ปริมาณความร้อนที่ป้อนเข้า (heat input) และอุณหภูมิระหว่างการเชื่อมแต่ละชั้น (interpass temperature) ในการเชื่อมวัสดุแบบดูเพล็กซ์: คู่มือปฏิบัติสำหรับใช้งานจริงในสนาม

ความล้มเหลวในการเชื่อมดูเพล็กซ์มักไม่เกิดจากช่างเชื่อมที่ฝีมือไม่ดี แต่เกิดจากพารามิเตอร์ที่ถูกต้องตามเอกสารขั้นตอนการเชื่อม (WPS) แต่ผิดพลาดขณะเชื่อมจริง ช่างเชื่อมปฏิบัติตามแผ่นขั้นตอนอย่างเคร่งครัด ค่าการป้อนความร้อนอยู่ในช่วงที่กำหนด และมีการตรวจสอบอุณหภูมิระหว่างชั้นแล้ว แต่รอยเชื่อมกลับยังคงเกิดการกัดกร่อนแบบจุด (pitting) หลังใช้งานจริง หรือแตกร้าวจนแตกหักเมื่อถูกเคาะด้วยค้อนในรอบการหยุดซ่อมบำรุงครั้งถัดไป

เหตุผลคือการเชื่อมแบบดูเพล็กซ์ถูกควบคุมโดยช่วงอุณหภูมิที่เหมาะสม ไม่ใช่พารามิเตอร์เดียว อินพุตความร้อนกำหนดช่วงนั้น อุณหภูมิระหว่างการผ่านแต่ละรอบจะกำหนดจำนวนครั้งที่คุณผ่านช่วงนั้น ทั้งสองค่าวัดได้ด้วยเครื่องมือที่คุณมีอยู่แล้ว และทั้งสองค่ายังมักถูกบันทึกผิดอยู่บ่อยครั้ง

คู่มือนี้ครอบคลุมตัวเลขเชิงปฏิบัติ วิธีคำนวณ วิธีวัด และวิธีจัดเก็บบันทึก ซึ่งเป็นสิ่งที่แยกแยะระหว่างขั้นตอนการเชื่อมแบบดูเพล็กซ์ที่ผ่านการตรวจสอบกับขั้นตอนที่ให้รอยเชื่อมที่สามารถทนต่อสภาพแวดล้อมในการใช้งานจริงได้

ทำไมพารามิเตอร์ทั้งสองนี้จึงควบคุมทุกสิ่ง

เหล็กกล้าไร้สนิมแบบดูเพล็กซ์มีสมบัติเฉพาะจากโครงสร้างจุลภาคที่ประกอบด้วยเฟอร์ไรต์และออสเทนิตในสัดส่วนประมาณ 50:50 การเชื่อมทำลายสมดุลนั้นในบริเวณท้องถิ่น โดยแนวเชื่อมจะแข็งตัวเป็นเฟอร์ไรต์เกือบ 100% ก่อน จากนั้นออสเทนิตจึงค่อยก่อตัวขึ้นใหม่ขณะที่โลหะเย็นลง .

อัตราการเย็นตัวถูกกำหนดโดยอินพุตความร้อนและอุณหภูมิระหว่างการผ่านแต่ละรอบ:

• เย็นเร็วเกินไป (ป้อนความร้อนต่ำ อุณหภูมิระหว่างชั้นเย็น): ออกส์เทนไนท์ไม่มีเวลาเพียงพอที่จะเกิดขึ้นใหม่ ทำให้เฟอร์ไรต์คงอยู่ในระดับสูง และไนไตรด์ของโครเมียมตกตะกอน ส่งผลให้ความเหนียวและความต้านทานการกัดกร่อนลดลง .

• ทำให้เย็นช้าเกินไป (ป้อนความร้อนสูง อุณหภูมิระหว่างชั้นร้อน): รอยเชื่อมค้างอยู่ในช่วงอุณหภูมิ 700–950°C เป็นเวลานานพอที่จะเกิดไซมาเฟส ไคเฟส และออกส์เทนไนท์รอง ไซมาเฟสมีลักษณะเปราะและขาดโครเมียม จึงทำลายทั้งความเหนียวและความต้านทานการกัดกร่อนแบบพิตติ้ง .

