ประเภทของรอยแตกร้าวและมาตรการป้องกันเมื่อเชื่อมท่อเหล็ก

ภายใต้อิทธิพลร่วมของแรงเชื่อมและปัจจัยการเปราะบางอื่นๆ แรงยึดติดอะตอมของโลหะในบริเวณรอยต่อท่อเหล็กที่เชื่อมจะถูกทำลาย และช่องว่างที่เกิดจากรอยต่อใหม่นี้เรียกว่ารอยแตกจากการเชื่อม รอยเชื่อมมีรอยบากที่คมและมีลักษณะอัตราส่วนภาพกว้าง

(1) ลักษณะของรอยแตกร้าวที่เกิดจากความร้อน: ในระหว่างกระบวนการเชื่อมท่อเหล็ก รอยแตกร้าวที่เกิดจากการเชื่อมโลหะและการทำให้บริเวณที่ได้รับผลกระทบจากความร้อนเย็นลงจนถึงบริเวณอุณหภูมิสูงใกล้กับโซลิดัส ถือเป็นรอยแตกร้าวที่เกิดจากความร้อน
สาเหตุ: เป็นผลจากผลรวมของชั้นของเหลวที่เกิดจากปฏิกิริยายูเทคติกที่มีจุดหลอมเหลวต่ำในระหว่างการเย็นตัวและการตกผลึกของแอ่งหลอมเหลว กับการแข็งตัวภายใต้แรงดึง การเพิ่มผลขององค์ประกอบใดองค์ประกอบหนึ่งสามารถส่งเสริมการเกิดรอยแตกจากความร้อนได้
มาตรการป้องกัน: ควบคุมปริมาณสิ่งเจือปนที่เป็นอันตรายในรอยเชื่อมท่อเหล็ก ได้แก่ ปริมาณคาร์บอน กำมะถัน และฟอสฟอรัส และลดการเกิดสารยูเทคติกที่มีจุดหลอมเหลวต่ำในแอ่งหลอมเหลว โดยทั่วไปปริมาณกำมะถันและฟอสฟอรัสในโลหะของท่อเหล็กที่เชื่อมจะมีน้อยกว่า 0.03% สัดส่วนมวลของคาร์บอนในลวดเชื่อมไม่เกิน 0.12% ควรใช้ลวดเชื่อมพื้นฐานหรือฟลักซ์สำหรับการเชื่อมส่วนประกอบสำคัญ ควบคุมพารามิเตอร์การเชื่อม เพิ่มค่าสัมประสิทธิ์รูปร่างรอยเชื่อมของท่อเหล็กให้เหมาะสม และหลีกเลี่ยงรอยเชื่อมที่ลึกและแคบ ใช้การเชื่อมแบบหลายชั้นและหลายรอบ อุ่นเครื่องก่อนการเชื่อมและค่อยๆ เย็นลงหลังการเชื่อม เลือกแบบรอยเชื่อมให้ถูกต้อง จัดลำดับการเชื่อมให้เหมาะสม และพยายามใช้การเชื่อมแบบสมมาตร ใช้แผ่นปิดอาร์กเพื่อนำร่องอาร์กไปยังด้านนอกของรอยเชื่อม เพื่อป้องกันไม่ให้รอยเชื่อมเกิดรอยร้าวแม้ว่าจะมีรอยร้าวในอาร์กก็ตาม

