ประเภทของรอยแตกและมาตรการป้องกันเมื่อทำการเชื่อมท่อเหล็ก

ภายใต้ผลกระทบร่วมกันของความเค้นจากการเชื่อมและปัจจัยเปราะอื่นๆ แรงยึดเหนี่ยวระหว่างอะตอมของโลหะในบริเวณรอยเชื่อมของท่อเหล็กจะถูกทำลาย และช่องว่างที่เกิดขึ้นจากรอยต่อใหม่นี้เรียกว่ารอยแตกจากการเชื่อม ซึ่งมีลักษณะเป็นรอยบากแหลมคมและมีอัตราส่วนความกว้างต่อความลึกสูง

(1) ลักษณะของข้อบกพร่องจากรอยแตกเนื่องจากความร้อน: ในระหว่างกระบวนการเชื่อมท่อเหล็ก รอยแตกที่เกิดขึ้นจากโลหะของการเชื่อมและการเย็นตัวของโซนที่ได้รับผลกระทบจากความร้อนไปยังโซนอุณหภูมิสูงใกล้จุดหลอมเหลวถือเป็นรอยแตกเนื่องจากความร้อน
สาเหตุ: ปรากฏการณ์นี้เป็นผลมาจากการรวมกันของชั้นของเหลวที่เกิดจากยูเทคติกจุดหลอมเหลวต่ำในระหว่างการเย็นตัวและการตกผลึกของบ่อหลอมเหลว รวมถึงการแข็งตัวภายใต้แรงดึง การเพิ่มผลกระทบของด้านใดด้านหนึ่งอาจส่งเสริมการเกิดรอยแตกร้าวจากความร้อนได้
มาตรการป้องกัน: ควบคุมปริมาณสิ่งเจือปนที่เป็นอันตรายในรอยเชื่อมท่อเหล็ก เช่น ปริมาณคาร์บอน กำมะถัน และฟอสฟอรัส และลดการเกิดยูเทคติกที่มีจุดหลอมเหลวต่ำในบ่อหลอม โดยทั่วไปปริมาณกำมะถันและฟอสฟอรัสในโลหะของท่อเหล็กที่เชื่อมแล้วควรน้อยกว่า 0.03% สัดส่วนมวลของคาร์บอนในลวดเชื่อมไม่ควรเกิน 0.12% ควรใช้ลวดเชื่อมพื้นฐานหรือฟลักซ์สำหรับการเชื่อมชิ้นส่วนสำคัญ ควบคุมพารามิเตอร์การเชื่อม เพิ่มค่าสัมประสิทธิ์รูปร่างรอยเชื่อมของท่อเหล็กอย่างเหมาะสม และหลีกเลี่ยงการเชื่อมที่ลึกและแคบ ใช้การเชื่อมหลายชั้นและหลายรอบ อุ่นก่อนการเชื่อมและระบายความร้อนช้าๆ หลังการเชื่อม เลือกรูปแบบรอยเชื่อมที่ถูกต้อง จัดลำดับการเชื่อมอย่างเหมาะสม และพยายามใช้การเชื่อมแบบสมมาตร ใช้แผ่นปิดอาร์คเพื่อนำหลุมอาร์คออกไปด้านนอกของรอยเชื่อม เพื่อให้แม้ว่ารอยแตกจากหลุมอาร์คจะเกิดขึ้น ก็จะไม่ส่งผลกระทบต่อรอยเชื่อมเอง

