ข้อบกพร่องและสาเหตุของการเชื่อมท่อเหล็ก

งานเชื่อมเป็นงานสำคัญในการก่อสร้างโครงการติดตั้งขนาดใหญ่ คุณภาพและประสิทธิภาพของงานเชื่อมส่งผลโดยตรงต่อความปลอดภัยในการดำเนินงานและระยะเวลาการผลิตของโครงการ เนื่องจากช่างเทคนิคมีระดับฝีมือที่แตกต่างกัน กระบวนการเชื่อมจึงไม่สม่ำเสมอและมีโอกาสเกิดข้อบกพร่องได้มากมาย เราจึงสามารถวิเคราะห์หาสาเหตุและประเภทของข้อบกพร่องเพื่อลดหรือป้องกันการเกิดข้อบกพร่องในการเชื่อม และปรับปรุงคุณภาพงานให้เสร็จสมบูรณ์

ประการแรกขนาดรอยเชื่อมไม่ตรงตามข้อกำหนด
คลื่นเชื่อมที่หยาบ, ลักษณะที่ไม่สม่ำเสมอ, ความสูงของเหล็กเสริมเชื่อมที่ต่ำหรือสูงเกินไป, ความกว้างของคลื่นเชื่อมที่แตกต่างกัน, และความหย่อนของรอยเชื่อมแบบฟิลเล็ตข้างเดียวหรือแบบหย่อนมากเกินไป ล้วนเป็นขนาดของรอยเชื่อมที่ไม่ตรงตามข้อกำหนด สาเหตุมีดังนี้:
1. มุมร่องเชื่อมไม่เหมาะสมหรือช่องว่างในการประกอบไม่สม่ำเสมอ
2. กระแสไฟเชื่อมมากเกินไปหรือน้อยเกินไป และเลือกคุณสมบัติการเชื่อมไม่ถูกต้อง
3. ความเร็วในการป้อนแท่งเชื่อมไม่สม่ำเสมอ และมุมของแท่งเชื่อม (หรือด้ามจับเชื่อม) ไม่เหมาะสม

ประการที่สอง รอยแตก
ปลายรอยแตกมีรูปร่างแหลมคม ความเข้มข้นของแรงดึงสูง และส่งผลกระทบต่อการรับน้ำหนักทั้งแบบสลับและแบบกระแทก รวมถึงแรงดึงสถิตย์ ถือเป็นข้อบกพร่องที่อันตรายที่สุดในรอยเชื่อม สามารถแบ่งตามสาเหตุของการเกิดได้เป็น รอยแตกเย็น รอยแตกร้อน และรอยแตกร้อน รอยแตกเย็น หมายถึงรอยแตกที่เกิดขึ้นที่อุณหภูมิต่ำกว่า 200°C รอยแตกเหล่านี้มีความเกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิดกับไฮโดรเจน สาเหตุหลักของการเกิดรอยแตกเหล่านี้ ได้แก่
1. อุณหภูมิการอุ่นล่วงหน้าและมาตรการทำให้เย็นลงช้าๆ หลังการเชื่อมไม่เหมาะสำหรับชิ้นงานที่มีความหนา
2. การเลือกวัสดุเชื่อมไม่ถูกต้อง
3. ความแข็งของรอยเชื่อมมีมาก และกระบวนการไม่สมเหตุสมผล
4. เกิดโครงสร้างเปราะและแข็งในรอยเชื่อมและบริเวณใกล้เคียง
5. การเลือกสเปคงานเชื่อมไม่ถูกต้อง
(รอยแตกร้อน) หมายถึงรอยแตกที่เกิดขึ้นที่อุณหภูมิสูงกว่า 300°C (ส่วนใหญ่เป็นรอยแตกจากการแข็งตัว) สาเหตุหลักของการเกิดรอยแตกเหล่านี้ ได้แก่:
1. อิทธิพลขององค์ประกอบ มักเกิดขึ้นได้ง่ายเมื่อเชื่อมเหล็กกล้าออสเทนนิติกบริสุทธิ์ เหล็กกล้าผสมนิกเกิลสูงบางชนิด และโลหะที่ไม่ใช่เหล็ก
2. รอยเชื่อมมีสิ่งเจือปนที่เป็นอันตราย เช่น กำมะถัน
3. การเลือกสภาพการเชื่อมและรูปแบบรอยต่อที่ไม่เหมาะสม
(รอยแตกร้าวแบบให้ความร้อนซ้ำ) คือรอยแตกร้าวจากการอบอ่อนเพื่อคลายความเค้น หมายถึงรอยแตกร้าวตามเกรนในบริเวณที่ได้รับผลกระทบจากความร้อนของพื้นที่เชื่อมที่มีความแข็งแรงสูง อันเนื่องมาจากการอบชุบด้วยความร้อนหลังการเชื่อมหรือการใช้งานที่อุณหภูมิสูง สาเหตุหลักของการเกิดรอยแตกร้าวประเภทนี้ ได้แก่:
1. เงื่อนไขการอบชุบด้วยความร้อนที่ไม่เหมาะสมสำหรับการอบเพื่อคลายความเค้น
2. อิทธิพลขององค์ประกอบของโลหะผสม ธาตุต่างๆ เช่น โครเมียม โมลิบดีนัม วาเนเดียม และโบรอน มีแนวโน้มที่จะเพิ่มรอยแตกร้าวจากความร้อนซ้ำ
3. การเลือกวัสดุเชื่อมและคุณสมบัติการเชื่อมไม่ถูกต้อง
4. การออกแบบโครงสร้างที่ไม่สมเหตุสมผลทำให้เกิดความเข้มข้นของความเค้นมาก

