การเชื่อมท่อ HDPE โดยวิธีเชื่อมต่อชน (Butt – Fusion Welding)

1

การเช่ือมท่อ HDPE โดยวธิ ีเช่ือมต่อชน
(Butt – Fusion Welding)

1. บทนา

การเช่ือมท่อแบบตอ่ ชน เป็นวิธีหน่ึงท่ีใชใ้ นการเช่ือมต่อท่อ และชิ้นส่วนอุปกรณ์ท่อ HDPE เขา้
ดว้ ยกนั คอื เช่ือมต่อดว้ ยแผน่ ฮีทเตอร์ สามารถทาไดโ้ ดยการเอาปลายท่อมาใหค้ วามร้อนดว้ ยแผน่ ฮิทเตอร์
พร้อมกนั กบั ปลายท่อที่ตอ้ งการต่อ หรืออุปกรณ์ ท่ีใชใ้ นงาน จนถึงอณุ หภมู ิเช่ือม ปลดแผน่ ฮิทเตอร์ออก
แลว้ นาเอาปลายทอ่ หรืออปุ กรณ์ท่ีหลอมเหลวมากดติดกนั

2. เคร่ืองมือท่ีใช้ในการเช่ือม

ประกอบดว้ ย
1. เคร่ืองปาดหนา้ ท่อ (Triming Tool)
2. แผน่ ความร้อน (Heating Plate)
3. แคลม้ จบั ยดึ ท่อ (Clamping Device)
4. ชุดไฮดรอลิค (Hydraulic Unit)

3. การตรวจสอบอปุ กรณ์เช่ือมก่อนเชื่อม

- ตรวจสอบแรงดนั ไฟฟ้าท่ีแหลง่ จ่ายไฟ
- ตรวจสอบการทางานของป๊ัมไฮโดรลิคส์
- ตรวจสอบระดบั น้ามนั ไฮโดรลิคส์
- ตรวจสอบการทางานของเกจวดั ต่างๆ
- ตรวจสอบการทางานของชุดควบคุมอุณหภูมิ และแผน่ ความร้อน
- ตรวจสอบการทางานชุดปาดหนา้
- การสอบเทียบแรงดนั และอุณหภมู ิเคร่ืองเชื่อม
บนั ทึกขอ้ มูล ขนาดเสน้ ผา่ นศนู ยก์ ลาง และความหนา ของท่อท่ีจะนามาเช่ือม ลงใน “แบบฟอร์ม
การเช่ือมท่อ HDPE โดยวธิ ี Butt – Fusion Welding” จากน้นั เปิ ดตาราง “คา่ มาตรฐานงานเช่ือม บนั ทึกค่า
มาตรฐานตา่ งๆลงในตาราง
ก่อนทาการเช่ือมจะตอ้ งควบคมุ ใหแ้ ผน่ ฮิทเตอร์ มีอณุ หภูมิอยใู่ นช่วงอุณหภูมิเชื่อม การควบคุม
อณุ หภมู ิ จะตอ้ งอยใู่ นบริเวณผิวใชง้ านของแผ่นฮิทเตอร์ ท้งั น้ีเพอ่ื ให้เกิดความสมดุลของอณุ หภูมิ
เครื่องเชื่อมจะตอ้ งมีอุปกรณ์ที่สามารถวดั แรงหรือความดนั ได้ ก่อนทาการเช่ือมจะตอ้ งคานวณค่า
ความดนั ที่ใชใ้ นการเช่ือม แรงกดของเช่ือม จากการคานวณมีค่าประมาณ 0.15 N/mm2 (1.5 kg/cm2)

2

นอกจากน้ีจะตอ้ งอ่านคา่ ความดนั หรือแรงที่ใชใ้ นการลากจูงทอ่ จากเกจวดั ท่ีเครื่องเช่ือม นามา
รวมกบั แรงหรือความดนั ในการเช่ือม ค่าแรงหรือความดนั เชื่อมในที่น้ี จะตอ้ งไมม่ ากกวา่ แรงเชื่อมหรือ
ความดนั เชื่อมที่คานวณได้ ยกเวน้ ในกรณีท่ีเกินกวา่ ขอบเขตน้ี จะตอ้ งใชแ้ รงหรือความดนั ลากจูง ตลอด
การเคล่ือนท่ีสม่าเสมอ

5. ตารางค่ามาตรฐานสาหรับการเชื่อมต่อท่อ HDPE โดยวิธี เชื่อมต่อชน

ตารางท่ี 1 ค่ามาตรฐานสาหรับการเช่ือมต่อท่อ HDPE โดยวิธี Butt – Fustion Welding
ทอี่ ุณหภูมภิ ายนอกประมาณ 28 C มกี ารเคล่ือนไหวของลมปกติ