(2) ลักษณะของข้อบกพร่องจากการแตกร้าวเย็น: รอยแตกร้าวจากการเชื่อมที่เกิดขึ้นเมื่อข้อต่อของท่อเหล็กที่เชื่อมเย็นตัวลงที่อุณหภูมิต่ำกว่า (200~300 สำหรับเหล็ก) เรียกว่ารอยแตกร้าวเย็น
สาเหตุ: ข้อบกพร่องจากการแตกร้าวเย็นส่วนใหญ่เกิดขึ้นในเหล็กกล้าคาร์บอนปานกลาง เหล็กกล้าอัลลอยต่ำ และเหล็กกล้าอัลลอยปานกลางความแข็งแรงสูง สาเหตุมาจาก: วัสดุเชื่อมมีแนวโน้มที่จะแข็งตัวมากขึ้น; มีไฮโดรเจนละลายอยู่ในบ่อหลอมเหลวของการเชื่อมเป็นจำนวนมาก; รอยเชื่อมเกิดความเค้นยึดเหนี่ยวขนาดใหญ่ในระหว่างกระบวนการเชื่อม
มาตรการป้องกัน: ก่อนการเชื่อม ให้อบแห้งลวดเชื่อมและฟลักซ์อย่างเคร่งครัดตามข้อกำหนดเพื่อลดแหล่งกำเนิดไฮโดรเจน ทำความสะอาดสิ่งสกปรก ความชื้น และสนิมบนร่องและด้านข้างทั้งสองด้านอย่างเคร่งครัด และควบคุมอุณหภูมิแวดล้อม เลือกใช้วัสดุเชื่อมคุณภาพสูงที่มีไฮโดรเจนต่ำและกระบวนการเชื่อมที่เหมาะสม เมื่อเชื่อมเหล็กกล้าความแข็งแรงสูงผสมโลหะต่ำที่มีความสามารถในการชุบแข็งสูง ให้ใช้ลวดเชื่อมสแตนเลสออสเทนิติก เลือกพารามิเตอร์การเชื่อม การอุ่นก่อนเชื่อม การระบายความร้อนช้า การอุ่นหลังเชื่อม และการอบชุบความร้อนหลังเชื่อมอย่างถูกต้อง เลือกลำดับการเชื่อมที่เหมาะสมเพื่อลดความเครียดภายในจากการเชื่อม เพิ่มกระแสเชื่อมอย่างเหมาะสมและลดความเร็วในการเชื่อมเพื่อชะลออัตราการระบายความร้อนของบริเวณที่ได้รับผลกระทบจากความร้อนและป้องกันการเกิดโครงสร้างแข็งตัว

(3) ลักษณะข้อบกพร่องของรอยแตกจากการให้ความร้อนซ้ำ: รอยแตกที่เกิดจากการให้ความร้อนซ้ำกับรอยเชื่อมภายในช่วงอุณหภูมิที่กำหนดหลังจากการเชื่อม (เช่น การอบชุบความร้อนเพื่อลดความเครียดหรือการเชื่อมหลายชั้น) เรียกว่ารอยแตกจากการให้ความร้อนซ้ำ
สาเหตุ: รอยแตกร้าวจากการให้ความร้อนซ้ำมักเกิดขึ้นในช่วงอุณหภูมิ 1200-1350 องศาเซลเซียส ใกล้กับเส้นจุดหลอมเหลว อุณหภูมิการให้ความร้อนที่ทำให้เกิดรอยแตกร้าวจากการให้ความร้อนซ้ำในเหล็กกล้าความแข็งแรงสูงผสมโลหะต่ำอยู่ที่ประมาณ 580-650 องศาเซลเซียส เมื่อเหล็กกล้ามีธาตุผสมมากขึ้น เช่น โครเมียม โมลิบเดนัม และทอมบิน แนวโน้มการเกิดรอยแตกร้าวจากการให้ความร้อนซ้ำก็จะเพิ่มขึ้น
มาตรการป้องกัน: ควบคุมองค์ประกอบทางเคมีของท่อเหล็กและโลหะเชื่อม และปรับปริมาณของธาตุที่มีผลกระทบอย่างมากต่อรอยแตกร้าวจากการให้ความร้อนซ้ำ (เช่น โครเมียม วานาเดียม และโบรอน) ให้เหมาะสม ลดความแข็งและความเค้นของรอยเชื่อม และขัดรอยเชื่อมและส่วนต่อประสานกับวัสดุฐานให้เรียบ ใช้ความร้อนสูงในการเชื่อม เพิ่มอุณหภูมิก่อนและหลังการเชื่อม ใช้มาตรการลดความเค้นระหว่างการเชื่อม เช่น การใช้ลวดเชื่อมขนาดเล็ก การเชื่อมด้วยพารามิเตอร์การเชื่อมที่ต่ำ และไม่แกว่งลวดเชื่อมระหว่างการเชื่อม เมื่อทำการอบคืนตัวเพื่อลดความเค้น ให้หลีกเลี่ยงช่วงอุณหภูมิที่ไวต่อการเกิดรอยแตกร้าวจากการให้ความร้อนซ้ำ ซึ่งอุณหภูมิที่ไวต่อการเกิดรอยแตกร้าวจะแตกต่างกันไปตามชนิดของเหล็ก