หมวดหมู่ทั้งหมด
×

ฝากข้อความถึงเรา

If you have a need to contact us, email us at [email protected] or use the form below.
เรารอคอยที่จะให้บริการคุณ!

ข่าวอุตสาหกรรม

หน้าแรก >  ข่าวสาร >  ข่าวอุตสาหกรรม

การกัดกร่อนตามแนวขอบเกรนในท่อฮาสเทลลอย C276: เหตุใดการเกิดภาวะไวต่อการกัดกร่อน (Sensitization) จึงเกิดขึ้นระหว่างการเชื่อม และจะหลีกเลี่ยงได้อย่างไร

Time: 2026-05-08

การกัดกร่อนระหว่างเกรนในท่อ Hastelloy C‑276: เหตุใดจึงเกิดภาวะเซนซิไทเซชันระหว่างการเชื่อม และวิธีป้องกันไม่ให้เกิดขึ้น

Hastelloy C‑276 (UNS N10276) เป็นโลหะผสมนิกเกิล-โครเมียม-โมลิบดีนัมแบบใช้งานหนักสำหรับสภาพแวดล้อมที่มีการกัดกร่อนรุนแรง เช่น คลอรีนในสถานะเปียก กรดไฮโดรคลอริก กรดซัลฟูริก และระบบกำจัดกำมะถันจากก๊าซไอเสีย (FGD) ชื่อเสียงของวัสดุชนิดนี้ในการต้านทานการกัดกร่อนแบบจุด (pitting) การกัดกร่อนแบบรอยแยก (crevice corrosion) และการกัดกร่อนแบบแตกหักภายใต้แรงดัน (stress corrosion cracking) นั้นได้รับการยืนยันอย่างดี แต่มีจุดอ่อนหนึ่งที่วิศวกรมักมองข้ามไป: การกัดกร่อนระหว่างเกรน (IGC) หลังการเชื่อม

ต่างจากเหล็กกล้าไร้สนิมชนิดออสเทนิติก (ซึ่งมักเกิดการไวต่อการกัดกร่อนจากการตกตะกอนของคาร์ไบด์โครเมียม) โลหะผสม C‑276 ก็อาจประสบปัญหาการกัดกร่อนที่ขอบเกรนภายใต้สภาวะเฉพาะได้เช่นกัน — ไม่ใช่จากคาร์ไบด์โครเมียม แต่เป็นจาก สารตกตะกอนที่อุดมด้วยโมลิบดีนัม และ การแยกตัวสะสมที่ขอบเกรน ปัญหานี้มีลักษณะละเอียดอ่อนแต่เกิดขึ้นจริง ท่อโลหะผสม C‑276 ที่เชื่อมได้อย่างสมบูรณ์แบบอาจเสียหายภายในเวลาเพียงไม่กี่เดือนตามแนวแคบๆ บริเวณข้างรอยเชื่อม ในขณะที่ส่วนที่เหลือของท่อยังคงอยู่ในสภาพสมบูรณ์แบบ

บทความนี้อธิบายสาเหตุที่การไวต่อการกัดกร่อนเกิดขึ้นกับโลหะผสม Hastelloy C‑276 ระหว่างการเชื่อม วิธีการตรวจจับปัญหานี้ และที่สำคัญที่สุดคือ วิธีการป้องกันปัญหานี้ผ่านขั้นตอนการเชื่อมที่เหมาะสม การเลือกโลหะเติมที่ถูกต้อง และการให้ความร้อนหลังการเชื่อม


การกัดกร่อนที่ขอบเกรนในโลหะผสม Hastelloy C‑276 คืออะไร?

การกัดกร่อนที่ขอบเกรนคือการกัดกร่อนแบบเลือกสรรที่เกิดขึ้นตามแนวขอบเกรนของโลหะผสม โดยปล่อยให้เม็ดเกรนเองยังคงอยู่ในสภาพที่แทบไม่ได้รับผลกระทบ ในโลหะผสม C‑276 ปรากฏการณ์นี้เกิดขึ้นเมื่อ:

  • โลหะผสมจะถูกให้ความร้อนจนถึงช่วงอุณหภูมิวิกฤต (โดยทั่วไปอยู่ระหว่าง 600–1050°C) ซึ่งเป็นช่วงอุณหภูมิเดียวกับที่เกิดขึ้นในโซนที่ได้รับผลกระทบจากความร้อน (Heat-Affected Zone: HAZ) ระหว่างการเชื่อม

