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
- ใบรับรองวัสดุของล็อตจริง: มาตรฐานวัสดุกำหนดขีดสูงสุดของธาตุ ไม่ได้บอกค่าจริง การคำนวณจากขีดสูงสุดให้ค่าที่สูงเกินจริงมาก การคำนวณจากค่าทั่วไปของเกรดให้ค่าที่อาจต่ำเกินจริง
- ใบรับรองที่ระบุเฉพาะ C กับ Mn: Method A ให้บวก 0.03 เพื่อเผื่อธาตุตกค้าง
- รอยต่อระหว่างเหล็กสองชนิด: ใช้ค่าที่สูงกว่า
- เนื้อเชื่อม: Method B ตั้งเงื่อนไขว่า CET ของโลหะชิ้นงานต้องสูงกว่าเนื้อเชื่อมอย่างน้อย 0.03 ถ้าไม่เป็นเช่นนั้น ให้คำนวณจาก CET ของเนื้อเชื่อมบวก 0.03
- เหล็กที่มีโบรอน: สูตร CE อาจใช้ไม่ได้
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
- เหล็กมี C 0.15 % Mn 1.35 % Cr 0.10 % Mo 0.05 % Ni 0.20 % Cu 0.15 % คำนวณ CE และ CET
- ผู้ขายเหล็กเสนอเกรดเทียบเท่าที่ “CE ไม่เกิน 0.45 เหมือนเดิม” WPS เดิมหา preheat ด้วย Method B ข้อมูลนี้พอให้ตัดสินใจหรือไม่ และต้องขออะไรเพิ่ม
แนวคำตอบ
- 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
- ไม่พอ CE กับ CET มาจากคนละสูตรและแปลงข้ามกันไม่ได้ เหล็กสองชนิดที่ CE เท่ากันมี CET ต่างกันได้ ต้องขอส่วนผสมเคมีจริงของล็อตเพื่อคำนวณ CET เอง และตรวจว่าธาตุทุกตัวอยู่ในช่วงที่ Method B ใช้ได้