Method A: อ่านจากกราฟ

วิธีแรกของ EN 1011-2 ให้คำตอบจากกราฟที่สร้างจากประสบการณ์การเชื่อมเหล็กคาร์บอน-แมงกานีสเป็นหลัก ผู้ใช้ไม่ต้องคำนวณมาก แต่ต้องมีมาตรฐานฉบับจริงอยู่ในมือ

ภาค 1 อธิบายตัวแปร ภาค 2 บอกว่าแต่ละวัสดุและแต่ละเงื่อนไขต้องคุมอะไร ภาคนี้ลงมือหาตัวเลข เริ่มจาก Method A ในภาคผนวก C.2 ของ EN 1011-2 ซึ่งครอบคลุมเหล็กไม่ผสม เหล็กเกรนละเอียด และเหล็กผสมต่ำ ที่ CE อยู่ระหว่าง 0.30 ถึง 0.70

หนังสือเล่มนี้ไม่ได้พิมพ์กราฟของมาตรฐานซ้ำ บทนี้จึงสอนขั้นตอนและวิธีอ่าน ส่วนค่าที่ใช้กับงานจริงต้องอ่านจากรูป C.2 ของมาตรฐานเอง

ข้อมูลสี่อย่างที่ต้องมีก่อนเปิดกราฟ

ขั้นตอน

1. กำหนดค่า CE ที่จะใช้
2. เลือกกระบวนการและลวดเบื้องต้น แล้วจัดระดับไฮโดรเจน
3. ระบุว่าเป็นรอยต่อชนหรือรอยเชื่อมฉาก
4. เลือกกราฟที่ตรงกับระดับไฮโดรเจนและ CE ถ้าไม่มีกราฟของ CE ค่านั้น ใช้กราฟของ CE ค่าถัดไปที่สูงกว่า
5. หา heat input ของแนวเล็กที่สุดในรอยต่อ
6. หาความหนารวม
7. ลงจุดบนกราฟ แล้วอ่านเส้น preheat ที่อยู่เหนือจุดหรือทางซ้ายของจุดถัดไปทันที ค่านั้นคือ preheat และ interpass ต่ำสุด

จุดที่อยู่ใต้หรือทางขวาของเส้น 20 °C ไม่ต้อง preheat จุดที่อยู่สูงขึ้นหรือไปทางซ้ายต้องใช้ค่า preheat ของเส้นถัดไปที่อยู่เหนือจุด กราฟจริงมีเส้น 0 °C อยู่ต่ำกว่าเส้น 20 °C อีกหนึ่งเส้น

ตัวอย่างของมาตรฐาน

มาตรฐานให้ตัวอย่างไว้หนึ่งชุด เหล็กมี CE 0.45 เชื่อมรอยต่อชนด้วยลวดหุ้มฟลักซ์ระดับไฮโดรเจน B แนวรากใช้ลวด 4 mm ประสิทธิภาพ 120 % เดินได้ประมาณ 260 mm ต่อแท่ง ซึ่งตารางของมาตรฐานให้ heat input ไม่ต่ำกว่า 1.2 kJ/mm ความหนารวม 50 mm ผลจากกราฟคือ preheat และ interpass ต่ำสุด 75 °C

ถ้าไม่ต้องการ preheat มาตรฐานให้ทางเลือกสองทางต่อจากนั้น ทางแรกคือย้อนอ่านกราฟเดิมว่า heat input ต่ำสุดเท่าใดจึงไม่ต้อง preheat ซึ่งในตัวอย่างนี้คือ 1.4 kJ/mm แล้วดูว่าทำได้จริงในท่าเชื่อมนั้นหรือไม่ ทางที่สองคือเปิดกราฟของระดับไฮโดรเจนที่ต่ำกว่า เพื่อดูว่าการเปลี่ยนลวด การอบลวดที่อุณหภูมิสูงขึ้น หรือการเปลี่ยนกระบวนการ ทำให้ไม่ต้อง preheat ที่ heat input ที่ยอมรับได้หรือไม่

คันโยกไฮโดรเจนในตัวเลข

ตาราง C.1 ของมาตรฐานให้ตัวอย่างความหนารวมสูงสุดที่เชื่อมได้โดยไม่ต้อง preheat ที่ CE 0.43 และ heat input 1.0 kJ/mm ค่านี้คือ 40 mm สำหรับระดับ A และ 100 mm สำหรับระดับ D ที่ CE 0.49 และเงื่อนไขเดียวกัน ค่าลดเหลือ 25 mm และ 50 mm

ตัวเลขชุดนี้บอกสามอย่างพร้อมกัน ลวดไฮโดรเจนต่ำเพิ่มความหนาที่เชื่อมได้โดยไม่ preheat ประมาณสองเท่าหรือมากกว่า CE ที่ต่างกันเพียง 0.06 ลดความหนานั้นลงเกือบครึ่ง และรอยเชื่อมฉากบนแผ่น 20 mm สามแผ่น ซึ่งมีความหนารวม 60 mm อยู่เกินขีดของระดับ A ที่ CE 0.43 แล้ว ทั้งที่แผ่นแต่ละแผ่นไม่หนา

