การเชื่อมเหล็กกล้าไร้สนิม (ตอนที่ 4)
2.1.2 เหล็กกล้าไร้สนิมเฟอร์ริติก
โครงสร้างจุลภาคของเหล็กกล้าไร้สนิมชนิดนี้จะเปลี่ยนไปตามปริมาณของโครเมียมและคาร์บอน
 ถ้าเหล็กกล้าไร้สนิม เกรด 430 ได้รับความร้อนถึง 900°C หรือมากกว่า แล้วปล่อยให้เย็นตัวลง โครงสร้างที่ได้จะเป็นเฟอร์ริติกเกรนหยาบ (coarse firritic structure) และมีมาร์เทนไซท์บางส่วน ทําให้เหล็กกล้าไร้สนิมชนิดนี้ค่อนข้างเปราะถึงแม้ว่าความแข็งจะสูงขึ้นเพียงเล็ก น้อย จากภาพถ่ายที่ 2 ซึ่งแสดง โครงสร้างจุลภาคของเหล็กกล้าไร้สนิม SUS 405 เชื่อมด้วยลวดเชื่อม D 415NS จะพบว่ามีเกรน เฟอร์ไรท์หยาบเกิดขึ้นในบริเวณ HAZ ที่ติดกับขอบของเนื้อโลหะเชื่อม เทรนเฟอร์ไรท์หขาบนี้ไม่สามารถปรับปรุงได้ด้วยการ

กระทําทางความร้อน เป็นผลให้ชิ้นงานและเนื้อโลหะเชื่อมมีความเหนียวต่ํา ถึงแม้ว่าความอ่อนตัว (ductility) จะดีขึ้นก็ตาม ดัง แสดงในรูปที่ 23 ซึ่งเป็นความสัมพันธ์ระหว่างคุณสมบัติทางกลของเนื้อโลหะเชื่อม E 430 (17%Cr) และการกระทําทางความ ร้อนหลังเชื่อม ทั้งค่าการยืดตัว (elongation) และ ค่าการลดลงของพื้นที่ (reduction of area) จะสูงขึ้นเมื่อได้รับการกระทําทาง ความร้อนที่อุณหภูมิ 700-800 c แต่พลังงานในการกระแทก (Impact value) ไม่เปลี่ยนแปลงเลย ซึ่งปรากฏการณ์แบบนี้ยังเกิด ขึ้นกับ HAZ ด้วยเหมือนกัน อย่างไรก็ตามเหล็กกล้าไร้สนิมชนิด SUS 405 (13%CI-AI) เมื่อผ่านการกระทําทางความร้อนที่ อุณหภูมิประมาณ 700 c ก็จะให้ค่าพลังงานในการกระแทกที่สูงขึ้นได้  

ถ้าเหล็กกล้าไร้สนิมเฟอร์ริติกได้รับความร้อนที่อุณหภูมิสูงจะเกิดปรากฏการณ์ที่เรียกว่า การเปราะที่อุณหภูมิ 475 c (475 c embritiement) นอกเหนือไปจากการเปราะเนื่องจากเกรนเฟอร์ไรท์หยาบและการเปราะเนื่องจากเฟสซิกม่าที่กล่าวถึงไป แล้ว ดังนั้นในการเลือกใช้งานเหล็กกล้าไร้สนิมชนิดนี้จึงควรพิจารณาถึงการเปราะชนิดนี้ด้วย การเปราะที่อุณหภูมิ 475 c นี้จะ เกิดได้ง่ายขึ้นเมื่อเหล็กกล้าไร้สนิมเฟอร์ริติกมีส่วนผสมของโครเมียมมากขึ้น ข้อควรระวังในการเชื่อมเพื่อหลีกเลี่ยงการเปราะที่ อุณหภูมิ 475 c นี้ก็คือ ไม่อุ่นชิ้นงานหรือปล่อยให้อุณหภูมิระหว่างชั้นเชื่อม (interpass temperature) สูงเกินไป

2.1.3 วัสดุสิ้นเปลืองในงานเชื่อมที่มีส่วนผสมของไนโอเบียม

ในเหล็กกล้าไร้สนิมโครมิกซึ่งมีความสามารถในการเชื่อม (weldability) ที่ต่ํา เนื่องจากการเกิดโครงสร้างมาร์เทนไซท์ และเกรนเฟอร์ไรท์หยาบ หากมีการป้องกันการเกิดโครงสร้างมาร์เทนไซท์และมีการทําให้เกรนเฟอร์ไรท์หยาบละเอียดลงได้ ก็ จะทําให้ความสามารถในการเชื่อมของเหล็กกล้าไร้สนิมโครมิกเหล่านี้ดีขึ้น วัสดุสิ้นเปลืองในงานเชื่อมที่มีส่วนผสมของ ไนโอเบียมถูกพัฒนาขึ้นมาในประเทศญี่ปุ่นเพื่อจุดประสงค์นี้ ดังแสดงในภาพถ่ายที่ 2 จะเห็นว่า โตรงสร้างเฟอร์ไรท์ในเนื้อ โลหะเชื่อมค่อนข้างละเอียด ในเนื้อโลหะเชื่อมที่มีส่วนผสมของไนโอเบียมจะไม่มีการเกิดโครงสร้างมาร์เทนไซท์เนื่องจาก ไนโอเบียมทําหน้าที่ในการจับคาร์บอนไว้ไม่ให้เกิดการแยกตัวเป็นมาร์เทนไซท์ และเฟอร์ไรท์ที่เกิดขึ้นจะละเอียดโดยอาศัย การเติมอลูมิเนียม (AI) และไตตาเนียม (Ti) ค่าความเหนียวของเนื้อโลหะเชื่อมในสภาพหลังเชื่อมค่อนข้างสูงและจะสูงขึ้นอีก หากมีการกระทําทางความร้อนหลังเชื่อม ดังแสดงในรูปที่ 25

