การเชื่อมโดยใช้แก๊ส และมาตรการป้องกันอันตรายจากไฟย้อนกลับ (Yamato Flashback Arrester)

SUZUKI

(Yamato Flashback Arrester) โดยหลักการแล้วการเชื่อมโดยใช้แก๊สเป็นขบวนการเชื่อมที่ใช้การเผาใหม้ของแก๊สอเชติลีนผสมกับแก๊สออกชิเจน (Oxy-acetylene Welding) เปลวไฟจากการเผาไหม้ที่ปลายหัวเชื่อมแล้วทำให้โลหะหลอมละลายแล้วเติมลวดเชื่อมลงไปในบ่อน้ำโลหะที่กำลังหลอมละลายเมื่อปล่อยให้เย็นตัวลงก็จะได้แนวเชื่อมตามต้องการ การเชื่อมแก๊สนิยมใช้กับงานเชื่อมเบาๆที่ใช้ชื่อมโลหะบางๆเช่นงานเชื่อมเพื่อซ่อมตัวถังรถยนต์งานเชื่อมท่อแอร์ ท่อไอเสียรถยนต์หรืองานเชื่อท่อในอุตสาหกรมเคมีต่างๆเป็นต้น

การเชื่อมโดยใช้แก๊ส (Oxy-fuel Gas Welding) หมายถึง การเชื่อมชิ้นงานโดยใช้พลังงานความร้อนจากการสันดาปของแก๊ส เชื้อเพลิง (Fuel Gas) เช่น ก๊าซปิโตรเลียมเหลว (LPG) อะเซทิลีน (C2H2) หรือไฮโดรเจน (H2) กับ ออกซิเจน (O2) ที่หัวเชื่อมแก๊ส (Torch)

โดยอุปกรณ์ที่ใช้สำหรับเชื่อมแก๊ส (Gas Welding Equipment) ประกอบไปด้วย

1. หัวเชื่อมแก๊ส (Torch)
2.
สายแก๊สเชื่อเพลิงและสายออกซิเจน (Hoses)
3.
ถังแก๊สเชื้อเพลิง (Fuel Gas Cylinder)
4.
ถังออกซิเจน (Oxygen Cylinder)
5.
อุปกรณ์ปรับความดัน (Regulators)

อันตรายที่เกิดจากการเชื่อมโดยใช้แก๊ส

หัวเชื่อมแก๊ส (Torch) ถึงแม้จะได้รับการออกแบบให้ทรงประสทธิภาพดีเพียงไรก็ตาม แต่ก็ยังมีความเป็นอันตรายในตัวของมันเอง กล่าวคือ อาจเกิดปรากฏการณ์ไฟย้อนกลับ (Flashback) ที่หัวเชื่อมแก๊ส การเกิดไฟลุกไหม้หรือระเบิดที่อุปกรณ์ขณะทำการเชื่อมแก๊ส เช่น การระเบิดที่ Torch หรือการระเบิดของสายแก๊สหรือสายออกซิเจน (Hoses) ที่ต่อระหว่าง Torch กับ Regulator หรือการระเบิด ที่ Regulators และที่รุนแรงที่สุดคือ การระเบิดที่ถังออกซิเจนหรือถังแก๊สเชื้อเพลิง ล้วนแต่มีสาเหตุมาจาก การเกิดปรากฏการณ์ไฟย้อนกลับ (Flashback) ทั้งสิ้น

