มาตรการป้องกันรอยแตกร้าวจากการชุบแข็งในท่อเหล็กไร้รอยต่อ

รอยแตกร้าวจากการชุบแข็งเป็นข้อบกพร่องที่เกิดจากรอยแตกร้าวจากความเค้น เกิดขึ้นเมื่อความเค้นภายในของวัสดุเกินกว่าความแข็งแรงในการแตกหัก สาเหตุของการเกิดนั้นซับซ้อนมาก ความเค้นภายในเกิดขึ้นระหว่างกระบวนการชุบแข็งและมีลักษณะเป็นความเค้นดึง สาเหตุภายในของรอยแตกร้าวจากการชุบแข็งคือความเค้นสูงเกินไปเมื่อวัสดุเกิดการเปลี่ยนแปลงเป็นมาร์เทนไซต์ระหว่างกระบวนการชุบแข็ง ซึ่งเกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิดกับองค์ประกอบทางเคมีของเหล็ก โดยเฉพาะปริมาณคาร์บอนและปริมาณธาตุผสม โดยทั่วไป ยิ่งปริมาณคาร์บอนสูง ก็ยิ่งแตกร้าวได้ง่าย โดยทั่วไปเชื่อกันว่ารอยแตกร้าวจากการชุบแข็งจะไม่เกิดขึ้นเมื่อ w (C) เท่ากับ 0.2% ในขณะเดียวกัน ปัจจัยภายนอก เช่น วิธีการระบายความร้อนในการชุบแข็งและคุณภาพพื้นผิวของท่อเหล็ก ก็อาจทำให้เกิดรอยแตกร้าวจากการชุบแข็งได้เช่นกัน

ตามปัจจัยต่างๆ ที่อาจทำให้เกิดรอยแตกร้าวจากการชุบแข็ง สามารถใช้มาตรการป้องกันดังต่อไปนี้:

1. มาตรการป้องกันรอยแตกร้าวจากการชุบแข็งที่เกิดจากข้อบกพร่องบนพื้นผิว สำหรับรอยแตกร้าวจากการชุบแข็งที่เกิดจากการกระจุกตัวของความเค้นเฉพาะจุดอันเนื่องมาจากข้อบกพร่องบนพื้นผิว จำเป็นต้องปรับปรุงคุณภาพพื้นผิวของตัวท่อรีด และลดข้อบกพร่องขนาดใหญ่และการเปลี่ยนแปลงรูปร่างของวัสดุ

2. มาตรการป้องกันรอยแตกร้าวจากการชุบแข็งเนื่องจากความเค้น การลดอัตราการระบายความร้อนสามารถลดความเค้นตกค้างได้ในระดับหนึ่ง กล่าวคือ ลดความเค้นเชิงโครงสร้างที่เกิดจากการเปลี่ยนแปลงเฟสแบบมาร์เทนไซต์ และกระบวนการเปลี่ยนแปลงเฟสของผนังด้านในและด้านนอกจะเกิดขึ้นอย่างค่อยเป็นค่อยไป ภายใต้เงื่อนไขของการรับประกันอัตราการระบายความร้อน (50-60℃/วินาที) ของโครงสร้างมาร์เทนไซต์ทั้งหมด ให้ลดอัตราการไหลของน้ำหล่อเย็นลงอย่างเหมาะสม และใช้วิธีการระบายความร้อนแบบพ่นภายใน + พ่นภายนอก (แบบหน่วงเวลา) ในทางทฤษฎี เวลาหน่วงของการระบายความร้อนแบบพ่นภายนอกเมื่อเทียบกับการระบายความร้อนแบบพ่นภายใน คือเวลาที่จำเป็นสำหรับการเริ่มต้นและเสร็จสิ้นของการเปลี่ยนแปลงเฟสแบบมาร์เทนไซต์ของผนังด้านในของท่อเหล็ก เพื่อให้เกิดความเค้นอัดรอบตัวท่อ เมื่อเกิดความเค้นอัดตกค้างในทิศทางรอบวงของตัวท่อ รอยแตกร้าวจากการชุบแข็งจะลดลงอย่างมากหรือหมดไปได้

3. มาตรการป้องกันรอยแตกร้าวจากการชุบแข็งแบบคาร์บอนไนเซชันที่ผิวหน้า ควรเพิ่มความหนืดของสแลกป้องกันให้เหมาะสม ลดปริมาณการใช้สแลก และเพิ่มความหนาของชั้นสแลกเหลวเพื่อป้องกันการเปลี่ยนแปลงของผิวหน้าเหล็กหลอมเหลว ในขณะเดียวกัน เนื่องจากความหนืดของสแลกที่เพิ่มขึ้น อัตราการแพร่ของคาร์บอนในชั้นสแลกไปยังเหล็กหลอมเหลวจะช้าลงอย่างมาก การเติมสารออกซิไดซ์ในปริมาณที่เหมาะสม (เช่น MnO2 เป็นต้น) ลงในสแลกป้องกันสามารถส่งเสริมการออกซิเดชันของคาร์บอนในสแลกป้องกันและยับยั้งปริมาณคาร์บอนในชั้นที่อุดมด้วยคาร์บอนและชั้นสแลกได้อย่างมีประสิทธิภาพ หรือใช้สแลกป้องกันที่ปราศจากคาร์บอน

4. มาตรการป้องกันรอยแตกร้าวจากการชุบแข็งในเหล็กกล้าที่ไวต่อรอยแตกร้าว ควรปรับส่วนประกอบของเหล็กเกรดให้เหมาะสม ลดปริมาณธาตุคาร์บอน ปรับปรุงโครงสร้างผลึก และเพิ่มความต้านทานต่อการลุกลามของรอยแตกร้าว ควรควบคุมสัดส่วนมวลของคาร์บอนและแมงกานีสอย่างเข้มงวดสำหรับเหล็กที่ชุบแข็งด้วยน้ำ เนื่องจากมีความเสี่ยงต่อการเกิดรอยแตกร้าวเมื่อใช้เทคโนโลยีการชุบแข็งด้วยน้ำ จึงควรใช้เทคโนโลยีการชุบแข็งด้วยน้ำมัน สำหรับเหล็กที่มีคาร์บอนและแมงกานีสสูง การลดอุณหภูมิการชุบแข็งและอัตราการเย็นตัวจะช่วยป้องกันการเกิดรอยแตกร้าวจากการชุบแข็งในท่อเหล็กได้