ไม่มีด้านใดที่ถือว่า 'ปลอดภัย' สำหรับการผิดพลาด ทั้งสองขอบของช่วงที่ยอมรับได้ล้วนนำไปสู่ความล้มเหลว รอยเชื่อมที่ค่าป้อนความร้อน 0.4 กิโลจูล/มิลลิเมตร และรอยเชื่อมที่ค่า 3.0 กิโลจูล/มิลลิเมตร ต่างก็อาจล้มเหลวได้ แต่ด้วยเหตุผลตรงข้ามกัน

ปริมาณความร้อนที่ป้อนเข้า (Heat Input): ช่วงที่ใช้งานได้จริง

ปริมาณความร้อนที่ป้อนเข้า หมายถึง พลังงานที่ส่งผ่านต่อหนึ่งหน่วยความยาวของรอยเชื่อม ซึ่งกำหนดอัตราการเย็นตัวผ่านช่วงอุณหภูมิวิกฤต 1200–800°C

ช่วงที่แนะนำตามเกรดวัสดุ

สำหรับวัสดุเกรด 2205 ช่วงพลังงานการเชื่อมที่อ้างอิงกันอย่างแพร่หลายคือ 0.5–2.5 กิโลจูลต่อมิลลิเมตร นักวิจัยด้านการเชื่อมบางรายแนะนำให้ใช้ช่วงแคบกว่านั้น คือ 0.5–1.5 กิโลจูลต่อมิลลิเมตร สำหรับดูเพล็กซ์เกรดสูง โดยการเชื่อมผ่านแรก (root pass) และรอยเชื่อมที่มีขนาดเล็กควรอยู่ที่ปลายต่ำของช่วงนี้

สำหรับวัสดุเกรด 2507 ขอบเขตพลังงานจะแคบลงอย่างมาก โดย Sandvik แนะนำให้อยู่ระหว่าง 0.2–1.5 กิโลจูลต่อมิลลิเมตร แหล่งข้อมูลอื่นๆ แนะนำว่าไม่ควรเกิน 1.5 กิโลจูลต่อมิลลิเมตร โดย 1.6 กิโลจูลต่อมิลลิเมตรถือเป็นขีดจำกัดสูงสุดโดยเด็ดขาด เหตุผลคือองค์ประกอบโลหะผสมที่สูงกว่า กล่าวคือ มีโครเมียมและโมลิบดีนัมมากกว่า ทำให้อัตราการเกิดเฟสซิกมา (sigma-phase) เร็วขึ้น ดังนั้นค่าพลังงาน 2.0 กิโลจูลต่อมิลลิเมตรที่ยังปลอดภัยสำหรับวัสดุเกรด 2205 อาจเป็นอันตรายต่อวัสดุเกรด 2507 แล้ว

การปรับค่าตามความหนา

ปริมาณความร้อนที่ป้อนเข้าไม่ใช่ค่าคงที่สำหรับวัสดุแต่ละเกรด แต่จะแปรผันตามความหนาของผนัง

• ท่อผนังบาง (t = 1.5 มม.) ค่าที่เหมาะสมคือต่ำกว่า 0.5 กิโลจูลต่อมิลลิเมตร การระบายความร้อนอย่างรวดเร็วไม่ใช่ประเด็นสำคัญนัก เนื่องจากมวลน้อยและรอยเชื่อมแข็งตัวเร็วโดยไม่ขึ้นกับปัจจัยอื่น .

• ท่อผนังหนา (t ≥ 25 มม.) ควรใช้ปริมาณความร้อนใกล้ขอบบนของช่วงที่กำหนด ประเด็นหลักจึงเปลี่ยนจากเฟอร์ไรต์ส่วนเกินไปเป็นการหลอมรวมไม่เพียงพอและการเจาะลึกไม่พอ .

