ไฮโดรเจนเข้าสู่เนื้อเชื่อมจากลวด ฟลักซ์ แก๊ส และความชื้น มาตรฐานระบุว่าการลดไฮโดรเจนเป็นวิธีกันรอยร้าวที่ได้ผลแน่นอนที่สุด และเป็นวิธีที่ไม่ต้องเผาแก๊สแม้แต่ลิตรเดียว
อาร์กแยกน้ำและสารประกอบไฮโดรคาร์บอนออกเป็นอะตอมไฮโดรเจน ซึ่งละลายในโลหะหลอมเหลวได้มาก เมื่อโลหะแข็งและเย็นลง ความสามารถในการละลายลดลงมาก ไฮโดรเจนส่วนเกินจึงแพร่ออกจากเนื้อเชื่อมไปยัง HAZ และออกสู่ผิว ถ้ารอยเชื่อมเย็นถึงอุณหภูมิห้องก่อนที่ไฮโดรเจนจะออกไปพอ และบริเวณนั้นแข็งและรับความเค้นอยู่ รอยร้าวจะเกิดตามมาภายในไม่กี่ชั่วโมงถึงหลายวัน
วัดและจัดระดับอย่างไร
ปริมาณที่ใช้คือไฮโดรเจนที่แพร่ได้ หน่วยเป็นมิลลิลิตรต่อเนื้อเชื่อม 100 กรัม วัดตาม ISO 3690 ผู้ผลิตลวดเป็นผู้ระบุค่าตามสภาพการส่งมอบและการอบที่กำหนด Method A จัดเป็นห้าระดับ
| ระดับ | ไฮโดรเจน (ml/100 g) | กระบวนการที่มักอยู่ในระดับนี้ |
|---|---|---|
| A | เกิน 15 | ลวดหุ้มฟลักซ์ชนิด rutile และ cellulosic |
| B | เกิน 10 ถึง 15 | ลวดหุ้มฟลักซ์ชนิด basic ลวดไส้ฟลักซ์ และ submerged arc ตามการจัดชั้นของผู้ผลิต |
| C | เกิน 5 ถึง 10 | เช่นเดียวกับ B และเป็นระดับที่พบบ่อยของ submerged arc |
| D | เกิน 3 ถึง 5 | ลวดตันของ MIG/MAG และ TIG และลวดชนิดอื่นที่ผู้ผลิตจัดชั้นถึงระดับนี้ |
| E | ไม่เกิน 3 | ใช้ได้เมื่อมีการประเมินเฉพาะเท่านั้น |
ไฮโดรเจนมีค่าเท่ากับ preheat กี่องศา
สูตรของ Method B แยกผลของแต่ละตัวแปรออกจากกันได้ ส่วนของไฮโดรเจนคือ 62 × HD0.35 − 100 องศาเซลเซียส
| ไฮโดรเจน HD (ml/100 g) | 3 | 5 | 10 | 15 |
|---|---|---|---|---|
| ส่วนของ preheat จากไฮโดรเจน (°C) | -9 | +9 | +39 | +60 |
การเปลี่ยนจากลวดที่ให้ไฮโดรเจน 15 ml/100 g เป็น 5 ml/100 g ลด preheat ที่ต้องการลงประมาณ 51 °C โดยไม่เปลี่ยนอย่างอื่น และผลนี้แรงขึ้นที่ไฮโดรเจนต่ำ การลดจาก 5 เหลือ 3 ให้ผลอีกประมาณ 18 °C
ตัวเลขนี้คือเหตุผลทางเศรษฐศาสตร์ของลวดไฮโดรเจนต่ำ ส่วนต่างราคาลวดเทียบได้กับค่าแก๊ส ค่าแรง และเวลาของการ preheat ที่สูงขึ้นหลายสิบองศาทุกรอยต่อ
ระดับของลวดเป็นคำสัญญาที่มีเงื่อนไข
ลวดระดับ D ให้ผลระดับ D ต่อเมื่อถูกเก็บและอบตามที่ผู้ผลิตกำหนด EN 1011-2 จึงวางข้อแนะนำเรื่องการจัดการลวดไว้ในข้อหลักของมาตรฐาน
- ทำตามเงื่อนไขการเก็บและการอบของผู้ผลิต และผู้ผลิตงานเชื่อมควรแสดงได้ว่าทำตามจริง (EN 1011-2 C.2.3.1)
