♦ ลวดเซาะร่องแบบ แอร์-คาร์บอนอาร์ค ใช้เซาะแนวเชื่อมสแตนเลสได้หรือไม่

ในการเชื่อมโลหะ  บางครั้งตรวจพบว่าในแนวเชื่อมมีจุดบกพร่อง จำเป็นต้องมีการเซาะแนวเชื่อมนั้นออกเพื่อเชื่อมซ่อม  การใช้ลวดเซาะแบบแอร์-คาร์บอนอาร์ค เป็นวิธีการทำงานที่รวดเร็ววิธีหนึ่ง ที่ใช้บ่อยในงานเชื่อมประกอบโลหะกลุ่มเหล็ก  ประเด็นข้อสงสัยคือ สามารถใช้วิธีการเซาะแนวเชื่อมแบบแอร์-คาร์บอนอาร์คนี้ กับการเชื่อมสแตนเลสได้หรือไม่ ?

หากเรารู้จักกระบวนการเซาะแนวเชื่อมแบบนี้ดี  จะทราบว่าสิ่งสำคัญและขาดเสียมิได้เลยของการเซาะด้วยวิธีแอร์-คาร์บอนอาร์คนั้น คือแท่งลวดเซาะที่ทำจากผงคาร์บอนอัดนั่นเอง  ทีนี้ลองย้อนนึกกลับไปครับว่า คาร์บอนมีอิทธิพลอย่างไรต่อโลหะ ?

การเซาะแนวเชื่อมออกด้วยวิธีแอร์-คาร์บอนอาร์คนี้ ใช้การอาร์คระหว่างแท่งคาร์บอนกับชิ้นงาน เมื่อบริเวณจุดที่ทำการอาร์คหลอมละลาย ก็ใช้อากาศอัดเป่าโลหะที่หลอมเหลวออกไป แต่ในระหว่างที่ลวดเซาะอาร์คกับชิ้นงานก็จะเกิดการตกค้างของคาร์บอนส่วนหนึ่งบริเวณรอยเซาะ หมายความว่ารอยเซาะมีการเพิ่มปริมาณคาร์บอนที่ผิวให้มากกว่าเดิม  ซึ่งการเพิ่มปริมาณคาร์บอนบนผิวโลหะคือการทำคาร์บูไรซิ่ง (Carburizing) หรือการทำให้ผิวโลหะแข็งขึ้นโดยการเติมคาร์บอนนั่นเอง

นี่คือประเด็นครับ  จริงๆ แล้วธาตุคาร์บอนนั้นเป็นธาตุที่ต้องจำกัดปริมาณ โดยเฉพาะอย่างยิ่งการเชื่อมสแตนเลส (จึงต้องมีลวดเชื่อมทีมีรหัส L ไงครับ เช่น 308L, 316L)   เพราะคาร์บอนจะเป็นตัวจับโครเมี่ยมในเนื้อสแตนเลส เพื่อให้เป็นโครเมี่ยมคาร์ไบด์ (Cr₂₃C₆)  จะเห็นว่าคาร์บอน 6 อะตอม สามารถรวมตัวกับโครเมี่ยมได้ถึง 23 อะตอมเลยทีเดียว

ทีนี้ เมื่อทำการเซาะแนวเชื่อมสแตนเลสด้วยวิธีแอร์-คาร์บอนอาร์ค จะทำให้บริเวณที่เซาะนั้นเกิดการปนเปื้อนของคาร์บอน เมื่อทำการเชื่อมซ่อมต่อไปก็จะเกิดการตกผลึกของโครเมี่ยมคาร์ไบด์ในบริเวณนั้น ทำให้บริเวณที่ทำการเซาะแต่เดิมนั้นขาดคุณสมบัติการเป็นสแตนเลส เนื่องจากปริมาณโครเมี่ยมเหลือน้อย เพราะแปรสภาพเป็นคาร์ไบด์ไปหมดแล้ว หากนำชิ้นงานนี้ไปใช้งาน ก็จะไม่สามารถทนต่อการกัดกร่อนได้ตามที่ควรจะเป็น

