ความเดิมตอนที่แล้ว เรื่องการเชื่อมซ่อม เริ่มหัวข้อที่ 1
หัวข้อที่ 1. การรวบรวมข้อมูลเกี่ยวกับชิ้นส่วนที่เสียหาย หรือ เกิดการสึกหรอ
การรวบรวมข้อมูลเกี่ยวกับชิ้นส่วนที่เสียหายหรือเกิดการสึกหรอ พิจารณาลำดับความสำคัญตาม flow chart
ข้อเด่นของ flow chart นี้ก็คือลำดับขั้นตอนและเนื้อหาภายในเหมือนกันไม่ขึ้นอยู่กับส่วนที่เสียหายหรือสึกหรอ ข้อเด่นต่อไปก็คือ เป็นการทำแบบเป็นระบบสามารถกระทำการเช็คภายใต้เวลาที่จำกัดได้โดยไม่เกิดการลืมการมองข้ามบางจุดไป
ทำไมการรวบรวมข้อมูลจึงมีความสำคัญนัก ?
- ขนาดน้ำหนักและรูปร่างของชิ้นส่วนที่ทำการเชื่อมซ่อมมีส่วนสัมพันธ์โดยตรงกับการปฏิบัติการ
- ชิ้นส่วนสามารถพลิกหรือหมุนในการเตรียมการหรือระหว่างการทำงานเชื่อมซ่อมได้หรือไม่ ?
- หากไม่สามารถพลิกชิ้นส่วนได้การเข้าถึงจุดเสียหายหรือเขตการสึกหรอกระทำได้อย่างไร ?
- จะต้องทำการให้ความร้อนนำ (pre heat) แก่ชิ้นส่วนบางส่วนหรือต้องให้ความร้อนนำทั้งชิ้นหรือไม่อย่างไร ?
- จะทำการให้ความร้อนภายหลัง (post heat) ในกรณีที่จำเป็นจำทำอย่างไร ?
- การตรวจสอบชิ้นงานแบบไม่ทำลาย (NDT) ของแนวเชื่อมซ่อมกระทำได้หรือไม่อย่างไร ?
ขนาดและรูปร่างในเขตที่เกิดการเสียหายสามารถที่จะไล่ย้อนหลังดูสภาพการเกิดความเค้นตกค้างที่อาจมีส่วนในการเกิดความเสียหายของชิ้นส่วนได้ โดยอาจเป็นจุดเริ่มต้นของสาเหตุการเสียหายเช่น การรับความเค้นแกนเดียวของชิ้นงานรูปแท่งเหล็กยาว การรับความเค้นสองแกนของชิ้นส่วนแผ่นบางและการรับความเค้นสามแกนของชิ้นส่วนที่หนา จนถึงจุดที่เริ่มเกิดความเสียหาย
คำถามเกี่ยวกับการรับภาระของชิ้นส่วนว่าที่ผ่านมาชิ้นงาน
- รับภาระแบบคงที่
- รับภาระแบบมีการเปลี่ยนแปลงตลอดเวลา เช่น vary หรือ alternating
เป็นคำถามที่มีความหมายสำหรับการเชื่อมซ่อมเช่นเดียวกัน รวมทั้งควรถามสภาพการรับภาระแบบกระแทก (impact) ความดัน และอุณหภูมิ ก็ควรสอบถามไว้ด้วยข้อมูลที่กี่ยวกับประเภทการเสียหายช่วยในการค้นหาสาเหตุของการเกิดความเสียหายข้อบกพร่องหรือผิดพลาดมรการคำนวณ (ขนาดชิ้นส่วน) การเลือกวัสดุ การออกแบบและการจัดสร้างสามารถเป็นสาเหตุนำไปสู่การเกิดความเค้นเกิดค่าอนุญาตที่ชิ้นส่วนรอยร้าวและการแตกทำลาย ก็สามารถเกิดได้จากความล้าตัวของวัสดุหรือการเปลี่ยนสภาพตามเวลา (aging) ได้เช่นเดียวกัน และในการตรวจสอบชิ้นส่วนด้วยการดู ก็สามารถรู้สาเหตุของการเสียหายของชิ้นส่วนจากลักษณะเฉพาะ (characteristic) ของประเภทการเสียหายได้
ประเภทของความเสียหายของชิ้นส่วน
การร้าวเป็นเขตการแยกตัวของวัสดุที่ส่วนใหญ่เกิดจากการยืดตัว 2 มิติ และจากรัศมีร่องที่เล็กๆ เป็นความบกพร่องประเภทที่อันตรายที่สุดและเป็นสาเหตุบ่อยที่สุดของการเกิดการเสียหาย รอยร้าวเป็นตัวเริ่มก่อเกิดการแตกหักเสียหาย โดยเกิดเมื่อเงื่อนไขการรับภาระและด้านวัสดุถึงจุดวิกฤต
