โครงสร้างของภาชนะรับแรงดันในปัจจุบันนั้นโดยทั่วไปแล้วจะเป็นโครงสร้างที่เชื่อมเข้าด้วยกัน การเชื่อมนั้นเป็นหนึ่งในกระบวนการหลักในการผลิตภาชนะรับแรงดัน และโดยทั่วไปแล้วแท่งเชื่อมนั้นมักจะถูกใช้เป็นวัสดุในการเชื่อม โดยแท่งเชื่อมสามารถแบ่งออกได้เป็น 9 ประเภทตามการใช้งานและประสิทธิภาพที่แตกต่างกัน
① แท่งเชื่อมเหล็กโครงสร้าง (รวมถึงเหล็กโลหะผสมต่ำธรรมดา): โลหะที่เชื่อมติดของแท่งเชื่อมประเภทนี้จะมีคุณสมบัติทางกลบางประการในสภาพแวดล้อมทางธรรมชาติที่อุณหภูมิห้อง
② แท่งเชื่อมเหล็กทนความร้อนโมลิบดีนัมและโครเมียมโมลิบดีนัม: โลหะที่สะสมในแท่งเชื่อมเหล่านี้มีความสามารถในการทำงานที่อุณหภูมิสูงในระดับต่างๆ
③ แท่งเชื่อมสแตนเลส: โลหะที่เชื่อมด้วยแท่งเชื่อมประเภทนี้จะมีระดับความต้านทานการกัดกร่อนจากสื่อที่กัดกร่อนในบรรยากาศที่แตกต่างกันไป และมีคุณสมบัติทางกลบางประการที่อุณหภูมิห้อง อุณหภูมิสูง หรืออุณหภูมิต่ำ
④ แท่งเชื่อมเคลือบผิว: แท่งเชื่อมประเภทนี้ใช้เฉพาะในการเคลือบผิวโลหะ และโลหะที่สะสมจะมีระดับความต้านทานต่อการสึกหรอหรือการกัดกร่อนประเภทต่างๆ ที่อุณหภูมิห้องและอุณหภูมิสูงได้ในระดับหนึ่ง
⑤ แท่งเชื่อมอุณหภูมิต่ำ: โลหะที่เชื่อมในแท่งเชื่อมประเภทนี้จะมีความสามารถในการทำงานที่อุณหภูมิต่ำภายใต้สภาวะตัวกลางอุณหภูมิต่ำที่แตกต่างกัน
⑥ แท่งเชื่อมเหล็กหล่อ: แท่งเชื่อมประเภทนี้ใช้เฉพาะสำหรับการซ่อมแซมงานเชื่อมหรือเชื่อมเหล็กหล่อ
⑦ แท่งเชื่อมนิกเกิลและโลหะผสมนิกเกิล: แท่งเชื่อมประเภทนี้ใช้สำหรับการเชื่อม ซ่อมแซม หรือเคลือบโลหะผสมนิกเกิลและอลูมิเนียม แท่งเชื่อมบางชนิดยังใช้สำหรับซ่อมแซมเหล็กหล่อและเชื่อมโลหะต่างชนิดได้อีกด้วย
⑧ แท่งเชื่อมทองแดงและโลหะผสมทองแดง: แท่งเชื่อมประเภทนี้ใช้สำหรับการเชื่อม ซ่อมแซม หรือเคลือบทองแดงและโลหะผสมทองแดง แท่งเชื่อมบางชนิดสามารถใช้ซ่อมแซมเหล็กหล่อและเชื่อมโลหะต่างชนิดได้
⑨ แท่งเชื่อมอลูมิเนียมและโลหะผสมอลูมิเนียม แท่งเชื่อมประเภทนี้ใช้สำหรับการเชื่อม ซ่อมแซมรอยเชื่อม หรือการเชื่อมซ้อนทับของอลูมิเนียมและโลหะผสมอลูมิเนียม
ความเป็นกรดและความเป็นด่างของแท่งเชื่อมจะถูกกำหนดโดยความเป็นด่างของตะกรัน
