รอบๆ ฟลักซ์ที่ละลายจะก่อตัวเป็นชั้นตะกรันของเหลวที่มีความหนืดและหนาแน่น ซึ่งสามารถปกคลุมบ่อหลอมเหลวที่มีอุณหภูมิสูง-ได้อย่างสมบูรณ์ ชั้นตะกรันนี้สามารถแยกออกซิเจน ไนโตรเจน และไอน้ำในอากาศ ป้องกันไม่ให้ก๊าซที่เป็นอันตรายเข้าสู่รอยเชื่อม ในเวลาเดียวกัน ชุดของปฏิกิริยาทางโลหะวิทยาที่ซับซ้อนเกิดขึ้นระหว่างตะกรันหลอมเหลวและเหล็กหลอมเหลว เช่น การออกซิเดชั่น การกำจัดซัลเฟอร์ไดออกไซด์ และการลดฟอสฟอไรเซชัน ดังนั้นจึงทำให้โครงสร้างจุลภาคของรอยเชื่อมบริสุทธิ์ และปรับปรุงคุณสมบัติทางกลของรอยเชื่อม หลังจากเย็นตัวลง ตะกรันของเหลวจะแข็งตัวเป็นเปลือกแข็งบนพื้นผิวการเชื่อม ซึ่งสามารถถอดออกได้ง่ายและสร้างรอยเชื่อมที่เรียบและสม่ำเสมอ

อุปกรณ์และวัสดุหลักของระบบ SAW

ระบบการเชื่อมอาร์กแบบจุ่มใต้น้ำที่สมบูรณ์ประกอบด้วยอุปกรณ์การเชื่อมระดับมืออาชีพ ลวดเชื่อม และฟลักซ์พิเศษ

1. อุปกรณ์เชื่อม

อุปกรณ์หลักส่วนใหญ่ประกอบด้วยแหล่งจ่ายไฟสำหรับการเชื่อมอัตโนมัติ เครื่องป้อนลวด รถเข็นสำหรับการเชื่อมหรือระบบโครงสำหรับตั้งสิ่งของแบบเคลื่อนที่ อุปกรณ์จ่ายฟลักซ์และอุปกรณ์กู้คืน แหล่งจ่ายไฟสำหรับการเชื่อมให้กระแสและแรงดันไฟฟ้าที่เสถียรเพื่อให้แน่ใจว่าส่วนโค้งเผาไหม้อย่างต่อเนื่องและเสถียร เครื่องป้อนลวดอัตโนมัติสามารถควบคุมความเร็วการป้อนลวดได้อย่างแม่นยำ และจับคู่กับความเร็วในการเคลื่อนที่ของการเชื่อม เพื่อหลีกเลี่ยงการหยุดชะงักของส่วนโค้งและสระหลอมเหลวที่ไม่เสถียร รถเข็นเดินจะขับเคลื่อนปืนเชื่อมให้เคลื่อนที่ด้วยความเร็วสม่ำเสมอ ทำให้มั่นใจได้ถึงความสม่ำเสมอของความกว้างของการเชื่อมและความลึกของการเจาะ นอกจากนี้ ระบบหมุนเวียนฟลักซ์อัตโนมัติสามารถบรรลุการแพร่กระจายและการกู้คืนฟลักซ์โดยอัตโนมัติ ไม่เพียงแต่รับประกันการป้องกันอย่างต่อเนื่องในระหว่างกระบวนการเชื่อม แต่ยังปรับปรุงการใช้วัสดุและช่วยลดต้นทุนการผลิตอีกด้วย