  • ระหว่างการให้ความร้อนนี้ ฟาเซสทุติยภูมิจะตกผลึกที่บริเวณขอบเม็ดผลึก

  • ฟาเซสที่ตกผลึกเหล่านี้มีลักษณะเป็น:

    • ฟาเซสอินเทอร์เมทัลลิก (โดยทั่วไปคือ ฟาเซสมู (mu phase) – Ni₇(Mo,Cr)₆ และ เฟสซิกมา – FeCrMo)

    • คาร์ไบด์ (M₆C หรือ M₂₃C₆ โดยที่ M = Mo, Cr, W)

  • การตกผลึกนี้ทำให้ปริมาณโครเมียมและโมลิบดีนัมที่อยู่บริเวณขอบเม็ดผลึกใกล้เคียงลดลงอย่างมาก — ซึ่งเป็นธาตุสองชนิดนี้เองที่ทำหน้าที่ให้คุณสมบัติต้านทานการกัดกร่อน

  • ในสภาพแวดล้อมที่กัดกร่อน (กรดออกซิไดซ์ คลอไรด์) โซนที่สูญเสียธาตุโครเมียมจะละลายเป็นพิเศษ ส่งผลให้เกิดร่องหรือรอยแตกที่แคบตามแนวขอบเขต

จุดสำคัญ: ในเหล็กกล้าไร้สนิมเกรด 316L การเกิดภาวะไวต่อการกัดกร่อน (sensitization) เกิดจากคาร์ไบด์ของโครเมียมที่อุณหภูมิประมาณ 550–850°C ในขณะที่โลหะผสม C‑276 ช่วงอุณหภูมิที่อันตรายกว้างกว่า (600–1050°C) และเกี่ยวข้องกับเฟสที่อุดมด้วยโมลิบดีนัม สิ่งนี้ทำให้ C‑276 มากขึ้น มีความทนทานมากกว่าเกรด 304/316 ในการเชื่อมหลายสถานการณ์ แต่ยังคงมีความเสี่ยงหากอัตราการเย็นตัวช้า หรือหากโลหะฐานมีโครงสร้างจุลภาคไม่เสถียร


เหตุใดภาวะไวต่อการกัดกร่อนจึงเกิดขึ้นระหว่างการเชื่อม – กลไกการทำงาน

ระหว่างการเชื่อมแบบ GTAW (TIG) หรือ GMAW (MIG) ของโลหะผสม C‑276 พื้นที่ที่ได้รับผลกระทบจากความร้อน (HAZ) จะผ่านวงจรความร้อน:

  • อุณหภูมิสูงสุดใกล้แนวรอยหลอม: ประมาณ 1250–1350°C (สูงกว่าอุณหภูมิอบชุบแบบละลาย)

  • การทำเย็นอย่างรวดเร็ว จากอุณหภูมิสูงสุดลงมาถึงประมาณ 1000°C — ไม่มีการตกตะกอนเกิดขึ้น เนื่องจากการเย็นตัวเร็วเกินไป

  • การเย็นตัวช้า จาก 1000°C ลงมาถึง 600°C (บริเวณส่วนปลายของเส้นโค้ง TTT สำหรับโลหะผสม C‑276) ในช่วงนี้เฟสเมียว (mu phase) (Ni₇(Mo,Cr)₆) อาจเกิดการตกตะกอนได้ หากอัตราการเย็นตัวไม่เร็วพอ

อัตราการเกิดการตกตะกอนขึ้นอยู่กับ:

ปัจจัย ผลต่อการเกิดภาวะไวต่อสารก่อภูมิแพ้
ปริมาณความร้อนสูง (>1.5 กิโลจูล/มิลลิเมตร) การเย็นตัวช้าลง → เวลาที่ใช้ในช่วงอุณหภูมิ 600–1000°C นานขึ้น → การเกิดการตกตะกอนมากขึ้น
ส่วนผนังที่หนา การถ่ายเทความร้อนออกช้าลง → เวลาที่อยู่ในช่วงอุณหภูมิอันตรายนานขึ้น
การเชื่อมหลายรอบ รอบการเชื่อมก่อนหน้าจะถูกให้ความร้อนซ้ำเข้าสู่ช่วงอุณหภูมิที่ทำให้เกิดการตกตะกอนซ้ำๆ
อุณหภูมิระหว่างรอบการเชื่อมสูง (>150°C) ทำให้โซนที่ได้รับผลกระทบจากความร้อน (HAZ) มีอุณหภูมิสูงเป็นเวลานานขึ้น → ส่งเสริมการเกิดการตกตะกอน
สิ่งเจือปน (P, S, Si) ส่งเสริมการแยกตัวของธาตุที่ขอบเกรน และเร่งกระบวนการกัดกร่อนตามแนวขอบเกรน (IGC)

