การทดสอบการสึกหรอ (Wear Test)

     Wear หมายถึง การสึกหรอที่เกิดขึ้นบนผิวชิ้นงานที่เกิดจากการกระทำเชิงกลโดยสัมผัสกับของแข็ง, ของเหลว, หรือ แก๊ส เรียกว่า Abrasive wear  ปกติ wear จะเป็นอันตรายมาก แต่ถ้าเกิดเพียงเล็กน้อยอาจจะยอมรับได้

หลักกการทดสอบ Abrasive Wear Resistance

          นำชิ้นทดสอบที่ผ่านการเตรียมตามกรรมวิธีมาทดสอบหมุนไปพร้อมๆ กับล้อขัด (Abrasive wheel) ซึ่งจะถูกกดด้วยน้ำหนักขนาดต่างๆ ตามชนิดของชิ้นทดสอบ ในระหว่างทดสอบก็จะบันทึกจำนวนรอบที่ชิ้นทดสอบหมุนไป แล้วนำมาคำนวณหาว่าชิ้นทดสอบสึกหรอไปเท่าไรตามวิธีการคำนวณ

วิธีการทดสอบ แบ่งออกเป็น 3 วิธี คือ

1. Weight Loss Method วิธีนี้ใช้เปรียบเทียบค่า wear resistance ของวัสดุที่คล้ายกัน อัตราการสึกหรอหาได้จากน้ำหนักที่หายไปหลังจากผ่านการทดสอบต่อ 1,000 รอบ
2. Volume Loss Method ใช้เปรียบเทียบค่า wear resistance ของวัสดุที่มีค่าความถ่วงจำเพาะต่างกันมากๆ และต้องทราบค่าความถ่วงจำเพาะของวัสดุที่ทดสอบด้วย โดยหาน้ำหนักที่หายไปมาคิดเทียบกับค่าความถ่วงจำเพาะเพื่อที่จะหาปริมาตรที่หายไป
3. Depth of Wear Method ใช้เปรียบเทียบความลึกของรอยที่เกิด wear ต่อ 1,000 รอบ การวัดความลึกจะใช้กล้อง Depth meter วัด

ASTM G99-05(2010) standard test method for wear testing with a pin-on-disk apparatus.

การตรวจสอบค่าความเครียดในวัสดุด้วย Strain gage

สเตรนเกจ (Strain Gage) คือ เซนเซอร์ที่สามารถแปลงค่าความเครียดในวัสดุเป็นค่าความต้านทานไฟฟ้าเหมาะสำหรับการทดสอบคุณสมบัติทางกลของวัสดุ (Mechanical Properties of Material) ใช้สำหรับงานทางด้านวัสดุ โลหะ ทดสอบโลหะ ติดโลหะ ชิ้นส่วนรถยนต์ วิศวกรรมโยธา งานโยธา คอนกรีต ทดสอบคอนกรีต ไม้ ติดไม้ ทดสอบไม้ ยาง ทดสอบยาง ฯลฯ เป็นต้น

ตัวอย่าง Strain gage

        การทำงานของ strain gage ส่วนใหญ่อาศัยการเปลี่ยนแปลงความต้านทานของลวดความต้านทานทางไฟฟ้าที่ทำจากวัสดุพิเศษ เป็นแผ่นบางๆ ขนาดเล็ก นำไปติดบนชิ้นงานที่ต้องการทราบ strain โดยใช้สาร adhesive ที่เหมาะสมกับ gage และผิวของชิ้นงาน ลวดความต้านทานนี้จะต่อเข้ากับเครื่องมือวัดในลักษณะเป็นวงจร bridge (เครื่องมือวัดความต้านทานกระแสไฟฟ้า) เมื่อชิ้นงานรับแรงกระทำ เกิดการยืดหรือหดตัว strain gage ก็จะยืดหรือหดตามไปด้วย ทำให้ความต้านทานของ gage เปลี่ยนไป เครื่องมือวัดจะจับสัญญาณกระแสไฟฟ้าที่เปลี่ยนไปภายในวงจร bridge นำมาเทียบเป็น strain ที่ต้องการ

ตัวอย่างการติดตั้ง Strain gage ตอนที่ 1

 ตัวอย่างการติดตั้ง Strain gage ตอนที่ 2



ตัวอย่างการติดตั้ง Strain gage ตอนที่ 3

ตัวอย่างการติดตั้ง Strain gage ตอนที่ 4

   ส่วนการตรวจสอบ stress อีกวิธีคือการใช้ brittle coating stress analysis หลักการคือ ใช้สารเคมีประเภทหนึ่งซึ่งมีคุณสมบัติพิเศษเคลือบไว้บนชิ้นงาน เมื่อชิ้นงานได้รับ stress สูงสารที่เคลือบก็จะแตกเป็นรอยให้เห็น

ภาพตัวอย่างที่ 1

ภาพตัวอย่างที่ 2

      

การประเมิลอายุ Boiler Tube โดยการพิจารณาตรวจวัดอัตราการกัดกร่อน

          ในการประเมิลหาอายุใช้งานที่เหลือของ Boiler Tube (ท่อไอน้ำ) นอกจากจะวิธีการคำนวณ และตรวจสอบโดย Omega Method ร่วมกับ Replica Test แล้ว การตรวจวัดค่า Wall Thickness หรือค่าความหนาโดยรวมทำให้สามารถทราบถึง Maximum rate ของการเกิด Corrosion ซึ่งการหา Corrosion rate จะได้จากการเปรียบเทียบผลการวัด Wall Thickness สำหรับ Boiler ใหม่ๆ ควรวัดทุกๆ 5,000 ชั่วโมง ในช่วงที่มีโอกาส Shutdown ถ้าพบว่า Corrosion rate ค่อนข้างต่ำ ก็อาจยืดช่วงเวลาในการตรวจวัดออกไปได้ วิธีการตรวจวัด Wall Thickness ของท่อทำได้โดย Ultrasonic thickness measurements (UTM.) การใช้ Micrometer เพื่อวัด Diameter ของท่อเพื่อหา Wall Thickness ที่หน้าสนใจ เมื่อตรวจพบการบวม หรือการโตขึ้นของท่อ เนื่องจากการ Creep ทำให้ค่าผิดพลาดได้

          เมื่อการวัด Wall Thickness กระทำหลังจาก 10,000 ชั่วโมงขึ้นไปจะสามารถประเมิล Pattern ของอัตราการเกิด Corrosion ในบริเวณตำแหน่งที่ทำการวัดได้ เมื่อทราบ Maximum corrosion rate ก็จะสามารถคำนวนหา minimum residual tube lift ได้ (ซึ่งจะกล่าวในโอกาสต่อไป) ถ้าอายุท่อมากกว่าอายุของ Boiler ที่คาดไว้ ก็อาจหยุดหรือยืดระยะเวลาในการวัดออกไป เช่น ทุกๆ 20,000 ชั่วโมงก็ได้ แต่อย่างไรก็ตาม ถ้ามีการเปลียนแปลง Boiler operation เช่น เปลี่ยนชนิดของ fuel, การเพิ่ม Average boiler load ฯลฯ การวัดแบบปกติเป็นประจำ (Routine) จะต้องกลับมาดำเนินใหม่ต่อไป

ที่มา : Central Electricity Generating Board ประเทศอังกฤษ

ภาพตัวอย่างตำแหน่งตรวจสอบ Wall Thickness