ข้อมูลการแตกร้าวแบบร้อนขณะทำการเชื่อมซ่อม
จะมีอยู่ 2 ลักษณะ
1. การแตกร้าวจากการเย็นตัวของบ่อหลอมละลาย
2. การแตกร้าวจากการเย็นตัวของบ่อหลอมละลายซ้ำ
การแตกร้าวจากการเย็นตัวของบ่อหลอมละลายจะเกิดในช่วง 2 เฟส จากของเหลวไปสู้ของแข็งของน้ำเหล็ก (อุณหภูมิสำหรับเหล็กประมาณ 1200 0C ) รอยร้าวเกิดตามขอบเกรน (Intergranular) รอยร้าวเกิดกับงานที่ประสานกันด้วยการเชื่อม ส่วนใหญ่ในแนวเชื่อมตามทางยาวการร้าวจากการหลอมตัวช้ำๆ เกิดขึ้นในการเชื่อมหลายชั้นเป็นแบบตามแนวเขตเกรนเช่นเดียวกัน บริเวณที่เกิดการร้าวจะแสดงสีของแนวริ่งและรอยไหม้
การร้าวเนื่องจากการแข็งตัวและการร้าวเนื่องจากการหลอมละลายซ้ำๆ เป็นผลมาจากผิวฟิล์มบริเวณเขตเกรนที่มีอุณหภูมิการหลอมตัวต่ำ (สารมลทิน) ในลักษณะการเชื่อมโยงกับความแตกต่างการแข็งตัวตามเวลาของเกรนและเขตเกรนตลอดจนความเค้นภายใน (ความเค้นจากการหดตัว)
ข้อมูลการแตกร้าวแบบเย็นขณะทำการเชื่อมซ่อม
ประเภทการแตกร้าวแบบเย็น
1. การแตกร้าวเนื่องจากความแข็ง
2. การแตกร้าวในแนวเชื่อม
3. การแตกร้าวแบบแยกชั้น
ประเภทการร้าวเย็นที่รู้จักกันคือ การแตกร้าวเพราะความแข็ง การแตกร้าวภายใต้แนวเชื่อม และการแตกร้าวแบบแยกชั้น การแตกร้าวเนื่องจากความแข็งเป็นแบบผ่าเกรน (Transgranular) หรือแบบตามแนวเขตเกรน (Intergranular) เป็นแนวริ่งไปตามการหลอมละลายการแตกร้าวเย็นเป็นผลมาจาก การลดลงของคุณสมบัติในการเปลี่ยนรูปในวัสดุชิ้นงาน พร้อมกับความเค้นภายในเนื่องจากการหดตัว
ตัวอย่างแนวการแตกร้าว
1. (Intergranular) การแตกร้าวตามขอบเกรน
2. (Transgranular) การแตกผ่าเกรน
ข้อมูลเกี่ยวกับลักษณะการแตกหัก
การแตกหักโดยฉับพลัน
การแตกหักโดยฉับพลันเป็นการแตกร้าวที่มีความเร็วในการขยายตัวของการแตกร้าว ด้วยความเร็วสูงแบ่งแยกเป็น การแตกหักจากการเปลี่ยนรูป (ductile fracture) และการแตกหักจากการแยกตัว (brittle fracture)
การแตกหักจากการเปลี่ยนรูปหรืออีกอย่างหนึ่งเรียกว่า ductile fracture เกิดจากการเปลี่ยนรูปในเขตพลาสติกที่มองเห็นได้ ผิวรอยแตกมองเห็นเป็นผิวเรียบและเป็นเส้นๆ การแตกหักเพราะการเปลี่ยนรูปเป็นผลมาจากการรับภาระเฉ
สาเหตุสำคัญ 2 ประการของการแตกหักเสียหาย คือ
สาเหตุแรก คือ การเปราะเฉพาะจุดในวัสดุชิ้นงานซึ่งเป็นผลมาจากอิทธิพลของไฮโดรเจนโครงสร้างแข็งบริเวณ HAZ การเกิดสภาวะความเค้นหลายแกนและที่อุณหภูมิต่ำมาก
ส่วนอีกสาเหตุหนึ่ง คือ การสูญเสียความเหนียวตามช่วงระยะเวลาในวัสดุชิ้นงาน (การล้าตัวโดยธรรมชาติ, การเสื่อมสภาพตามอายุ) ซึ่งเป็นผลของส่วนประกอบทางเคมี, การฟอร์มรูปเย็นความเค้นภายใน และการรับภาระงาน
ข้อมูลการแตกหักเนื่องจากการสั่นสะเทือน (vibration fracture)
การแตกหักเนื่องจากการสั้นสะเทือนเกิดได้อย่างไร ?