สำหรับท่อเกรด 2507 ที่มีความหนา ≥25 มม. บริษัท Sandvik ระบุอย่างชัดเจนว่า “ต้องให้ความสนใจเป็นพิเศษ” — ซึ่งหมายความว่าช่วงอุณหภูมิที่ยอมรับได้มีแคบมากที่สุดในกรณีผนังหนา เพราะมวลความร้อนสูงทำให้ควบคุมอุณหภูมิระหว่างรอบการเชื่อมได้ยากที่สุด

อุณหภูมิระหว่างรอบการเชื่อม: ขีดจำกัดที่ใช้จริง

อุณหภูมิระหว่างรอบการเชื่อม คือ อุณหภูมิของบริเวณรอยเชื่อมที่วัดทันทีก่อนเริ่มวางแนวเชื่อมรอบถัดไป เป็นค่าจำกัดสูงสุด ไม่ใช่ค่าเป้าหมาย สำหรับวัสดุแบบดูเพล็กซ์ การให้ความร้อนล่วงหน้ามักไม่จำเป็น และมักส่งผลเสีย การควบคุมอุณหภูมิเพียงอย่างเดียวที่สำคัญคือการรักษาระดับอุณหภูมิระหว่างรอบการเชื่อมให้ต่ำพอ เพื่อป้องกันการสะสมความร้อนอย่างต่อเนื่อง

ตัวเลข

โนร์โซก เอ็ม-601 ระบุว่า อุณหภูมิสูงสุดระหว่างการเชื่อมแต่ละชั้นสำหรับเหล็กกล้าไร้สนิมแบบดูเพลกซ์มาตรฐาน 2205 คือ 150 องศาเซลเซียส โดยสำหรับเหล็กกล้าไร้สนิมแบบซูเปอร์ดูเพลกซ์ 2507 อยู่ในช่วง 100–150 องศาเซลเซียส ทั้งนี้ ข้อกำหนดเฉพาะของบางโครงการอาจจำกัดไว้ที่ 100 องศาเซลเซียส แผ่นข้อมูลทางเทคนิคจากไอโมเอ ระบุว่า อุณหภูมิสูงสุดระหว่างการเชื่อมแต่ละชั้นจำกัดไว้ที่ 150 องศาเซลเซียสสำหรับเหล็กกล้าไร้สนิมแบบดูเพลกซ์เลนและแบบมาตรฐาน และจำกัดไว้ที่ 100 องศาเซลเซียสสำหรับเหล็กกล้าไร้สนิมแบบซูเปอร์ดูเพลกซ์

มาตรฐานทางเทคนิคบางฉบับใช้ขีดจำกัดที่ ‘ระมัดระวังอย่างยิ่ง’ คือ 100 องศาเซลเซียสสำหรับเหล็กกล้าไร้สนิมแบบซูเปอร์ดูเพลกซ์ 2507 ทุกกรณี ความแตกต่างระหว่าง 100 กับ 150 องศาเซลเซียสไม่ใช่เรื่องเชิงทฤษฎีเท่านั้น เพราะที่อุณหภูมิ 150 องศาเซลเซียส ความเสี่ยงในการเกิดเฟสซิกมาในบริเวณที่ได้รับความร้อนกระทบ (HAZ) ระหว่างการเชื่อมแบบหลายชั้นจะสูงกว่าที่อุณหภูมิ 100 องศาเซลเซียสอย่างมีนัยสำคัญ โดยเฉพาะในชิ้นงานที่มีความหนา ซึ่งการวัดอุณหภูมิที่ผิวจะต่ำกว่าอุณหภูมิจริงภายในชิ้นงาน

กับดักการวัดอุณหภูมิระหว่างชั้นที่สำคัญยิ่ง

นี่คือประเด็นเชิงปฏิบัติที่สำคัญที่สุดในคู่มือนี้ทั้งฉบับ: อุณหภูมิระหว่างชั้นวัดที่ผิว แต่ความล้มเหลวเกิดขึ้นภายในเนื้อโลหะเชื่อม .