ผล: หลังการเชื่อม จะเกิดบริเวณแถบแคบๆ อยู่ติดกับเส้นรอยเชื่อม (โดยทั่วไปกว้าง 1–2 มม.) ซึ่งเข้าสู่ภาวะไวต่อการกัดกร่อน (sensitized) ในการใช้งานจริง หากท่อมีของไหลที่กัดกร่อน (เช่น กรดไฮโดรคลอริก 10% ที่อุณหภูมิ 80°C) การกัดกร่อนจะเริ่มต้นที่แถบนี้แล้วลุกลามเข้าสู่ภายใน


ลักษณะที่สังเกตเห็นได้ด้วยตาเปล่าและภายใต้กล้องจุลทรรศน์ของการกัดกร่อนตามแนวขอบเกรน (IGC) ในโลหะผสม C‑276

  • การตรวจสอบด้วยสายตา: หลังการกัดผิวด้วยสารเคมี จะปรากฏเส้นสีเข้มแบบ 'ใบมีด' หรือร่องแคบขนานกับรอยเชื่อม มักพบบริเวณผิวด้านในของท่อ ในการใช้งานจริง อาจเกิดการรั่วซึมเป็นรอยแตกเล็กๆ ตามบริเวณโซนที่ได้รับความร้อนจากกระบวนการเชื่อม (HAZ)

  • ภายใต้กล้องจุลทรรศน์: ขอบเกรนแสดงการกัดผิวอย่างลึกหรือเกิดรอยแตกร้าว ผลการวิเคราะห์ด้วยไมโครโพรบที่ใช้ลำแสงอิเล็กตรอน (electron microprobe) พบว่ามีการตกตะกอนที่อุดมด้วยโมลิบดีนัม (Mo-rich precipitates) อยู่ตามขอบเกรน

การทดสอบมาตรฐานสำหรับการกัดกร่อนตามแนวขอบเกรน (IGC) ในโลหะผสม C‑276: ASTM G28 – การทดสอบด้วยสารละลายเฟอริกซัลเฟต-กรดซัลฟูริก ตัวอย่างที่เข้าสู่ภาวะไวต่อการกัดกร่อนจะแสดงค่าการสูญเสียน้ำหนักสูง (อัตราการกัดกร่อน > 5 มม./ปี) และเกิดรอยแตกร้าวตามแนวขอบเกรน


การเลือกโลหะเติม (Filler Metal): แนวป้องกันขั้นแรก

น่าแปลกใจที่ลวดเชื่อมที่ใช้สำหรับการเชื่อมโลหะ C‑276 มีผลกระทบอย่างมากต่อการเกิดภาวะไวต่อการกัดกร่อนในบริเวณ Heat-Affected Zone (HAZ) ของโลหะฐาน นี่คือเหตุผล:

  • ERNiCrMo‑4 (ลวดเชื่อมชนิดตรงกันตามมาตรฐาน AWS A5.14) – องค์ประกอบโดยประมาณ นิกเกิล 57%, โครเมียม 15.5%, โมลิบดีนัม 16%, เหล็ก 5%, ทังสเตน 3.5% ลวดเชื่อมชนิดนี้มีโมลิบดีนัมและทังสเตนสูง ซึ่งอาจแพร่กระจายเข้าสู่บริเวณ HAZ และจริงๆ แล้ว ลด เพิ่มแนวโน้มการตกตะกอนของเฟสไมอู (mu phase)

  • ลวดเชื่อมที่มีองค์ประกอบเกินกว่าที่จำเป็น (Over‑alloyed fillers) เช่น ERNiCrMo‑10 (ชนิด C‑22) หรือ ERNiCrMo‑13 (ชนิด C‑59) จะให้ความต้านทานต่อการกัดกร่อนแบบระหว่างเกรน (IGC) ในบริเวณ HAZ ได้ดียิ่งขึ้น

