ข้อควรระวังในการเชื่อมท่อเหล็กเกลียว

การเชื่อมและการตัดโครงสร้างท่อเหล็กเกลียวเป็นสิ่งที่หลีกเลี่ยงไม่ได้ในการใช้งานท่อเหล็กเกลียวเนื่องจากลักษณะเฉพาะของท่อเหล็กเกลียว การเชื่อมและการตัดท่อเหล็กเกลียวจึงมีลักษณะเฉพาะที่แตกต่างจากเหล็กกล้าคาร์บอนทั่วไป มีโอกาสเกิดข้อบกพร่องต่างๆ ในรอยเชื่อมและบริเวณที่ได้รับผลกระทบจากความร้อน (HAZ) ได้มากกว่า ประสิทธิภาพการเชื่อมของท่อเหล็กเกลียวสะท้อนให้เห็นได้ในหลายแง่มุมดังต่อไปนี้ รอยแตกที่อุณหภูมิสูงที่กล่าวถึงในที่นี้หมายถึงรอยแตกที่เกี่ยวข้องกับการเชื่อม รอยแตกที่อุณหภูมิสูงสามารถแบ่งออกได้เป็น รอยแตกจากการแข็งตัว รอยแตกขนาดเล็ก รอยแตกในบริเวณที่ได้รับผลกระทบจากความร้อน (HAZ) และรอยแตกจากการให้ความร้อนซ้ำ

รอยแตกร้าวที่อุณหภูมิต่ำ บางครั้งอาจเกิดรอยแตกร้าวที่อุณหภูมิต่ำในท่อเหล็กเกลียว เนื่องจากสาเหตุหลักคือการแพร่ของไฮโดรเจน ระดับความแน่นของรอยเชื่อม และโครงสร้างที่แข็งตัวภายในนั้น วิธีแก้ปัญหาหลักคือการลดการแพร่ของไฮโดรเจนในระหว่างกระบวนการเชื่อม การอุ่นก่อนเชื่อมและการอบชุบความร้อนหลังเชื่อมอย่างเหมาะสม และการลดระดับความแน่นของรอยเชื่อม

ความแข็งแรงของรอยเชื่อม เพื่อลดความเสี่ยงต่อการแตกร้าวที่อุณหภูมิสูงในท่อเหล็กเกลียว โดยทั่วไปจะคงปริมาณเฟอร์ไรต์ไว้ 5%-10% ในการออกแบบส่วนประกอบ อย่างไรก็ตาม การมีอยู่ของเฟอร์ไรต์เหล่านี้ส่งผลให้ความแข็งแรงที่อุณหภูมิต่ำลดลง

เมื่อทำการเชื่อมท่อเหล็กเกลียว ปริมาณออสเทนไนต์ในบริเวณรอยเชื่อมจะลดลง ซึ่งส่งผลต่อความเหนียว นอกจากนี้ เมื่อปริมาณเฟอร์ไรต์เพิ่มขึ้น ค่าความเหนียวจะมีแนวโน้มลดลงอย่างมาก มีการพิสูจน์แล้วว่าความเหนียวของรอยเชื่อมเหล็กกล้าไร้สนิมเฟอร์ไรต์บริสุทธิ์สูงลดลงอย่างมากเนื่องจากการผสมของคาร์บอน ไนโตรเจน และออกซิเจน

การเพิ่มขึ้นของปริมาณออกซิเจนในรอยเชื่อมของเหล็กบางชนิดทำให้เกิดสิ่งเจือปนประเภทออกไซด์ สิ่งเจือปนเหล่านี้กลายเป็นแหล่งที่มาของรอยแตกหรือเป็นเส้นทางสำหรับการแพร่กระจายของรอยแตก ทำให้ความเหนียวลดลง เหล็กบางชนิดผสมกับอากาศในก๊าซป้องกัน และปริมาณไนโตรเจนเพิ่มขึ้น ทำให้เกิด Cr2N ที่มีลักษณะคล้ายแผ่นบนระนาบการแตก {100} ของเนื้อเหล็ก เนื้อเหล็กจะแข็งขึ้นและความเหนียวลดลง

การเปราะเนื่องจากเฟส σ: เหล็กกล้าไร้สนิมออสเทนิติก เหล็กกล้าไร้สนิมเฟอร์ริติก และเหล็กกล้าดูเพล็กซ์ มีแนวโน้มที่จะเกิดการเปราะเนื่องจากเฟส σ เนื่องจากมีการตกตะกอนของเฟส α เพียงไม่กี่เปอร์เซ็นต์ในโครงสร้าง ทำให้ความเหนียวลดลงอย่างมาก โดยทั่วไปเฟส σ จะตกตะกอนในช่วงอุณหภูมิ 600 ถึง 900°C โดยเฉพาะอย่างยิ่งที่ประมาณ 75°C มาตรการป้องกันการเกิดเฟส σ คือควรลดปริมาณเฟอร์ไรต์ในเหล็กกล้าไร้สนิมออสเทนิติกให้น้อยที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้

การเปราะแตกที่อุณหภูมิ 475°C เมื่อเก็บไว้ที่อุณหภูมิ 475°C (370-540°C) เป็นเวลานาน โลหะผสมเหล็ก-โครเมียมจะสลายตัวเป็นสารละลายของแข็ง α ที่มีความเข้มข้นของโครเมียมต่ำ และสารละลายของแข็ง α' ที่มีความเข้มข้นของโครเมียมสูง เมื่อความเข้มข้นของโครเมียมในสารละลายของแข็ง α' มากกว่า 75% การเสียรูปจะเปลี่ยนจากการเสียรูปแบบเลื่อนไปเป็นการเสียรูปแบบแฝด ส่งผลให้เกิดการเปราะแตกที่อุณหภูมิ 475°C