ประเภทและลักษณะพื้นฐานของรอยแตกจากการเชื่อม

1. รอยแตกที่ร้อน

1.1 รอยแตกร้าวจากการแข็งตัว

1.1.1 กลไกการก่อตัว

ในช่วงท้ายของการแข็งตัว ฟิล์มของเหลวยูเทคติกที่มีจุดหลอมเหลวต่ำจะทำให้พันธะระหว่างเกรนอ่อนลง ส่งผลให้เกิดการแตกร้าวภายใต้แรงดึง

โดยทั่วไปจะพบในรอยเชื่อมเหล็กกล้าคาร์บอนและเหล็กกล้าอัลลอยต่ำที่มีปริมาณสิ่งเจือปนสูง รวมถึงในรอยเชื่อมเหล็กกล้าออสเทนิติกเฟสเดียวและโลหะผสมนิกเกล

1.1.2 ปัจจัยที่มีอิทธิพล

ปริมาณกำมะถัน ฟอสฟอรัส คาร์บอน และซิลิคอนในโลหะเชื่อมที่สูงขึ้น จะเพิ่มแนวโน้มการเกิดรอยแตกร้าวขณะแข็งตัว

พารามิเตอร์กระบวนการเชื่อมที่ไม่เหมาะสม เช่น กระแสเชื่อมที่มากเกินไปและความเร็วในการเชื่อมที่ช้า ซึ่งทำให้รอยเชื่อมอยู่ในอุณหภูมิสูงเป็นเวลานาน ก็อาจทำให้เกิดรอยแตกได้ง่ายเช่นกัน

1.1.3 มาตรการป้องกัน

ควบคุมปริมาณสารเจือปน เช่น กำมะถันและฟอสฟอรัสในโลหะพื้นฐานและวัสดุเชื่อมอย่างเข้มงวด

ปรับพารามิเตอร์กระบวนการเชื่อมให้เหมาะสม ควบคุมกระแสและความเร็วในการเชื่อมอย่างเหมาะสม และหลีกเลี่ยงการสัมผัสรอยเชื่อมที่อุณหภูมิสูงเป็นเวลานาน

1.2 รอยแตกร้าวจากการหลอมเหลวที่อุณหภูมิสูง

1.2.1 กลไกการก่อตัว

อุณหภูมิสูงสุดของวงจรความร้อนในการเชื่อมทำให้เกิดการหลอมละลายซ้ำในบริเวณที่ได้รับผลกระทบจากความร้อนและระหว่างรอยเชื่อมหลายชั้น ส่งผลให้เกิดรอยแตกภายใต้ความเค้น

โดยส่วนใหญ่มักเกิดขึ้นในบริเวณใกล้รอยเชื่อมหรือระหว่างรอยเชื่อมหลายชั้นของเหล็กกล้าความแข็งแรงสูงที่มีส่วนผสมของโครเมียมและนิกเกล เหล็กกล้าออสเทนไนต์ และโลหะผสมที่มีนิกเกลเป็นส่วนประกอบหลัก

1.2.2 ปัจจัยที่มีอิทธิพล

ปริมาณกำมะถัน ฟอสฟอรัส ซิลิคอน และคาร์บอนในโลหะพื้นฐานและลวดเชื่อมที่มีปริมาณสูง จะเพิ่มแนวโน้มการเกิดรอยแตกร้าวจากการหลอมเหลวอย่างมีนัยสำคัญ

การให้ความร้อนในการเชื่อมมากเกินไปจะทำให้เกิดอุณหภูมิสูงเกินไปในบริเวณที่ได้รับผลกระทบจากความร้อน ส่งผลให้เนื้อวัสดุมีลักษณะเป็นเกรนหยาบและลดความยืดหยุ่นของวัสดุลง

1.2.3 มาตรการป้องกัน

เลือกใช้วัสดุเชื่อมที่มีปริมาณกำมะถันและฟอสฟอรัสต่ำ เพื่อลดปริมาณธาตุที่ก่อให้เกิดการแตกร้าวจากการหลอมเหลว

