การแตกร้าวตามขวางในท่อเหล็กเชื่อม: สาเหตุที่แท้จริงและการป้องกัน

การแตกร้าวยังคงเป็นหนึ่งในข้อบกพร่องที่ร้ายแรงที่สุดที่พบในการผลิตท่อเชื่อม และยังเป็นหนึ่งในข้อบกพร่องที่ให้อภัยน้อยที่สุด - ซึ่งแตกต่างจากการเบี่ยงเบนมิติหรือตำหนิที่พื้นผิว รอยแตกในตะเข็บเชื่อมเป็นข้อบกพร่องทางโครงสร้างที่สามารถแพร่กระจายภายใต้ภาระการบริการและนำไปสู่ความล้มเหลวโดยสิ้นเชิง รอยแตกในท่อเชื่อมโดยทั่วไปจะจำแนกตามการวางแนวที่สัมพันธ์กับแนวเชื่อมออกเป็นสองประเภท:รอยแตกตามยาวซึ่งขนานกับรอยเชื่อม และรอยแตกตามขวางซึ่งวิ่งข้ามมันไป บทความนี้เน้นไปที่การแคร็กตามขวางโดยเฉพาะ - สาเหตุที่มันก่อตัว และสิ่งที่ผู้ผลิตจำเป็นต้องควบคุมเพื่อป้องกันมัน โดยให้ความสนใจเป็นพิเศษกับเกลียว (สซอว์) ท่อเชื่อม ซึ่งรูปทรงของรอยต่อแบบเกลียวจะเพิ่มการพิจารณาของตัวเองให้กับโลหะวิทยาการเชื่อมทั่วไปที่เกี่ยวข้อง

รอยแตกตามขวางในท่อเชื่อมมักเกิดขึ้นระหว่างการแข็งตัวและการตกผลึกของโลหะเชื่อม ไม่ใช่หลังจากนั้น เมื่อสระเชื่อมหลอมละลายเย็นตัวลง มันจะแข็งตัวอย่างต่อเนื่องจากขอบด้านนอกของสระเข้าด้านในไปจนถึงเส้นกึ่งกลาง โดยมีเกรนเติบโตในทิศทางของการไหลของความร้อน การแข็งตัวนี้มาพร้อมกับการหดตัวตามปริมาตร - โลหะจะใช้พื้นที่น้อยลงเมื่อเปลี่ยนจากของเหลวไปเป็นของแข็ง และยังคงหดตัวต่อไปเมื่อเย็นตัวลงอีกจนถึงอุณหภูมิห้อง

การหดตัวนั้นเกิดขึ้นความเครียดแรงดึงตามแนวเชื่อม และเนื่องจากโลหะฐานที่อยู่รอบๆ และโลหะเชื่อมที่แข็งตัวแล้ว-นั้นต้านทานการหดตัว ความเค้นที่กำลังพัฒนาจึงมุ่งความสนใจไปที่เส้นกึ่งกลางของแนวเชื่อมมากที่สุด โดยที่โลหะเหลวสุดท้ายจะแข็งตัว และบริเวณที่ขอบเขตของเกรนจากด้านใดด้านหนึ่งของสระมาบรรจบกันเกือบส่วนหัว- หากบริเวณเส้นศูนย์กลางไม่สามารถรองรับแรงดึง - ได้ เนื่องจากโครงสร้างของเกรนไม่เอื้ออำนวย เนื่องจากองค์ประกอบที่เป็นอันตรายทำให้ขอบเขตของเกรนอ่อนลง หรือเนื่องจากความเค้นนั้นสูงกว่าที่จำเป็นเนื่องจากการควบคุมกระบวนการที่ไม่ดี - รอยแตกจะเปิดในแนวตั้งฉากกับทิศทางการเชื่อม การวางแนวตั้งฉากนั้นเป็นสิ่งที่ทำให้เกิดรอยแตกตามขวางแทนที่จะเป็นรอยแตกตามยาว

แผนภาพด้านล่างแสดงกลไกนี้: การแข็งตัวด้านหน้าที่ลากไปตามหัวเชื่อม ความเครียดการหดตัวที่ดึงข้ามแนวเชื่อมในขณะที่สระเย็นลง และผลลัพธ์ของรอยแตกร้าวที่เกิดขึ้นที่เส้นกึ่งกลางที่ซึ่งความเค้นนั้นเข้มข้น