การเกิดปรากฏการณ์ไฟย้อนกลับ (Flashback) คืออะไร

Backflashเป็นปรากฎการณ์ที่ไฟ (Flame) ย้อนกลับจาก Torch เข้าในสายแก๊สผ่าน Regulator ไปยังถังแก๊สเชื้อเพลิง (Fuel Gas Cylinder) ขณะเดียวกันออกซิเจนจะไหลตามเข้าไปโดยแรง ปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นจากการลุกไหม้ เพื่อให้เกิดการลุกไหม้อย่างต่อเนื่อง (Sustain Combustion) หรือ อีกนัยหนึ่ง คือ Flame ย้อนกลับจาก Torch เข้าไปในสายออกซิเจนผ่าน Regulator ไปยังถังออกซิเจน ขณะเดียวกัน Fuel Gas จะไหลตามเข้าไปด้วยแรงปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นจากการลุกไหม้เพื่อให้เกิด Sustain Combustion ความเร็วของไฟ (Flame Velocity) ขณะเกิด Flashback จะเร็วมาก Flame Velocity อาจ สูงถึง 2 เท่าของความเร็วของเสียงประมาณ 2,000 ฟุต/วินาที หรือ 1,400 ไมล์/ชั่วโมง

สาเหตุที่ทำให้เกิด Backflash เกิดได้หลายประการ ดังนี้

การประกอบหัวเชื่อมแก๊ส (Torch) ไม่ถูกต้อง
การระบายแก๊ส (Purge) ที่ค้างอยู่ในสายแก๊สและ Torch ก่อนการเชื่อมไม่ถูกต้อง
ความดันใช้งานไม่ถูกต้อง
เลือกใช้หัว Tip ของ Torch ไม่ถูกต้อง

ทางเดินของแก๊สใน Torch อุดตัน
สายแก๊สชำรุดหรือรั่วไหลและมีประกายไฟทำให้เกิดการลุกไหม้
ใช้ระยะห่างของหัว Tip กับชิ้นงานที่เชื่อมไม่ถูกต้อง
เกิดการรั้วของแก๊สที่ Regulator, Hose หรือ Connection เป็นผลทำให้ความดันลดลง แก๊สที่ความดันสูงจึงไหลย้อนกลับไปยังอีกด้านหนึ่ง เป็นต้น

มาตรการป้องกันไฟย้อนกลับ (Flashback Protection Measures)

เราสามารถป้องกันไฟย้อนกลับได้โดยการติดตั้งอุปกรณ์ป้องกันไฟย้อนกลับ(Flashback Arrestors)โดยต้องติดตั้งที่ Gas Welding Equipment 4 จุด ดังนี้คือ

1. ทางออกของ Oxygen Regulator
2.
ทางออกของ Fuel Gas Regulator
3.
ด้าม Torch ทางด้านที่ต่อกับสายออกซิเจน
4.
ด้าม Torch ทางด้านที่ต่อกับสายแก๊สเชื้อเพลิง

Flashback Arrestors คือ อุปกรณ์ป้องกันไฟย้อนกลับในเวลาทำการการเชื่อมแก๊ส

โดยทั่วไปประกอบด้วย โครงสร้างหลักที่สำคัญ 3 ประการ คือ
1. Non-Return Valve
เป็นลิ้นควบคุมการไหลให้ไปในทิศทางเดียว
2. Flame Arrestor
เป็นตัวดูดซับหรือดับไฟที่ย้อนกลับ
3. Thermal Cut-Off Valve
เป็นตัวจับความร้อน โดยลิ้นจะปิดการไหลโดยทันทีทันใด เมื่อมีความร้อนเกิดขึ้น 

1.หลักการเชื่อมแก๊ส

เป็นขบวนการเชื่อมที่ใช้การเผาใหม้ของแก๊สอเชติลีนผสมกับแก๊สออกชิเจน(Oxy-acetylene Welding)เปลวไฟจากการเผาใหม้ที่ปลายหัวเชื่อมแล้วทำให้โลหะหลอมละลายแล้วเติมลวดเชื่อมลงไปในบ่อน้ำโลหะที่กำลังหลอมละลาย เมื่อปล่อยให้เย็นตัวลงก็จะได้แนวเชื่อมตามต้องการ การเชื่อมแก๊ส นิยมใช้กับงานเชื่อมเบาๆ ที่ใช้เชื่อมโลหะบางๆ เช่น งานเชื่อมเพื่อซ่อมตัวถังรถยนต์ งานเชื่อมท่อแอร์ ท่อไอเสียรถยนต์ หรืองานเชื่อมท่อในอุตสาหกรรมเคมีต่างๆ เป็นต้น

2.เครื่องมือและอุปกรณ์ ในการเชื่อมแก๊ส

ในการเชื่อมแก๊สจะต้องมีเครื่องมือและอุปกรณ์ที่จำเป็นดังนี้

2.1.ถังอะเซติลีน

ถังเหล็กอะเซทิลีนขนาด 4 กก.