2. ลวดเชื่อมและฟลักซ์

การเชื่อมอาร์กแบบจุ่มต้องอาศัยผลรวมของลวดเชื่อมและฟลักซ์เพื่อให้เกิดประสิทธิภาพทางโลหะวิทยาสูงสุด ลวดเชื่อมให้ส่วนประกอบของโลหะตัวเติมและโลหะผสม ในขณะที่ฟลักซ์ทำหน้าที่เป็นสารป้องกัน กำจัดออกซิไดซ์ และกำจัดสิ่งเจือปน เหล็กประเภทต่างๆ เช่น เหล็กกล้าคาร์บอน เหล็กโลหะผสมต่ำ-เหล็กความแข็งแรงสูง- และเหล็กท่อ ต้องใช้ฟลักซ์ที่เป็นกลาง เป็นกรด หรือเป็นด่างที่สอดคล้องกัน ในหมู่พวกเขา ฟลักซ์อัลคาไลน์มีความสามารถในการกำจัดสิ่งเจือปนค่อนข้างสูง ซึ่งสามารถปรับปรุง-ความเหนียวที่อุณหภูมิต่ำและความต้านทานการแตกร้าวของการเชื่อมได้อย่างมาก และเหมาะสำหรับการเชื่อมท่อมาตรฐานและภาชนะรับความดันสูง ฟลักซ์ที่เป็นกรดมีประสิทธิภาพกระบวนการที่ดี ส่วนโค้งที่เสถียร และการเกิดรอยเชื่อมที่สวยงาม และส่วนใหญ่จะใช้สำหรับการเชื่อมเหล็กโครงสร้างธรรมดา

กระบวนการทางเทคโนโลยีที่สมบูรณ์ของการเชื่อมอาร์คแบบจมอยู่ใต้น้ำ

1. การเตรียม-ก่อนการเชื่อม

การรักษาก่อนการเชื่อมเป็นขั้นตอนสำคัญในการรับประกันคุณภาพของการเชื่อม ประการแรก พื้นผิวของผลิตภัณฑ์และพื้นที่การเชื่อมจะต้องได้รับการทำความสะอาดอย่างละเอียด โดยขจัดสนิม เกล็ดออกไซด์ คราบน้ำมัน ความชื้น และสิ่งสกปรกอื่น ๆ เพื่อป้องกันข้อบกพร่อง เช่น รูขุมขน การรวมตะกรัน และรอยแตกที่เกิดจากสิ่งสกปรก ประการที่สอง ฟลักซ์จะต้องทำให้แห้งที่อุณหภูมิสูงโดยเฉพาะเพื่อกำจัดไอน้ำภายใน ซึ่งจะช่วยลดปริมาณไฮโดรเจนในตะเข็บเชื่อม และหลีกเลี่ยงการ-เกิดการแตกร้าวเย็นที่กระตุ้นให้เกิดไฮโดรเจน นอกจากนี้ ผู้ปฏิบัติงานจำเป็นต้องปรับช่องว่างการประกอบการเชื่อมและมุมการเชื่อมตามความหนาของแผ่นและมาตรฐานการเชื่อมเพื่อให้แน่ใจว่าชั้นการเจาะที่สม่ำเสมอและการหลอมรวมที่ดี

2. การตั้งค่าพารามิเตอร์และการทดลองเชื่อม

ก่อนกระบวนการเชื่อมอย่างเป็นทางการ เจ้าหน้าที่จำเป็นต้องตั้งค่าพารามิเตอร์กระบวนการหลัก รวมถึงกระแสการเชื่อม แรงดันไฟฟ้า ความเร็วการเคลื่อนที่ของอาร์ค และความยาวของสายไฟ ฯลฯ กระแสไฟฟ้าจะกำหนดอินพุตความร้อนและความลึกของการเจาะของรอยเชื่อม แรงดันไฟฟ้าจะควบคุมความกว้างของรอยเชื่อมและลักษณะของเม็ดเชื่อม ความเร็วการเคลื่อนที่ของส่วนโค้งส่งผลต่อประสิทธิภาพการเชื่อมและคุณภาพของฟิวชัน หากพารามิเตอร์ไม่ตรงกันอย่างถูกต้อง อาจส่งผลให้มีความลึกในการเจาะไม่เพียงพอ - ไหม้ทะลุ หลอมเหลวไม่สมบูรณ์ หรือเกิดรอยเชื่อมที่ไม่สม่ำเสมอ เพื่อให้มั่นใจถึงความเสถียรของพารามิเตอร์และประสิทธิภาพการเชื่อมที่ผ่านการรับรองในการผลิตขนาดใหญ่- ต้องทำการทดลองเชื่อม