คำแนะนำ: สำหรับท่อลวดเชื่อมโลหะ C‑276 ที่ใช้งานในสภาวะรุนแรงเป็นพิเศษ (โดยเฉพาะในสารละลายกรด) ควรใช้ลวดเชื่อม ERNiCrMo‑4 แต่ต้องมั่นใจว่ากระบวนการเชื่อมรวมถึงขั้นตอน การอบชุบแบบละลายหลังการเชื่อม (post‑weld solution anneal) หากทำได้ ถ้าไม่สามารถทำขั้นตอนการอบชุบได้จริง ให้พิจารณาใช้ ERNiCrMo‑10 เป็นทางเลือกแทน — ซึ่งมีปริมาณโมลิบดีนัมต่ำกว่า (13–15% เมื่อเทียบกับ 15–17%) แต่มีความเสถียรทางความร้อนดีกว่า

ห้ามใช้งาน ERNiCr‑3 (Inconel 82) หรือ ERNiFeCr‑2 (Alloy 800 filler) ลวดเชื่อมเหล่านี้จะไม่ให้คุณสมบัติต้านทานการกัดกร่อนเทียบเท่ากับโลหะฐาน และอาจก่อให้เกิดการกัดกร่อนแบบไฟฟ้าเคมี (galvanic attack)


วิธีหลีกเลี่ยงการกัดกร่อนระหว่างเกรน (IGC) ขณะเชื่อม: ขั้นตอนปฏิบัติจริง

1. ควบคุมปริมาณความร้อนที่ป้อนเข้า – ต่ำแต่ไม่ต่ำเกินไป

พารามิเตอร์ เป้าหมายสำหรับโลหะผสม C‑276
ปริมาณความร้อนที่ป้อนเข้า (GTAW) 0.5 – 1.2 กิโลจูล/มิลลิเมตร
อุณหภูมิระหว่างชั้นสูงสุด 150°C (แนะนำให้ไม่เกิน 120°C)
การระบายความร้อนระหว่างการเชื่อมแต่ละชั้น การระบายความร้อนด้วยอากาศบังคับ (ห้ามใช้น้ำดับความร้อนบริเวณรอยเชื่อมที่ยังร้อนอยู่)

หากปริมาณความร้อนที่ป้อนเข้าต่ำเกินไป (<0.5 กิโลจูล/มิลลิเมตร) จะทำให้เย็นตัวเร็วเกินไป ส่งผลให้เกิดโครงสร้างจุลภาคอุดมไปด้วยเฟอร์ไรต์ (ซึ่งไม่ก่อให้เกิดปัญหา IGC แต่ส่งผลต่อความเหนียว) แต่หากปริมาณความร้อนที่ป้อนเข้าสูงเกินไป (>1.5 กิโลจูล/มิลลิเมตร) จะส่งเสริมการตกตะกอนของเฟสเมียว (mu phase) ดังนั้นควรรักษาค่าไว้ในช่วงกลาง

2. ใช้ก๊าซป้องกันที่อุดมไปด้วยไนโตรเจน

อาร์กอนบริสุทธิ์ 100% เป็นที่นิยมแต่ไม่เหมาะสมที่สุดสำหรับ C‑276 ให้เติมไนโตรเจน 2–5% ลงในก๊าซป้องกัน ไนโตรเจน:

  • ช่วยคงเสถียรเฟสออสเทนไนต์

  • ลดแรงขับให้เกิดการตกตะกอนของเฟสเมียว (mu phase)

  • เพิ่มความต้านทานต่อการกัดกร่อนแบบเป็นหลุม (pitting) ของโลหะเชื่อม

สำหรับการป้องกันด้านรากของการเชื่อม (backing gas) ให้ใช้อาร์กอนบริสุทธิ์โดยไม่ผสมไนโตรเจน (เพื่อหลีกเลี่ยงการเกิดรูพรุน)

3. จำกัดอุณหภูมิระหว่างการเชื่อมแต่ละรอบ (Interpass Temperature) – ต้องควบคุมอย่างเข้มงวด

