ประเภทและสาเหตุของรอยแตกร้าวจากการชุบแข็งในท่อเหล็กไร้รอยต่อ

1. รอยแตกร้าวจากการดับเย็นตัวเนื่องจากข้อบกพร่องบนพื้นผิว
เมื่อเครื่องจักรบางเครื่องรีดท่อโครงสร้างโลหะผสม 26CrMo4s มักจะเกิดรอยแตกร้าวจากการชุบแข็งขนาดเล็กบนผนังด้านใน ภาพถ่ายของโครงสร้างจุลภาคที่ขัดเงาแสดงให้เห็นว่ามีข้อบกพร่องบนพื้นผิวจำนวนมาก เช่น หลุมและรอยบิดเบี้ยวที่มีความลึกไม่เกิน 0.2 มม. บนผนังด้านในของท่อ ส่วนที่มีข้อบกพร่องเหล่านี้ทำให้เกิดการกระจุกตัวของความเค้นภายใต้การกระทำของความเค้นจากการชุบแข็งและกลายเป็นสาเหตุของรอยแตกร้าวจากการชุบแข็ง รอยแตกร้าวจากการชุบแข็งที่เกิดจากข้อบกพร่องบนพื้นผิวส่วนใหญ่เกิดขึ้นในท่อเหล็กขนาดเล็กและผนังบาง ในด้านหนึ่ง การยืดตัวจากการรีดของท่อเหล็กขนาดเล็กมีมาก และข้อบกพร่องดั้งเดิม เช่น หลุมและรอยขีดข่วนมีแนวโน้มที่จะปรากฏบนพื้นผิวด้านในและด้านนอกของท่อ ในขณะเดียวกัน ในระหว่างกระบวนการชุบแข็งและการระบายความร้อนของท่อเหล็กผนังบาง ความเค้นดึงบนพื้นผิวจะเกิดขึ้นที่ตำแหน่งของข้อบกพร่อง ผลกระทบของการกระจุกตัวของความเค้นจะมีความสำคัญมากขึ้น ดังนั้นรอยแตกร้าวจากการชุบแข็งที่เกิดจากข้อบกพร่องจึงมีแนวโน้มที่จะเกิดขึ้น

2. รอยแตกร้าวจากการชุบแข็งแบบเกิดจากความเค้น
รอยแตกร้าวจากความเค้นเป็นรอยแตกร้าวจากการชุบแข็งชนิดหนึ่งที่พบได้ทั่วไป เป็นความบกพร่องของรอยแตกร้าวที่เกิดจากความเค้นดึงที่ผิวหน้าเกินกว่าความแข็งแรงของวัสดุในระหว่างกระบวนการชุบแข็ง ผิวหน้าของท่อที่มีรอยแตกร้าวจากความเค้นจากการชุบแข็งจะเรียบและแบน ไม่มีข้อบกพร่องเดิม และโครงสร้างจุลภาคสม่ำเสมอและละเอียด รอยแตกร้าวเกิดจากความเค้นดึงที่ผิวหน้ามากเกินไป รอยแตกร้าวจากความเค้นจากการชุบแข็งจะตั้งฉากกับผิวหน้าของท่อโดยสมบูรณ์ การขยายตัวไปในทิศทางความหนาของผนังยังแสดงให้เห็นว่ารอยแตกร้าวชนิดนี้เกิดจากความเค้นดึงที่ผิวหน้ามากเกินไปโดยสิ้นเชิง

