เทคนิคการเชื่อมโลหะใต้น้ำ

บทความนี้จะกล่าวถึงเทคนิคการเชื่อมใต้น้ำมานำเสนอให้ได้ชมกัน ซึ่งหวังว่าจะเป็นประโยชน์แก่ผู้ที่สนใจ

       การเชื่อม นับเป็นวิธีการประสานโลหะที่รวดเร็วและประหยัดที่สุดในการซ่อมแซมสิ่งก่อสร้างประเภทโลหะใต้น้ำ ในสมัยก่อนแท่นขุดเจาะน้ำมันหรือท่อที่เสียหายใต้น้ำ จะต้องนำขึ้นมาซ่อมแซมที่ผิวน้ำ แต่ปัจจุบันช่างซ่อมสามารถประดาน้ำลงไปเชื่อมซ่อมโลหะในระดับที่ลึกถึง 300 เมตร  ได้แล้ว แต่ทว่าเป็นงานที่ยากและอันตรายมากทีเดียว

       การเชื่อมต้องใช้ความร้อนที่สูงมากถึงขนาดหลอมโลหะเข้าด้วยกันได้  และการเชื่อมด้วยความร้อนดังกล่าวมีหลายวิธี  แต่วิธีการเชื่อมโลหะใต้น้ำใช้ได้วิธีเดียว คือ การเชื่อมด้วยไฟฟ้าชนิด electric are welding การใช้กระแสไฟฟ้าแรงสูงจะทำให้เกิด อาร์ก ซึ่งการที่กระแสไฟเกิดการ อาร์ก ข้ามช่วงห่างระหว่างขั้วไฟฟ้าทั้ง 2 ขั้ว 

       ดังนั้น การเชื่อมโลหะใต้ทะเลได้เกิดขึ้น ตั้งแต่ปี ค.ศ. 1802  เมื่อนักวิทยาศาสตร์ชาวอังกฤษ เซอร์ ฮัมฟรีย์ เดวี  ค้นพบว่ากระแสไฟฟ้าสามารถสร้างเปลว อาร์ก ต่อกันใต้น้ำได้  ถึงแม้ว่าในสมัยสงครามโลกครั้งที่ 2 เคยมีการใช้วิธีนี้ซ่อมเรือเป็นการชั่วคราว  ต่อมาเริ่มใช้กันอย่างแพร่หลายในทศวรรษ 1970  เมื่อมีงานซ่อมแซมแท่นขุดเจาะน้ำมันและท่อส่งก๊าซเพิ่มมากขึ้นเรื่อย ๆ

     การเชื่อมโลหะใต้น้ำ มี 2 วิธี คือ 

วิธีที่ 1 การเชื่อมแบบเปียกในน้ำ (wet water welding)  คือใช้เครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่ให้กำลังไฟประมาณ 500 แอมแปร์  ซึ่งอยู่ที่ผิวน้ำ  ส่งกระแสไฟตามสายเคเบิลที่หุ้มฉนวนพิเศษไปยังขั้วไฟฟ้าของช่างเชื่อมใต้น้ำ ซึ่งขั้วไฟฟ้านั้นเคลือบซิลิโคนหรือสีกันน้ำ  เพื่อป้องกันกระแสไฟรั่วในน้ำ

     แต่การเชื่อมแบบเปียกในน้ำมักมีปัญหาใหญ่คือ  น้ำจะทำให้โลหะแนวเชื่อมเย็นลงอย่างรวดเร็ว  มีผลทำให้แนวเชื่อมแข็งและเปราะ  เมื่อน้ำโดนความร้อนจากการเชื่อมจะเกิดแก๊สออกซิเจนและไฮโดรเจนขึ้น  แก๊ส 2 ชนิดนี้จะซึมผ่านรอยเชื่อมเข้าไปขณะที่ยังร้อน ทำให้รอยเชื่อมเปราะยิ่งขึ้น

     ข้อจำกัดอีกประการหนึ่ง  คือไม่สามารถทำได้ที่ความลึกเกินกว่า 90 เมตร  เนื่องจากแรงกดดันของน้ำมากเกินกว่าที่กระแสไฟฟ้าจะเกิดเปลวอาร์กได้