1 2 3 4 5 6 7 8

ความหนา อุณหภมู ิ ความสูง เวลาท่ีให้ เวลาที่ใช้ เวลาที่ใช้ เวลาที่หล่อ ความกวา้ ง
ท่อ แผน่ ความ ของตะเขบ็ ความร้อน ปลดแผน่ เพิม่ ความ เยน็ ภายใต้ ของรอย
ร้อน แช่ ฮีทเตอร์ ดนั เชื่อม ความดนั เช่ือม
ประสาน เชื่อม
mm C mm วินาที วนิ าที ประสาน mm
จนถึง 4.5 220 วินาที 7
>4.5...7 218 0.5 45 5 5 นาที 7...8
>7...12 214 5...6 6 8...12
>12...19 210 1.0 45...70 5...6 6...8 6...10 12...16
>19...26 205 10...16 16...20
>26...37 202 1.5 70...120 6...8 8...11 16...24 20...27
>37...50 201 11...14 24...32 27...35
>50...70 200 2.0 120...190 8...10 14...19 32...45 35...48
19...25 45...60
2.5 190...260 10...12 25...35 60...80

3.0 260...370 12...16

3.5 370...500 16...20

4.0 500...700 20...25

6. ข้นั ตอนการแคล้มจับท่อ

ประกอบท่อเขา้ กบั แทน่ จบั ยดึ ทอ่ ปรับศูนยท์ อ่ ให้ตรงใหไ้ ดแ้ นวเดียวกบั เคร่ืองเขยี น ถา้ ท่อยาว
มากใหใ้ ช้ อุปกรณ์รองรับช่วย เช่นมี Roller แบบปรับระดบั ไดร้ องรับ

3

7. ข้นั ตอนการปาดหน้าท่อ และการตรวจสอบค่าความเหล่ือมและ ความขนานของท่อก่อน
เช่ือม

ปาดหนา้ ทอ่ ใหเ้ รียบ แลว้ เลื่อนทอ่ เขา้ ชนกนั ตรวจสอบความขนานและความเหลื่อมของทอ่ คา่
ความขนานดูจากตารางดา้ นล่าง ส่วน “คา่ ความเหลื่อม ไม่เกิน 10% ของความหนาท่อ” ถา้ ความเลื่อมและ
ความขนานไม่ไดใ้ หป้ รับแตง่ ท่ีจดั ยดึ จนปลายท้งั สองขา้ ง ไดร้ ะดบั กนั ดีแลว้ ปาดหนา้ ปลายทอ่ อีกคร้ัง
หน่ึง

ตารางที่ 2 ตารางบอกค่าความขนานกบั หน้าตดั ท่อ

เส้นผ่าศูนย์กลางของท่อ ขนาดช่องว่างกว้างสุดท่ียอมให้
(mm) (mm)
≤ 355 0.5
1.0
400... <630 1.3
630 … <800 1.5
800… ≤ 1000 2.0

>1000

8. ข้นั ตอนการทาความสะอาดของท่อก่อนทาการเชื่อม

ทาความสะอาดแผน่ ฮิทเตอร์ดว้ ยผา้ หรือกระดาษท่ีไมเ่ ป็นเสน้ ดว้ ยแอลกฮอล์ ก่อนท่ีความร้อน
จะข้ึนและ หลงั จากปาดหนา้ ทอ่ แลว้ จะตอ้ งเอาเศษปาดหนา้ ออกใหห้ มด ผวิ ท่ีปาดไวแ้ ลว้ หา้ มทาให้
สกปรก และ หา้ มใชม้ ือสัมผสั ผิวปากทอ่ เด็ดขาด เพราะจะทาใหผ้ วิ ปาดหนา้ ท่อสกปรกซ่ึงมีผลต่อคณุ ภาพ
งานเช่ือม

9. ข้นั ตอนการประกอบแผ่นฮีตเตอร์เข้ากบั แท่นจับยึดท่อ

ตรวจสอบอุณหภูมิแผ่นฮีทเตอร์ดว้ ยเทอร์โมมิเตอร์ หรือใชเ้ ครื่องควบคมุ อณุ หภูมิ วดั อณุ หภมู ิ
แผน่ ฮีทเตอร์ โดยอณุ หภมู ิการเช่ือมท่อจะอยรู่ ะหวา่ ง 200 – 220 C ตามหลกั ทอ่ บางจะใชอ้ ณุ หภูมิ
และทอ่ หนาใชอ้ ณุ หภมู ิต่า ดงั แสดงในกราฟในหนา้ ถดั ไป เมื่ออุณหภมู ิไดต้ ามคา่ มาตรฐานแลว้ ให้
ประกอบแผน่ ฮีทเตอร์เขา้ กบั ตาแหน่งตรงกลางระหวา่ งแคลม้ จบั ทอ่ ดงั รูป