นอกจากปริมาณคาร์บอนตกค้างบนชิ้นงานแล้ว ยังมีเรื่องของปริมาณไนโตรเจนจากอากาศอัด ที่ใช้เป่าน้ำโลหะหลอมเหลวอีก  ธาตุไนโตรเจนอาจจะถูกกักอยู่ในสแลกหรือเศษโลหะแข็งที่ติดอยู่บริเวณขอบรอยเซาะ  ไนโตรเจนนี้เป็นธาตุสำคัญในการทำให้เกิดเฟสออสเทนไนท์ในสแตนเลส เมื่อทำการเชื่อมต่อไปไนโตรเจนก็จะดูดซึมเข้าแนวเชื่อม และไปลดปริมาณเฟอร์ไรท์ในเนื้อสแตนเลสลงในที่สุด (ออสเทนไนท์มากขึ้นเนื่องจากไนโตรเจน ทำให้เฟอร์ไรท์ลดลง)

แต่ในการเชื่อมสแตนเลส จำเป็นต้องมีเฟอร์ไรท์ครับ โดยเฉพาะการเชื่อม 308L และ 316L เพราะเฟอร์ไรท์เป็นตัวช่วยลดการเกิดการแตกร้าวในขณะแข็งตัว (Solidification Cracking) หากแนวเชื่อมมีเฟอร์ไรท์น้อยเกินไปก็จะแตกร้าวได้ง่าย

จริงๆ แล้วมีคำแนะนำหลายอย่างเกี่ยวกับการใช้ลวดคาร์บอนสำหรับการเซาะแนวเชื่อมสแตนเลส เช่น AWS C5.3 – Recommended Practices for Air Carbon Arc Gouging and Cutting  หรือในคู่มือการใช้งานของบริษัทผู้ผลิตลวดเซาะร่อง เป็นต้น  เบื้องต้นผู้ใช้งานควรใช้เทคนิคการเซาะที่ถูกต้อง  ทั้งมุมการเดินแนวเซาะ  ระยะการจับลวด  หรือการรักษาทิศทางของลมอัดให้เป่าใต้ลวดเซาะตลอดเวลา ดังแสดงในรูป

นอกจากการใช้เทคนิคที่ถูกต้องในการเซาะแล้ว สิ่งสำคัญที่สุดคือการทำความสะอาดหลังจากการเซาะ เพื่อขจัดคาร์บอนและเศษสแลกที่ตกค้างอยู่ในรอยเซาะโดยการใช้การเจียร   โดยทำการเจียรรอยเซาะจนกระทั่งเห็นเนื้อโลหะมีความมันเงาแล้วจึงทำการเชื่อมต่อไป ก็จะช่วยลดปัญหาจากคาร์บอนลงได้

มีการศึกษาเปรียบเทียบผลกระทบต่อความต้านทานการกัดกร่อนของแสตนเลส ระหว่างการเตรียมรอยต่อโดยใช้แอร์-คาร์บอนอาร์ค (ทำความสะอาดอย่างดีก่อนเชื่อม) กับการเจียรแบบปกติ พบว่าไม่มีความแตกต่างกันอย่างมีนัยสำคัญ อย่างไรก็ตาม พบว่าอัตราการกัดกร่อนจะสูงขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ  หากมีปริมาณคาร์บอนตกค้างอยู่ในรอยเซาะ

สำหรับประเด็นข้อซักถามเรื่อง สามารถใช้วิธีการเซาะแนวเชื่อมแบบแอร์-คาร์บอนอาร์ค  กับการเชื่อมสแตนเลสได้หรือไม่ ก็ต้องตอบว่า สามารถกระทำได้  เพียงแต่ต้องมีขั้นตอนการควบคุมดูแลเรื่องความสะอาด และการขจัดคาร์บอนตกค้างและขจัดเศษสแลกที่อยู่บริเวณแนวเซาะออกให้หมดเสียก่อนครับ

ท้ายสุดนี้ แนะนำลวดคาร์บอนที่ใช้สำหรับเซาะร่องครับ  ยี่ห้อเทอร์มาเทค (Thermatech)  ยี่ห้อนี้ดี  มีทองแดงเคลือบอย่างดี  เงาและนำไฟฟ้าดีมาก  อัดคาร์บอนแน่น  ไม่เปราะหักง่าย อาร์คนิ่ม เซาะเร็ว  ของดีๆ อย่างนี้ ลองใช้ดูนะครับ

Products Department ; Thermal Mechanics Co.,Ltd.