เหล็กกล้าไร้สนิมนั้นไม่ได้ยากต่อการใช้งานเสมอไป แต่การเชื่อมต้องใช้ความใส่ใจในรายละเอียดอย่างมาก เหล็กกล้าไร้สนิมไม่ระบายความร้อนได้ดีเท่าเหล็กอ่อนหรืออลูมิเนียม และอาจสูญเสียความต้านทานการกัดกร่อนหากใช้ความร้อนสูงเกินไป แนวทางปฏิบัติที่ดีที่สุดจะช่วยรักษาความต้านทานการกัดกร่อนของเหล็กกล้าไร้สนิมได้ ภาพ: Miller Electric
ความทนทานต่อการกัดกร่อนของสแตนเลสทำให้เป็นตัวเลือกที่น่าสนใจสำหรับการใช้งานท่อที่สำคัญหลายประเภท รวมถึงอุตสาหกรรมอาหารและเครื่องดื่มที่มีความบริสุทธิ์สูง ยา ภาชนะรับแรงดัน และปิโตรเคมี อย่างไรก็ตาม วัสดุนี้ไม่สามารถระบายความร้อนได้ดีเท่าเหล็กกล้าอ่อนหรืออลูมิเนียม และการเชื่อมที่ไม่เหมาะสมอาจลดความทนทานต่อการกัดกร่อนได้ การให้ความร้อนมากเกินไปและการใช้ลวดเชื่อมที่ไม่ถูกต้องเป็นสองสาเหตุหลัก
การปฏิบัติตามแนวทางปฏิบัติที่ดีที่สุดสำหรับการเชื่อมสแตนเลสสามารถช่วยปรับปรุงผลลัพธ์และทำให้โลหะยังคงทนต่อการกัดกร่อนได้ นอกจากนี้ การปรับปรุงกระบวนการเชื่อมยังสามารถเพิ่มผลผลิตโดยไม่ลดทอนคุณภาพได้อีกด้วย
ในการเชื่อมเหล็กกล้าไร้สนิม การเลือกใช้ลวดเชื่อมมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการควบคุมปริมาณคาร์บอน ลวดเชื่อมที่ใช้ในการเชื่อมท่อเหล็กกล้าไร้สนิมควรช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการเชื่อมและตรงตามข้อกำหนดของงาน
ควรเลือกใช้ลวดเชื่อมที่มีสัญลักษณ์ “L” เช่น ER308L เนื่องจากมีปริมาณคาร์บอนสูงสุดต่ำกว่า ซึ่งช่วยรักษาความต้านทานการกัดกร่อนของโลหะผสมสแตนเลสคาร์บอนต่ำ การเชื่อมโลหะพื้นฐานคาร์บอนต่ำด้วยลวดเชื่อมมาตรฐานจะเพิ่มปริมาณคาร์บอนในรอยเชื่อม ทำให้ความเสี่ยงต่อการกัดกร่อนเพิ่มขึ้น หลีกเลี่ยงลวดเชื่อมที่มีสัญลักษณ์ “H” เนื่องจากมีปริมาณคาร์บอนสูงกว่าและออกแบบมาสำหรับงานที่ต้องการความแข็งแรงสูงที่อุณหภูมิสูง
ในการเชื่อมเหล็กกล้าไร้สนิม สิ่งสำคัญอีกประการหนึ่งคือการเลือกลวดเชื่อมที่มีปริมาณธาตุเจือปนต่ำ (หรือที่เรียกว่าสิ่งเจือปน) ธาตุเหล่านี้เป็นธาตุตกค้างในวัตถุดิบที่ใช้ทำลวดเชื่อม ได้แก่ พลวง สารหนู ฟอสฟอรัส และกำมะถัน ซึ่งอาจส่งผลกระทบอย่างมากต่อความต้านทานการกัดกร่อนของวัสดุ