สาม รูพรุน
ในระหว่างกระบวนการเชื่อม รูที่เกิดขึ้นภายในหรือบนพื้นผิวของโลหะเชื่อมเนื่องจากแก๊สไม่มีเวลาที่จะระบายออกได้ทันเวลา เกิดจาก:
1. การทำให้แห้งของแท่งเชื่อมและฟลักซ์ไม่เพียงพอ
2. กระบวนการเชื่อมไม่เสถียรเพียงพอ แรงดันไฟฟ้าของอาร์กสูงเกินไป อาร์กยาวเกินไป ความเร็วในการเชื่อมเร็วเกินไป และกระแสไฟฟ้าน้อยเกินไป
3. ไม่ทำความสะอาดน้ำมันและสนิมบนพื้นผิวโลหะเติมและวัสดุฐาน
4. ไม่ใช้วิธีการย้อนกลับในการหลอมจุดเริ่มต้นของส่วนโค้ง
5. อุณหภูมิอุ่นเครื่องต่ำเกินไป
6. ตำแหน่งเริ่มต้นของส่วนโค้งและสิ้นสุดของส่วนโค้งไม่เหลื่อมกัน
7. การป้องกันพื้นที่เชื่อมไม่ดี พื้นที่หลอมละลายมีขนาดใหญ่เกินไป
8. แหล่งจ่ายไฟฟ้ากระแสสลับมีแนวโน้มที่จะเกิดรูพรุน และการเชื่อมต่อแบบ DC กลับด้านมีแนวโน้มที่จะเกิดรูพรุนน้อยที่สุด

ประการที่สี่ รอยเชื่อม
ในระหว่างกระบวนการเชื่อม โลหะหลอมเหลวจะไหลไปยังวัสดุหลักที่ยังไม่หลอมเหลวด้านนอกแนวเชื่อม ก่อตัวเป็นก้อนโลหะ ซึ่งจะเปลี่ยนพื้นที่หน้าตัดของแนวเชื่อมและไม่เอื้อต่อการรับแรงแบบไดนามิก สาเหตุของปัญหานี้คือ:
1. อาร์คยาวเกินไปและกระแสเชื่อมด้านล่างมากเกินไป
2. กระแสไฟในการเชื่อมแนวตั้งสูงเกินไป และการแกว่งลวดไม่เหมาะสม
3. ช่องว่างระหว่างชุดเชื่อมมีขนาดใหญ่เกินไป