ควบคุมปริมาณความร้อนในการเชื่อมเพื่อหลีกเลี่ยงความร้อนสูงเกินไปในบริเวณที่ได้รับผลกระทบจากความร้อน ปรับปรุงโครงสร้างผลึก และเพิ่มความยืดหยุ่นของวัสดุ

1.3 รอยแตกแบบโพลีกอนไนเซชัน

1.3.1 กลไกการก่อตัว

ภายใต้อุณหภูมิและความเค้นสูง ข้อบกพร่องในโครงสร้างผลึกบริเวณหน้าผลึกที่แข็งตัวจะเคลื่อนที่และสะสมตัวจนเกิดเป็นขอบเขตทุติยภูมิ ในสภาวะที่มีความยืดหยุ่นต่ำนี้ รอยแตกจะเกิดขึ้นภายใต้ความเค้น

โดยส่วนใหญ่มักเกิดขึ้นในรอยเชื่อมโลหะบริสุทธิ์หรือโลหะผสมออสเทนไนต์เฟสเดียว หรือบริเวณใกล้เคียงรอยเชื่อม 1.3.2 ปัจจัยที่มีอิทธิพล

ขนาดและการกระจายตัวของความเค้นตกค้างในรอยเชื่อม ยิ่งความเค้นตกค้างมากเท่าไร แนวโน้มที่จะเกิดรอยแตกรูปหลายเหลี่ยมก็ยิ่งสูงขึ้นเท่านั้น

องค์ประกอบและโครงสร้างจุลภาคของวัสดุเชื่อม เช่น ปริมาณธาตุโลหะผสมที่สูงเกินไป อาจส่งผลต่อการเคลื่อนที่และการรวมตัวของข้อบกพร่องในโครงสร้างผลึก

1.3.3 มาตรการป้องกัน

ใช้ลำดับและกระบวนการเชื่อมที่เหมาะสมเพื่อลดความเค้นตกค้างจากการเชื่อม

เลือกใช้วัสดุเชื่อมที่เหมาะสมและควบคุมปริมาณธาตุโลหะผสมเพื่อหลีกเลี่ยงการสะสมตัวของข้อบกพร่องในโครงสร้างผลึกมากเกินไป

2. การแตกร้าวจากความร้อนซ้ำ

2.1 กลไกการก่อตัว

ในโครงสร้างเหล็กแผ่นหนาที่เชื่อมด้วยเหล็กที่มีส่วนผสมของธาตุโลหะผสมที่เสริมความแข็งแรงด้วยการตกตะกอน รอยแตกจะเกิดขึ้นในบริเวณที่มีเกรนหยาบของโซนที่ได้รับผลกระทบจากความร้อนระหว่างการอบชุบเพื่อลดความเค้นหรือระหว่างการใช้งาน

โดยส่วนใหญ่มักพบในบริเวณที่มีเกรนหยาบของโซนที่ได้รับผลกระทบจากความร้อนของเหล็กกล้าความแข็งแรงสูงผสมโลหะต่ำ เหล็กกล้าทนความร้อนแบบเพอร์ไลต์ เหล็กกล้าไร้สนิมออสเทนิติก และโลหะผสมนิกเกล

2.2 ปัจจัยที่มีอิทธิพล

องค์ประกอบทางเคมีของเหล็ก เช่น การมีอยู่ของธาตุเสริมความแข็งแรงจากการตกตะกอน เช่น วานาเดียม โมลิบเดนัม และไทเทเนียม ส่งเสริมให้เกิดการแตกร้าวจากการให้ความร้อนซ้ำ

พารามิเตอร์ของกระบวนการเชื่อม เช่น ปริมาณความร้อนในการเชื่อมและอุณหภูมิการอุ่นก่อนเชื่อม มีผลต่อขนาดของเกรนและการกระจายความเค้นตกค้างในบริเวณที่ได้รับความร้อน