คำแนะนำด้านการเชื่อมของ Sandvik ระบุอย่างชัดเจนว่า “เนื่องจากอุณหภูมิระหว่างชั้นวัดที่ผิวของการเชื่อมหรือที่โลหะฐานใกล้แนวเชื่อม อุณหภูมิจริงจะสูงกว่านั้นบริเวณความลึกมากขึ้นภายในเนื้อโลหะเชื่อม ซึ่งอาจทำให้เกิดความเปราะและค่าแรงกระแทกต่ำบริเวณรากของการเชื่อม” .

ในการเชื่อมท่อแบบสปูล (spool) วัสดุเกรด 2507 ที่มีความหนา 25 มม. โดยใช้ข้อจำกัดอุณหภูมิระหว่างชั้นที่ผิวไม่เกิน 100 องศาเซลเซียส อุณหภูมิภายในบริเวณใกล้รากอาจสูงถึง 130–150 องศาเซลเซียส หากขั้นตอนการเชื่อม (WPS) กำหนดค่าสูงสุดไว้ที่ 150 องศาเซลเซียส และช่างเชื่อมรอจนกว่าอุณหภูมิที่ผิวจะลดลงถึง 149 องศาเซลเซียส บริเวณรากอาจมีอุณหภูมิสูงเกินช่วงที่ปลอดภัยสำหรับการเกิดเฟสซิกมา (sigma-phase) ไปแล้ว

กฎปฏิบัติในสนาม: สำหรับวัสดุเกรด 2507 ที่มีความหนา ≥20 มม. ให้ใช้อุณหภูมิผิวสูงสุดที่ 100°C แทน 150°C โดยระยะต่าง 50°C นี้คำนึงถึงความชันของอุณหภูมิจากภายในไปยังผิว สำหรับวัสดุเกรด 2205 นั้น อุณหภูมิผิวที่ 150°C โดยทั่วไปยอมรับได้ แต่หลักการเดียวกันเกี่ยวกับความชันของอุณหภูมิในส่วนที่มีความหนาก็ยังคงใช้ได้

วิธีการคำนวณปริมาณความร้อนที่ป้อนเข้าอย่างถูกต้อง

สูตรมาตรฐานสำหรับพลังงานอาร์คคือ:

ปริมาณความร้อนที่ป้อนเข้า (กิโลจูลต่อมิลลิเมตร) = (V × A × 60) ÷ (1000 × v)

โดยที่ V คือแรงดันไฟฟ้าอาร์ค (โวลต์) A คือกระแสไฟฟ้าเชื่อม (แอมแปร์) และ v คือความเร็วในการเคลื่อนตัวของหัวเชื่อม (มิลลิเมตรต่อนาที)

สำหรับปริมาณความร้อนที่ป้อนเข้าแบบเทอร์มัล (ซึ่งพิจารณาประสิทธิภาพของอาร์คแล้ว) ให้นำค่าที่ได้มาคูณด้วย η:

ปริมาณความร้อนที่ป้อนเข้าแบบเทอร์มัล = η × (V × A × 60) ÷ (1000 × v)

ค่าประสิทธิภาพของอาร์คจะแตกต่างกันไปตามกระบวนการเชื่อมแต่ละชนิด:

ความแตกต่างนี้มีความสำคัญต่อการรับรองคุณสมบัติ การรับรองตามมาตรฐาน ASME IX และข้อกำหนดของโครงการส่วนใหญ่จะอ้างอิงถึงพลังงานอาร์ก (η = 1.0) เว้นแต่จะระบุไว้ชัดเจนเป็นอย่างอื่น ข้อกำหนด NORSOK M-601 อนุญาตให้ค่าความร้อนที่ผ่านการรับรองสามารถเปลี่ยนแปลงได้ภายในช่วง ±15% ของค่าเฉลี่ยที่ใช้ในการรับรอง หากการรับรองขั้นตอนของท่านดำเนินการที่ค่าพลังงานอาร์ก 1.0 กิโลจูลต่อมิลลิเมตร ช่วงที่ใช้งานจริงจะอยู่ที่ 0.85–1.15 กิโลจูลต่อมิลลิเมตร — ไม่ใช่ช่วงกว้างที่เผยแพร่สำหรับเกรดนั้น