ความจุ

4 กก.

ความสูงรวามหัววาล์ว

100 ซม.

เส้นผ่าศูนย์กลาง

26 ซม.

น้ำหนักถัง

27 กก.

ทำจากแผ่นเหล็กมีลักษณะปกติจะใช้เก็บความดันอเซติลีนได้เพียง 250 Psi เพราะแก๊สอเซติลีนเป็นแก๊สเพลิงถ้าเก็บไว้ที่ความดันสูงโมเลกุลของแก๊สจะเกิดการอัดแน่น ทำให้เกิดความร้อนหรือรั่วซึมได้ง่าย เสี่ยงต่อการลุกติดไฟและระเบิดได้ โดยปกติในถังอเซติลีนจะได้วัสดุรูพรุนและบรรจุอซิโตไว้ประมาณ 40% ซึ่งอซิโตนจะช่วยดูดซึมแก๊สอเซติลีนไม่ให้ความดันสูงเกินไป ถังแก๊สอเซติลีนขนาดมาตรฐานมีความจุ40ลิตร อัดแก๊สอเซติลีนได้จำนวน 6000 ลิตร โดยมีอชิโตนช่วยดูดซึมแก๊สไม่ให้ความดันสูงเกินไป และที่ถังอเซติลีนจะมี Safety-Plug ที่หัวถังและก้นถังเพื่อป้องกันการเกิดระเบิดจากความร้อนและความดันที่สูงเกิน ในระหว่างการขนย้ายถังอเซติลีนจะต้องมีฝาครอบวาล์วหัวถังเพื่อป้องกันการกระแทกในระหว่างการขนย้ายอีกด้วย เกลียวที่วาล์วหัวถังจะใช้เป็นเกลียวซ้ายและถังอเซติลีนมักจะใช้เป็นสัญญลักษณ์สีแดงหรือส้ม

 

2.2.ถังออกซิเจน

ทำด้วยแผ่นเหล็กหนาประมาณ 6.4 mm ตีอัดขึ้นรูปไม่มีรอยเชื่อมต่อ แข็งแรงทนต่อความดันสูง เนื่องจากใช้อัดแก๊สออกซิเจนไว้ที่ความดัน 2200-2800 Psi หรือประมาณ 150-170 bar

วาล์วหัวถังทำด้วยทองเหลืองตีอัดขึ้นรูป เกลียวข้อต่อที่วาล์วหัวถังจะใช้เป็นเกลียวขวา

ก่อนนำมาอัดแก๊สออกซิเจนจะต้องนำไปทดสอบความดันก่อน

 

2.3.วาล์วปรับความดัน (Pressure Regulators)

วาล์วปรับความดันมี หน้าที่ คือปรับความดันแก็สจากถังเก็บเพื่อให้พอเหมาะกับความดันที่ต้องการใช้งานและช่วยควบคุมความดันที่หัวเชื่อมให้คงที่ ปกติ1ชุดจะมีเกจ 2 ตัว คือ เกจขวาจะวัดความดันของแก๊สและเกจซ้ายจะวัดความดันขณะใช้งาน วาล์วปรับความดันของแก๊สอเซติลีนกับของแก๊สออกซิเจนจะแตกต่างกัน กล่าวคือ เกลียวข้อต่อของวาล์วปรับความดันอเซติลีนจะเป็นเกลียวซ้าย ซึ่งความดันที่ใช้อยู่ที่ 0-250 Psi ส่วนของออกซิเจนจะเป็นแบบเกลียวขวา ช่วงความดันจะอยู่ระหว่าง 0-3000 Psi