การเคลือบอิเล็กโทรดที่เป็นกรดประกอบด้วยออกไซด์ที่เป็นกรดจำนวนมาก เช่น SiO2 และ TiO2 รวมถึงคาร์บอเนตในปริมาณหนึ่ง และความเป็นด่างของตะกรันน้อยกว่า 1 แท่งประเภทไททาเนียม แท่งเชื่อมประเภทแคลเซียมไททาเนียม แท่งเชื่อมประเภทอิลเมไนต์ และแท่งเชื่อมประเภทออกไซด์ของเหล็ก ล้วนเป็นแท่งเชื่อมที่เป็นกรด
สารเคลือบแท่งเชื่อมที่มีฤทธิ์เป็นด่างประกอบด้วยสารตะกรันที่มีฤทธิ์เป็นด่างจำนวนมาก เช่น หินอ่อนและหยก รวมถึงสารดีออกซิไดเซอร์และสารผสมโลหะผสมในปริมาณหนึ่ง แท่งเชื่อมที่มีไฮโดรเจนต่ำล้วนเป็นแท่งเชื่อมที่มีฤทธิ์เป็นด่างทั้งสิ้น
หลักการในการเลือกลวดเชื่อม:
1. ปัจจัยที่ต้องพิจารณา ได้แก่ คุณสมบัติทางกายภาพและทางเคมีของชิ้นส่วนที่เชื่อม รวมถึงหลักการในการเลือกองค์ประกอบทางเคมี:
1. จากมุมมองของความแข็งแรงที่เท่ากัน ให้เลือกลวดเชื่อมที่ตรงตามคุณสมบัติเชิงกลของวัสดุฐาน หรือลวดเชื่อมที่ผสมผสานคุณสมบัติเชิงกลของวัสดุฐาน หรือลวดเชื่อมที่เสริมความแข็งแกร่งในการเชื่อมของวัสดุฐาน แล้วเปลี่ยนไปใช้ลวดเชื่อมที่ไม่แข็งแรงแต่เชื่อมได้ดี แต่ควรพิจารณาประเภทโครงสร้างของรอยเชื่อมให้ตรงตามข้อกำหนดด้านความแข็งแรงและความแข็งที่เท่ากัน
2. ตรวจสอบให้แน่ใจว่าส่วนผสมโลหะผสมตรงกันหรือใกล้เคียงกับวัสดุฐาน
เมื่อวัสดุฐานมีสิ่งเจือปนที่เป็นอันตรายในระดับสูง เช่น คาร์บอน ซัลเฟอร์ และฟอสฟอรัส ควรเลือกแท่งเชื่อมที่มีความต้านทานการแตกร้าวและความต้านทานต่อรูพรุนที่ดี แนะนำให้ใช้แท่งเชื่อมไททาเนียมแคลเซียมออกไซด์และแร่เหล็กไททาเนียม หากไม่สามารถแก้ปัญหานี้ได้ สามารถใช้แท่งเชื่อมไฮโดรเจนต่ำได้
2. เมื่อพิจารณาสภาพการทำงานและประสิทธิภาพของชิ้นส่วนที่เชื่อม หลักการเลือกคือ:
เมื่อต้องรับแรงแบบไดนามิกและแรงกระแทก นอกจากจะต้องการความแข็งแรงแล้ว ยังมีข้อกำหนดสูงในเรื่องความเหนียวต่อแรงกระแทกและการยืดตัวที่สม่ำเสมอ ควรเลือกแท่งเชื่อมประเภทไฮโดรเจนต่ำ ประเภทแคลเซียมไททาเนียม และออกไซด์เหล็กตามลำดับ
2. สำหรับผู้ที่สัมผัสกับสื่อที่กัดกร่อน จะต้องเลือกแท่งเชื่อมสแตนเลสที่เหมาะสมตามประเภท ความเข้มข้น อุณหภูมิการทำงาน และความแตกต่างระหว่างการกัดกร่อนทั่วไปและการกัดกร่อนตามขอบเกรน