ห้ามพึ่งพาการสัมผัสเพื่อประเมินว่าเย็นพอแล้ว ให้ใช้เครื่องวัดอุณหภูมิแบบสัมผัส (contact pyrometer) หลังจากเชื่อมแต่ละรอบ ให้ปล่อยให้ท่อนั้นเย็นลงจนอุณหภูมิบริเวณโซนที่ได้รับผลกระทบจากความร้อน (HAZ) ต่ำกว่า 150°C สำหรับท่อที่มีผนังหนา (>5 มม.) อาจจำเป็นต้องใช้อากาศเย็นแบบบังคับ หรือรอหลายนาทีระหว่างการเชื่อมแต่ละรอบ

4. การอบอ่อนแบบละลาย (Solution Anneal) หลังการเชื่อม – มาตรฐานทองคำ

วิธีเดียวที่จะกำจัดภาวะการไวต่อการกัดกร่อน (sensitization) ได้อย่างสมบูรณ์คือการอบอ่อนแบบละลายทั้งชิ้นหลังการเชื่อม:

  • ให้ความร้อนท่อหรือส่วนประกอบที่เชื่อมแล้วทั้งหมดให้มีอุณหภูมิ 1120–1180°C

  • คงไว้เป็นเวลาเพียงพอ (1 ชั่วโมงต่อความหนา 25 มม.)

  • ทำให้เย็นอย่างรวดเร็ว (โดยการจุ่มในน้ำหรือใช้อากาศบังคับ)

ขั้นตอนนี้จะทำให้สารตกตะกอนทั้งหมดละลาย และคืนโครงสร้างจุลภาคที่สม่ำเสมอและทนต่อการกัดกร่อน อย่างไรก็ตาม วิธีนี้มักไม่สามารถปฏิบัติได้จริงในการเชื่อมในสนามหรือกับชิ้นส่วนขนาดใหญ่ เมื่อไม่สามารถทำแอนนีลได้ ให้ปฏิบัติตามขั้นตอนถัดไปอย่างระมัดระวัง

5. ดำเนินการล้างผิวหลังการเชื่อม (Pickling) และทำให้ผิวเป็นพาสซีฟ (Passivation)

แม้จะมีสารตกตะกอนอยู่ก็ตาม การล้างผิวด้วยสารเคมีอย่างเหมาะสม (ส่วนผสมของกรดไนตริกและกรดไฮโดรฟลูออริก) จะช่วยกำจัดชั้นผิวที่มีองค์ประกอบลดลงมากที่สุด วิธีนี้ไม่สามารถขจัดการกัดกร่อนแบบรอยต่อเกรน (IGC) ที่เกิดลึกลงไปภายในผนังได้ แต่จะกำจัดจุดเริ่มต้นของการกัดกร่อนออกไป สำหรับโลหะผสม C‑276 ให้ใช้ยาทาล้างผิว (pickling paste) หรือสารละลายล้างผิว (20% HNO₃ + 5% HF) เป็นเวลา 30–60 นาที แล้วล้างออกอย่างทั่วถึง ซึ่งจะช่วยยืดอายุการใช้งานได้อย่างมีนัยสำคัญ

6. ใช้การรับรองขั้นตอนการเชื่อม (Weld Procedure Qualification) พร้อมการทดสอบการกัดกร่อน

สำหรับการเชื่อมโลหะผสม C‑276 ที่มีความสำคัญสูง จำเป็นต้องรับรองขั้นตอนการเชื่อม (WPS) โดยใช้มาตรฐาน ASTM G28 วิธี A เกณฑ์การยอมรับคือ

  • อัตราการกัดกร่อน ≤ 0.5 มม./ปี (รหัสบางรายการอนุญาตให้เกิดการกัดกร่อนได้สูงสุดถึง 1.0 มม./ปี สำหรับการใช้งานที่ไม่สำคัญ)

หากตัวอย่างทดสอบของท่านเกินค่าดังกล่าว ให้ปรับพารามิเตอร์การเชื่อม (ลดปริมาณความร้อนที่ป้อนเข้า ลดอุณหภูมิระหว่างชั้น และเพิ่มไนโตรเจนลงในก๊าซป้องกัน) จนกว่าจะผ่านการทดสอบ

7. หลีกเลี่ยงการให้ความร้อนซ้ำหลายรอบ

การเชื่อมซ่อมและการเชื่อมแบบหลายชั้นทับบริเวณ HAZ เดียวกันนั้นมีความเสี่ยงสูงเป็นพิเศษ โดยแต่ละรอบของการให้ความร้อนจะทำให้โซนที่เคยเกิดการไวต่อการกัดกร่อนมาก่อนถูกให้ความร้อนซ้ำ ซึ่งมักทำให้สถานการณ์แย่ลง หากจำเป็นต้องเชื่อมซ่อม ให้ขูดเอารอยเชื่อมเดิมออกทั้งหมดแล้วใช้ขั้นตอนการเชื่อมใหม่ที่ผ่านการรับรองแล้ว


