ข้อควรระวังในการเชื่อมท่อเหล็กเกลียว

การเชื่อมและตัดเป็นสิ่งที่หลีกเลี่ยงไม่ได้ท่อเหล็กเกลียวโครงสร้างในการใช้งานท่อเหล็กเกลียว เนื่องจากคุณสมบัติของท่อเหล็กเกลียวเอง เมื่อเปรียบเทียบกับเหล็กกล้าคาร์บอนทั่วไป การเชื่อมและการตัดท่อเหล็กเกลียวจึงมีความเฉพาะตัว ทำให้เกิดข้อบกพร่องต่างๆ ได้ง่ายในรอยเชื่อมและบริเวณที่ได้รับผลกระทบจากความร้อน (HAZ) ประสิทธิภาพการเชื่อมของท่อเหล็กเกลียวส่วนใหญ่ปรากฏในประเด็นต่อไปนี้ รอยแตกที่อุณหภูมิสูงที่กล่าวถึงในที่นี้หมายถึงรอยแตกที่เกี่ยวข้องกับการเชื่อม รอยแตกที่อุณหภูมิสูงสามารถแบ่งคร่าวๆ ได้เป็นรอยแตกจากการแข็งตัว รอยแตกขนาดเล็ก รอยแตกที่บริเวณที่ได้รับผลกระทบจากความร้อน (HAZ) และรอยแตกจากการให้ความร้อนซ้ำ

รอยแตกร้าวที่อุณหภูมิต่ำ บางครั้งรอยแตกร้าวที่อุณหภูมิต่ำมักเกิดขึ้นในท่อเหล็กเกลียว เนื่องจากสาเหตุหลักของการเกิดรอยแตกร้าวนี้คือการแพร่กระจายของไฮโดรเจน ซึ่งเป็นระดับการยึดเกาะของรอยเชื่อมและโครงสร้างที่แข็งตัว วิธีแก้ปัญหาหลักคือการลดการแพร่กระจายของไฮโดรเจนในระหว่างการเชื่อม การอุ่นความร้อนก่อนการเชื่อมและการอบชุบด้วยความร้อนหลังการเชื่อมอย่างเหมาะสม และลดระดับการยึดเกาะ

ความเหนียวของรอยเชื่อม เพื่อลดโอกาสเกิดรอยแตกร้าวที่อุณหภูมิสูงในท่อเหล็กเกลียว โดยทั่วไปแล้วการออกแบบองค์ประกอบจะมีเฟอร์ไรต์เหลืออยู่ 5%-10% อย่างไรก็ตาม การมีเฟอร์ไรต์เหล่านี้อยู่จะทำให้ความเหนียวที่อุณหภูมิต่ำลดลง

เมื่อเชื่อมท่อเหล็กเกลียว ปริมาณออสเทไนต์ในบริเวณรอยเชื่อมจะลดลง ซึ่งส่งผลต่อความเหนียว นอกจากนี้ เมื่อปริมาณเฟอร์ไรต์เพิ่มขึ้น ค่าความเหนียวก็มีแนวโน้มลดลงอย่างเห็นได้ชัด มีการพิสูจน์แล้วว่าความเหนียวของรอยเชื่อมที่ทำจากสเตนเลสเฟอร์ริติกบริสุทธิ์สูงลดลงอย่างมากเนื่องจากการผสมของคาร์บอน ไนโตรเจน และออกซิเจน

สารปนเปื้อนชนิดออกซิเจนเกิดขึ้นหลังจากปริมาณออกซิเจนในรอยเชื่อมของเหล็กบางชนิดเพิ่มขึ้น ซึ่งสารปนเปื้อนเหล่านี้กลายเป็นสาเหตุของรอยแตกร้าวหรือช่องทางการแพร่กระจายของรอยแตกร้าวเพื่อลดความเหนียว ในเหล็กบางชนิด เนื่องจากอากาศถูกผสมอยู่ในก๊าซป้องกัน ปริมาณไนโตรเจนในอากาศจึงเพิ่มขึ้นจนเกิด Cr2N คล้ายแผ่นระแนงบนพื้นผิว {100} ของเมทริกซ์ เมทริกซ์จึงแข็งตัวและความเหนียวลดลง

การเปราะแบบเฟสซิกม่า: สเตนเลสออสเทนนิติก สเตนเลสเฟอร์ริติก และเหล็กดูเพล็กซ์ มีแนวโน้มที่จะเกิดการเปราะแบบเฟสซิกม่า เนื่องจากเฟสอัลฟาตกตะกอนในโครงสร้างเพียงไม่กี่เปอร์เซ็นต์ ความเหนียวจึงลดลง โดยทั่วไป “เฟส” จะตกตะกอนในช่วง 600-900°C โดยเฉพาะที่อุณหภูมิประมาณ 75°C เพื่อป้องกัน “เฟส” ดังกล่าว ควรลดปริมาณเฟอร์ไรต์ในสเตนเลสออสเทนนิติกให้มากที่สุด

เมื่อเก็บไว้ที่อุณหภูมิ 475°C (370-540°C) เป็นเวลานาน โลหะผสม Fe-Cr จะสลายตัวเป็นสารละลายของแข็ง α ที่มีความเข้มข้นของโครเมียมต่ำ และสารละลายของแข็ง α' ที่มีความเข้มข้นของโครเมียมสูง เมื่อความเข้มข้นของโครเมียมในสารละลายของแข็ง α' มากกว่า 75% การเปลี่ยนรูปจะเปลี่ยนจาก slip deformation เป็น twin deformation ทำให้เกิดการเปราะที่อุณหภูมิ 475°C