เนื่องจากเหล็กกล้าไร้สนิมมีความไวต่อความร้อนมาก การเตรียมรอยต่อและการประกอบที่ถูกต้องจึงมีบทบาทสำคัญในการควบคุมความร้อนเพื่อรักษาคุณสมบัติของวัสดุ หากมีช่องว่างระหว่างชิ้นส่วนหรือการประกอบที่ไม่สม่ำเสมอ หัวเชื่อมจะต้องอยู่ ณ ตำแหน่งเดิมนานขึ้น และต้องใช้โลหะเติมมากขึ้นเพื่อเติมช่องว่างเหล่านั้น ซึ่งอาจทำให้ความร้อนสะสมในบริเวณที่ได้รับผลกระทบและทำให้ชิ้นส่วนร้อนเกินไป การประกอบที่ไม่ดีอาจทำให้การเชื่อมช่องว่างและได้การแทรกซึมของรอยเชื่อมที่ต้องการทำได้ยากขึ้น ควรตรวจสอบให้แน่ใจว่าชิ้นส่วนต่างๆ เข้ากับเหล็กกล้าไร้สนิมได้อย่างสมบูรณ์แบบที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้
ความสะอาดของวัสดุนี้ก็มีความสำคัญมากเช่นกัน แม้แต่สิ่งปนเปื้อนหรือสิ่งสกปรกเพียงเล็กน้อยในรอยเชื่อมก็อาจทำให้เกิดข้อบกพร่องที่ลดความแข็งแรงและความต้านทานการกัดกร่อนของผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้ายได้ ในการทำความสะอาดพื้นผิวก่อนการเชื่อม ให้ใช้แปรงสแตนเลสชนิดพิเศษที่ไม่เคยใช้กับเหล็กกล้าคาร์บอนหรืออลูมิเนียมมาก่อน
ในเหล็กกล้าไร้สนิม การเกิดปฏิกิริยาไวต่อการกัดกร่อนเป็นสาเหตุหลักที่ทำให้สูญเสียความต้านทานต่อการกัดกร่อน ซึ่งอาจเกิดขึ้นเมื่ออุณหภูมิในการเชื่อมและอัตราการเย็นตัวผันผวนมากเกินไป ส่งผลให้โครงสร้างจุลภาคของวัสดุเปลี่ยนแปลงไป
รอยเชื่อมภายนอก (OD) บนท่อสแตนเลสนี้ ซึ่งเชื่อมโดยใช้กระบวนการเชื่อม GMAW และการสะสมโลหะแบบควบคุม (RMD) โดยไม่มีการล้างย้อนกลับของรอยเชื่อมชั้นแรก มีลักษณะและคุณภาพคล้ายคลึงกับรอยเชื่อมที่ทำด้วยกระบวนการเชื่อม GTAW แบบมีการล้างย้อนกลับ
ส่วนประกอบสำคัญที่ทำให้เหล็กกล้าไร้สนิมทนต่อการกัดกร่อนคือโครเมียมออกไซด์ แต่ถ้าปริมาณคาร์บอนในรอยเชื่อมสูงเกินไป จะเกิดโครเมียมคาร์ไบด์ขึ้น ซึ่งจะไปจับกับโครเมียมและขัดขวางการก่อตัวของโครเมียมออกไซด์ที่จำเป็น ซึ่งเป็นส่วนสำคัญที่ทำให้เหล็กกล้าไร้สนิมทนต่อการกัดกร่อน หากมีโครเมียมออกไซด์ไม่เพียงพอ วัสดุจะไม่มีคุณสมบัติที่ต้องการและจะเกิดการกัดกร่อนขึ้น
การป้องกันการเกิดปฏิกิริยาไวต่อความร้อนนั้นขึ้นอยู่กับการเลือกใช้ลวดเชื่อมและการควบคุมปริมาณความร้อน ดังที่กล่าวไว้ข้างต้น การเลือกลวดเชื่อมที่มีคาร์บอนต่ำมีความสำคัญสำหรับการเชื่อมสแตนเลส อย่างไรก็ตาม ในบางครั้งคาร์บอนก็จำเป็นเพื่อให้ได้ความแข็งแรงสำหรับงานบางประเภท การควบคุมความร้อนมีความสำคัญอย่างยิ่งเมื่อไม่สามารถใช้ลวดเชื่อมที่มีคาร์บอนต่ำได้
ลดระยะเวลาที่รอยเชื่อมและบริเวณที่ได้รับผลกระทบจากความร้อนอยู่ในอุณหภูมิสูงให้น้อยที่สุด ซึ่งโดยทั่วไปถือว่าอยู่ที่ 950 ถึง 1,500 องศาฟาเรนไฮต์ (500 ถึง 800 องศาเซลเซียส) ยิ่งใช้เวลาในการบัดกรีในช่วงอุณหภูมินี้น้อยลงเท่าใด ความร้อนที่เกิดขึ้นก็จะยิ่งน้อยลงเท่านั้น ตรวจสอบและสังเกตอุณหภูมิระหว่างการบัดกรีแต่ละครั้งเสมอ