 

2.4.หัวเชื่อม ออกซี่อะซิทีลีน (Oxy-acetylene welding torches)

หัวเชื่อมชนิดนี้มี ส่วนประกอบสำคัญคือ ด้านจับ วาล์วปิดเปิด ห้องผสมแก๊ส และหัวทิพ การใช้งานหลังจากต่อหัวเชื่อมเข้ากับสายเชื่อมแล้ว จะปรับวาล์วปิดเปิด เพื่อควบคุมแก๊สออกซิเจนและอะเซทิลีนจากท่อเชื่อมมายังห้องผสมแก๊สออกซิเจนกับอะเซทิลีน แก๊สที่ผสมกันแล้วจะไหลไปออกที่หัวทิป ซึ่งทำจากทองแดง เพราะทองแดงทนความร้อนได้ดี

 

2.5.เหล็กทำความสะอาดรูหัวเชื่อมแก๊ส (Tip cleaners)

เป็นลวดเส้นเล็ก มีหลายขนาด เพื่อให้เลือกใช้ตามขนาดของหัวทิปที่ต่างกัน เราใช้เหล็กทำความสะอาดนี้สอดเข้าไปในรูหัวเชื่อมแก๊สเพื่อทำความสะอาดมัน เมื่อหัวทิปมีสะเก็ดเหล็ก หรือเศษเขม่าต่าง ๆ ไปติดอยู่

 

2.6.สายแก๊ส (Gas Hose)

มี 2 ชนิด คือ สายอะซิทิลีนและสายออกซิเจน

  • สายอะซิทิลีน จะรับแก๊สอะซิทีลีนจากถังอเซติลีนไปสู่หัวเชื่อม สายนี้จะมีสีแดงที่ปลายท่อจะมีหัวนัทเป็นแบบเกลียวซ้าย
  • สายออกซิเจน จะรับแก๊สออกซิเจนจากถังออกซิเจนไปสู่หัวเชื่อม สายจะมีสีน้ำเงินหรือสีเขียวที่ปลายท่อจะมีหัวนัทเป็นแบบเกลียวขวา

 

2.7.อุปกรณ์จุดไฟ (Gas Saver SE-ll )

  • อุปกรณ์ควบคุมการจุดแก๊สเหมาะสำหรับงานเชื้อมแก๊สทุกประเภท สะดวกในการใช้งานลดต้นทุนในการใช้แก๊สและเพิ่มความสามารถในการผลิตงานได้อย่างมีประสิทธิภาพ
  • สามารถใช้งานได้กับ แก๊ส LPG ,Acetylene และมีอปกรณ์เสริมเพื่อควบคุม Gas N2
  • จุดแก๊สโดยชุด Ignition Unit โตยตรง จึงมั่นใจได้ว่าสามารถประหยัดแก๊สได้อย่างแท้จริงและไม่ต้องกังวลเรื่องของแรงลมในโลงงาน
  • ไร้ปัญหาในการอุดตันของน้ำยาฟลักซ์ ในระบบ

 

2.8.แว่นตาเชื่อมแก๊ส (Goggles) กรอบ (Frame)

ของแว่นตาเชื่อมแก๊สทำจากพลาสติก มี2เลนส์ เพื่อป้องกันประกายไฟ ควรใส่แว่นตาเชื่อมแก๊สขณะทำการเชื่อม เพราะสะเก็ดไฟที่ร้อนและประกายไฟที่สว่างมากอาจทำให้ตาบอดได้ เลนส์ที่ใช้จะเป็นเลนส์กรองแสงฉาบด้วยสารสีเขียวมีความเข้มข้น ตั้งแต่เบอร์1-14แล้วแต่การใช้งาน

3.การติดตั้งอุปกรณ์เชื่อมแก๊ส (Setting up equipment)