3. การเชื่อมอย่างเป็นทางการและการป้องกันฟลักซ์

ในระหว่างกระบวนการเชื่อมอย่างเป็นทางการ อุปกรณ์จ่ายฟลักซ์จะกระจายฟลักซ์บนรอยเชื่อมอย่างสม่ำเสมอ ทำให้เกิดชั้นฟลักซ์ที่มีความหนาเพียงพอ ลวดเชื่อมจะถูกป้อนเข้าอย่างต่อเนื่อง และส่วนโค้งไฟฟ้าจะไหม้อย่างมั่นคงใต้ชั้นฟลักซ์ อาร์กไฟฟ้าอุณหภูมิสูง-ละลายวัสดุฐานและลวดเชื่อมจนเกิดเป็นแอ่งหลอมเหลว ในเวลาเดียวกันหลังจากที่ฟลักซ์ละลายจะเกิดชั้นตะกรันป้องกันแยกอากาศและทำให้บริสุทธิ์ทางโลหะวิทยา รถเข็นเชื่อมจะเคลื่อนไปข้างหน้าด้วยความเร็วคงที่เพื่อให้ได้การเชื่อมที่ต่อเนื่องและระยะไกล- สำหรับท่อเชื่อมแบบเกลียวและโครงสร้างเหล็กที่มีผนังหนา- มักใช้การเชื่อมอาร์กใต้น้ำสอง-ด้าน การเชื่อมด้านในเสร็จสิ้นก่อน ตามด้วยการเชื่อมด้านนอก เพื่อให้แน่ใจว่ามีการเจาะทะลุอย่างสมบูรณ์และมีโครงสร้างการเชื่อมที่หนาแน่น

4. หลัง-การรักษาและการตรวจสอบการเชื่อม

หลังจากการเชื่อมเสร็จสิ้น ให้รอจนเย็นตามธรรมชาติและลอกเปลือกตะกรันที่พื้นผิวออก พื้นผิวการเชื่อมมีความเรียบและเรียบ มีคุณภาพการขึ้นรูปที่ดี สำหรับผลิตภัณฑ์คุณภาพสูง- เช่น เหล็กท่อและภาชนะรับความดัน การทดสอบ-หลังการเชื่อมแบบไม่- โดยไม่ทำลาย เช่น การทดสอบอัลตราโซนิกและการตรวจจับข้อบกพร่องด้วยรังสีเอ็กซ์- จำเป็นสำหรับการตรวจจับรอยแตกภายใน การรวมตะกรัน และข้อบกพร่องจากการหลอมรวมที่ไม่สมบูรณ์ ในเวลาเดียวกัน การทดสอบคุณสมบัติทางกล เช่น การทดสอบแรงดึงและการทดสอบแรงกระแทก จำเป็นต้องดำเนินการ เพื่อตรวจสอบว่าความแข็งแรงและความเหนียวของการเชื่อมเป็นไปตามมาตรฐานอุตสาหกรรมหรือไม่