เริ่มต้นเกิดจากการร้าวนำแล้วขยายตัวออกไป จะเร็วหรือช้าขึ้นอยู่กับแรงที่กระทำและสภาวะการรับแรง จนถึงขั้นสุดท้ายเกิดการแตกหักแบบฉับพลันของเนื้อที่หน้าตัดที่ยังเหลืออยู่ เมื่อพื้นที่รับภาระเลยจุดวิกฤติอันเนื่องมาจากพื้นที่หน้าตัดน้อยลงตามระยะเวลาที่ผ่านไป
เมื่อจำนวนการสับเปลี่ยนภาระเกิน 100,000 เราเรียกการแตกหักเพราะสั่นสะเทือนนี้ว่า “การล้าตัว (fatigue)” ผิวรอยแตกมีสภาพลื่นเรียบและมีลักษณะเป็นวงแบบเปลือกหอย มีเส้นแบ่งแนวชั้นหลายเส้นซึ่งมักตั้งฉากกับแนวทิศทางการรับภาระ เมื่อจำนวนการสับเปลี่ยนภาระต่ำกว่า 100,000 เรียกว่า “time fracture” มีรอยแตกตรงกันข้ามกับการล้าตัวโดยมีผิวหยาบและมีเส้นแนวชั้นน้อยกว่าพาะจุ
ข้อมูลการเสียหายจากการกัดกร่อน (corrosion)
การผุกกร่อนเป็นการถูกทำลายเฉพาะจุดที่เกิดที่ผิวหน้าชิ้นงาน จากการจู่โจมทางเคมีโดยไม่มีส่วนรับภาระทางกลศาสตร์ แบ่งเป็น การกัดกร่อนโพรง แบ่งเป็น การกัดกร่อนโพรง เกรนสลาย การร้าวจากความเค้นและการร้าวจากการสั่นสะเทือน
- การกัดกร่อนเป็นโพรง (pitting corrosion)
การกัดเป็นโพรงเป็นการจู่โจมทางเคมีที่ขยายขนาดอย่างรวดเร็วซึ่งเน้นกระทำเฉพาะเขตของวัสดุชิ้นงานและในจำนวนที่จำกัดการทำลายของผิวเกิดจากการจู่โจมของสารเคมีในลักษณะเป็นรอยเหมือนปลายเข็มจิ้มหรือเป็นหลุมเป็นแอ่ง การกัดเป็นโพรงนี้เมื่อเป็นไปอย่างต่อเนื่องก็สามารถนำไปสู่การเจาะทะลุทำให้เกิดการรั่ว สาเหตุการเกิดการกัดเป็นโพรงเกิดจากการถูกทำลายเฉพาะจุดของผิวพาสซีฟฟิล์มของเหล็ก stainless และเหล็กทนกรด จากการกัดกร่อนของคลอรีนหรือบโรไมด (bromide)
- การสลายเกรน (grain failure)
การสลายเกรนหรือเรียกอีกอย่างว่า intercrystallive corrosion เป็นการจู่โจมทางเคมีเฉพาะจุดภายในหรือตามแนวเขตเกรน การขยายจู่โจมเกิดมาจากจุดเริ่มของแต่ละเกรนจนถึงการสลายของหมู่เกรนอย่างสิ้นเชิง รอยผิวที่ถูกจู่โจมมีลักษณะผิวหยาบแบบถูกกรดกัด (etched) จนถึงเป็นรอยแยกตัว สาเหตุของการสลายเกรนเกิดจากการรวมตัวของคาร์ไบด์ ช่วงอุณหภูมิ 450 0C – 850 0C และมักเกิดบริเวณข้างๆ แนวเชื่อมของเหล็ก stainless ทำให้บริเวณเขตดังกล่าวมีปริมาณโครเมียมน้อยกว่าปกติ ส่งผลทำให้ความต้านทานเคมีต่ำลง
- การกัดกร่อนแบบการร้าวเพราะความเค้น (stress-crack-corrosion)