ตัวอย่างการคำนวณจริง

การเชื่อมแบบจีทีเอแวกซ์ ชั้นรากบนท่อเกรด 2205: กระแสไฟฟ้า 120 แอมแปร์ แรงดัน 12 โวลต์ อัตราความเร็วในการเคลื่อนที่ 100 มิลลิเมตรต่อนาที

พลังงานอาร์ก = (12 × 120 × 60) ÷ (1000 × 100) = 0.864 กิโลจูลต่อมิลลิเมตร

ความร้อนนำเข้าแบบเทอร์มัล (η = 0.7) = 0.605 กิโลจูลต่อมิลลิเมตร

ค่าทั้งสองค่านี้อยู่ภายในช่วง 0.5–2.5 กิโลจูลต่อมิลลิเมตร สำหรับเกรด 2205 แต่โปรดสังเกตว่าการเลือกกระบวนการเชื่อมส่งผลต่อค่าที่แท้จริงอย่างไร การเชื่อมแบบเอสเอ็มเอแวกซ์ ชั้นเติมบนรอยต่อเดียวกันที่กระแสไฟฟ้า 140 แอมแปร์ แรงดัน 24 โวลต์ และอัตราความเร็วในการเคลื่อนที่ 150 มิลลิเมตรต่อนาที จะให้ผลดังนี้

พลังงานอาร์ก = (24 × 140 × 60) ÷ (1000 × 150) = 1.344 กิโลจูลต่อมิลลิเมตร

พลังงานอาร์กมีค่าสูงขึ้น แม้ว่าความเร็วในการเคลื่อนที่จะเร็วกว่า เนื่องจากแรงดันไฟฟ้าและกระแสไฟฟ้ามีค่าสูงขึ้น ประเด็นสำคัญไม่ได้อยู่ที่ตัวเลขสัมบูรณ์ แต่อยู่ที่การคำนวณต้องใช้พารามิเตอร์จริงสำหรับแต่ละรอบการเชื่อม ไม่ใช่ใช้ค่าสมมุติเพียงค่าเดียวสำหรับการเชื่อมทั้งหมด

การวัด: ควรใช้อุปกรณ์ชนิดใด และควรชี้ไปยังตำแหน่งใด

มีเครื่องมือสี่ชนิดที่ใช้กันทั่วไปสำหรับวัดอุณหภูมิระหว่างรอบการเชื่อม :

เทอร์โมมิเตอร์แบบสัมผัสเป็นเครื่องมือหลักในการใช้งานจริง มาตรฐาน EN ISO 13916:2017 ระบุให้กดหัววัดลงบนพื้นผิวโลหะบริเวณใกล้เคียงกับโซนรอยเชื่อม โดยทั่วไปอยู่ห่างจากขอบรอยเชื่อมเป็นระยะทาง สี่เท่าของความหนาของวัสดุ จากขอบรอยเชื่อม การวัดโดยตรงบนแนวรอยเชื่อมที่ยังร้อนจัดจะให้ค่าสูงเกินจริง ในขณะที่การวัดไกลเกินไปจะให้ค่าต่ำเกินจริง

แท่งคราโยนเหมาะสำหรับการตรวจสอบเบื้องต้นว่า 'ยังร้อนเกินไปหรือไม่' แต่ไม่ควรใช้เป็นค่าบันทึกหลัก การอ่านค่าด้วยอินฟราเรดบนวัสดุดูเพล็กซ์ที่เพิ่งเชื่อมเสร็จใหม่ไม่น่าเชื่อถือ เนื่องจากพื้นผิวที่ออกซิไดซ์มีค่าการแผ่รังสีแปรผัน และการวัดด้วยวิธีนี้ให้ผลเฉพาะที่ผิวหน้าเท่านั้น — ซึ่งกลับเป็นตำแหน่งที่ไม่เหมาะสมอย่างยิ่งเมื่อพิจารณาจากกราเดียนต์อุณหภูมิจากภายในสู่ผิวหน้า

