Weldability Atlas · ภาค 1 · วิธีคิด

บทที่ 2

Carbon equivalent: เลขตัวเดียวที่สรุปส่วนผสม

ธาตุผสมทุกตัวทำให้เหล็กชุบแข็งได้ง่ายขึ้นไม่เท่ากัน carbon equivalent รวมผลของทุกธาตุเป็นค่าเดียวโดยเทียบกับคาร์บอน แต่มีมากกว่าหนึ่งสูตร และสองสูตรใช้แทนกันไม่ได้

คาร์บอนเป็นธาตุที่มีผลต่อความแข็งของ HAZ มากที่สุด ธาตุอื่นมีผลน้อยกว่าในสัดส่วนต่างกัน carbon equivalent จึงเขียนเป็นคาร์บอนบวกธาตุอื่นที่หารด้วยตัวเลข ตัวหารยิ่งมาก ธาตุนั้นยิ่งมีผลน้อย EN 1011-2 ใช้สองสูตร สูตรละวิธี

CE (Method A) CET (Method B)
สูตร C + Mn/6 + (Cr + Mo + V)/5 + (Ni + Cu)/15 C + (Mn + Mo)/10 + (Cr + Cu)/20 + Ni/40
ช่วงที่วิธีใช้ได้ 0.30 ถึง 0.70 0.2 ถึง 0.5
ที่มาของข้อมูล เหล็กคาร์บอน-แมงกานีสเป็นหลัก เหล็กผสมต่ำความแข็งแรงสูงเป็นหลัก
คาร์บอนของเหล็กที่ครอบคลุม 0.05 ถึง 0.25 % 0.05 ถึง 0.32 %

สองสูตรให้น้ำหนักธาตุต่างกันมาก แมงกานีสใน CE หารด้วย 6 แต่ใน CET หารด้วย 10 โครเมียมใน CE หารด้วย 5 แต่ใน CET หารด้วย 20 ค่าที่ได้จึงต่างกันเสมอ และต่างกันไม่เท่ากันในเหล็กแต่ละชนิด

เหล็กสองชนิด สองสูตร

เหล็ก ก (คาร์บอน-แมงกานีส) เหล็ก ข (ผสมต่ำ)
ส่วนผสม (%) C 0.18 · Mn 1.50 · Cr 0.05 · Ni 0.10 · Cu 0.10 C 0.12 · Mn 1.60 · Cr 0.30 · Mo 0.20 · Ni 0.50 · Cu 0.20
CE 0.45 0.53
CET 0.34 0.34

ส่วนผสมทั้งสองเป็นตัวอย่างสมมติเพื่อแสดงการคำนวณ

ถ้าดูจาก CE เหล็ก ข (0.53) ดูเสี่ยงกว่าเหล็ก ก (0.45) อย่างชัดเจน แต่ถ้าดูจาก CET สองชนิดนี้ใกล้กันมาก (0.34 กับ 0.34) เพราะ CET ให้น้ำหนักคาร์บอนมากกว่าธาตุผสม มาตรฐานจึงระบุว่าไม่ควรแปลงค่าระหว่าง CE กับ CET และต้องใช้ค่าของสูตรใดกับวิธีของสูตรนั้นเท่านั้น

ตัวเลขมาจากไหน

สิ่งที่ carbon equivalent ไม่ได้บอก

carbon equivalent บอกว่าเหล็กชุบแข็งได้ง่ายเพียงใด มันไม่ได้บอกว่ารอยต่อจะร้าวหรือไม่ เพราะการร้าวยังขึ้นกับไฮโดรเจน ความหนา heat input และการยึดรั้ง เหล็ก carbon equivalent ต่ำที่เชื่อมด้วยลวดชื้นบนแผ่นหนาร้าวได้ และเหล็ก carbon equivalent สูงที่เชื่อมด้วยเงื่อนไขครบไม่ร้าว

ข้อควรระวังอีกข้อคือเหล็กสมัยใหม่ที่กำมะถันต่ำมาก มาตรฐานระบุว่าการลดสิ่งเจือปนเพิ่มความสามารถชุบแข็งของเหล็ก และอาจเพิ่มความเสี่ยงรอยร้าวใน HAZ ขึ้นเล็กน้อย ผลนี้ไม่ปรากฏในค่า carbon equivalent

คำถามท้ายบท

แนวคำตอบ
  1. CE = 0.15 + 1.35/6 + (0.10 + 0.05)/5 + (0.20 + 0.15)/15 = 0.43 และ CET = 0.15 + (1.35 + 0.05)/10 + (0.10 + 0.15)/20 + 0.20/40 = 0.31
  2. ไม่พอ CE กับ CET มาจากคนละสูตรและแปลงข้ามกันไม่ได้ เหล็กสองชนิดที่ CE เท่ากันมี CET ต่างกันได้ ต้องขอส่วนผสมเคมีจริงของล็อตเพื่อคำนวณ CET เอง และตรวจว่าธาตุทุกตัวอยู่ในช่วงที่ Method B ใช้ได้