เรื่องที่ต้องใส่ใจเมื่อเชื่อมท่อเหล็กเกลียว

การเชื่อมและการตัดโครงสร้างท่อเหล็กเกลียวเป็นสิ่งที่หลีกเลี่ยงไม่ได้ในการใช้งานท่อเหล็กเกลียวเนื่องจากคุณสมบัติของท่อเหล็กเกลียวเอง เมื่อเปรียบเทียบกับเหล็กกล้าคาร์บอนทั่วไป การเชื่อมและการตัดท่อเหล็กเกลียวจึงมีความพิเศษเฉพาะตัว ทำให้สามารถเกิดข้อบกพร่องต่างๆ ได้ง่ายในรอยเชื่อมและบริเวณที่ได้รับผลกระทบจากความร้อน (HAZ) ประสิทธิภาพการเชื่อมของท่อเหล็กเกลียวส่วนใหญ่ปรากฏใน ในด้านต่อไปนี้ รอยแตกที่อุณหภูมิสูง รอยแตกที่อุณหภูมิสูงที่กล่าวถึงในที่นี้หมายถึงรอยแตกที่เกี่ยวข้องกับการเชื่อม รอยแตกที่อุณหภูมิสูงสามารถแบ่งคร่าวๆ ได้เป็นรอยแตกจากการแข็งตัว รอยแตกขนาดเล็ก รอยแตกที่บริเวณที่ได้รับผลกระทบจากความร้อน (HAZ) และรอยแตกจากความร้อนซ้ำ

รอยแตกร้าวที่อุณหภูมิต่ำมักเกิดขึ้นในท่อเหล็กเกลียว เนื่องจากสาเหตุหลักของการเกิดขึ้นคือการแพร่กระจายของไฮโดรเจน ซึ่งเป็นระดับการยึดเกาะของรอยเชื่อมและโครงสร้างที่แข็งตัว วิธีแก้ปัญหาหลักคือการลดการแพร่กระจายของไฮโดรเจนในระหว่างกระบวนการเชื่อม การอุ่นความร้อนก่อนการเชื่อมและการอบชุบด้วยความร้อนหลังการเชื่อมอย่างเหมาะสม และลดระดับการยึดเกาะ

เพื่อลดความไวต่อการแตกร้าวที่อุณหภูมิสูงในท่อเหล็กเกลียว ความเหนียวของรอยเชื่อมมักถูกออกแบบให้มีเฟอร์ไรต์เหลืออยู่ 5%-10% แต่การมีเฟอร์ไรต์เหล่านี้อยู่จะทำให้ความเหนียวที่อุณหภูมิต่ำลดลง

เมื่อเชื่อมท่อเหล็กเกลียว ปริมาณออสเทไนต์ในบริเวณรอยเชื่อมจะลดลง ซึ่งส่งผลต่อความเหนียว นอกจากนี้ เมื่อปริมาณเฟอร์ไรต์เพิ่มขึ้น ค่าความเหนียวก็มีแนวโน้มลดลงอย่างมีนัยสำคัญ เป็นที่พิสูจน์แล้วว่าสาเหตุที่ทำให้ความเหนียวของรอยเชื่อมของสเตนเลสเฟอร์ริติกความบริสุทธิ์สูงลดลงอย่างมากนั้น เกิดจากการผสมของคาร์บอน ไนโตรเจน และออกซิเจน

ปริมาณออกซิเจนที่เพิ่มขึ้นในรอยเชื่อมของเหล็กบางชนิดเหล่านี้ส่งผลให้เกิดสิ่งเจือปนประเภทออกไซด์ ซึ่งกลายเป็นแหล่งของรอยแตกร้าวหรือเส้นทางการแพร่กระจายของรอยแตกร้าวและลดความเหนียว สำหรับเหล็กบางชนิด ปริมาณไนโตรเจนที่เพิ่มขึ้นในก๊าซป้องกันส่งผลให้เกิด Cr2N คล้ายแผ่นระแนงบนพื้นผิว {100} ของระนาบการแยกตัวของเมทริกซ์ ทำให้เมทริกซ์แข็งตัวและความเหนียวลดลง

การเปราะแบบเฟส σ: เหล็กกล้าไร้สนิมออสเทนนิติก เหล็กกล้าไร้สนิมเฟอร์ริติก และเหล็กกล้าสองเฟส มีแนวโน้มที่จะเกิดการเปราะแบบเฟส σ เนื่องจากมีเฟส α ตกตะกอนอยู่ไม่กี่เปอร์เซ็นต์ในโครงสร้าง ทำให้ความเหนียวลดลงอย่างมาก โดยทั่วไปเฟส "จะตกตะกอนในช่วง 600-900 °C โดยเฉพาะที่อุณหภูมิประมาณ 75 °C ซึ่งเป็นเฟสที่มีโอกาสตกตะกอนมากที่สุด เพื่อเป็นมาตรการป้องกัน ควรลดปริมาณเฟอร์ไรต์ในเหล็กกล้าไร้สนิมออสเทนนิติกให้เหลือน้อยที่สุด

เมื่อเก็บไว้ที่อุณหภูมิ 475 องศาเซลเซียสเป็นเวลานาน (370-540 องศาเซลเซียส) โลหะผสม Fe-Cr จะสลายตัวเป็นสารละลายของแข็ง α ที่มีความเข้มข้นของโครเมียมต่ำ และสารละลายของแข็ง α' ที่มีความเข้มข้นของโครเมียมสูง เมื่อความเข้มข้นของโครเมียมในสารละลายของแข็ง α' มากกว่า 75% การเสียรูปจะเปลี่ยนจาก slip deformation เป็น twinning deformation ส่งผลให้เกิดการเปราะที่อุณหภูมิ 475 องศาเซลเซียส