- นำลวดออกจากภาชนะเดิมก่อนอบ และป้องกันความชื้นหลังออกจากตู้
- เมื่อต้องคุมไฮโดรเจน ให้จ่ายลวดแก่ช่างในกระบอกอุ่นหรือภาชนะปิด
- ตู้อบต้องมีเครื่องวัดอุณหภูมิ
- ลวดที่บรรจุสุญญากาศหรือกันความชื้น ให้ถามผู้ผลิตว่าต้องอบเพิ่มหรือไม่
ที่ระดับ E ไฮโดรเจนจากลวดต่ำจนแหล่งอื่นเริ่มมีน้ำหนัก มาตรฐานให้คิดถึงไฮโดรเจนจากแก๊สปกคลุมและความชื้นในอากาศด้วย
เร่งให้ออกหลังเชื่อม
ไฮโดรเจนแพร่ออกได้เร็วในช่วงประมาณ 300 ถึง 100 °C การทำให้รอยเชื่อมอยู่ในช่วงนี้นานขึ้นจึงลดไฮโดรเจนที่เหลือ มีสองระดับ ระดับแรกคือรักษาอุณหภูมิ interpass ต่ำสุดไว้หลังเชื่อมเสร็จ ระดับที่สองคือเพิ่มอุณหภูมิเป็น 200 ถึง 300 °C ทันทีก่อนที่รอยเชื่อมจะเย็นต่ำกว่า interpass ต่ำสุด และคงไว้อย่างน้อย 2 ชั่วโมง งานหนาใช้อุณหภูมิปลายบนและเวลานานขึ้น
post-heating เหมาะเช่นกันเมื่อต้องปล่อยให้รอยต่อที่เชื่อมยังไม่เต็มเย็นลง เพราะรอยต่อที่เติมไม่เต็มมีหน้าตัดรับแรงน้อยและมีรอยบากที่ราก
เวลารอก่อนตรวจ
รอยร้าวจากไฮโดรเจนเกิดช้า การตรวจทันทีหลังเชื่อมจึงให้ผลผ่านที่ไม่มีความหมาย EN 1011-2 ระบุว่าโดยทั่วไปต้องรออย่างน้อย 16 ชั่วโมงก่อนตรวจรับงานในสภาพหลังเชื่อม เวลานี้ลดได้สำหรับงานบางที่ความต้านแรงครากต่ำกว่า 500 N/mm² และต้องเพิ่มเมื่อหนาเกิน 50 mm หรือความต้านแรงครากเกิน 500 N/mm² เวลาที่ใช้ต้องบันทึกในรายงานการตรวจ ส่วนรอยเชื่อมที่ผ่านการอบไล่ไฮโดรเจนหรืออบคลายความเค้นแล้ว ไม่ต้องรอเพิ่ม
คำถามท้ายบท
- โรงงานใช้ลวดหุ้มฟลักซ์ชนิด rutile กับเหล็กหนา 40 mm และ preheat 100 °C ทุกรอยต่อ ถ้าจะลดต้นทุน preheat ควรเริ่มพิจารณาจากอะไร และต้องเปลี่ยนอะไรในระบบนอกจากชนิดลวด
- รายงาน MT ระบุวันที่ตรวจ แต่ไม่ระบุเวลาเชื่อมเสร็จ ผลตรวจนี้ใช้ยืนยันว่าไม่มีรอยร้าวจากไฮโดรเจนได้หรือไม่
แนวคำตอบ
- เริ่มจากไฮโดรเจน ลวด rutile อยู่ระดับ A ซึ่งเป็นระดับที่ต้องการ preheat สูงที่สุด การเปลี่ยนเป็นลวดไฮโดรเจนต่ำลดค่า preheat ที่ต้องการได้หลายสิบองศา สิ่งที่ต้องเปลี่ยนในระบบคือการเก็บ การอบ และการเบิกลวด บันทึกอุณหภูมิตู้อบ และการคำนวณ preheat ใหม่ลงใน WPS ที่ต้องรับรองตามข้อกำหนดของงาน
- ใช้ไม่ได้ รอยร้าวจากไฮโดรเจนเกิดช้า ผลตรวจมีความหมายต่อเมื่อรู้ว่าตรวจหลังเชื่อมเสร็จนานเท่าใด มาตรฐานกำหนดให้บันทึกเวลารอในรายงานการตรวจ