2.3 มาตรการป้องกัน

ปรับปรุงส่วนประกอบของเหล็กเพื่อลดปริมาณธาตุเสริมความแข็งแรงจากการตกตะกอน

ควบคุมพารามิเตอร์ของกระบวนการเชื่อมอย่างเหมาะสม เช่น เพิ่มอุณหภูมิการอุ่นก่อนเชื่อมและลดปริมาณความร้อนในการเชื่อม เพื่อปรับปรุงโครงสร้างผลึกในบริเวณที่ได้รับความร้อน

3. การแตกร้าวจากความเย็น:

3.1 การแตกร้าวล่าช้า

3.1.1 กลไกการก่อตัว

รอยแตกที่มีลักษณะเกิดขึ้นล่าช้าภายใต้การทำงานร่วมกันของโครงสร้างจุลภาคที่แข็งตัว ไฮโดรเจน และแรงเค้นยึดเหนี่ยว

โดยส่วนใหญ่มักเกิดขึ้นในบริเวณที่ได้รับผลกระทบจากความร้อนของเหล็กกล้าผสมต่ำ เหล็กกล้าผสมปานกลาง เหล็กกล้าคาร์บอนปานกลาง และเหล็กกล้าคาร์บอนสูง และในบางกรณีก็เกิดขึ้นบนเนื้อโลหะเชื่อมด้วย

3.1.2 ปัจจัยที่มีอิทธิพล

ปริมาณไฮโดรเจนในรอยเชื่อม; ไฮโดรเจนเป็นปัจจัยสำคัญที่นำไปสู่การแตกร้าวล่าช้า ยิ่งปริมาณไฮโดรเจนสูงเท่าไร แนวโน้มที่จะเกิดการแตกร้าวก็ยิ่งมากขึ้นเท่านั้น

แรงยึดเหนี่ยวของรอยเชื่อม ยิ่งแรงยึดเหนี่ยวมากเท่าไร ก็ยิ่งทำให้เกิดรอยแตกได้ง่ายขึ้นเท่านั้น

3.1.3 มาตรการป้องกัน

ควบคุมปริมาณไฮโดรเจนในวัสดุเชื่อมอย่างเข้มงวด และเลือกใช้วัสดุเชื่อมที่มีไฮโดรเจนต่ำ

ใช้มาตรการอุ่นก่อนและหลังการเชื่อมเพื่อลดความเค้นยึดเหนี่ยวของรอยเชื่อม 3.2 รอยแตกจากการชุบแข็ง

3.2.1 กลไกการก่อตัว

ตรวจพบได้ทันทีหลังการเชื่อม โดยส่วนใหญ่เกิดจากการก่อตัวของโครงสร้างแข็งตัวภายใต้ความเค้นจากการเชื่อม

พบได้ทั่วไปในรอยเชื่อมของเหล็กกล้าความแข็งแรงสูงและเหล็กกล้าความแข็งแรงสูงพิเศษ

3.2.2 ปัจจัยที่มีอิทธิพล

พารามิเตอร์ของกระบวนการเชื่อม เช่น ความเร็วในการเชื่อมและอัตราการเย็นตัวที่มากเกินไป อาจนำไปสู่การเกิดโครงสร้างแข็งตัวได้ง่าย

รูปทรงเรขาคณิตและขนาดของรอยเชื่อมนั้นมีความสำคัญ รอยเชื่อมที่มีรูปทรงซับซ้อนและมีความหนามากมักเสี่ยงต่อการเกิดรอยแตกร้าวจากการชุบแข็ง

3.2.3 มาตรการป้องกัน

ปรับพารามิเตอร์กระบวนการเชื่อมให้เหมาะสม ควบคุมความเร็วในการเชื่อมและอัตราการเย็นตัวเพื่อหลีกเลี่ยงการเกิดโครงสร้างแข็งตัว

เลือกวิธีการออกแบบรอยเชื่อมที่เหมาะสมเพื่อลดจุดที่มีความเค้นสูง

3.3 รอยแตกเปราะที่มีความยืดหยุ่นต่ำ

3.3.1 กลไกการก่อตัว

เมื่อวัสดุที่มีความยืดหยุ่นต่ำถูกทำให้เย็นลงจนถึงอุณหภูมิต่ำ แรงหดตัวจะทำให้ความเครียดเกินขีดจำกัดความยืดหยุ่นของวัสดุ หรือทำให้วัสดุเปราะแตกได้