ถึงแม้ว่าจะนําลวดเชื่อมชนิดที่มีไนโอเบียมมาใช้งาน แต่บริเวณ HAZ ของชิ้นงานที่ยังคงมีโครงสร้างมาร์เทนไซท์และ เกรนเฟอร์ไรท์หยาบอยู่ ดังนั้นการอุ่นชิ้นงานและการกระทําทางความร้อนหลังเชื่อมจึงเป็นสิ่งที่ขาดไม่ได้

2.2 การป้องกันการแตกร้าว delayed crack
delayed crack ในเหล็กกล้าไร้สนิมโครมิก มีสาเหตุหลักคือ ไฮโดรเจนในบริเวณรอยเชื่อม ความเร็วในการแพร่กระจาย ของไฮโดรเจนในเหล็กกล้าไร้สนิมโครมิกมีค่าประมาณ 1/10 ถึง 125 เท่าของเหล็กกล้าคาร์บอน ดังนั้นระยะเวลาในก่อนที่จะเกิด delayed crack จึงนานมาก ในการเชื่อมเหล็กกล้าไร้สนิมโครมิก จึงจําเปรต้องระวังการแตก ร้าวชนิดนี้เป็นพิเศษ สาเหตุอื่นๆที่มีผลต่อการแตกร้าวแบบนี้ก็คือ โครงสร้างมาร์เทนไซท์ที่แข็งเปราะ และการเกิดแกรน เฟอร์ไรท์หยาบ ดังนั้นเพื่อป้องกันการแตกร้าวแบบนี้ การกระทําทางความร้อนหลังเชื่อมจึงเป็นสิ่งจําเป็น

2.2.1 ผลของการอุ่นชิ้นงานและการกระทําทางความร้อนหลังเชื่อม

รูปที่ 26 แสดงให้เห็นว่าการอุ่นชิ้นงานและการกระทําทางความร้อนหลังการเชื่อมมีผลในการจํากัดการ delayed crack ในการทดสอบ slit-cracking test ด้วยลวดเชื่อม D430Nb อย่างไร อุณหภูมิในการอุ่นชิ้นงานควรเป็น 200-400 c สําหรับเหล็ก กล้าไร้สนิมมาร์เทนซิติก และ 100-200 c สําหรับเหล็กกล้าไร้สนิมเฟอร์ริติก อย่างไรก็ตามอุณหภูมิในการอุ่นชิ้นงานก็อาจสูง ขึ้นได้ถ้าเหล็กมีความหนามากขึ้นและชิ้นงานมีการจับยึดแน่นขึ้น ในการเชื่อมเหล็กกล้าไร้สนิมโครมิก ถึงแม้ว่าจะมีการอุ่นชิ้น งานและปล่อยให้เย็นตัวลงอย่างช้าๆก็ตาม delayed crack ก็อาจเกิดขึ้นในรอยเชื่อมได้ วิธีป้องกัน decayed crack ก็คือการ กระทําทางความร้อนที่อุณหภูมิประมาณ 250-400 c ทันทีหลังเชื่อม หรือให้ความร้อนทันทีหลังเชื่อมที่อุณหภูมิประมาณ 100 c หรือสูงกว่า จนกระทั่งพร้อมที่จะมีการกระทําทางความร้อนต่อไป

2.2.2 อิทธิพลของไฮโดรเจน
รูปที่ 27 แสดงผลการทดสอบ delayed crack โดยใช้ลวดเชื่อมที่มีไฮโดรเจนในปริมาณต่างๆกัน (ลวดเชื่อมชนิดผสม ไนโอเบียม) เห็นได้ชัดเจนว่าเมื่อไฮโดรเจนสูงขึ้นการแตกร้าวก็เกิดสูงขึ้นด้วยเช่นกัน ดังนั้นในการนําวัสดุสิ้นเปลืองในงาน เชื่อมมาใช้งาน จึงควรจํากัดปริมาณไฮโดรเจนให้มีน้อยที่สุด โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ลวดเชื่อมหุ้มฟลักซ์ควรมีการอบก่อนใช้งานที่





SHARE

Comments