เมื่อทำงานภายใต้สภาวะการสึกหรอ สิ่งสำคัญคือต้องแยกแยะว่าเป็นการสึกหรอทั่วไปหรือการสึกหรอจากการกระแทก และเป็นการสึกหรอที่อุณหภูมิห้องหรืออุณหภูมิสูง
เมื่อทำงานภายใต้สภาวะอุณหภูมิที่สูงมาก ควรเลือกแท่งเชื่อมที่สอดคล้องกันเพื่อให้แน่ใจว่ามีคุณสมบัติเชิงกลที่อุณหภูมิต่ำหรือสูง
3. ปัจจัยที่ต้องพิจารณา: ความซับซ้อนและความแข็งของจุดเริ่มต้นทางเรขาคณิตของรอยเชื่อม การเตรียมร่องเชื่อม และหลักการในการเลือกตำแหน่งการเชื่อม:
1. ชิ้นงานเชื่อมที่มีรูปร่างซับซ้อนหรือความหนามาก โดยที่โลหะเชื่อมจะเกิดการหดตัวอย่างมากระหว่างการหล่อเย็น และมีแนวโน้มที่จะแตกร้าว ต้องใช้ลวดเชื่อมที่มีความต้านทานการแตกร้าวสูง เช่น ลวดเชื่อมชนิดไฮโดรเจนต่ำที่มีความเหนียวสูง หรือลวดเชื่อมชนิดออกไซด์เหล็ก
2. การเชื่อมที่ไม่สามารถพลิกกลับได้เนื่องจากมีข้อจำกัด ต้องใช้แท่งเชื่อมที่สามารถเชื่อมได้ทุกตำแหน่ง
3. สำหรับชิ้นส่วนเชื่อมที่ทำความสะอาดได้ยากที่บริเวณเชื่อม ควรเลือกใช้แท่งเชื่อมที่มีฤทธิ์เป็นกรดซึ่งมีคุณสมบัติออกซิไดซ์อย่างแรงและไม่ไวต่อตะกรันออกไซด์และคราบน้ำมัน เพื่อหลีกเลี่ยงข้อบกพร่อง เช่น รูพรุน
4. ปัจจัยที่ต้องพิจารณาคือหลักการเลือกอุปกรณ์สำหรับไซต์งานเชื่อม:
ในพื้นที่ที่ไม่มีเครื่องเชื่อม DC ไม่แนะนำให้ใช้แท่งเชื่อมที่มีแหล่งจ่ายไฟ DC จำกัด ควรใช้แท่งเชื่อมที่มีแหล่งจ่ายไฟ AC/DC แทน เหล็กบางชนิด (เช่น เหล็กทนความร้อนเพิร์ลไลต์) จำเป็นต้องผ่านการอบชุบด้วยความร้อนหลังการเชื่อม แต่เมื่อไม่สามารถทำการอบชุบด้วยความร้อนได้เนื่องจากสภาพอุปกรณ์ (หรือข้อจำกัดด้านโครงสร้าง) ควรใช้แท่งเชื่อมที่ไม่ใช่โลหะต้นทาง (เช่น แท่งเชื่อมสเตนเลสออสเทนนิติก) แทน และไม่จำเป็นต้องทำการอบชุบด้วยความร้อนหลังการเชื่อม
5. เมื่อพิจารณาปัจจัยต่างๆ เช่น การปรับปรุงกระบวนการเชื่อมและการปกป้องสุขภาพของคนงาน หลักการเลือกมีดังนี้:
ในพื้นที่ที่แท่งเชื่อมที่เป็นกรดและด่างสามารถตอบสนองความต้องการได้ ควรใช้แท่งเชื่อมที่เป็นกรดให้มากที่สุด
6. เมื่อพิจารณาปัจจัยต่างๆ เช่น ผลผลิตแรงงาน และความสมเหตุสมผลทางเศรษฐกิจ หลักการคัดเลือกคือ:
เมื่อใช้ประสิทธิภาพเท่ากัน ควรเลือกใช้แท่งเชื่อมกรดที่มีราคาถูกกว่าแทนแท่งเชื่อมด่าง