สำหรับรอยเชื่อมที่มีความสำคัญยิ่ง — วัสดุเกรด 2507 ที่มีความหนา ≥25 มม. หรือรอยเชื่อมใด ๆ ที่ใช้งานในสภาวะเป็นกรด (sour service) — วิธีที่แนะนำคือการใช้เทอร์โมคัปเปิลแบบติดตั้งบนรอยเชื่อมร่วมกับระบบบันทึกข้อมูล ซึ่งให้บันทึกอย่างต่อเนื่อง ไม่เพียงแต่แสดงว่าอุณหภูมิสูงสุดถูกเกินหรือไม่ แต่ยังแสดงระยะเวลาที่รอยต่ออยู่ในช่วงอุณหภูมิที่ทำให้เกิดเฟสซิกมา (sigma-phase range) ด้วย

ข้อผิดพลาดในการทำงานจริง 5 ประการที่ก่อให้เกิดความล้มเหลว

1. ใช้ข้อจำกัดของเกรด 2205 กับวัสดุเกรด 2507

ผู้ผลิตชิ้นส่วนเชื่อมวัสดุเกรด 2507 โดยใช้เอกสารขั้นตอนการเชื่อม (WPS) ที่ระบุอุณหภูมิระหว่างชั้น (interpass) ที่ 150°C และปริมาณพลังงานความร้อนต่อหน่วยความยาว (heat input) ที่ 1.5 กิโลจูลต่อมิลลิเมตร — ทั้งสองค่าอยู่ภายในขอบเขตที่กำหนดสำหรับเกรด 2205 แต่อยู่ที่ขอบหรือเกินขอบเขตที่ปลอดภัยสำหรับเกรด 2507 รอยเชื่อมผ่านการตรวจสอบด้วยตาเปล่าและการตรวจสอบด้วยรังสีเอกซ์ แต่ล้มเหลวในการทดสอบแรงกระแทก หรือเกิดการกัดกร่อนเป็นหลุม (pitting) ขณะใช้งานจริงบริเวณแนวรอยเชื่อม

วิธีแก้ไข: ต้องจัดทำขอบเขต WPS แยกต่างหากสำหรับแต่ละเกรด โดยอุณหภูมิ interpass สำหรับเกรด 2507 ควรกำหนดไว้ไม่เกิน 100°C ไม่ใช่ 150°C

2. วัดอุณหภูมิ interpass ที่ผิวด้านบน (cap) แทนที่จะวัดที่บริเวณราก (root)

ช่างเชื่อมรอให้รอยเชื่อมผ่านสุดท้ายเย็นลงถึงค่าจำกัดที่ระบุไว้ ก่อนเริ่มรอยเชื่อมผ่านถัดไป รอยเชื่อมรากซึ่งถูกเชื่อมไว้ก่อนหน้านี้และได้รับการห่อหุ้มด้วยรอยเชื่อมชั้นกลางยังคงมีอุณหภูมิสูงกว่าค่าจำกัดอยู่มาก บริเวณรากเกิดเฟสซิกมา (sigma phase) ขึ้น ในขณะที่พื้นผิวแสดงค่าที่เป็นไปตามข้อกำหนด

วิธีแก้ไข: สำหรับการเชื่อมแบบหลายผ่านในวัสดุที่มีความหนาตั้งแต่ ๒๐ มม. ขึ้นไป จำเป็นต้องวัดอุณหภูมิระหว่างผ่านที่บริเวณราก หรือใช้เทอร์โมคัปเปิลแบบฝังไว้ภายใน ไม่เพียงพอที่จะวัดเฉพาะที่พื้นผิวเท่านั้น