(2) ลักษณะของข้อบกพร่องของรอยแตกร้าวจากความเย็น: รอยแตกร้าวจากการเชื่อมที่เกิดขึ้นเมื่อข้อต่อของท่อเหล็กเชื่อมถูกทำให้เย็นลงจนถึงอุณหภูมิที่ต่ำกว่า (200~300 สำหรับเหล็ก) เรียกว่ารอยแตกร้าวจากความเย็น
สาเหตุ: ข้อบกพร่องจากรอยแตกร้าวเย็นส่วนใหญ่มักเกิดขึ้นในเหล็กกล้าคาร์บอนปานกลาง เหล็กกล้าผสมต่ำ และเหล็กกล้าผสมปานกลางความแข็งแรงสูง สาเหตุ ได้แก่ วัสดุเชื่อมมีแนวโน้มที่จะแข็งตัวมากขึ้น ไฮโดรเจนจำนวนมากละลายอยู่ในแอ่งหลอมเหลวของรอยเชื่อม และรอยเชื่อมก่อให้เกิดแรงยึดเหนี่ยวสูงในระหว่างกระบวนการเชื่อม
มาตรการป้องกัน: ก่อนการเชื่อม ควรเช็ดแท่งเชื่อมและฟลักซ์ให้แห้งสนิทตามข้อกำหนดเพื่อลดปริมาณไฮโดรเจน ทำความสะอาดคราบสกปรก ความชื้น และสนิมบนร่องและด้านข้างทั้งสองข้างอย่างเคร่งครัด และควบคุมอุณหภูมิโดยรอบ เลือกใช้วัสดุเชื่อมไฮโดรเจนต่ำคุณภาพสูงและกระบวนการเชื่อม เมื่อเชื่อมเหล็กกล้าผสมต่ำที่มีความแข็งแรงสูงและมีความแข็งตัวสูง ให้ใช้ขั้วไฟฟ้าสเตนเลสออสเทนนิติก เลือกพารามิเตอร์การเชื่อม การอุ่นล่วงหน้า การทำความเย็นช้า การทำความร้อนหลังการเชื่อม และการอบชุบด้วยความร้อนหลังการเชื่อมอย่างถูกต้อง เลือกลำดับการเชื่อมที่เหมาะสมเพื่อลดแรงเค้นภายในการเชื่อม เพิ่มกระแสเชื่อมและลดความเร็วการเชื่อมให้เหมาะสม เพื่อชะลอการเย็นตัวของบริเวณที่ได้รับผลกระทบจากความร้อน และป้องกันการเกิดโครงสร้างที่แข็งตัว

(3) ลักษณะข้อบกพร่องของรอยแตกร้าวจากการให้ความร้อนซ้ำ: รอยแตกร้าวที่เกิดจากการให้ความร้อนซ้ำรอยเชื่อมภายในช่วงอุณหภูมิที่กำหนดหลังจากการเชื่อม (เช่น การอบชุบความร้อนเพื่อคลายความเค้นหรือการเชื่อมหลายชั้น) เรียกว่ารอยแตกร้าวจากการให้ความร้อนซ้ำ
สาเหตุ: โดยทั่วไปรอยแตกร้าวจากการให้ความร้อนจะเกิดขึ้นในบริเวณ 1200-1350 องศา ใกล้กับเส้นจุดหลอมเหลว อุณหภูมิในการให้ความร้อนสำหรับรอยแตกร้าวในเหล็กกล้าผสมต่ำที่มีความแข็งแรงสูงอยู่ที่ประมาณ 580-650 องศา เมื่อเหล็กกล้ามีธาตุผสมมากขึ้น เช่น โครเมียม โมลิบดีนัม และธรอมบิน แนวโน้มของรอยแตกร้าวจากการให้ความร้อนจะเพิ่มขึ้น
มาตรการป้องกัน: ควบคุมองค์ประกอบทางเคมีของท่อเหล็กและโลหะเชื่อม และปรับปริมาณธาตุที่มีผลต่อการเกิดรอยแตกร้าวจากการให้ความร้อนซ้ำ (เช่น โครเมียม วาเนเดียม และโบรอน) ให้เหมาะสม ลดความแข็งและความเข้มข้นของความเค้นบริเวณรอยเชื่อม และเจียรรอยเชื่อมและรอยต่อกับวัสดุฐานให้เรียบ ใช้ความร้อนสูงในการเชื่อม เพิ่มอุณหภูมิก่อนและหลังการเชื่อม ใช้มาตรการเพื่อลดความเค้นระหว่างการเชื่อม เช่น การใช้อิเล็กโทรดขนาดเล็ก การเชื่อมด้วยพารามิเตอร์การเชื่อมขนาดเล็ก และการไม่แกว่งอิเล็กโทรดระหว่างการเชื่อม เมื่อคลายความเค้น ให้หลีกเลี่ยงบริเวณอุณหภูมิที่ไวต่อความร้อนซึ่งทำให้เกิดรอยแตกร้าวจากการให้ความร้อนซ้ำ อุณหภูมิที่ไวต่อความร้อนจะแตกต่างกันไปตามประเภทของเหล็ก