ข้อได้เปรียบทางเทคโนโลยีหลัก

ในกระบวนการผลิตทางอุตสาหกรรม การเชื่อมอาร์กแบบจุ่มมีข้อดีทางเทคนิคที่ไม่สามารถทดแทนได้ในการเชื่อมแผ่นหนาและการเชื่อมตะเข็บเชื่อมยาว ประการแรก ระบบป้องกันฟลักซ์สามารถแยกอากาศได้อย่างสมบูรณ์ ส่งผลให้มีปริมาณก๊าซภายในรอยเชื่อมต่ำมาก และมีโครงสร้างภายในที่หนาแน่นพร้อมคุณสมบัติเชิงกลที่ดีเยี่ยม ประการที่สอง การเชื่อมอาร์กแบบจุ่มสามารถทนต่อกระแสสูงและให้ความร้อนได้มาก มีความสามารถในการเจาะทะลุได้ดี และเหมาะอย่างยิ่งสำหรับการเชื่อมแผ่นหนาที่ไม่สามารถทำได้โดยกระบวนการเชื่อมธรรมดา นอกจากนี้ วิธีการเชื่อมอัตโนมัตินี้ยังมีประสิทธิภาพการผลิตสูง กระบวนการเชื่อมที่มั่นคง อัตราข้อบกพร่องต่ำ และอาศัยแรงงานคนน้อยมาก ประการที่สี่ มลพิษจากควันเชื่อมลดลงอย่างมาก ซึ่งช่วยปรับปรุง-สภาพแวดล้อมการทำงานและความปลอดภัยในไซต์งาน ประการที่ห้า รอยเชื่อมมีความเรียบและสม่ำเสมอ โดยแทบไม่มีสะเก็ดใดๆ เลย ช่วยลดภาระงานของการบดและการประมวลผลแบบละเอียดในภายหลังได้อย่างมาก และปรับปรุงประสิทธิภาพการผลิต

ข้อจำกัด

แม้ว่าการเชื่อมอาร์กแบบจุ่มใต้น้ำจะมีข้อได้เปรียบที่สำคัญ แต่ก็มีข้อจำกัดทางเทคนิคบางประการเช่นกัน เนื่องจากความจำเป็นในการครอบคลุมฟลักซ์ในระหว่างกระบวนการเชื่อม การเชื่อมอาร์กแบบจุ่มจึงเหมาะสำหรับการเชื่อมแบบเรียบและการเชื่อมแนวนอนเท่านั้น และไม่สามารถเชื่อมแบบเต็ม-ตำแหน่ง เช่น การเชื่อมแนวตั้งและการเชื่อมเหนือศีรษะได้ จึงมีข้อจำกัดด้านตำแหน่ง นอกจากนี้ การเชื่อมอาร์กแบบจุ่มไม่เหมาะสำหรับการเชื่อมแผ่นบาง เนื่องจากความร้อนที่ป้อนเข้าของการเชื่อมอาร์กแบบจุ่มมีขนาดใหญ่เกินไป ซึ่งมีแนวโน้มที่จะทำให้แผ่นเสียรูปหรือไหม้-ทะลุผ่านได้ ในเวลาเดียวกัน เนื่องจากอุปกรณ์การเชื่อมมีขนาดใหญ่ จึงไม่เหมาะสำหรับชิ้นงานขนาดเล็กที่ซับซ้อนและมีรูปร่างไม่ปกติ-ตลอดจนการก่อสร้างแบบเคลื่อนที่ ในการผลิตจริง ต้องมีการควบคุมกระบวนการที่สำคัญอย่างเข้มงวด: ควบคุมอุณหภูมิการอบแห้งของฟลักซ์อย่างเข้มงวดเพื่อป้องกันการแตกร้าวที่เกิดจากไฮโดรเจน- จับคู่กระแสและแรงดันไฟฟ้าอย่างแม่นยำเพื่อหลีกเลี่ยงไม่ให้อิเล็กโทรดทะลุหรือร้อนเกินไป ตรวจสอบให้แน่ใจว่าฟลักซ์ครอบคลุมสม่ำเสมอเพื่อป้องกันการบุกรุกของอากาศ ควบคุมความเร็วการเชื่อมอย่างสมเหตุสมผลเพื่อรักษาเสถียรภาพของการเชื่อม

การใช้งานทางอุตสาหกรรมหลัก

การเชื่อมอาร์กถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมการผลิตหนักซึ่งจำเป็นต้องมีมาตรฐานด้านคุณภาพและประสิทธิภาพในระดับสูง

1. ในอุตสาหกรรมท่อเหล็ก เป็นกระบวนการเชื่อมเฉพาะทางสำหรับท่อเชื่อมแบบเกลียวและท่อเชื่อมตะเข็บตามยาวที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางขนาดใหญ่- และมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในท่อส่งน้ำมันและก๊าซทางไกล- ท่อส่งน้ำประปาของเทศบาล และท่อส่งวิศวกรรมพลังงานลม

