การวิเคราะห์ประเภทและลักษณะพื้นฐานของรอยร้าวจากการเชื่อมในแผ่นเหล็กทนการสึกหรอ
ด้วยการพัฒนาของอุตสาหกรรมต่างๆ เช่น เหล็ก ปิโตรเคมี เรือ และพลังงานไฟฟ้า โครงสร้างการเชื่อมมีแนวโน้มที่จะพัฒนาไปในทิศทางของขนาดใหญ่ กำลังการผลิตขนาดใหญ่ และพารามิเตอร์ที่สูง และบางส่วนยังทำงานในอุณหภูมิต่ำ ความเย็นเยือกแข็ง ตัวกลางที่มีฤทธิ์กัดกร่อน และสภาพแวดล้อมอื่นๆ .
ดังนั้นจึงมีการใช้เหล็กกล้าความแข็งแรงสูงโลหะผสมต่ำ เหล็กโลหะผสมปานกลางและสูง เหล็กกล้าพิเศษ และวัสดุโลหะผสมต่างๆ กันอย่างแพร่หลายมากขึ้น อย่างไรก็ตาม ด้วยการใช้เกรดเหล็กและโลหะผสมเหล่านี้ ทำให้เกิดปัญหาใหม่มากมายในการผลิตงานเชื่อม ซึ่งปัญหาที่พบบ่อยและร้ายแรงกว่านั้นคือรอยแตกจากการเชื่อม บางครั้งรอยแตกร้าวอาจปรากฏขึ้นในกระบวนการเชื่อม แต่บางครั้งอาจเกิดขึ้นในกระบวนการวางตำแหน่งหรือการทำงานด้วย และสิ่งที่เรียกว่ารอยแตกร้าวล่าช้า เนื่องจากไม่สามารถตรวจพบรอยแตกดังกล่าวได้ในการผลิต ความเสียหายของรอยแตกดังกล่าวจึงรุนแรงมากขึ้น รอยแตกร้าวที่เกิดขึ้นในกระบวนการเชื่อมนั้นเกิดขึ้นได้หลายประเภท ขึ้นอยู่กับลักษณะของรอยแตกร้าว รอยแตกจากการเชื่อมของแผ่นเหล็กที่ทนต่อการสึกหรอสามารถแบ่งกว้าง ๆ ได้เป็น 5 ประเภทดังต่อไปนี้
ขั้นแรกให้แคร็กร้อน
รอยแตกที่ร้อนจะเกิดขึ้นที่อุณหภูมิสูงระหว่างการเชื่อม จึงเรียกว่ารอยแตกที่ร้อน ตามองค์ประกอบของแผ่นเหล็กที่ทนต่อการสึกหรอ รูปร่าง โซนอุณหภูมิ และสาเหตุหลักของรอยแตกที่ร้อนจะแตกต่างกัน ดังนั้นรอยแตกที่ร้อนจึงแบ่งออกเป็นสามประเภท: รอยแตกจากการตกผลึก รอยแตกที่ทำให้กลายเป็นของเหลว และรอยแตกแบบหลายด้าน
1.คริสตัลแตก
ในระยะหลังของการตกผลึก ฟิล์มของเหลวที่เกิดจากยูเทคติกที่มีปริมาตรต่ำจะทำให้พันธะระหว่างเมล็ดพืชและรอยแตกร้าวลดลงภายใต้การกระทำของความเค้นดึง
ส่วนใหญ่ผลิตในเหล็กกล้าคาร์บอน การเชื่อมเหล็กกล้าโลหะผสมต่ำที่มีความเจือปนมากขึ้น (ประกอบด้วยกำมะถัน ฟอสฟอรัส เหล็ก คาร์บอน ซิลิคอน) และเหล็กกล้าออสเทนนิติกเฟสเดียว โลหะผสมที่ใช้นิกเกิล และการเชื่อมโลหะผสมอลูมิเนียมบางชนิด ในบางกรณี รอยแตกจากการตกผลึกอาจเกิดขึ้นได้ในบริเวณที่ได้รับผลกระทบจากความร้อน
2 รอยแตกเหลวที่อุณหภูมิสูง
ภายใต้การกระทำของอุณหภูมิสูงสุดของวงจรความร้อนในการเชื่อม การหลอมใหม่เกิดขึ้นระหว่างโซนที่ได้รับความร้อนและชั้นของการเชื่อมหลายชั้น และรอยแตกจะถูกสร้างขึ้นภายใต้การกระทำของความเค้น
โดยส่วนใหญ่เกิดขึ้นในบริเวณใกล้ตะเข็บหรือการเชื่อมหลายชั้นระหว่างเหล็กกำลังสูงที่มีโครเมียมนิกเกิล เหล็กออสเทนนิติก และโลหะผสมที่มีนิกเกิลบางชนิด เมื่อกำมะถัน ฟอสฟอรัส และซิลิคอนคาร์บอนในวัสดุฐานและลวดเชื่อมมีสูง แนวโน้มของการแตกร้าวของของเหลวจะเพิ่มขึ้นอย่างมาก
รอยแตกเหลวที่อุณหภูมิสูง
3. รอยแตกพหุภาคี
ในส่วนหน้าของคริสตัลที่แข็งตัว ภายใต้การกระทำของอุณหภูมิและความเค้นสูง ข้อบกพร่องของโครงตาข่ายจะเคลื่อนที่และรวมตัวกันเพื่อสร้างขอบเขตรอง ซึ่งอยู่ในสถานะความเป็นพลาสติกต่ำที่อุณหภูมิสูง และรอยแตกจะถูกสร้างขึ้นภายใต้การกระทำของความเค้น รอยแตกเหลี่ยมส่วนใหญ่เกิดขึ้นในบริเวณรอยเชื่อมหรือใกล้ตะเข็บของโลหะบริสุทธิ์หรือโลหะผสมออสเทนนิติกเฟสเดียว ซึ่งเป็นประเภทของรอยแตกร้าวที่ร้อน