๓. การเพิกเฉยต่อช่วงการรับรอง ±๑๕%

คู่มือขั้นตอนการเชื่อม (WPS) ระบุว่า "พลังงานความร้อนที่ป้อน: ๐.๕–๒.๕ กิโลจูล/มิลลิเมตร" ช่างเชื่อมใช้ค่า ๒.๓ กิโลจูล/มิลลิเมตรสำหรับรอยเชื่อมราก เนื่องจากอยู่ภายในช่วงที่ระบุไว้ แต่การรับรองขั้นตอนการเชื่อมนั้นดำเนินการที่ค่าเฉลี่ย ๑.๒ กิโลจูล/มิลลิเมตร และมาตรฐาน NORSOK M-๖๐๑ กำหนดให้ความแปรผันในการผลิตอยู่ในขอบเขต ±๑๕% ของค่าเฉลี่ยนั้น คือ ๑.๐๒–๑.๓๘ กิโลจูล/มิลลิเมตร ดังนั้น รอยเชื่อมที่ใช้พลังงาน ๒.๓ กิโลจูล/มิลลิเมตร จึงอยู่นอกช่วงที่ได้รับการรับรอง แม้ว่าจะยังอยู่ภายในช่วงที่ระบุไว้สำหรับเกรดวัสดุ

วิธีแก้ไข: ควรระบุช่วงที่ได้รับการรับรองไว้บนคู่มือขั้นตอนการเชื่อม (WPS) ไม่ใช่ช่วงเกรดที่เผยแพร่ทั่วไป ช่างเชื่อมต้องการทราบค่าที่ผ่านการทดสอบจริง

4. การระบายความร้อนด้วยน้ำหรืออากาศอัด

ช่างเชื่อมถึงขีดจำกัดอุณหภูมิระหว่างผ่าน (interpass limit) แล้วจึงระบายความร้อนบริเวณรอยต่อโดยใช้ฝอยน้ำหรือลมอากาศอัดเพื่อเร่งการเชื่อมผ่านถัดไป การลดอุณหภูมิอย่างรวดเร็วทำให้เกิดโครงสร้างจุลภาคเฟอร์ไรติกเฉพาะที่พร้อมด้วยโครเมียมไนไตรด์ในโซนที่ได้รับผลกระทบจากความร้อน (HAZ) รอยเชื่อมผ่านการตรวจสอบแต่กลับล้มเหลวขณะใช้งานจริง

วิธีแก้ไข: ปล่อยให้เย็นตัวตามธรรมชาติในอากาศนิ่ง หากกำหนดเวลาคับขัน ให้สลับงานระหว่างรอยต่อสองจุด โดยขณะที่กำลังเชื่อมจุดหนึ่ง อีกจุดหนึ่งจะค่อยๆ เย็นตัวลง ห้ามใช้วิธีดับความร้อนแบบฉับพลัน (quench) กับวัสดุชนิด duplex เด็ดขาด

5. การบันทึกอุณหภูมิเพียงค่าเดียวสำหรับรอยเชื่อมทั้งหมด

แผนผังรอยเชื่อมระบุค่า “อุณหภูมิระหว่างผ่าน: 95°C” สำหรับทุกการเชื่อมทั้ง 12 ผ่าน ทั้งที่ค่านี้วัดเพียงครั้งเดียวหลังการเชื่อมผ่านราก (root pass) แล้วคัดลอกไปใช้ซ้ำ ที่จริงแล้วการเชื่อมผ่านเติม (fill passes) ดำเนินการที่อุณหภูมิ 140°C หรือสูงกว่า ดังนั้นบันทึกการตรวจสอบจึงไม่เป็นจริง

วิธีแก้ไข: สำหรับรอยเชื่อมที่สำคัญ ต้องบันทึกอุณหภูมิระหว่างผ่านก่อนทุกการเชื่อมผ่าน หรือบันทึกตามความถี่ที่กำหนดไว้ล่วงหน้า (เช่น ทุกสามการเชื่อมผ่าน) พร้อมระบุจุดที่ทำการวัดอย่างชัดเจนในบันทึกเขียน ผู้ตรวจสอบภายใต้มาตรฐาน EN ISO 3834-2 จะเปรียบเทียบค่าจากขั้นตอนการเชื่อม (WPS) กับบันทึกการผลิตจริง หากพบว่ามีการคัดลอกค่าอุณหภูมิมาใช้ซ้ำ จะถือเป็นข้อบกพร่องในการตรวจสอบ .