อีกทางเลือกหนึ่งคือการใช้ลวดเชื่อมที่ออกแบบมาโดยมีส่วนประกอบของโลหะผสม เช่น ไทเทเนียมและไนโอเบียม เพื่อป้องกันการก่อตัวของโครเมียมคาร์ไบด์ เนื่องจากส่วนประกอบเหล่านี้ส่งผลต่อความแข็งแรงและความเหนียวด้วย จึงไม่สามารถใช้ลวดเชื่อมเหล่านี้ได้ในทุกการใช้งาน
การเชื่อมด้วยอาร์กทังสเตนแก๊ส (GTAW) สำหรับรอยเชื่อมชั้นแรกเป็นวิธีการเชื่อมท่อสแตนเลสแบบดั้งเดิม โดยปกติแล้วจะต้องมีการไล่ก๊าซอาร์กอนเพื่อช่วยป้องกันการเกิดออกซิเดชันที่ด้านหลังของรอยเชื่อม อย่างไรก็ตาม การใช้กระบวนการเชื่อมด้วยลวดในท่อสแตนเลสกำลังเป็นที่นิยมมากขึ้นเรื่อยๆ ในการใช้งานเหล่านี้ สิ่งสำคัญคือต้องเข้าใจว่าก๊าซปกคลุมชนิดต่างๆ ส่งผลต่อความต้านทานการกัดกร่อนของวัสดุอย่างไร
ในการเชื่อมเหล็กกล้าไร้สนิมโดยใช้กระบวนการเชื่อมโลหะด้วยแก๊ส (GMAW) โดยทั่วไปจะใช้ก๊าซอาร์กอนและคาร์บอนไดออกไซด์ ส่วนผสมของอาร์กอนและออกซิเจน หรือส่วนผสมของก๊าซสามชนิด (ฮีเลียม อาร์กอน และคาร์บอนไดออกไซด์) โดยปกติแล้ว ส่วนผสมเหล่านี้มักประกอบด้วยอาร์กอนหรือฮีเลียมเป็นหลัก และมีคาร์บอนไดออกไซด์น้อยกว่า 5% เนื่องจากคาร์บอนไดออกไซด์จะเพิ่มคาร์บอนในบ่อหลอมและเพิ่มความเสี่ยงต่อการเกิดปฏิกิริยาไวต่อการกัดกร่อน ไม่แนะนำให้ใช้ก๊าซอาร์กอนบริสุทธิ์ในการเชื่อม GMAW กับเหล็กกล้าไร้สนิม
ลวดเชื่อมแบบมีฟลักซ์สำหรับสแตนเลสถูกออกแบบมาให้ใช้กับส่วนผสมแบบดั้งเดิมที่ประกอบด้วยอาร์กอน 75% และคาร์บอนไดออกไซด์ 25% ฟลักซ์มีส่วนประกอบที่ออกแบบมาเพื่อป้องกันไม่ให้คาร์บอนจากก๊าซปกคลุมปนเปื้อนรอยเชื่อม
เนื่องจากกระบวนการเชื่อม GMAW ได้พัฒนาขึ้น จึงทำให้การเชื่อมท่อและท่อสแตนเลสทำได้ง่ายขึ้น ในขณะที่บางงานอาจยังคงต้องใช้กระบวนการเชื่อม GTAW แต่กระบวนการเชื่อมด้วยลวดขั้นสูงสามารถให้คุณภาพที่ใกล้เคียงกันและผลผลิตที่สูงขึ้นในงานสแตนเลสหลายประเภท
รอยเชื่อมด้านใน (ID) ของสแตนเลสที่เชื่อมด้วยกระบวนการ GMAW RMD มีคุณภาพและลักษณะคล้ายคลึงกับรอยเชื่อมด้านนอก (OD) ที่เทียบเคียงกัน
การเชื่อมชั้นรากโดยใช้กระบวนการเชื่อม GMAW แบบลัดวงจรที่ดัดแปลง เช่น กระบวนการ Regulated Metal Deposition (RMD) ของ Miller ช่วยลดขั้นตอนการไล่แก๊สย้อนกลับในงานเชื่อมสแตนเลสออสเทนิติกบางประเภท การเชื่อมชั้นรากแบบ RMD สามารถตามด้วยการเชื่อม GMAW แบบพัลส์หรือการเชื่อมแบบอาร์คด้วยลวดเชื่อมไส้ฟลักซ์เพื่อเติมและปิดชั้น ซึ่งเป็นการเปลี่ยนแปลงที่ช่วยประหยัดเวลาและค่าใช้จ่ายเมื่อเทียบกับการใช้ GTAW ที่มีการไล่แก๊สย้อนกลับ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในท่อขนาดใหญ่