การเปรียบเทียบ C‑276 กับโลหะผสมอื่น ๆ – เหตุใดจึงยังคงมีคุณสมบัติดี

วิศวกรบางท่านเข้าใจผิดว่าโลหะผสม C‑276 นั้นไม่ไวต่อการเกิดการไวต่อการกัดกร่อนเลย ที่จริงแล้วไม่เป็นเช่นนั้น แต่ C‑276 มีความต้านทานต่อการไวต่อการกัดกร่อนได้ดีกว่าเหล็กกล้าไร้สนิมเกรด 304/316 อย่างมาก โปรดเปรียบเทียบ:

โลหะผสม กลไกการเกิดการไวต่อการกัดกร่อน ผลลัพธ์จากการเชื่อมโดยทั่วไป
304 SS การตกตะกอนของ Cr₂₃C₆ ที่อุณหภูมิ 550–850°C การกัดกร่อนตามแนวเกรนอย่างรุนแรง หากไม่ใช้เกรดคาร์บอนต่ำ (เช่น 304L) หรือเกรดที่มีการเสริมสารคงโครงสร้าง
316L SS เหมือนกัน (แต่การปล่อยคาร์บอนต่ำลงจะช่วยลดผลกระทบ) การกัดกร่อนระหว่างเกรนแบบอ่อน (Mild IGC) แต่มักยอมรับได้ในสภาวะที่ไม่เป็นกรดและมีคลอไรด์
C‑276 เฟส Mu ที่อุณหภูมิ 600–1000°C เกิดน้อยมากหากควบคุมปริมาณความร้อนที่ป้อนเข้าอย่างเหมาะสม; มักผ่านการทดสอบ ASTM G28 ได้โดยไม่ต้องทำการอบหลังเชื่อม (PWHT)
C‑22 มีความต้านทานมากกว่า (มีโมลิบดีนัมต่ำกว่า) การกัดกร่อนระหว่างเกรนแบบรุนแรง (IGC) เกิดขึ้นได้ยากมาก

สำหรับการเชื่อมวัสดุ C‑276 ส่วนใหญ่ด้วยกระบวนการ GTAW โดยใช้ปริมาณความร้อนที่ป้อนเข้าต่ำกว่า 1.2 กิโลจูล/มิลลิเมตร และระบายความร้อนระหว่างการเชื่อมแต่ละรอบ (interpass cooling) คุณจะพบว่า ไม่มีการกัดกร่อนระหว่างเกรนแบบตรวจจับได้ ตามมาตรฐาน ASTM G28 ปัญหาจะเกิดขึ้นเมื่อช่างเชื่อมปฏิบัติกับวัสดุ C‑276 เหมือนกับวัสดุ 316L กล่าวคือ ใช้ปริมาณความร้อนสูง ไม่ระบายความร้อนระหว่างการเชื่อมแต่ละรอบ และเชื่อมซ้ำหลายรอบบนวัสดุที่ยังร้อนอยู่


ตัวอย่างกรณีศึกษา: ท่อดูดซับก๊าซไอเสียที่ผ่านกระบวนการกำจัดกำมะถัน (Flue Gas Desulfurization: FGD)

ปัญหา: ท่อ C‑276 ชุดหนึ่ง (ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 2 นิ้ว ตามมาตรฐาน Schedule 40) ถูกเชื่อมเข้ากับหัวจ่ายสเปรย์ของระบบกำจัดก๊าซซัลเฟอร์ไดออกไซด์ (FGD) ช่างเชื่อมใช้แก๊สอาร์กอนบริสุทธิ์ 100% เป็นแก๊สป้องกัน ความร้อนที่ป้อนเข้าประมาณ 2.0 กิโลจูลต่อมิลลิเมตร และอุณหภูมิระหว่างการเชื่อมแต่ละชั้นไม่ได้ควบคุม (มักสูงกว่า 250°C) ท่อถูกติดตั้งโดยไม่ผ่านกระบวนการล้างกรด (pickling) หลังจากใช้งานมาแล้ว 8 เดือน ปรากฏรอยรั่วแบบรูเข็ม (pinhole leaks) ขึ้นอย่างแม่นยำตามบริเวณโซนที่ได้รับผลกระทบจากความร้อน (HAZ) ของรอยเชื่อม