ความเครียดจากการหดตัวของการแข็งตัวเป็นเงื่อนไขพื้นฐานของทุกการเชื่อม - ซึ่งไม่สามารถกำจัดออกทั้งหมดได้ ทำได้เพียงจัดการเท่านั้น แต่ปัจจัยที่สองจะเปลี่ยนความเค้นจากการหดตัวธรรมดาให้เป็นรอยแตกร้าวที่เกิดขึ้นจริงได้ง่ายกว่ามาก: การมีสิ่งเจือปน-จุดหลอมเหลว-ต่ำในโลหะเชื่อม และในการผลิตท่อเชื่อมแบบเกลียว-ทองแดงเป็นผู้กระทำความผิดที่พบบ่อยที่สุด.

ทองแดงเข้าสู่สระเชื่อมจากแหล่งที่ไม่คาดคิด: การเคลือบทองแดงบางๆ ที่ใช้กับลวดเชื่อมเพื่อป้องกันสนิมที่พื้นผิวระหว่างการเก็บรักษา และเพื่อปรับปรุงการสัมผัสทางไฟฟ้าและการป้อนผ่านอุปกรณ์เชื่อม ขณะที่ลวดป้อนผ่านปลายสัมผัสด้วยความเร็วสูง แรงเสียดทานจะค่อยๆ สึกหรอเจาะของปลาย และอนุภาคทองแดงละเอียด - ทั้งจากการเคลือบลวดและในปลายที่สึกหรอ จากปลายสัมผัสทองแดงเอง - จะหลุดออกและถูกพาเข้าไปในฟลักซ์และส่วนโค้ง ในที่สุดก็จะไปถึงสระเชื่อมหลอมเหลว

ทองแดงละลายที่อุณหภูมิต่ำกว่าเหล็กมาก ในขณะที่สระเชื่อมแข็งตัว ทองแดงใดๆ ที่มีอยู่จะไม่แข็งตัวด้วยเมทริกซ์เหล็กเทกอง - โดยจะยังคงเป็นของเหลวได้นานขึ้นและแยกตัวไปยังขอบเขตของเกรน ซึ่งมันจะเปียกและทำให้อ่อนตัวลง นี่คือรูปแบบหนึ่งของของเหลว-การเปราะของโลหะ: ขอบเขตของเกรนซึ่งอยู่ภายใต้ความเค้นแรงดึงจากการหดตัวของการแข็งตัวตามปกติ ในปัจจุบันมีความต้านทานต่อความเค้นนั้นน้อยกว่ามากเนื่องจากทองแดงได้ลดทอนการยึดเกาะกันของมัน ผลลัพธ์ก็คือรอยแตกตามขวางจะปรากฏที่ขอบเขต-ที่ปนเปื้อนของทองแดงที่ระดับความเค้นซึ่งการเชื่อมที่ไม่ปนเปื้อนจะทนได้โดยไม่มีปัญหา

การป้องกันการแตกร้าวตามขวางไม่ใช่เรื่องของการแก้ไขเพียงครั้งเดียว - แต่จำเป็นต้องควบคุมทั้งความเครียดจากการหดตัวและการปนเปื้อนทางโลหะวิทยาที่ทำให้รอยเชื่อมมีความเสี่ยง ในทางปฏิบัติ การควบคุมกระบวนการแบ่งออกเป็นห้าส่วน

1. การเลือกวัสดุสิ้นเปลืองในการเชื่อม

จุดเริ่มต้นคือการเลือกลวดเชื่อมและฟลักซ์ที่มีคุณสมบัติทางเคมีที่เหมาะสมกับวัสดุฐานและปราศจากธาตุที่เป็นอันตรายมากเกินไป การเลือกวัสดุสิ้นเปลืองอย่างระมัดระวังจะลดระดับพื้นฐานของสิ่งเจือปนที่เข้าสู่สระเชื่อมตั้งแต่แรก ซึ่งลดความน่าจะเป็นที่จะเกิดการแตกร้าวตามขวาง โดยไม่คำนึงถึงสิ่งอื่นที่จะเกิดขึ้นปลายน้ำในกระบวนการ นี่เป็นการตัดสินใจก่อนที่จะเริ่มการเชื่อม และกำหนดเพดานว่าโลหะเชื่อมจะสะอาดแค่ไหน - ไม่มีการควบคุมกระบวนการขั้นปลายใดๆ เลยที่จะชดเชยตัวเลือกวัสดุสิ้นเปลืองที่ไม่ดีได้อย่างเต็มที่

