การเชื่อม  Welding  และ ต้นทุนการเชื่อม Cost

เนื้อหานี้ เป็นส่วนหนึ่งในงานสัมมนา การออกแบบจุดต่อโครงสร้างเหล็กและการสร้างชิ้นส่วนโครงสร้างเหล็กสำเร็จรูป รุ่นที่ 17 โดยวิศวกรรมสถานแห่งประเทศไทย ที่จะจัดขึ้นในวันที่ 17 – 18 มีนาคมนี้ ผ่านระบบ Zoom ซึ่งปัจจุบันปิดรับสมัครไปเรียบร้อยแล้ว

เนื้อหาวันแรก (17 มีนาคม) คุณณัฐพล สุทธิธรรม จาก We Love Steel Construction จะนำเสนอกระบวนการในการทำ Steel fabrication และ Good detailing practice ซึ่งส่วนหนึ่งจะเป็นการนำเสนอถึง รูปแบบในการเชื่อม ข้อดีข้อเสียของการเชือมแต่ละประเภท และต้นทุนในการเชื่อมแต่ละวิธี

โดยหลักการแล้ว การเชื่อมเป็นการให้ความร้อนกับวัสดุที่ต้องการนำมาเชื่อมติดกันจนหลอมละลาย ซึ่งมีความคล้ายกับการตัดเหล็กด้วยความร้อนเป็นอย่างมาก แต่แทนที่จะดึงให้ขาดออกจากกันกลับเป็นการ “กด” ให้ติดกัน ซึ่งหากวัสดุหรือชิ้นส่วนที่นำมาเชื่อมมีความหนามาก ก็มีความจำเป็นต้องใช้โลหะเติม welding material เข้ามาเชื่อมเติมด้วย

วิธีการเชื่อมที่นิยมใช้มากที่สุดในงานก่อสร้างของประเทศไทย 

เป็นการเชื่อมหน้างานแบบแมนน่วล บ้างเรียก เชื่อมมือ อ้างอิง AWS เรียกว่า SMAW ซึ่งย่อมาจาก Shield Metal Arc Welding หากเรียกตามระบบยุโรป จะเรียกว่า MMAW ย่อมาจาก Manual Metal Arc Welding ซึ่งเป็นการใช้ธูปเชื่อม หรือ electrode ที่เป็น welding material ที่มี flux หุ้มรอบ มาเป็นวัสดุเติม การเชื่อมด้วยวิธีนี้ มีความ flexible เครื่องมือไม่ซับซ้อน แต่มีข้อจำกัดในเชิงคุณภาพค่อนข้างมาก คือ หากต้องการให้รอยเชื่อมมีคุณภาพดีต้องใช้ช่างเชื่อมที่ทักษะสูงมาก เพราะด้วยความที่อุปกรณ์ไม่ซับซ้อน ก็ส่งผลให้การเชื่อมให้ดีทำได้ยาก เครื่องมือไม่ได้มีส่วนช่วย คุณภาพรอยเชื่อมขึ้นกับ welder skill ล้วน ๆ ซึ่งในทางปฏิบัติ การเชื่อมรูปแบบนี้บ้านเราราคาไม่สูง เหตุผลพื้นฐานเพราะ เราไม่มีเกณฑ์ควบคุมคุณภาพที่ชัดเจน ใช้ดุลพินิจจากการตรวจด้วยสายตา visual inspection test ของวิศวกรผู้ควบคุมงานเท่านั้น ซึ่งด้วยข้อจำกัดทางประสบการณ์ของวิศวกรผู้ควบคุมงาน ส่งผลให้การควบคุมไม่เข้มงวด ช่างเชื่อมไม่ต้องผ่าน certification อาจมาจากคนงานก่อสร้างทั่วไป ทำให้ต้นทุนงานเชื่อมประเภทนี้ไม่สูงมากนัก (ซึ่่งตรงข้ามกับ practice ในต่างประเทศ ที่เป็นรูปแบบงานเชื่อมที่ต้นทุนสูงมาก เป็นค่าความรู้และ certificate ของ welder) ตลอดจน efficiency ของการเชื่อมประเภทนี้ไม่มาก เชื่อมครั้งหนึ่งได้ปริมาณไม่มาก ขนาดรอยเชื่อมไม่ใหญ่ จึงต้องใช้ man hour ในการเชื่อมมากให้ได้ปริมาณมาก