การวิเคราะห์: การทดสอบตามมาตรฐาน ASTM G28 บนตัวอย่างรอยเชื่อมแสดงอัตราการกัดกร่อนเท่ากับ 8 มิลลิเมตรต่อปี (สูงกว่าขีดจำกัดที่กำหนดไว้ที่ 0.5 มิลลิเมตรต่อปีอย่างมาก) การวิเคราะห์โครงสร้างจุลภาค (metallography) พบเฟสเมียว (mu phase) ที่ขอบเกรนในโซน HAZ

การแก้ไข

  • รอยเชื่อมที่เหลือทั้งหมดถูกขัดออกทั้งหมดและเชื่อมใหม่โดยใช้ขั้นตอนการเชื่อมที่ผ่านการรับรอง (qualified WPS) โดยควบคุมความร้อนที่ป้อนเข้าที่ 0.9 กิโลจูลต่อมิลลิเมตร อุณหภูมิระหว่างการเชื่อมแต่ละชั้นไม่เกิน 120°C และใช้แก๊สป้องกันผสมอาร์กอนกับไนโตรเจน 2%

  • หลังการเชื่อม แต่ละบริเวณรอยเชื่อมจะผ่านกระบวนการล้างกรด (pickling) ด้วยเจลกรดไนตริก-ไฮโดรฟลูออริก

  • ตัวอย่างทดสอบชุดใหม่ผ่านการทดสอบ G28 ด้วยอัตราการกัดกร่อน 0.3 มิลลิเมตรต่อปี

ผลลัพธ์: หัวจ่ายที่ซ่อมแซมแล้วนี้ได้ดำเนินการผลิตมาแล้ว 4 ปี โดยไม่มีการรั่วซึมเพิ่มเติมอีก


การตรวจสอบและการทดสอบหลังการเชื่อม – ห้ามข้ามขั้นตอนนี้

สำหรับท่อ C‑276 ที่มีความสำคัญสูง จำเป็นต้องดำเนินการทดสอบต่อไปนี้หลังการเชื่อม:

การทดสอบ วัตถุประสงค์ เมื่อใดควรกำหนด
การตรวจสอบด้วยตาเปล่าภายใต้เลนส์ขยาย 10 เท่า ตรวจหาคราบสีจากการให้ความร้อน (heat tint), การเปลี่ยนสี, และรอยแตก รอยเชื่อมร้อยละ 100
การตรวจสอบด้วยสารซึมผ่าน (PT) ตามมาตรฐาน ASTM E165 รอยร้าวบนผิว (รวมถึงการกัดกร่อนตามแนวเกรนแบบระหว่างเกรน หรือ IGC ด้วย หากมีความรุนแรง) รอยเชื่อมร้อยละ 100
ASTM G28 วิธีการ A – การทดสอบด้วยเฟอร์ริกซัลเฟต ประเมินระดับความไวต่อการกัดกร่อนตามแนวเกรนแบบระหว่างเกรน (IGC) สำหรับการรับรองขั้นตอนการเชื่อม (WPS) และรอยเชื่อมจากการผลิตแบบสุ่ม (เช่น หนึ่งรอยต่อทุกๆ 50 รอยเชื่อม)
การตรวจสอบโครงสร้างจุลภาค (หลังการกัดกร่อนด้วยสารเคมี) ตรวจหาเฟสเมียว (mu phase) ที่ขอบเกรน สำหรับการรับรองขั้นตอนการเชื่อม (WPS) และรอยเชื่อมที่น่าสงสัย
การวิเคราะห์องค์ประกอบโลหะด้วยเทคนิค PMI ที่ผิวส่วนยอดของรอยเชื่อม (โดยใช้ OES ไม่ใช่ XRF) ยืนยันองค์ประกอบของลวดเชื่อม สำหรับโลหะผสมที่มีความสำคัญสูง; เครื่องวิเคราะห์ OES สามารถตรวจจับคาร์บอนและกำมะถันได้

สรุป: รายการตรวจสอบการป้องกันสำหรับการเชื่อมท่อ C‑276

  • ขั้นตอนการเชื่อมได้รับการรับรองแล้ว โดยใช้พลังงานความร้อน 0.5–1.2 กิโลจูล/มิลลิเมตร อุณหภูมิระหว่างชั้นไม่เกิน 120°C