2. ในอุตสาหกรรมโครงสร้างเหล็กหนัก เทคโนโลยีการเชื่อมอาร์กแบบจุ่มถูกนำมาใช้สำหรับแผ่นเหล็กสะพาน โครงสร้างแบริ่งรับน้ำหนัก- และการผลิตเครื่องจักรในท่าเรือ

3. ในการผลิตภาชนะรับความดันและหม้อไอน้ำ เทคโนโลยีนี้ใช้สำหรับการเชื่อมกระบอกสูบที่มีผนังหนา- เพื่อให้มั่นใจถึงความทนทานต่อแรงดันสูงและความหนาแน่นของอากาศ

4. ในสาขาการต่อเรือและวิศวกรรมทางทะเล การเชื่อมอาร์กใต้น้ำสามารถรับประกันความเสถียรของโครงสร้างและความต้านทานการกัดกร่อนของแผ่นเหล็กตัวเรือและส่วนประกอบของแพลตฟอร์มนอกชายฝั่ง

ด้วยการพัฒนาอย่างต่อเนื่องของระบบอัตโนมัติและการผลิตอัจฉริยะ เทคโนโลยีการเชื่อมอาร์กแบบจุ่มกำลังค่อยๆ พัฒนาไปสู่การปรับพารามิเตอร์อัจฉริยะ การเชื่อมด้วยหุ่นยนต์ร่วมกัน และการเชื่อมที่มีประสิทธิภาพ ซึ่งจะช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการผลิตทางอุตสาหกรรมต่อไป

การเชื่อมอาร์กแบบจุ่มเป็นกระบวนการเชื่อมที่มีประสิทธิภาพ สูง-คุณภาพสูงและเป็นอัตโนมัติ ซึ่งบรรลุการเชื่อมโดยการป้องกันฟลักซ์และการทำให้บริสุทธิ์ทางโลหะวิทยา การเชื่อมอาร์คแบบจุ่มใต้น้ำใช้ฟลักซ์แบบละเอียดในการป้องกัน ต่างจากการเชื่อมสล็อตอาร์กแบบดั้งเดิม ซึ่งช่วยให้สามารถเชื่อมแบบปิด ขจัดข้อบกพร่องที่มีรูพรุนได้อย่างมีประสิทธิภาพ และทำให้โลหะเชื่อมบริสุทธิ์ ส่งผลให้คุณสมบัติทางกลดีขึ้น มีข้อได้เปรียบที่สำคัญ เช่น การเจาะลึก กระบวนการที่มั่นคง ลักษณะการเชื่อมที่สวยงาม และอัตราข้อบกพร่องต่ำ เหมาะอย่างยิ่งสำหรับแผ่นหนา การเชื่อมยาว และการผลิตทางอุตสาหกรรมขนาดใหญ่-

แม้ว่าจะมีข้อจำกัดบางประการในตำแหน่งการเชื่อมและการเชื่อมแผ่นบาง แต่ก็ยังครองตำแหน่งที่โดดเด่นในอุตสาหกรรมหนัก การผลิตท่อ การผลิตภาชนะรับความดัน และวิศวกรรมโครงสร้างเหล็ก ในอนาคต ด้วยนวัตกรรมอย่างต่อเนื่องในเทคโนโลยีการเชื่อมและระบบควบคุมอัตโนมัติ การเชื่อมอาร์กแบบจุ่มจะทำให้ประสิทธิภาพการเชื่อมสูงขึ้น อัตราข้อบกพร่องลดลง และประสิทธิภาพการเชื่อมที่เสถียรยิ่งขึ้น โดยยังคงเป็นกระบวนการเชื่อมหลักที่สนับสนุนการก่อสร้างโครงสร้างพื้นฐานทางอุตสาหกรรมที่ทันสมัย