4

10. ข้นั ตอนการดนั ท่อเข้าหาแผ่นฮีทเตอร์

- ดนั ท่อเขา้ หาแผน่ ฮีทเตอร์ โดยใชแ้ รงดนั ตามมาตรฐาน จนกระทง่ั ได้ ความสูงของรอยตะเขบ็
ตามตารางท่ี 1 คอลมั นท์ ี่ 3 ความสูงของแนวตะเขบ็ จะเป็นตวั บ่งช้ีวา่ ผิวเช่ือมแนบสนิทกบั แผน่ ฮิทเตอร์
ทว่ั ถึงกนั

- แลว้ จึงลดแรงดนั ท่ีไฮดรอลิกส์ลงจนกระทง่ั แรงดนั เขา้ ใกลศ้ ูนย์ หรือเทา่ กบั แรงดนั ลากจูง แลว้
แช่ทอ่ แนบติดกบั แผ่นฮีทเตอร์ไว้ ตามเวลาใหค้ วามร้อนแช่ ตามตารางที่ 1 คอลมั น์ ที่ 4 เพื่อใหป้ ลายทอ่
แนบติดกนั กบั แผน่ ฮิทเตอร์อยา่ งสม่าเสมอ ในการน้ีความร้อนจะแพร่เขา้ สู่ผิวเชื่อมจนถึงอณุ หภูมิเชื่อม
ระยะเวลาของการใหค้ วามดนั แช่เพื่อการหลอมละลาย คอื 10 เทา่ ของความหนาท่อหน่วยเป็นวินาที หรือ
10 x ความหนาทอ่

11. ข้นั ตอนการปลดแผ่นฮีทเตอร์

หลงั จากใหค้ วามร้อนแก่ผวิ เช่ือมจนถึงอุณหภมู ิเช่ือมแลว้ ใหถ้ อยปลายทอ่ ออกจากแผน่ ฮีทเตอร์
แลว้ ดึงแผน่ ฮีทเตอร์ออก หลงั จากน้นั จะตอ้ งรีบนาผวิ เช่ือมเขา้ มาชนกนั ทนั ที ระยะเวลาช่วงน้ีจะตอ้ งส้นั
ที่สุด มิฉะน้นั ผวิ เชื่อมที่ละลายอยจู่ ะเยน็ ตวั ลงซ่ึงจะทาใหก้ ารเช่ือมประสานไมแ่ ขง็ แรง (เวลาท่ีใชไ้ มเ่ กนิ
คา่ ที่กาหนดในตารางที่ 1 คอลมั น์ที่ 5)

12. ข้นั ตอนการเช่ือมประสาน

เล่ือนปลายท่อท่ีจะเชื่อมท้งั สองขา้ งเขา้ หากนั ใหม่แลว้ เพ่ิมแรงกดจนได้ แรงดนั ตามมาตรฐาน ผวิ
ที่หลอมละลายจะถกู กดใหต้ ดิ กนั และจะตอ้ งเพิม่ ความดนั อยา่ งสม่าเสมอ จนถึงความดนั เช่ือมประสาน
โดยใชเ้ วลาส้ันท่ีสุด เวลาท่ีใชเ้ พ่มิ แรงดนั จะตอ้ งไม่เกิน ตารางท่ี 1 คอลมั น์ที่ 6

13. ข้นั ตอนหล่อเย็นภายใต้ความดันเช่ือมประสาน

จะคงความดนั เชื่อมประสานใหค้ งที่และปลอ่ ยใหเ้ ยน็ ตวั เวลาในการเยน็ ตวั จะมีคา่ เท่ากบั ความ
หนาของท่อ หน่วยเป็นนาที เช่น ผนงั ท่อหนา 3 มิลลิเมตร ระยะเวลาที่ปล่อยใหแ้ นวเช่ือมเยน็ ตวั คือ 3
นาที ในช่วงน้ีหา้ มมีแรงกระทาเพ่มิ เติมท่ีแนวเช่ือม หา้ มทาใหเ้ ยน็ ลงโดยเร็วเช่น การใชส้ ารหล่อเยน็ ช่วย
แรงกระทาต่อแนวเช่ือมจะยอมใหม้ ีไดห้ ลงั จากระยะเวลาของการหล่อเยน็ สิ้นสุดลง เม่ืออณุ หภมู ิของวสั ดุ
ภายในแนวเชื่อมมีอุณหภมู ิใกลอ้ ณุ หภูมิท่อมากที่สุด

