ชนิดและสาเหตุของการแตกร้าวดับในท่อเหล็กไร้รอยต่อ

1. รอยแตกร้าวดับที่เกิดจากข้อบกพร่องบนพื้นผิว
เมื่อรีดท่อโครงสร้างโลหะผสม 26CrMo4 ชิ้นงานบางชิ้น มักพบรอยแตกร้าวเล็กๆ จากการชุบแข็งที่ผนังด้านใน ภาพจุลภาคของผิวที่ผ่านการขัดเงาแสดงให้เห็นว่ามีข้อบกพร่องที่พื้นผิวมากมาย เช่น หลุมและการโก่งงอที่ความลึกไม่เกิน 0.2 มม. บนผนังด้านในของท่อ ชิ้นส่วนที่บกพร่องเหล่านี้ก่อให้เกิดความเค้นรวมตัวภายใต้อิทธิพลของความเค้นรวมตัวและกลายเป็นสาเหตุของรอยแตกร้าวจากการชุบแข็ง รอยแตกร้าวจากการชุบแข็งที่เกิดจากข้อบกพร่องที่พื้นผิวส่วนใหญ่มักเกิดขึ้นในท่อเหล็กผนังบางที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางขนาดเล็ก ในทางกลับกัน การยืดตัวจากการรีดของท่อเหล็กผนังบางมีมาก และข้อบกพร่องดั้งเดิม เช่น หลุมและรอยขีดข่วน มีแนวโน้มที่จะปรากฏบนพื้นผิวด้านในและด้านนอกของท่อ ในขณะเดียวกัน ในระหว่างกระบวนการชุบแข็งและการหล่อเย็นของท่อเหล็กผนังบาง ความเค้นดึงที่พื้นผิวจะเกิดขึ้นที่ตำแหน่งที่มีข้อบกพร่อง ผลกระทบของความเค้นรวมตัวมีนัยสำคัญมากกว่า ดังนั้นจึงมีแนวโน้มที่จะเกิดรอยแตกร้าวจากการชุบแข็งที่เกิดจากข้อบกพร่อง

2. รอยแตกร้าวชนิดดับความเค้น
รอยแตกร้าวจากความเค้นเป็นรอยแตกร้าวแบบดับความร้อนชนิดหนึ่งที่พบได้บ่อย เป็นข้อบกพร่องของรอยแตกร้าวที่เกิดจากแรงดึงที่ผิวท่อเกินกว่าความแข็งแรงของวัสดุในระหว่างกระบวนการดับความร้อน พื้นผิวของตัวท่อที่มีรอยแตกร้าวจากความเค้นจะเรียบและแบนราบ ไม่มีข้อบกพร่องเดิม โครงสร้างจุลภาคมีความสม่ำเสมอและละเอียด รอยแตกร้าวเกิดจากแรงดึงที่ผิวท่อมากเกินไป รอยแตกร้าวจากความเค้นจะตั้งฉากกับผิวท่ออย่างสมบูรณ์ การขยายตัวในทิศทางเดียวกับความหนาของผนังท่อยังแสดงให้เห็นว่ารอยแตกร้าวประเภทนี้เกิดจากแรงดึงที่ผิวท่อมากเกินไป

3. รอยแตกร้าวดับแบบคาร์บูไรเซชันบนพื้นผิว
เมื่อใช้เหล็กกล้าไมโครอัลลอย Cr-Mo คาร์บอนปานกลางที่มีปริมาณคาร์บอนประมาณ 0.30% ในการผลิตท่อเหล็กไร้ตะเข็บ มักเกิดรอยแตกร้าวจากการชุบแข็งเฉพาะที่ผิวด้านนอกของท่อ ผลการวิเคราะห์ด้วยกล้องจุลทรรศน์แสดงให้เห็นว่าโครงสร้างรอบรอยแตกร้าวจากการชุบแข็งมีคาร์บูไรเซชัน และความลึกของชั้นคาร์บูไรเซชันอยู่ที่ 0.5-2.0 มม. สาเหตุของการเกิดรอยแตกร้าวจากการชุบแข็งนี้เกิดจากคาร์บูไรเซชันเฉพาะที่ผิวด้านนอกของท่อ ซึ่งทำให้เกิดแรงเค้นที่มากเกินไปในส่วนที่คาร์บูไรเซชันระหว่างกระบวนการชุบแข็ง ทำให้เกิดรอยแตกร้าวจากการชุบแข็ง จากกระบวนการผลิตท่อเหล็กไร้รอยต่อ คาดการณ์ว่ากระบวนการที่อาจทำให้ปริมาณคาร์บอนเพิ่มขึ้นบนพื้นผิวของท่อเหล็กคือ ตะกรันป้องกันคาร์บอนสูงจากการผลิตเหล็กกล้าจะเกาะติดกับพื้นผิวของท่อตะกอนและแทรกซึมเข้าไปในเมทริกซ์ในระหว่างกระบวนการให้ความร้อนที่อุณหภูมิสูงของเตาเผาวงแหวน ส่งผลให้พื้นผิวของท่อแคปิลลารีถูกจำกัดตำแหน่งหลังจากการรีดเสร็จสิ้น กระบวนการคาร์บูไรเซชัน: ก่อนที่ท่อเหล็กจะเข้าสู่เตาเผาความร้อน สิ่งแปลกปลอมที่มีคาร์บอนสูง เช่น คราบน้ำมันและขี้เลื่อย จะเกาะติดกับพื้นผิว หลังจากการอบความร้อนที่อุณหภูมิสูง ปริมาณคาร์บอนบนพื้นผิวจะสูงกว่าเมทริกซ์

4. การดับรอยแตกร้าวในเหล็กชนิดไวต่อรอยแตกร้าว
ท่อเหล็กไร้ตะเข็บคุณภาพสูงบางชนิดมีปริมาณโลหะผสมสูงและความแข็งแรงของตัวท่อสูง จึงมีค่าสัมประสิทธิ์แรงดึงสูง ท่อเหล็กเหล่านี้เป็นเหล็กที่ไวต่อการเกิดรอยแตกร้าว รอยตำหนิขนาดเล็กบนพื้นผิวหรือภายในท่อสามารถขยายตัวได้ง่ายภายใต้แรงดึง ทำให้เกิดรอยแตกร้าวได้ สัณฐานวิทยาและโครงสร้างของรอยแตกร้าวที่ดับสนิทบนพื้นผิวของท่อโครงสร้างโลหะผสมเกรด S135 ท่อเหล็กไร้ตะเข็บประเภทนี้มีโอกาสเกิดรอยแตกร้าวที่ดับสนิทสูงกว่าเหล็กประเภทอื่นๆ อย่างมาก เนื่องจากเหล็กประเภทนี้มีองค์ประกอบของโลหะผสมโครเมียมและโมลิบดีนัมมากกว่า ความแข็งแรงของท่อจึงสูงกว่า โครงสร้างจุลภาคของท่อจึงไม่สามารถประสานการเสียรูปพลาสติกได้ และความสามารถในการกักเก็บการเสียรูปต่ำ รอยแตกร้าวที่เกิดขึ้นสามารถเกิดขึ้นได้จากการเกิดรอยแตกร้าวใหม่บนพื้นผิวเท่านั้น จึงมีความเสี่ยงสูงที่จะเกิดรอยแตกร้าวที่ดับสนิท