เทคโนโลยี RMD ใช้การถ่ายโอนโลหะแบบลัดวงจรที่ควบคุมอย่างแม่นยำ เพื่อสร้างอาร์คและบ่อหลอมโลหะที่นิ่งและเสถียร ซึ่งช่วยลดโอกาสการเกิดรอยเชื่อมเย็นหรือการหลอมรวมไม่สมบูรณ์ ลดการกระเด็นของโลหะ และได้รอยเชื่อมฐานท่อที่มีคุณภาพสูงขึ้น การถ่ายโอนโลหะที่ควบคุมอย่างแม่นยำยังช่วยให้การวางหยดโลหะสม่ำเสมอ ทำให้ควบคุมบ่อหลอมโลหะได้ง่ายขึ้น ส่งผลให้ควบคุมปริมาณความร้อนและความเร็วในการเชื่อมได้ดีขึ้น
กระบวนการที่ไม่ธรรมดาสามารถเพิ่มประสิทธิภาพการเชื่อมได้ เมื่อใช้ RMD ความเร็วในการเชื่อมสามารถอยู่ที่ 6 ถึง 12 นิ้ว/นาที เนื่องจากกระบวนการนี้เพิ่มประสิทธิภาพการผลิตโดยไม่ต้องให้ความร้อนเพิ่มเติมแก่ชิ้นส่วน จึงช่วยรักษาคุณสมบัติและความต้านทานการกัดกร่อนของเหล็กกล้าไร้สนิม ความร้อนที่ลดลงของกระบวนการยังช่วยควบคุมการเสียรูปของวัสดุพื้นผิวอีกด้วย
กระบวนการเชื่อม GMAW แบบพัลส์นี้ให้ความยาวอาร์คที่สั้นกว่า กรวยอาร์คที่แคบกว่า และความร้อนที่ป้อนเข้าต่ำกว่ากระบวนการถ่ายโอนพัลส์แบบสเปรย์ทั่วไป เนื่องจากกระบวนการเป็นแบบวงปิด การเบี่ยงเบนของอาร์คและการเปลี่ยนแปลงระยะห่างระหว่างปลายหัวเชื่อมกับชิ้นงานจึงแทบจะหมดไป ทำให้ควบคุมบ่อหลอมได้ง่ายขึ้นสำหรับการเชื่อมในที่และนอกที่ สุดท้าย การผสมผสานการเชื่อม GMAW แบบพัลส์สำหรับการเติมและปิดรอยเชื่อมกับการเชื่อม RMD สำหรับรอยเชื่อมราก ทำให้สามารถทำการเชื่อมได้โดยใช้ลวดเชื่อมและแก๊สเพียงชนิดเดียว ลดเวลาในการเปลี่ยนกระบวนการ
นิตยสาร Tube & Pipe Journal เป็นนิตยสารฉบับแรกที่อุทิศให้กับการให้บริการอุตสาหกรรมท่อโลหะในปี 1990 ปัจจุบันยังคงเป็นสิ่งพิมพ์เดียวในอเมริกาเหนือที่มุ่งเน้นอุตสาหกรรมนี้ และกลายเป็นแหล่งข้อมูลที่น่าเชื่อถือที่สุดสำหรับผู้เชี่ยวชาญด้านท่อ
ตอนนี้คุณสามารถเข้าถึงฉบับดิจิทัลของ The FABRICATOR ได้อย่างเต็มรูปแบบ เข้าถึงแหล่งข้อมูลอันมีค่าในอุตสาหกรรมได้อย่างง่ายดาย
วารสาร The Tube & Pipe Journal ฉบับดิจิทัลสามารถเข้าถึงได้อย่างเต็มรูปแบบแล้ว ทำให้เข้าถึงแหล่งข้อมูลอันมีค่าในอุตสาหกรรมได้อย่างง่ายดาย
เพลิดเพลินไปกับการเข้าถึงฉบับดิจิทัลของวารสาร STAMPING Journal อย่างเต็มรูปแบบ ซึ่งนำเสนอความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีล่าสุด แนวปฏิบัติที่ดีที่สุด และข่าวสารในอุตสาหกรรมสำหรับตลาดการปั๊มโลหะ
ขณะนี้สามารถเข้าถึงฉบับดิจิทัลของ The Fabricator en Español ได้อย่างเต็มรูปแบบแล้ว เข้าถึงแหล่งข้อมูลอุตสาหกรรมที่มีค่าได้อย่างง่ายดาย