เหล็กคาร์บอนสูง

มองแล้วรู้

เหล็กที่ส่วนผสมอื่นเป็นไปตามกลุ่ม 1 แต่คาร์บอนเกิน 0.30 ถึง 0.85 % เป็นเหล็กของชิ้นส่วนเครื่องจักร เพลา เฟือง และราง งานเชื่อมกับเหล็กกลุ่มนี้ส่วนใหญ่เป็นงานซ่อมและงานพอกผิว

คาร์บอนเป็นธาตุที่มีผลต่อความแข็งของ HAZ มากที่สุด เหล็กกลุ่มนี้จึงได้มาร์เทนไซต์คาร์บอนสูงที่แข็งและเปราะ และวิธีหา preheat ทั้งสองของมาตรฐานครอบคลุมไม่ถึง

กลุ่มย่อยแบ่งตามคาร์บอน ธาตุผสมอื่นรวมกันสูงกว่ากลุ่ม 1 ได้เล็กน้อย คือ Cr + Mo + Ni + Cu + V ไม่เกิน 1 %

11.1 C เกิน 0.30 ถึง 0.35 % เช่น C35 และรวมเกรด ASTM ที่ใช้ทั่วไปหลายเกรดซึ่ง ISO/TR 20173 จัดไว้ที่นี่ เช่น A36 ส่วนใหญ่ และ A106 Gr.B

11.2 C เกิน 0.35 ถึง 0.5 % เช่น C45

11.3 C เกิน 0.5 ถึง 0.85 % เช่นเหล็กราง R260

ความเสี่ยงหลัก

• ร้าวจากไฮโดรเจน ในมาร์เทนไซต์คาร์บอนสูง แม้ไฮโดรเจนต่ำ
• HAZ แข็งและเปราะ
• ร้าวขณะแข็งตัว เพราะคาร์บอนจากโลหะชิ้นงานเจือเข้าเนื้อเชื่อม

อ่านแล้วเข้าใจ

อะไรกำหนดพฤติกรรมตอนเชื่อม

Method A ครอบคลุมเหล็กที่คาร์บอนไม่เกิน 0.25 % และ Method B ไม่เกิน 0.32 % เหล็กกลุ่ม 11 เกือบทั้งหมดจึงอยู่นอกทั้งสองวิธี แม้ค่า carbon equivalent ที่คำนวณได้จะยังอยู่ในช่วงตัวเลขของวิธี เหล็กที่มี C 0.45 % และ Mn 0.65 % ให้ CE ประมาณ 0.56 ก่อนบวก 0.03 สำหรับธาตุตกค้าง ซึ่งต่ำกว่าขีด 0.70 ของ Method A แต่คาร์บอนเกินช่วงที่ข้อมูลของวิธีรองรับไปเกือบเท่าตัว

ข้อนี้เป็นบทเรียนทั่วไปของการใช้สูตร ช่วงที่สูตรใช้ได้มีหลายเงื่อนไขพร้อมกัน การผ่านเงื่อนไขเดียวไม่ได้แปลว่าใช้ได้

เหล็ก ASTM ที่อยู่กลุ่ม 11 โดยไม่ใช่เหล็กคาร์บอนสูง

ISO/TR 20173 จัด A36 หกจากแปดรายการ A53 Gr.B A105 A106 Gr.B และ Gr.C และ A516 Gr.70 ไว้ในกลุ่มย่อย 11.1 เหล็กเหล่านี้คือเหล็กโครงสร้าง ท่อ และแผ่นภาชนะรับแรงดันที่ใช้มากที่สุดในงานที่อิงมาตรฐานอเมริกัน และในทางปฏิบัติมีคาร์บอนต่ำกว่า 0.30 % มาก

ISO/TR 20173 ให้เพียงเลขกลุ่ม ไม่ได้ให้เหตุผล คำอธิบายที่เข้าได้คือการจัดกลุ่มทำจากค่าที่มาตรฐานวัสดุกำหนด ไม่ได้ทำจากค่าของแผ่นจริง กลุ่ม 1 จำกัดคาร์บอนไม่เกิน 0.25 % ส่วนกลุ่ม 11 นิยามที่คาร์บอนเกิน 0.30 % ช่วงระหว่างสองค่านี้จึงไม่อยู่ในนิยามของกลุ่มใด เกรดที่มาตรฐานวัสดุยอมให้คาร์บอนเกิน 0.25 % ไม่เข้ากลุ่ม 1 และรายงานทางเทคนิคจัดไว้ในกลุ่มย่อย 11.1 แม้ค่าที่ยอมให้จะยังไม่ถึง 0.30 %

เลขกลุ่มมีผลต่อขอบเขตการรับรองขั้นตอนการเชื่อมและช่างเชื่อม ส่วนการกำหนดเงื่อนไขการเชื่อมต้องดูส่วนผสมจริงจากใบรับรองวัสดุ ถ้าคาร์บอนจริงไม่เกิน 0.25 % และ CE อยู่ในช่วง Method A ใช้ได้ตามปกติ ข้อความที่เหลือของหน้านี้ใช้กับเหล็กที่คาร์บอนจริงสูง

เมื่อไม่มีวิธีคำนวณ

มาตรฐานเปิดทางให้ใช้ขั้นตอนที่ต่างจากภาคผนวกได้ ถ้ามีหลักฐานว่าได้ผล สำหรับเหล็กกลุ่มนี้ หลักฐานคือการทดสอบขั้นตอนการเชื่อมบนเหล็กจริง ที่ความหนาและการยึดรั้งใกล้เคียงงานจริง เงื่อนไขที่ต้องกำหนดมาจากคันโยกชุดเดิมของภาค 1 แต่ต้องใช้ทุกตัวพร้อมกัน

ตัวแปรที่ WPS ต้องคุม

คาร์บอนกับรอยร้าวขณะแข็งตัว

มาตรฐานระบุว่ารอยร้าวขณะแข็งตัวถูกส่งเสริมโดยคาร์บอนที่เนื้อเชื่อมรับจากโลหะชิ้นงานเมื่อการเจือจางสูง สูตรประเมินของมาตรฐานใช้ได้เมื่อคาร์บอนในเนื้อเชื่อมไม่เกิน 0.23 % เนื้อเชื่อมบนเหล็กกลุ่ม 11 ที่หลอมลึกจึงออกนอกช่วงได้ง่าย แนวแรกที่สัมผัสโลหะชิ้นงานเป็นแนวที่เสี่ยงที่สุด

คิดต่อ

ถ้าเจอปัญหา ให้สงสัยระบบ

• งานซ่อมชิ้นส่วนเครื่องจักรทำโดยไม่รู้เกรดเหล็ก และไม่มีขั้นตอนตรวจส่วนผสมก่อนเชื่อม
• ค่า preheat มาจากสูตรที่คาร์บอนของเหล็กอยู่นอกช่วง
• งานซ่อมเร่งด่วนไม่มีเวลารอก่อนตรวจ ชิ้นส่วนจึงกลับเข้าใช้งานก่อนรอยร้าวปรากฏ

โยงไป Defect Atlas

คำถามท้ายหน้า

• เหล็กมี C 0.40 % และ Mn 0.75 % ไม่ระบุธาตุอื่น คำนวณ CE ตามวิธีของ Method A และบอกว่าใช้ Method A กับเหล็กนี้ได้หรือไม่
• ทำไมลวดออสเทนนิติกจึงช่วยได้เมื่อ preheat ที่พอทำไม่ได้ และยังเหลือความเสี่ยงใดที่ลวดชนิดนี้ไม่ได้แก้