2. การออกแบบเอียงและการควบคุมการเจาะ

รูปทรงของร่องหรือมุมเอียงที่รอยเชื่อมส่งผลโดยตรงต่อปริมาณโลหะเชื่อมที่สะสมและรูปแบบการแข็งตัวพัฒนาขึ้นอย่างไร หลักการทั่วไปที่นี่คือการลดมุมเชื่อมภายในหากเป็นไปได้ โดยไม่กระทบต่อความลึกของการเจาะที่ข้อต่อต้องการจริงๆ มุมเอียงภายในที่เล็กลงเมื่อรวมกับการเจาะที่เพียงพอ ส่งผลให้ปริมาตรของรอยเชื่อมลดลงและมีเส้นทางการแข็งตัวที่สั้นลง ซึ่งทั้งสองอย่างนี้ช่วยลดขนาดของความเค้นจากการหดตัวที่เกิดขึ้นเมื่อรอยเชื่อมเย็นตัวลง การทำให้สมดุลนี้ถูกต้องต้องอาศัยการประสานงานอย่างใกล้ชิดระหว่างการออกแบบมุมเอียงและพารามิเตอร์การเชื่อม (กระแส แรงดันไฟฟ้า ความเร็วการเคลื่อนที่) ที่ใช้งานจริงในสายการผลิต เนื่องจากการออกแบบมุมเอียงไม่สามารถประเมินแยกจากกระบวนการที่จับคู่ด้วยได้

3. การขึ้นรูปที่แม่นยำและการจัดตำแหน่งม้วน

โดยเฉพาะในท่อเชื่อมแบบเกลียว- ความแม่นยำของกระบวนการขึ้นรูปม้วน-ที่สร้างแถบแบนให้เข้ากับตัวท่อแบบเกลียวจะมีผลโดยตรงต่อความเค้นตกค้างที่รอยเชื่อมก่อนที่จะเริ่มการเชื่อมด้วยซ้ำ หากขอบของแถบไม่ได้ถูกจัดตำแหน่งอย่างแม่นยำ - ช่องว่างที่สอดคล้องกัน ความสูงของขอบที่สม่ำเสมอ ความโค้งที่สม่ำเสมอซึ่งตรงกับเส้นผ่านศูนย์กลางท่อที่ต้องการ - การเชื่อมจะต้องรองรับความไม่ตรงกันทางเรขาคณิต นอกเหนือจากการหดตัวของการแข็งตัวตามปกติ ความเค้นตกค้างที่เพิ่มเข้ามาจะลดระยะขอบที่มีอยู่ก่อนที่จะเกิดรอยแตกตามขวาง การขึ้นรูปที่แม่นยำ บางครั้งเรียกว่า "การปรับรูปร่าง" บนพื้นการผลิต ช่วยลดความเค้นตกค้างที่แหล่งกำเนิด แทนที่จะพยายามชดเชยค่าดังกล่าวในภายหลังในพารามิเตอร์การเชื่อม

4. การควบคุมฟอร์มแฟกเตอร์การเชื่อม

ที่ฟอร์มแฟคเตอร์เชื่อม- อัตราส่วนของความกว้างพื้นผิวของเม็ดเชื่อมต่อความลึกในการเจาะ - มีความสัมพันธ์โดยตรงและบันทึกไว้อย่างดี-กับความไวต่อการแตกร้าว สระรอยเชื่อมที่แคบและลึกจะแข็งตัวโดยมีเกรนที่งอกขึ้นอย่างชันจากทั้งสองด้านและบรรจบกันเกือบตรง-ที่เส้นกึ่งกลาง โดยเน้นที่ความเค้นจากการหดตัวไปตามแถบแคบ สระเชื่อมที่กว้างและตื้นกว่าช่วยให้เกรนเติบโตไปทางศูนย์กลางในมุมที่ตื้นกว่า โดยกระจายความเค้นจากการหดตัวโดยรวมที่เท่ากันทั่วทั้งภูมิภาคที่กว้างกว่าแทนที่จะมุ่งไปที่มัน