ก่อนทำการเชื่อมแก๊สจะต้องประกอบอุปกรให้เรียบร้อยสมบูรณ์โดยมีขั้นตอนในการปฏิบัติดังนี้

  1. ติดตั้งถังแก๊สออกซิเจน และอเซทิลีนเข้ากับรถเข็นแล้วใช้โซ่คล้องล่ามถังไว้
  2. ถอดฝาครอบวาล์วหัวถังแก๊สออกทั้ง2ชนิด
  3. เปิดพัดลมระบายอากาศ
  4. เปิดแล้วปิดวาล์วหัวถังอย่างทันทีทันใดเพื่อไล่สิ่งสกปรกและฝุ่นละอองตรงท่อทางออก การทำในลักษณะนี้เรียกว่า การ“cracking”ในการเปิดปิดวาล์ว จะต้องยืนอ้อมอยู่ด้านหลังตรงข้ามกับทางออกของแก๊ส
  5. ตรวจดูเกลียวท่อทางออกของถังว่าอยู่ในสภาพดีหรือไม่
  6. ติดตั้งเกจปรับความดัน (Pressure Regulators) ที่ถังออกซิเจนจะเป็นแบบเกลียวขวาหมุนตามเข็มนาฬิกา ที่ถังอเซทิลีนเป็นแบบเกลียวซ้ายหมุนทวนเข็มนาฬิกา ขันให้แน่นพอเหมาะ
  7. ตรวจปรับสกรูปรับความดันให้อยู่ในสภาพคลายออก(ไม่มีความดัน) แล้วค่อย ๆ เปิดวาล์วหัวถังแล้วปรับสกรูปรับความดันให้แก๊สไหลออกเล็กน้อย แล้วปิดไว้เช่นเดิม กระทำในลักษณะเดียวกันทั้งสองถัง
  8. ต่อสายเชื่อมเข้ากับเกจปรับความดัน โดยใช้สายสีแดงสำหรับแก๊สอเซติลีน และสายสีดำสำหรับแก๊สออกซิเจน
  9. ปรับสกรูปรับความดันให้แก๊สไหลออกเพื่อไล่สิ่งสกปรกในสายท่ออีกครั้ง
  10. ต่อสายเชื่อมเข้ากับหัวเชื่อม โดยใช้สายสีแดงต่อเข้ากับท่อAcctเกลียวซ้ายหมุนทวนเข็มนาฬิกา สายสีดำต่อเข้ากับท่อOxyเกลียวขวาหมุนตามเข็มนาฬิกา
  11. เลือกหัวเชื่อม(Tip)ให้ได้ขนาดเหมาะสมกับความหนาของแผ่นเหล็กที่ใช้เชื่อม ตรวจเช็ค“O”Ringsหรือ ชีล ให้อยู่ในสภาพดีเหมาะต่อการใช้งาน
  12. ตรวจสอบข้อต่อทุกจุดอีกครั้ง
  13. เปิดหัวถังประมาณ1รอบ สำหรับถังแก๊สอเซติลีน สำหรับถังออกซิเจนเปิดจนหมด
  14. เปิดวาล์วปรับความดันให้เหมาะสมต่อการใช้งาน ห้ามปรับความดันของออกซิเจนเกิน70 Psiและของอเซติลีนเกิน15 Psiในการใช้งานปกติจะปรับความดันของแก๊สทั้งสองชนิดไว้ที่ 5 Psiเท่านั้น
  15. เปิดวาล์วอเซติลีนที่หัวเชื่อมประมาณ¼รอบแล้วจุดเปลวไฟด้วยspark lighterแล้วเพิ่มเซติลีนจนเปลวไฟห่างจากปลายหัวเชื่อมพอสมควร ประมาณ3มม.
  16. เปิดวาล์วออกซิเจนแล้ว ค่อย ๆ ปรับเปลวไฟจนมีลักษณะเป็นสีฟ้าอยู่แกนกลาง โดยมีเปลวสีเหลืองอ่อนอยู่ภายนอก การปรับเปลวไฟกระทำให้เหมาะสมกับการเชื่อมในแต่ละลักษณะงาน