วิธีที่ 2 การเชื่อมแห้งในถังครอบ (dry chamber welding)  สามารถใช้กับการเชื่อมใต้น้ำที่มีความลึกมากกว่าและทำให้รอยเชื่อมมีคุณภาพดีกว่า  แต่เสียค่าใช้จ่ายสูง

     วิธีการ คือ ใช้ถังหรือครอบพลาสติกใสที่แข็งแรงทนทานครอบพื้นที่ซึ่งจะเชื่อมไว้  แล้วไล่น้ำออกโดยเป่าลมจากถังอัดอากาศเข้าไปในถังนั้น  เพื่อให้ลบริเวณตำแหน่งที่จะทำการเชื่อมปราศจากน้ำและแห้งพอประมาณ ด้านล่างของถังจะเปิดเพื่อให้ช่างสามารถใช้หัวเชื่อมสอดเข้าไปทำงานได้  อากาศในถังจะกันไม่ให้น้ำเข้า  บางครั้งควันและไอน้ำซึ่งเกิดจากการเชื่อมอาจเป็นอุปสักต่อการมองเห็นของช่างเชื่อม

     และถ้าเป็นกรณีที่เป็นงานเชื่อมที่ยากและอันตรายขึ้นอาจใช้วิธี การเชื่อมในถังครอบความดันสูง (high pressure chamber)  ซึ่งเป็นถังขนาดใหญ่พอที่จะให้ช่างเชื่อมเข้าไปอยู่ข้างในได้ทั้งตัว  วิธีนี้ใช้ได้ผลดีพอ ๆ กับการเชื่อมบนบก  แต่สิ้นเปลืองมากเพราะต้องออกแบบสร้างถังขึ้นมาเพื่อการนี้โดยเฉพาะ  เพื่อให้ครอบเนื้อที่ท่อส่งน้ำมัน หรือข้อต่อที่ต้องการซ่อมได้พอดี  ทั้งยังต้องอุดรอยรั่วในน้ำเข้าถังซึ่งเสียค่าใช้จ่ายสูงเช่นกัน  และต้องใช้เรือหนุนช่วยอย่างน้อย 1 ลำ  พร้อมด้วยเรื่อปั้นจั่นสำหรับหย่อนถังลงไปและยกกลับขึ้นมา

     บางถังอาจมีขนาดใหญ่มากพอใช้ช่างหลายคนเข้าไปทำงานและพักผ่อนระหว่างการทำงานด้วย  ถังแบบนี้ใช้กับน้ำลึกตั้งแต่ 300 เมตร ขึ้นไป

     เมื่อ ขุดเจาะน้ำมันลึกลงไป  ก็จำต้องเชื่อมซ่อมโลหะใต้ทะเล ที่ระดับความลึกมากขึ้นเท่านั้น และอาจลึกถึง 600 เมตร  ซึ่งปัจจุบัน บันดาวิศวกร หวังว่าอีกไม่นานก็จะสามารถใช้เทคนิค การเชื่อมแห้งในถังครอบ ที่ใช้สำหรับน้ำลึกได้  แต่การเชื่อมระดับลึกมาก ๆ ขนาดนั้นคงต้องใช้หุ่นยนต์ควบคุมจากระยะไกลทำงานแทนช่างเชื่อม เนื่องจากมนุษย์เมื่อขึ้นสู่ผิวน้ำโดยกะทันที่ระดับความลึกทำให้ร่างกายปรับสภาพความดันของโลหิตหรือกระแสเลือดไม่ทัน ทำให้เกิดการการช็อกหรือน็อกน้ำทำให้เสียชีวิตได้

    บุคคลผู้ปฏิบัติงานลักษณะนี้ จำเป็นอย่างยิ่งที่ต้องผ่านการฝึกเป็นพิเศษและเฉพาะทาง เนื่องจากมีความเสี่ยงอันตรายสูง อย่างไรก็ตามเทคนิคงานซ่อมและงานสร้างด้านวิศวกรรมยังคงต้องพัฒนาอยู่เสมอ เพื่อสร้างความปลอดภัย ในอนาคตต่อไป ขอบคุณครับ

เชิญชมคลิปตัวอย่างครับ