3. รอยแตกร้าวจากการชุบแข็งแบบคาร์บอนไนเซชันที่ผิวหน้า
เมื่อใช้เหล็กกล้าผสมไมโครอัลลอย Cr-Mo ที่มีคาร์บอนปานกลางและมีปริมาณคาร์บอนประมาณ 0.30% ในการผลิตท่อเหล็กไร้รอยต่อ มักเกิดรอยแตกร้าวจากการชุบแข็งเฉพาะจุดบนพื้นผิวด้านนอกของท่อ ผลการวิเคราะห์ด้วยกล้องจุลทรรศน์แสดงให้เห็นว่าโครงสร้างรอบๆ รอยแตกร้าวจากการชุบแข็งมีการเกิดคาร์บอนไนเซชัน และความลึกของชั้นคาร์บอนไนเซชันอยู่ที่ 0.5-2.0 มม. สาเหตุของการเกิดรอยแตกร้าวจากการชุบแข็งนี้คือการเกิดคาร์บอนไนเซชันเฉพาะจุดบนพื้นผิวด้านนอกของท่อ ซึ่งนำไปสู่ความเค้นที่มากเกินไปในส่วนที่เกิดคาร์บอนไนเซชันระหว่างกระบวนการชุบแข็ง จึงทำให้เกิดรอยแตกร้าวจากการชุบแข็งขึ้น จากการศึกษาขั้นตอนการผลิตท่อเหล็กไร้รอยต่อ คาดว่ากระบวนการที่อาจทำให้ปริมาณคาร์บอนบนพื้นผิวของท่อเหล็กเพิ่มขึ้น ได้แก่: ตะกรันป้องกันที่มีคาร์บอนสูงจากการผลิตเหล็กเกาะติดกับพื้นผิวของแท่งเหล็กและแทรกซึมเข้าไปในเนื้อเหล็กในระหว่างกระบวนการให้ความร้อนสูงในเตาเผาแบบวงแหวน ส่งผลให้เกิดการสะสมคาร์บอนเฉพาะจุดบนพื้นผิวของท่อหลังจากรีดเสร็จแล้ว หรือก่อนที่ท่อเหล็กจะเข้าสู่เตาอบชุบความร้อน สารแปลกปลอมที่มีคาร์บอนสูง เช่น คราบน้ำมันและขี้เลื่อย จะเกาะติดกับพื้นผิว หลังจากอบชุบความร้อนที่อุณหภูมิสูงแล้ว ปริมาณคาร์บอนบนพื้นผิวจะสูงกว่าในเนื้อเหล็ก

4. รอยแตกร้าวจากการชุบแข็งในเหล็กกล้าชนิดที่ไวต่อรอยแตกร้าว
ท่อเหล็กไร้รอยต่อคุณภาพสูงบางชนิดมีปริมาณธาตุผสมสูงและมีความแข็งแรงของตัวท่อสูง ดังนั้นค่าสัมประสิทธิ์ความเค้นจึงสูง เหล็กประเภทนี้ไวต่อการแตกร้าว ข้อบกพร่องขนาดเล็กบนพื้นผิวหรือภายในท่อจะขยายตัวได้ง่ายมากภายใต้การกระทำของความเค้น ทำให้เกิดข้อบกพร่องจากการแตกร้าว ลักษณะและโครงสร้างของรอยแตกร้าวจากการชุบแข็งบนพื้นผิวของท่อโครงสร้างเหล็กอัลลอยเกรด S135 ความน่าจะเป็นของข้อบกพร่องจากการแตกร้าวจากการชุบแข็งของท่อเหล็กไร้รอยต่อประเภทนี้สูงกว่าเหล็กประเภทอื่นอย่างมาก เนื่องจากเหล็กประเภทนี้มีธาตุผสม Cr และ Mo มากกว่า ทำให้ความแข็งแรงของท่อสูงขึ้น โครงสร้างจุลภาคของท่อมีความสามารถในการประสานการเสียรูปพลาสติกได้ไม่ดี และความสามารถในการกักเก็บการเสียรูปก็ต่ำ การปลดปล่อยจึงเกิดขึ้นได้เฉพาะผ่านการเกิดรอยแตกร้าวบนพื้นผิวใหม่เท่านั้น ดังนั้นจึงเป็นท่อที่มีความเสี่ยงสูงต่อการแตกร้าวจากการชุบแข็ง