หากต้องการเชื่อมให้ได้ปริมาณมาก ในแต่ละ pass แน่นอนว่า การเชื่อมหน้างานอาจไม่เหมาะสม ต้องปรับไปเชื่อมภายในโรงแปรรูป fabrication shop โดยใช้เครื่องมือขนาดใหญ่ที่มีประสิทธิภาพสูงกว่า ควบคุมคุณภาพได้ดีกว่า โดยการเชื่อมที่ให้ efficiency สูงสุด เป็นวิธีที่เรียกว่า SAW หรือ Submerged Arc Welding เป็นการเชื่อมใต้ flux โดยการเชื่อมประเภทนี้ จะเป็นการเชื่อมอัตโนมัติ ในท่า “บนลงล่าง หรือ flat position” เท่านั้น

การเดินรอยเชื่อมจะเริ่มจากการปล่อย flux ที่ outlet ด้านหน้า welding แล้วจึงค่อยเชื่อมโดยใช้ลวดเชื่อม welding wire เป็นขดม้วน (ไม่ได้เป็นแท่ง) ปล่อยอัตโนมัติตามความเร็วของการเชื่อม ไปเชือมใต้ “ผง flux” แล้วมีตัวดูด ด้านหลัง welding เพื่อดูด “ผง flux” กลับไปใช้ซ้ำต่อไป

แม้ว่าการเชื่อมแบบ SAW จะให้ efficiency ที่สูง เชื่อมแต่ละ pass ได้ปริมาณหรือขนาดที่ใหญ่ คุณภาพงานเชื่อมทำได้ดีถึงดีมาก แต่ก็มีข้อจำกัดมาก ไม่ว่าจะเป็น flexibility ที่เชื่อมได้เฉพาะใน fabrication shop และเชื่อมได้ในท่าบนลงล่าง flat position เท่านั้น หลายครั้งจะเห็นการ “หมุน member” เพื่ออำนวย flat position welding นี้

การเชื่อมด้วย welding wire 

ต่อมาเป็นการเชื่อมด้วย welding wire แต่มีวัสดุคลุม 2 ประเภทที่แตกต่างกัน วัสดุคลุมประเภทแรกใช้ก๊าซคลุม เรียกตามมาตรฐาน AWS ว่า GMAW หรือ Gas Metal Arc Welding ส่วนมากในประเทศไทยจะใช้คน welder เป็นผู้ดำเนินการ แต่ก็สามารถประยุกต์ใช้กับ robot ได้และพบเห็นกันทั่วไปใน โรงประกอบรถยนต์ ก๊าซคลุมที่ใช้มี 2 ประเภท คือ ก๊าซเฉือยพวก Argon เรียกตามระบบ ISO ว่า MIG หรือ Metal Inert Gas และอีกประเภทเป็นการใช้ก๊าซที่แอคทีฟ เช่น CO2 เรียกตาม ISO ว่า MAG หรือ Metal Active Gas บ้านเราเรียกกันทั่วไปว่า เชื่อมซีโอทู หรือเชื่อมอาร์กอน บางครั้งจะพบเห็นการใช้ก๊าซคลุมที่ผสมกัน เช่น 80% Ar + 20% CO2 ซึ่ง Ar จะมีราคาสูงกว่า แต่ให้คุณภาพของรอยเชื่อมที่ดีกว่า

ข้อจำกัดของ GMAW ทั้ง MIG MAG คือด้วยการที่คลุมด้วยก๊าซ จึงไม่เหมาะกับการเชื่อมที่หน้างานที่ลมพัดไปมา จะเชื่อมหน้างานได้ต้องเสียค่าใช้จ่ายในการทำ shelter คลุมบริเวณที่จะเชื่อม ซึ่งค่อนข้างจะมีข้อจำกัดมาก หากต้องการเชื่อมหน้างาน จะใช้วิธีการเชื่อม FCAW หรือ Flux Core Arc Welding คือเปลี่ยนจากการคลุมด้วยก๊าซเป็นการคลุมด้วย flux แทน

อีกรูปแบบงานเชื่อม เป็นการเชื่อม stud หรือ stud welding ซึ่งมักใช้กับระบบโครงสร้าง composite กับคอนกรีต การเชื่อมทำได้โดยใช้เครื่องเชื่อมคล้ายปืนยิง โดยที่ลูกกระสุนเป็นสลัก หรือ stud ซึ่งปัจจุบัน อุปกรณ์ยิงนี้ราคาถูกลงค่อนข้างมาก จึงนิยมใช้กันแพร่หลายยิ่งขึ้น โดยจะมีการใส่ ceramic ring เพื่อเป็นวัสดุคลุมรอยเชื่อม และเมื่อเชื่อมแล้วเสร็จ ก็ทำการกระแทก ceramic ring ให้แตกแล้วจึงกวาดทิ้งก่อนเทคอนกรีต

รายละเอียดเรื่องต้นทุน ดูหน้าสุดท้ายนะครับ

สงสัยก็สอบถามมาได้นะครับ

#การเชื่อม  Welding  และ ต้นทุนการเชื่อม Cost  

#WeLoveSteelConstruction