4.ลวดเชื่อมแก๊ส (Rod) มีหลายชนิด ดังนี้

  1. ลวดเชื่อมเหล็ก มีลักษณะเป็นเส้นกลมเคลือบด้วยทองแดงเพื่อป้องกันสนิม มีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง ตั้งแต่2-6mmยาว900 mm
  2. ลวดเชื่อมเหล็กหล่อ มีลักษณะเป็นเส้นกลม และสี่เหลี่ยมจัตุรัส มีทั้งแบบชนิดเปลือยและแบบเคลือบด้วยโมลิบดินัมและนิเกิล ยาว610 mm
  3. ลวดเชื่อมโลหะผสม มีลักษณะเป็นเส้นกลม ใช้สำหรับการเชื่อมโลหะผสม
  4. ลวดเชื่อมสแตนเลส มีลักษณะเป็นเส้นกลม ใช้สำหรับการเชื่อมโลหะสแตนเลสโครมนิเกิล
  5. ลวดเชื่อมทองเหลือง มีหลายชนิดหลายขนาด ใช้สำหรับเชื่อมทองเหลืองเท่านั้น
  6. ลวดเชื่อมอลูมิเนียม มีลักษณะเป็นเส้นกลม มีทั้งแบบเปลือยและแบบเคลือบ แบบเปลือยยา900 mแบบเคลือบยาว700 mm

5.ชนิดเปลวไฟเชื่อม(Flame types)

ในการเชื่อมโลหะด้วยแก๊สจะต้องปรับเปลวไฟให้ถูกต้องกับชนิดของวัสดุที่ต้องการเชื่อม เปลวไฟจะขึ้นอยู่กับปริมาณแก๊ส+ออกซิเจน และขนาดของหัวทิป(Tip) ตามรูปตัวอย่างขั้นตี้นนี้

6.เทคนิคการเดินเชื่อม มี 2 วิธีหลัก ๆ คือ

1.วิธีเชื่อมจากซ้ายไปขวา

เหมาะสำหรับคนถนัดซ้าย การเชื่อมจะเริ่มจากซ้ายมือไปยังขวามือ ลวดเชื่อมจะอยู่ระหว่างรอยเชื่อมกับด้ามเชื่อม เหล็กที่ใช้เชื่อมควรมีความหนามากกว่า5 mm

ข้อดี

  1. ใช้ลวดเชื่อมน้อย
  2. เชื่อมได้เร็ว เพราะลวดเชื่อมไม่บังแนวรอยเชื่อม
  3. ไม่สิ้นเปลืองแก๊ส เพราะการเชื่อมทำได้เร็ว
  4. ไม่สูญเสียคุณสมบัติทางกลจากการเชื่อม
  5. เกิดการออกซิไดซ์น้อย

 

2.วิธีเชื่อมจากขวาไปซ้าย

เหมาะสำหรับคนถนัดขวาเริ่มทำการเชื่อมจากขวาไปซ้าย ลวดเชื่อมจะอยู่หน้าเปลวไฟด้านเชื่อมอยู่ระหว่างรอยเชื่อมกับลวดเชื่อม เหล็กที่ใช้เชื่อมควรมีความหนาน้อยกว่า5 mm

ข้อเสีย

  1. ลวดเชื่อมจะบังรอยเชื่อมและต้องยกลวดเชื่อมตลอดเวลาเพื่อดูรอยเชื่อม
  2. การเชื่อมทำได้ช้า
  3. เกิดการออกซิไดซ์ เมื่อยกลวดเชื่อมขึ้นบ่อย ๆ หรือลวดเชื่อมหมด

 

สนใจสินค้า ติดต่อบริษัท เอส.เอ.เจ.ไอ.(ประเทศไทย) จํากัด ผู้นําเทคโนโลยีการให้ความร้อนหลากหลายรูปแบบ