ประการที่สอง อุ่นรอยแตกอีกครั้ง
ในกระบวนการอบร้อนบรรเทาความเครียดหรือให้บริการที่อุณหภูมิที่กำหนด รอยแตกร้าวในส่วนผลึกหยาบของบริเวณที่ได้รับความร้อนจากการเชื่อมเรียกว่ารอยแตกร้าวแบบอุ่นซ้ำ รอยแตกร้าวจากการอุ่นส่วนใหญ่เกิดขึ้นในส่วนเนื้อหยาบของโซนรับผลกระทบจากความร้อนจากการเชื่อม (HAZ) ของเหล็กกล้าผสมต่ำที่มีความแข็งแรงสูง เหล็กทนความร้อนแบบเพิร์ลไลต์ เหล็กสเตนเลสออสเตนิติก และโลหะผสมนิกเกิลบางชนิด
สาม แตกเย็น
รอยแตกร้าวแบบเย็นเป็นรอยแตกทั่วไปที่เกิดจากการเชื่อม ซึ่งเกิดขึ้นที่อุณหภูมิต่ำหลังการเชื่อม รอยแตกเย็นส่วนใหญ่เกิดขึ้นในบริเวณที่ได้รับความร้อนจากการเชื่อมของเหล็กโลหะผสมต่ำ เหล็กโลหะผสมปานกลาง คาร์บอนปานกลาง และเหล็กกล้าคาร์บอนสูง ในบางกรณี เช่น การเชื่อมเหล็กที่มีความแข็งแรงสูงพิเศษหรือโลหะผสมไททาเนียมบางชนิด รอยแตกเย็นจะปรากฏบนโลหะเชื่อมด้วย
แตกเย็น
ตามประเภทและโครงสร้างของเหล็กเชื่อมที่แตกต่างกัน รอยแตกเย็นก็มีประเภทที่แตกต่างกันออกไป ซึ่งสามารถแบ่งคร่าวๆ ได้เป็น 3 ประเภทดังต่อไปนี้:
1. การแคร็กล่าช้า
มันเป็นรูปแบบทั่วไปของรอยแตกร้าวเย็น และคุณลักษณะหลักของมันคือไม่ปรากฏขึ้นทันทีหลังการเชื่อม แต่มีระยะฟักตัวโดยทั่วไป และมีรอยแตกที่ล่าช้าซึ่งเกิดขึ้นภายใต้การกระทำร่วมของโครงสร้างแข็ง ไฮโดรเจน และความเครียดจากการควบคุม
2 ดับรอยแตก
รอยแตกร้าวนี้โดยพื้นฐานแล้วไม่มีปรากฏการณ์ล่าช้า พบทันทีหลังการเชื่อม บางครั้งอยู่ในรอยเชื่อม บางครั้งอยู่ในบริเวณที่ได้รับความร้อน ส่วนใหญ่เป็นรอยแตกที่เกิดจากโครงสร้างการชุบแข็งภายใต้การกระทำของความเค้นในการเชื่อม
3. รอยแตกร้าวของพลาสติกต่ำ
สำหรับวัสดุบางชนิดที่มีความเป็นพลาสติกต่ำ เมื่ออยู่ในอุณหภูมิเย็นถึงต่ำ ความเครียดที่เกิดจากแรงหดตัวจะเกินปริมาณพลาสติกสำรองของตัววัสดุเอง หรือรอยแตกร้าวที่เกิดจากวัสดุเปราะ เนื่องจากมันถูกสร้างขึ้นที่อุณหภูมิต่ำกว่า จึงเป็นรอยแตกเย็นอีกรูปแบบหนึ่ง แต่ไม่มีปรากฏการณ์ความล่าช้า
4. ลาเมลลาร์ฉีกขาด
ในกระบวนการผลิตของแท่นผลิตน้ำมันขนาดใหญ่และภาชนะรับความดันที่มีผนังหนา บางครั้งมีรอยแตกเป็นขั้นขนานกับทิศทางการกลิ้ง เรียกว่าการฉีกขาดแบบลามิเนต
สาเหตุหลักมาจากการมีอยู่ของการรวมชั้นภายในแผ่นเหล็ก (ตามทิศทางการกลิ้ง) ความเค้นที่เกิดขึ้นระหว่างการเชื่อมจะตั้งฉากกับทิศทางการกลิ้ง ส่งผลให้เกิดการฉีกขาดของแผ่น "ขั้น" ในบริเวณที่ได้รับผลกระทบจากความร้อนซึ่งอยู่ห่างจากไฟเล็กน้อย .
5. การแตกร้าวจากการกัดกร่อนจากความเครียด
การแตกร้าวล่าช้าในโครงสร้างรอยเชื่อมบางส่วน (เช่น ภาชนะและท่อ) ที่เกิดจากการกระทำร่วมกันของตัวกลางที่มีฤทธิ์กัดกร่อนและความเครียด ปัจจัยที่ส่งผลต่อการแตกร้าวจากการกัดกร่อนจากความเค้น ได้แก่ วัสดุของโครงสร้าง ชนิดของตัวกลางที่มีฤทธิ์กัดกร่อน รูปร่างของโครงสร้าง กระบวนการผลิตและการเชื่อม วัสดุในการเชื่อม และระดับการบรรเทาความเครียด การกัดกร่อนจากความเค้นเกิดขึ้นระหว่างการให้บริการ