การกัดกร่อนแบบการร้าวเพราะความเค้นส่วนใหญ่เริ่มเกิดจากร่องครีบขนาดเล็กๆ การก่อตัวของการร้าวเป็นแบบผ่าเกรนหรือแนวขอบเกรนในแนวขวางกับทิศทางการรับภาระ เงื่อนไขสำหรับการเกิดการกัดกร่อนประเภทนี้ เป็นผลมาจากการแฟคเตอร์ต่างๆ ที่ผสมผสานกันดังนี้
1. เกิดความเค้นแรงดึงที่ชิ้นส่วนถึงจุด
2. มีสารเคมีที่มีผลการกัดกร่อน
3. วัสดุพื้นฐาน หรือ ชิ้นส่วน อ่อนแอ
- การกัดกร่อนแบบการร้าวจากการสั่นสะเทือน (vibration – crack – corrosion)
การกัดกร่อนแบบร้าวเพราะการสั่นสะเทือนเป็นการร้าวแบบผ่าเกรน (trans -rystallive) เหล็กที่ไม่มีผิวพาสซีฟฟิล์ม (เหล็กไม่ผสมหรือผสมต่ำเกิดน้อย) การร้าวมักเกิดหลุมที่เกิดจากการกัดกร่อน (dimple) สาเหตุของการเกิดการร้าวแบบนี้มาจากการผสมผสานของการรับแรงดึงแบบเปลี่ยนทิศทางไปมา และมีสารเคมีมากกระทำการจู่โจมด้วย
ข้อมูลเกี่ยวกับประเภทของการสึกหรอ
การสึกหรอทุกประเภทมีลักษณะแสดงออกที่เฉพาะอย่างซึ่งสามารถเห็นด้วยตาหรือตรวจสอบด้วยตาได้ การสึกหรือลักษณะการเปลี่ยนแปลงของผิวหน้าของชิ้นส่วน ซึ่งไม่เป็นที่ปรารถนา โดยเกิดจากการรับภาระทางกลศาสตร์ที่ทำให้เกิดการแยกตัวหรือหลดตัวของอนุภาควัสดุเฉพาะจุด
การเกิดการสึกกร่อน (erosion) และคาร์วิเตชั่น (cavitation) จัดเป็นประเภทของการสึกหรอ ด้วยเช่นกัน การสึกกร่อน (erosion) เป็นการชะล้างจนหลุดตัวออกและการถูกทำให้ฉีกตัวออกของอนุภาคเล็กๆ ของวัสดุชิ้นงานด้วยน้ำ ซึ่งเป็นผลทำให้เกิดรูโพรงที่ชิ้นส่วน คาร์วิเตชั่น (cavitation) เป็นการก่อตัวโพรงว่างที่มีไอน้ำสะสมอยู่ภายใน การเกิดขึ้นอยู่กับลักษณะการไหลของของเหลว ถ้าความดันลดลงต่ำกว่าความดันอิ่มตัว ทำให้อนุภาคของวัสดุหลุดตัวออกไปจากผิวหน้า
ข้อมูลเกี่ยวกับประเภทวัสดุของชิ้นส่วนที่เสียหาย
คำถามอันดับแรก คือ ชิ้นส่วนที่เสียหายนี้ทำมาจากวัสดุประเภทใด ?
เมื่อข้อมูลเรื่องวัสดุที่ได้จากการสอบถามไม่มีความแน่นอนเพียงพอจำเป็นต้องทำการตรวจสอบและวิเคราะห์ส่วนผสมทางเคมี ซึ่งค่าที่ได้จากวิเคราะห์นี้จะช่วยกำหนด กรุ๊ฟของวัสดุ ตัวอย่างเช่น การตรวจสอบหากรุ๊ฟของเหล็กว่าเป็นกรุ๊ฟ เหล็กไม่ผสม, เหล็กผสมต่ำ, หรือเหล็กผสมสูง เป็นต้น ซึ่งผลของการตรวจสอบจะช่วยให้สามารถคาดคะเนคุณสมบัติด้านความเหมาะสมของการเชื่อมได้ และนำไปสู่การพิจารณาเลือกกรรมวิธีในการซ่อมในลำดับต่อไปได้อย่างเหมาะสมอีกด้วย
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น