โดยทั่วไปแล้วฟอร์มแฟคเตอร์การเชื่อมจะถูกเก็บไว้เป็นเป้าหมายในทางปฏิบัติเหนือ 1(ความกว้างของเม็ดบีดมากกว่าความลึกของการเจาะ) โดยเฉพาะเพื่อหลีกเลี่ยงความเข้มข้นของความเค้นนี้ สิ่งนี้ได้รับการควบคุมเป็นหลักผ่านการตั้งค่ากระแสการเชื่อม แรงดันไฟฟ้า และความเร็วในการเคลื่อนที่ และควรได้รับการตรวจสอบเป็นส่วนหนึ่งของคุณสมบัติของกระบวนการตามปกติ แทนที่จะสันนิษฐานจากการตั้งค่าพารามิเตอร์ที่ระบุเพียงอย่างเดียว เนื่องจากการสึกหรอของอิเล็กโทรด สภาพฟลักซ์ และแม้แต่อุณหภูมิโดยรอบสามารถเปลี่ยนรูปทรงของเม็ดบีดที่เกิดขึ้นจริงในวันที่กำหนดได้

5. ปลายสัมผัสและการควบคุมการปนเปื้อนของทองแดง

เนื่องจากการปนเปื้อนของทองแดงเป็นปัจจัยที่สร้างความเสียหายอย่างไม่เป็นสัดส่วนเมื่อเทียบกับปริมาณเล็กน้อยที่เกี่ยวข้องจริงๆ จึงสมควรได้รับการควบคุมกระบวนการโดยเฉพาะ แทนที่จะถือว่าเป็นผลข้างเคียงของคุณภาพวัสดุสิ้นเปลืองทั่วไป ซึ่งรวมถึงการตรวจสอบตามกำหนดการและการเปลี่ยนปลายสัมผัสก่อนที่การสึกหรอของรูจะมีความสำคัญ การตรวจสอบการป้อนลวดเพื่อดูการหลุดล่อนหรือการเสื่อมสภาพของสารเคลือบที่มองเห็นได้ และในบางกรณี การระบุลวดที่มีการเคลือบพื้นผิวที่เบากว่าหรือทางเลือกอื่นซึ่งปัญหาปิคอัพทองแดงเป็นปัญหาที่เกิดขึ้นซ้ำๆ เนื่องจากเส้นทางการปนเปื้อนนี้ส่วนใหญ่มองไม่เห็นในการเชื่อมที่เสร็จแล้วจนกว่ารอยแตกจะปรากฏขึ้นจริง นี่จึงเป็นด้านหนึ่งที่วินัยในการบำรุงรักษาเชิงป้องกันมีความสำคัญมากกว่าการแก้ไขปัญหาเชิงรับ

สำหรับผู้ซื้อที่จัดหา SSAW หรือท่อเชื่อมอื่นๆ การแตกร้าวตามขวางจะมองไม่เห็นเป็นส่วนใหญ่ในใบรับรองโรงงานมาตรฐาน เว้นแต่จะมีความคืบหน้าไปสู่ข้อบกพร่องที่ตรวจพบได้โดย-การทดสอบแบบไม่ทำลาย - ซึ่งจุดที่ความยาวถูกปฏิเสธหรือซ่อมแซมแล้ว ทำให้เกิดต้นทุนและความเสี่ยงตามกำหนดเวลาในคำสั่งซื้อ แนวทางที่เชื่อถือได้มากกว่าคือการประเมินว่าการควบคุมกระบวนการของซัพพลายเออร์ทำให้การแตกร้าวตามขวางไม่น่าเกิดขึ้นตั้งแต่แรกหรือไม่ ประเด็นต่อไปนี้ควรค่าแก่การยืนยันก่อนทำการสั่งซื้อ โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับโครงการที่มีข้อกำหนดเฉพาะที่ใหญ่กว่าหรือสูงกว่า-:

• สอบถามวิธีการตรวจสอบฟอร์มแฟกเตอร์ของการเชื่อม ไม่ใช่แค่การตั้งค่าซัพพลายเออร์ที่สามารถอธิบายว่าอัตราส่วนความกว้างของลูกปัด-ถึง-ถูกวัดและตรวจสอบอย่างแท้จริงในระหว่างการผลิต - แทนที่จะอ้างอิงเพียงแผ่นพารามิเตอร์เป้าหมาย - กำลังแสดงให้เห็นถึงการควบคุมกระบวนการจริงมากกว่าข้อกำหนดเฉพาะของกระดาษ
• สอบถามเกี่ยวกับระยะเวลาในการเปลี่ยนปลายสัมผัสและแนวทางปฏิบัติในการจัดการสายไฟซัพพลายเออร์ที่มีกำหนดตารางการบำรุงรักษาเชิงป้องกัน-สำหรับเคล็ดลับการติดต่อ และการจัดเก็บ/การจัดการลวดเชื่อมที่มีการควบคุมเพื่อหลีกเลี่ยงความเสียหายของสารเคลือบ กำลังจัดการกับเส้นทางการปนเปื้อนของทองแดงในเชิงรุก แทนที่จะตอบสนองต่อข้อบกพร่องหลังจากเกิดขึ้นเท่านั้น
• ยืนยันว่ามีความคลาดเคลื่อนในการขึ้นรูป/การจัดตำแหน่งเท่าใดก่อนที่จะทำการเชื่อมโดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับท่อเชื่อมแบบเกลียว- เนื่องจากการจัดแนวขอบแถบก่อนผ่านการเชื่อมจะมีผลโดยตรงต่อความเค้นตกค้างที่ข้อต่อ
• ขอความครอบคลุมการทดสอบแบบไม่ทำลาย-จริงที่ใช้กับตะเข็บเชื่อมการทดสอบความยาวเต็ม - ครั้งที่ตรวจพบได้นั้นเป็นปัญหาที่ระบบการตรวจสอบตัวอย่างอาจพลาดได้ และสิ่งนี้สำคัญสำหรับข้อบกพร่องประเภทรอยแตก-มากกว่าคุณลักษณะด้านคุณภาพอื่นๆ ส่วนใหญ่ เนื่องจากรอยแตกร้าวที่หลุดรอดจากการตรวจจับสามารถแพร่กระจายภายใต้ภาระการบริการได้นานหลังจากที่ท่อออกจากโรงสีแล้ว
• ถามว่าพารามิเตอร์การเชื่อมมีคุณสมบัติเหมาะสมต่อการดำเนินการผลิตหรือถือว่าคงที่เนื่องจากรูปทรงของเม็ดบีดและคุณภาพการเชื่อมสามารถเปลี่ยนแปลงไปตามการสึกหรอของอิเล็กโทรด สภาพของฟลักซ์ และตัวแปรอื่นๆ เมื่อเวลาผ่านไป ซัพพลายเออร์ที่ปรับคุณสมบัติพารามิเตอร์ใหม่เป็นระยะ - แทนที่จะถือว่าคุณสมบัติของขั้นตอนเริ่มต้นเป็นแบบถาวร - ให้ความต้านทานการแตกร้าวที่สม่ำเสมอมากขึ้นตลอดทั้งคำสั่งซื้อ ไม่ใช่แค่ความยาวสองสามช่วงแรกที่ผลิต
• ในกรณีที่ข้อกำหนดของโครงการอนุญาต ให้ขอข้อมูลการผลิตหรือตัวอย่างจากคำสั่งซื้อก่อนหน้าที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางและความหนาของผนังใกล้เคียงกันเนื่องจากความไวต่อรอยแตกร้าวได้รับอิทธิพลจากรูปทรงของท่อตลอดจนพารามิเตอร์ของกระบวนการ และประวัติของซัพพลายเออร์เกี่ยวกับขนาดที่เทียบเคียงได้เป็นตัวบ่งชี้โดยตรงมากกว่าคำกล่าวอ้างทั่วไปเกี่ยวกับระบบคุณภาพ

การแตกร้าวตามขวางถือเป็นข้อบกพร่องที่ควบคุมได้ในท้ายที่สุด ไม่ใช่ความเสี่ยงโดยธรรมชาติของกระบวนการเชื่อม - แต่การควบคุมนั้นต้องอาศัยความใส่ใจในรายละเอียดที่ไม่ปรากฏในเอกสารข้อมูลจำเพาะมาตรฐาน: รูปทรงของลูกปัด สภาพปลายสัมผัส และความแม่นยำในการขึ้นรูป ทั้งหมดนี้ทำงานร่วมกันพร้อมกับการเลือกวัสดุสิ้นเปลืองเสียง ผู้ซื้อที่ถามเกี่ยวกับข้อมูลเฉพาะเหล่านี้ในขั้นตอนคุณสมบัติ แทนที่จะอาศัยเพียงผลการทดสอบทางเคมีและทางกลเท่านั้น อยู่ในสถานะที่แข็งแกร่งกว่ามากในการหลีกเลี่ยงกำหนดการและผลกระทบด้านต้นทุนจากการปฏิเสธ-ที่เกี่ยวข้องกับการปฏิเสธในภายหลังของโครงการ

ติดต่อได้เลย