5

14. ขนาดความกว้างของรอยเชื่อม

หลงั จากเช่ือมประสานกนั แลว้ จะตอ้ งมีตะเขบ็ คู่เกิดข้นึ รอบๆ เสน้ รอบวงของท่อ การเกิดตะเขบ็
จะเป็นตวั ช้ีบ่งถึงความสม่าเสมอของแนวเช่ือม การมีตะเขบ็ แตกต่างกนั อาจเกิดจากพฤติกรรมการไหล
ของพลาสติกแตกตา่ งกนั

ความกวา้ งของรอยเชื่อมต่าสุด = 3+ (0.50 x ความหนาท่อ)
ความกวา้ งของรอยเชื่อมสูงสุด = 5+ (0.75 x ความหนาทอ่ )

15. กราฟความสัมพนั ธ์ระหว่างแรงดนั และเวลาที่ใช้เชื่อม

16. การคานวณแรงดนั ทใ่ี ช้เชื่อมประสาน

จากมาตรฐาน DVS 2207 ระบไุ วว้ า่ แรงดนั ท่ีใชใ้ นการเช่ือมทอ่ ท่ีเหมาะสมที่สุดคอื 0.15 N/mm2
แต่ไมไ่ ด้ หมายความวา่ แรงดนั ท่ีปรับที่เคร่ืองเชื่อม คือ 1.5 Bar แต่ เราตอ้ งนาค่ามาตรฐานน้ีไป คานวณ
เพ่มิ เติม

- ตอ้ งทราบขอ้ มลู กระบอกสูบเครื่องเช่ือม OD กา้ นสูบ กระบอกสูบ แลว้ นามาคานวณหาพ้นื ท่ี
หนา้ ตกั ระบอกสูบ

- นาความเสน้ ผา่ นศูนยก์ ลางท่อและความหนาของท่อท่ีจะเช่ือมนามาคานวณหาพ้ืนที่หนา้ ตดั
ทอ่

- คานวณหาค่าแรงดนั ที่ใชเ้ ชื่อม หน่วย Bar จากสูตร
แรงดนั เชื่อมประสาน (Bar) = 1.5 x พ้ืนท่ีหนา้ ตดั ท่อ + แรงดนั ลากจูง

พ้นื ที่หนา้ ตดั กระบอกสูบ

6

17. ข้นั ตอนการตรวจสอบคณุ ภาพท่อ

17.1 การทดสอบโดยการทาลาย (Destructive Testing)
การทดสอบแรงดึง (Tensile Testing)
จากค่าปัจจยั การเชื่อมระยะส้นั และไดอะแกรม ที่ไดจ้ ากการทดสอบจะเป็นจุดยนื

สาหรับการพจิ ารณาความแข็งแรง และการแปรรูปของแนวเช่ือมท่อ
การทดสอบแรงดดั (Bending Test)
การทดสอบแรงดดั คือการทดสอบขนาดของมมุ ตดั ท่ีโตที่สุดท่ีชิ้นงานทนได้ และค่า

ปัจจยั การเช่ือมจะเป็นตวั ช่วยในการพิจารณาคณุ ภาพของแนวเช่ือม
17.2 การทดสอบโดยไม่ทาลาย (Non-destructive Testing)
การตรวจสอบด้วยสายตา (Visual Testing)
เป็นการใชส้ ายตาตรวจสอบแนวเช่ือมทุกแนวของทอ่ ซ่ึงสามารถตรวจสอบไดท้ ี่จุด

ต่างๆ ดงั ต่อไปน้ี
- ตะเขบ็ ของแนวเช่ือมท้งั สองขา้ ง ควรจะตอ้ งกลมมากท่ีสุดเท่าท่ีจะมากได้
- ตะเขบ็ ของแนวเชื่อมท้งั สองขา้ ง ควรมว้ นกลบั มาชนผนงั ทอ่ พอดี และควรมีขนาดใกลเ้ คียง
กนั ที่สุด

ขอ้ สงั เกต
- ผิวแนวเช่ือมท่ีมีรอยโป่ งพองหรือฟูเป็นโฟม แสดงวา่ มีความช้ืนอยใู่ นวตั ถุดิบ
- แนวเชื่อมท่ีเป็นมนั วาวมาก แสดงวา่ อณุ หภมู ิท่ีแผน่ ฮีทเตอร์สูง เกินไป