คุม heat input ของลวดหุ้มฟลักซ์ด้วยความยาวแนว

ในงานลวดหุ้มฟลักซ์ ช่างเชื่อมไม่ได้วัดความเร็วเดิน มาตรฐานจึงให้คุม heat input ผ่านความยาวแนวที่ได้จากลวดหนึ่งแท่ง ยิ่งแนวสั้น heat input ยิ่งสูง สำหรับลวดที่ความยาวต่างจากตาราง มาตรฐานให้สูตร

ความยาวแนว = (เส้นผ่านศูนย์กลางลวด)² × L × F / heat input

L คือความยาวลวดที่ใช้ไป ปกติคือความยาวเดิมลบ 40 mm ของโคนลวด F ขึ้นกับประสิทธิภาพของลวด คือ 0.0368 ที่ประมาณ 95 % · 0.0408 ที่เกิน 95 ถึง 110 % · 0.0472 ที่เกิน 110 ถึง 130 % · 0.0608 ที่เกิน 130 %

ตรวจกับตัวอย่างของมาตรฐาน: ลวด 4 mm ยาว 450 mm ประสิทธิภาพ 120 % ที่ 1.2 kJ/mm ได้ 16 × 410 × 0.0472 / 1.2 = 258 mm ตรงกับค่าประมาณ 260 mm ในตัวอย่าง ความหมายหน้างานคือ ถ้าช่างเดินได้ยาวกว่านี้ต่อแท่ง heat input ต่ำกว่า 1.2 kJ/mm และ preheat ที่อ่านไว้ไม่พอ

สำหรับรอยเชื่อมฉากแนวเดียว

เมื่อแบบกำหนดรอยเชื่อมฉากแนวเดียวด้วยความยาวขาต่ำสุด มาตรฐานให้ตารางค่า heat input โดยประมาณตามความยาวขาและชนิดลวด เช่นขา 6 mm ด้วยลวดชนิดด่างประสิทธิภาพต่ำกว่า 130 % ให้ประมาณ 1.8 kJ/mm ค่าเหล่านี้ใช้กับความยาวขา ไม่ได้ใช้แปลงตรงเป็นขนาดคอ

เมื่อใดที่กราฟไม่พอ

มาตรฐานระบุว่าเงื่อนไขในกราฟมาจากประสบการณ์ และมีปัจจัยที่เพิ่มความเสี่ยงเกินกว่าที่กราฟคิดไว้ โดยยังบอกขนาดของผลเป็นตัวเลขไม่ได้

• การยึดรั้งสูง: ความหนาเกินประมาณ 50 mm และแนวรากของรอยต่อชนร่องสองด้าน
• เหล็ก CE ต่ำกับเนื้อเชื่อม: ในแผ่นหนาเกินประมาณ 50 mm และ heat input สูง รอยร้าวอาจย้ายไปเกิดในเนื้อเชื่อม
• เนื้อเชื่อมความแข็งแรงสูง: เนื้อเชื่อมผสม หรือเนื้อเชื่อมคาร์บอน-แมงกานีสที่แมงกานีสเกินประมาณ 1.5 %
• เหล็กสะอาดมาก: กำมะถันและออกซิเจนต่ำเพิ่มความสามารถชุบแข็ง HAZ อาจแข็งขึ้น

สำหรับกรณีเหล่านี้ มาตรฐานชี้ว่ามาตรการที่ได้ผลที่สุดคือลดไฮโดรเจน ด้วยการเปลี่ยนลวดหรือกระบวนการ หรือด้วย post-heating ซึ่งระยะ 2 ถึง 3 ชั่วโมงให้ผลในหลายกรณี และแนะนำให้ยืนยันด้วยการทดสอบที่จำลองรอยต่อจริง

เมื่อใดที่ผ่อนได้

• Preheat ทั้งชิ้น: ถ้าอุ่นทั้งชิ้นงาน หรืออุ่นกว้างกว่าสองเท่าของความกว้างที่มาตรฐานกำหนด ลดอุณหภูมิได้ในขอบเขตจำกัด
• ทางไหลของความร้อนถูกจำกัด: เช่นรอยต่อเกยที่ขอบยื่นยาวกว่าขารอยเชื่อมเพียงเล็กน้อย
• ลวดออสเทนนิติกหรือนิกเกิลสูง: ใช้เมื่อ preheat ให้พอทำไม่ได้ในทางปฏิบัติ
• รอยเชื่อมฉากที่ประกบสนิท: ช่องว่างไม่เกิน 0.5 mm

มาตรฐานไม่ได้ให้ตัวเลขว่าผ่อนได้เท่าใด การผ่อนทุกข้อจึงต้องมีหลักฐานรองรับ ตามหลักในบทที่ 5

คำถามท้ายบท

• ลวดหุ้มฟลักซ์ 3.2 mm ยาว 450 mm ประสิทธิภาพประมาณ 95 % ต้องเดินให้ได้ความยาวแนวไม่เกินเท่าใดต่อแท่ง จึงได้ heat input ไม่ต่ำกว่า 1.0 kJ/mm
• ช่างเชื่อมบอกว่า “ผมเดินได้ยาวกว่าที่ WPS กำหนด งานเสร็จเร็วกว่า” ในงานที่ preheat หามาจาก Method A คำพูดนี้หมายความว่าอะไร