ประการที่ห้า หลุมโค้ง
รอยเชื่อมมีเนื้อขาดและยุบตัวอย่างเห็นได้ชัดในตอนท้าย สาเหตุมีดังนี้:
1. การทำงานไม่ถูกต้องในระหว่างการปิดอาร์กเชื่อม และเวลาในการดับอาร์กสั้นเกินไป
2. ในระหว่างการเชื่อมอัตโนมัติ การป้อนลวดและแหล่งจ่ายไฟจะถูกตัดในเวลาเดียวกัน และลวดจะไม่หยุดจนกว่าจะปิดไฟ

หก อันเดอร์คัท
หลังจากที่อาร์กหลอมละลายวัสดุหลักที่ขอบรอยเชื่อมแล้ว จะไม่มีโลหะเชื่อมมาเสริมและทำให้เกิดช่องว่าง รอยตัดใต้ทำให้ส่วนที่รับแรงของรอยเชื่อมอ่อนตัวลง ลดความแข็งแรงของรอยเชื่อม ทำให้เกิดการรวมตัวของแรง และอาจทำให้รอยตัดใต้เกิดความเสียหาย สาเหตุของปัญหานี้คือ:
1. กระแสไฟมากเกินไป, ส่วนโค้งยาวเกินไป, ความเร็วการป้อนแท่งไม่เหมาะสม และความร้อนของส่วนโค้งสูงเกินไป
2. แรงดันไฟฟ้าของการเชื่อมแบบจมอยู่ใต้น้ำต่ำเกินไป และความเร็วในการเชื่อมสูงเกินไป
3. มุมเอียงของอิเล็กโทรดและลวดไม่ถูกต้อง

เจ็ด การรวมตะกรัน
มีสิ่งเจือปนที่ไม่ใช่โลหะอยู่ภายในโลหะเชื่อมหรือที่แนวหลอมเหลว สิ่งเจือปนจากตะกรันมีผลกระทบต่อคุณสมบัติเชิงกล และระดับแรงกระแทกขึ้นอยู่กับจำนวนและรูปร่างของสิ่งเจือปน สาเหตุของสิ่งนี้คือ:
1. เศษตะกรันเชื่อมแต่ละชั้นไม่ได้รับการทำความสะอาดในระหว่างการเชื่อมหลายชั้น
2. สนิมหนายังคงเหลืออยู่บนรอยเชื่อม
3. คุณสมบัติทางกายภาพของการเคลือบอิเล็กโทรดไม่เหมาะสม
4. รูปร่างของชั้นเชื่อมไม่ดีและมุมร่องได้รับการออกแบบไม่ถูกต้อง
5. อัตราส่วนระหว่างความกว้างของรอยเชื่อมต่อความลึกของรอยเชื่อมเล็กเกินไป และส่วนตัดใต้รอยเชื่อมลึกเกินไป
6. กระแสไฟฟ้าน้อยเกินไป ความเร็วในการเชื่อมเร็วเกินไป และตะกรันไม่มีเวลาที่จะลอยออกมา

แปด การเจาะที่ไม่สมบูรณ์
การขาดการหลอมรวมระหว่างวัสดุต้นทางหรือระหว่างวัสดุต้นทางกับโลหะที่เคลือบ โดยทั่วไปแล้วมักเกิดขึ้นที่บริเวณรากของรอยเชื่อมในการเชื่อมแบบด้านเดียว มักไวต่อความเข้มข้นของความเค้น และมีผลกระทบอย่างมากต่อความแข็งแรง ความล้า และคุณสมบัติอื่นๆ สาเหตุของการเกิดภาวะนี้ ได้แก่:
1. การออกแบบร่องไม่ดี มุมเล็ก ขอบทื่อใหญ่ และช่องว่างเล็ก
2. มุมเชื่อมของแท่งเชื่อมและลวดเชื่อมไม่ถูกต้อง
3. กระแสไฟฟ้าน้อยเกินไป, แรงดันไฟฟ้าต่ำเกินไป, ความเร็วในการเชื่อมเร็วเกินไป, อาร์คยาวเกินไป, มีคลื่นแม่เหล็กพัดมา ฯลฯ
4. มีสนิมหนาบริเวณรอยเชื่อมที่ไม่ได้รับการทำความสะอาด
5. ความเบี่ยงเบนในการเชื่อมระหว่างการเชื่อมแบบจมอยู่ใต้น้ำ