การตรวจสอบ: สิ่งที่ต้องทดสอบหลังการเชื่อม

การป้อนความร้อนและอุณหภูมิระหว่างชั้นเป็นการควบคุมกระบวนการ ผลของปัจจัยเหล่านี้ตรวจสอบได้ด้วยการทดสอบสามแบบ

ปริมาณเฟอร์ไรต์ รอยเชื่อมควรให้ค่าเฟอร์ไรต์อยู่ที่ร้อยละ 30–70 หลังการเชื่อมโดยตรง โดยทั่วไปจะอยู่ที่ร้อยละ 35–60 สำหรับโลหะฐาน หากค่าที่วัดได้ด้วยเครื่องวัดเฟอร์ไรต์ (Feritscope) อยู่นอกช่วงดังกล่าว แสดงว่ามีปัญหาเกี่ยวกับการป้อนความร้อนหรืออุณหภูมิระหว่างชั้น แต่โปรดสังเกตจุดบอด: ระยะซิกมา (sigma phase) ไม่มีแม่เหล็ก ดังนั้นเครื่องวัดเฟอร์ไรต์อาจให้ค่าที่ดูสมบูรณ์แบบ ทั้งที่รอยเชื่อมนั้นแข็งกระด้างแล้ว .

ความเหนียวต่อแรงกระแทก: การทดสอบแรงกระแทกแบบชาร์ปี วี-โนตช์ (Charpy V-notch) ที่อุณหภูมิต่ำสุดตามการออกแบบ สำหรับวัสดุเกรด 2507 ที่ใช้งานตามมาตรฐาน NORSOK มักกำหนดที่ -46°C โดยมีค่าเฉลี่ยต่ำสุดที่ 45 จูล รอยเชื่อมที่ได้รับผลกระทบจากระยะซิกมาจะล้มเหลวในการทดสอบนี้อย่างชัดเจน

การทดสอบการกัดกร่อน ASTM A923 วิธีการ C (สารละลายเฟอริกคลอไรด์) เป็นการทดสอบเพื่อการยอมรับสำหรับเฟสอินเทอร์เมทัลลิกที่เป็นอันตรายในรอยเชื่อมแบบดูเพล็กซ์ วิธีนี้ออกแบบมาเพื่อพิสูจน์ว่าไม่มีระยะซิกมาอยู่อย่างมีประสิทธิภาพและประหยัดต้นทุน โดยเกณฑ์การยอมรับมักแสดงเป็นอัตราการกัดกร่อนสูงสุด หากการเชื่อมผ่านการทดสอบ A923 วิธีการ C แสดงว่าการควบคุมการป้อนความร้อนและอุณหภูมิระหว่างชั้นนั้นมีประสิทธิภาพ

สรุปภาคสนามหน้าเดียว

เลขที่ของขั้นตอนการเชื่อม (WPS) ไม่ใช่ช่วงเกรดที่เผยแพร่ไว้ แต่เป็นช่วงที่ผ่านการทดสอบจริง ซึ่งถูกจำกัดให้แคบลงโดยการรับรองคุณสมบัติ และแคบลงอีกโดยข้อกำหนดเฉพาะของโครงการ โปรดระบุเลขที่นั้นลงในเอกสารขั้นตอนการเชื่อม วัดค่าที่บริเวณรากและพื้นผิวทั้งสองจุด จากนั้นปล่อยให้เย็นตัวในอากาศนิ่ง ส่วนที่เหลือเป็นปรากฏการณ์ทางโลหะวิทยา ซึ่งเกิดขึ้นโดยอัตโนมัติไม่ว่าคุณจะคำนึงถึงหรือไม่ก็ตาม