ไม่มีปรากฏการณ์การหน่วงเวลาเกิดขึ้น โดยส่วนใหญ่มักเกิดขึ้นในโครงสร้างเชื่อมที่ใช้งานที่อุณหภูมิต่ำ

3.3.2 ปัจจัยที่มีอิทธิพล

ความทนทานต่ออุณหภูมิต่ำของวัสดุ; วัสดุที่มีความทนทานต่ออุณหภูมิต่ำต่ำมักเกิดรอยแตกร้าวเนื่องจากความยืดหยุ่นต่ำ

ความเค้นตกค้างในรอยเชื่อม; ความเค้นตกค้างสูงนำไปสู่แนวโน้มการแตกร้าวที่สูงขึ้น

3.3.3 มาตรการป้องกัน

เลือกใช้วัสดุเชื่อมที่มีความทนทานต่ออุณหภูมิต่ำได้ดี

ปรับปรุงกระบวนการเชื่อมให้เหมาะสมเพื่อลดความเค้นตกค้างจากการเชื่อม

4. การฉีกขาดแบบลามิลลาร์:

4.1 กลไกการก่อตัว

ภายในแผ่นเหล็กมีสิ่งเจือปนเป็นชั้นๆ และความเค้นที่ตั้งฉากกับทิศทางการรีดในระหว่างการเชื่อมจะทำให้เกิดการฉีกขาดเป็นชั้นๆ

พบได้ทั่วไปในกระบวนการผลิตแท่นขุดเจาะน้ำมันขนาดใหญ่และภาชนะรับแรงดันผนังหนา

4.2 ปัจจัยที่มีอิทธิพล

คุณภาพของแผ่นเหล็ก; ปริมาณสิ่งเจือปนแบบชั้นสูงนำไปสู่แนวโน้มการฉีกขาดแบบชั้นที่มากขึ้น

พารามิเตอร์ของกระบวนการเชื่อม เช่น ปริมาณความร้อนในการเชื่อมและลำดับการเชื่อม มีผลต่อการกระจายความเค้นในการเชื่อม

4.3 มาตรการป้องกัน

ควบคุมคุณภาพของแผ่นเหล็กอย่างเข้มงวดเพื่อลดสิ่งเจือปนที่เป็นชั้นๆ

ปรับปรุงกระบวนการเชื่อมให้เหมาะสม ควบคุมปริมาณความร้อนในการเชื่อมและลำดับการเชื่อมอย่างเหมาะสม เพื่อลดความเค้นในการเชื่อม

5. การแตกร้าวจากการกัดกร่อนเนื่องจากความเค้น

5.1 กลไกการก่อตัว

รอยแตกร้าวที่เกิดขึ้นล่าช้าในโครงสร้างเชื่อมเกิดจากการทำงานร่วมกันของสารกัดกร่อนและความเค้น ปัจจัยที่มีอิทธิพล ได้แก่ ชนิดของวัสดุ ชนิดของสารกัดกร่อน รูปทรงของโครงสร้าง กระบวนการเชื่อม วัสดุที่ใช้ในการเชื่อม และระดับการคลายความเค้น

5.2 ปัจจัยที่มีอิทธิพล

ความต้านทานการกัดกร่อนของวัสดุ วัสดุที่มีความต้านทานการกัดกร่อนต่ำมีแนวโน้มที่จะเกิดการแตกร้าวจากการกัดกร่อนเนื่องจากความเค้น

ชนิดและความเข้มข้นของสารกัดกร่อน สารกัดกร่อนรุนแรงจะเร่งการเกิดรอยแตก

5.3 มาตรการป้องกัน

เลือกใช้วัสดุเชื่อมที่มีความทนทานต่อการกัดกร่อนดี

ใช้มาตรการป้องกันการกัดกร่อนที่มีประสิทธิภาพ เช่น การเคลือบผิวและการป้องกันการกัดกร่อนด้วยกระแสไฟฟ้า

ส่งข้อเสนอแนะ