  • แก๊สป้องกัน: อาร์กอน + ไนโตรเจน 2% (ก๊าซสำหรับผิวราก: อาร์กอนบริสุทธิ์)

  • ลวดเชื่อมเติม: ERNiCrMo‑4 (หรือ ERNiCrMo‑10 สำหรับระยะปลอดภัยเพิ่มเติม)

  • อุณหภูมิระหว่างการเชื่อม ตรวจสอบด้วยเครื่องวัดอุณหภูมิด้วยแสง; ให้ชิ้นงานเย็นตัวลงตามธรรมชาติ หรือใช้อากาศบังคับ

  • การเชื่อมแต่ละรอบ จำกัดให้น้อยที่สุด (หลีกเลี่ยงการซ่อมแซมซ้ำหลายครั้ง)

  • การล้างผิวหลังการเชื่อม ด้วยเจลหรือสารละลายกรดไนตริก/กรดไฮโดรฟลูออริก (HNO₃/HF)

  • การทดสอบคุณสมบัติ ตามมาตรฐาน ASTM G28 – ผ่านเกณฑ์ ≤0.5 มม./ปี

  • การทดสอบการผลิต – การทดสอบ G28 แบบสุ่มบนตัวอย่างรอยเชื่อม

  • เอกสาร – เอกสารรายงานผลการวิเคราะห์องค์ประกอบโลหะ (MTR) ของลวดเชื่อม ขั้นตอนการเชื่อม (WPS) รายงานการรับรองขั้นตอนการเชื่อม (PQR) รายงานการทดสอบ G28 และบันทึกผลการตรวจสอบองค์ประกอบโลหะด้วยเครื่อง PMI


บทสรุปสุดท้าย

Hastelloy C‑276 เป็นหนึ่งในโลหะผสมนิกเกิลที่เชื่อมได้ง่ายที่สุด แต่ก็ไม่ได้ทนต่อการกัดกร่อนระหว่างเม็ดผลึก (intergranular corrosion) อย่างสมบูรณ์แบบหากเชื่อมอย่างไม่ระมัดระวัง ประเด็นสำคัญคือ ต้องเข้าใจว่าปรากฏการณ์การไวต่อการกัดกร่อน (sensitization) ของโลหะชนิดนี้เกิดจากการตกตะกอนของเฟสเมียว (mu phase) ที่อุดมด้วยโมลิบดีนัม ในช่วงอุณหภูมิ 600–1000°C — ไม่ใช่จากคาร์ไบด์ของโครเมียม ดังนั้น จึงจำเป็นต้องควบคุมปริมาณความร้อนที่ป้อนเข้าขณะเชื่อม ควบคุมอุณหภูมิระหว่างชั้นของการเชื่อม (interpass temperature) ใช้ก๊าซป้องกันที่เสริมไนโตรเจน และต้องทำการรับรองขั้นตอนการเชื่อม (WPS) ด้วยการทดสอบตามมาตรฐาน ASTM G28 เสมอ เมื่อปฏิบัติตามแนวทางเหล่านี้แล้ว รอยเชื่อมท่อของโลหะผสม C‑276 จะให้ประสิทธิภาพในการใช้งานที่ทนต่อกรดและคลอไรด์ได้นานหลายทศวรรษ ตามชื่อเสียงอันโด่งดังของโลหะผสมชนิดนี้

ก่อนหน้า : การดัดท่อไร้รอยต่อแบบดูเพล็กซ์ 2205: รัศมีการดัดขั้นต่ำ การชดเชยการคืนตัวหลังการดัด (Springback Compensation) และการให้ความร้อนหลังการขึ้นรูปเย็น

ถัดไป : ท่อเหล็กดูเพล็กซ์แบบดัดตามสั่งสำหรับชุดขดลวดเชื่อมต่อใต้ทะเล (Subsea Jumper Spools): การควบคุมความคลาดเคลื่อนและข้อกำหนดการตรวจสอบโดยไม่ทำลาย (NDT) ตามมาตรฐาน API 17J

IT SUPPORT BY

ลิขสิทธิ์ © TOBO GROUP สงวนสิทธิ์ทั้งหมด  -  นโยบายความเป็นส่วนตัว

การสอบถาม อีเมล โทร. วาส สูงสุด