เหตุใดการเชื่อมท่อเหล็กสแตนเลสมาร์เทนซิติกจึงมีความไวต่อการแตกร้าวด้วยความเย็นสูง

ในกลุ่มผลิตภัณฑ์สแตนเลส ท่อเหล็กสแตนเลสมาร์เทนซิติก มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในภาคการผลิตน้ำมัน เคมี และเครื่องจักรกล เนื่องจากมีความแข็งแรงและความแข็งเป็นพิเศษ อย่างไรก็ตาม ในระหว่างกระบวนการเชื่อม วัสดุนี้มักเผชิญกับปัญหาที่ท้าทาย— การแคร็กเย็น หรือที่เรียกว่าการแคร็กล่าช้า รอยแตกเหล่านี้มักปรากฏขึ้นระหว่างกระบวนการทำความเย็นจนถึงอุณหภูมิห้องหรือหลังจากช่วงระยะเวลาหลังการเชื่อม ซึ่งทำให้ปกปิดและทำลายล้างได้สูง

บทความนี้ให้คำอธิบายเชิงลึกเกี่ยวกับสาเหตุที่แท้จริงของการแตกร้าวด้วยความเย็นในการเชื่อมท่อสเตนเลสมาร์เทนซิติกจากมุมมองของวัสดุศาสตร์และวัฏจักรความร้อนในการเชื่อม

ความสามารถในการแข็งตัวและโครงสร้างจุลภาคที่เปราะ

ลักษณะสำคัญของ เหล็กกล้าไร้สนิมมาร์เทนซิติก มีความสามารถในการแข็งตัวสูง เนื่องจากมีความเข้มข้นสูงของ คาร์บอน และ โครเมียม ในองค์ประกอบทางเคมี โลหะเชื่อมและโซนได้รับผลกระทบความร้อน (HAZ) มีแนวโน้มที่จะสร้างโครงสร้างมาร์เทนซิติกหยาบอย่างมาก หลังจากการทำความร้อนที่อุณหภูมิสูงของวงจรความร้อนในการเชื่อม แม้ว่าจะเย็นลงในอากาศก็ตาม

ในขณะที่โครงสร้างจุลภาคของมาร์เทนซิติกที่ดับแล้วนี้มีความแข็งสูงมาก ความเหนียว และ toughness are remarkably low, resulting in significant brittleness. When a welded joint lacks sufficient deformation capacity to absorb thermal stress, minor triggers can lead to brittle fracture, which serves as the physical foundation for cold cracking.

กลไกของการแตกตัวที่เกิดจากไฮโดรเจน

ในด้านการเชื่อมนั้น การแคร็กที่เกิดจากไฮโดรเจน เป็นอาการที่พบบ่อยที่สุดของการแตกร้าวจากความเย็น เหล็กกล้าไร้สนิมมาร์เทนซิติกมีความไวต่อไฮโดรเจนสูง:

แหล่งที่มาของไฮโดรเจน : ในระหว่างการเชื่อม ความชื้นในส่วนโค้ง การเคลือบอิเล็กโทรดที่ชื้น หรือการสลายคราบน้ำมันบนมุมเอียงสามารถนำอะตอมไฮโดรเจนจำนวนมากเข้าไปในสระหลอมเหลวได้

การสะสมไฮโดรเจน : เมื่ออุณหภูมิลดลง ความสามารถในการละลายของไฮโดรเจนในเหล็กจะลดลงอย่างรวดเร็ว เนื่องจากการบิดเบี้ยวของโครงตาข่ายอย่างรุนแรงในโครงสร้างมาร์เทนซิติก อะตอมของไฮโดรเจนจึงแพร่กระจายและสะสมได้ง่ายในบริเวณที่มีความเข้มข้นของความเครียด เช่น ปลายเชื่อมหรือราก

ผลกระทบจากแรงกดดัน : อะตอมไฮโดรเจนที่สะสมรวมกันเป็นโมเลกุลไฮโดรเจนที่ข้อบกพร่องระดับจุลภาค ทำให้เกิดแรงดันโมเลกุลขนาดมหึมา เมื่อซ้อนทับกับความเค้นตกค้างในการเชื่อม จะทำให้เกิดการแตกร้าวโดยตรง

ความเครียดจากการเชื่อมที่ตกค้างอย่างมีนัยสำคัญ

การเชื่อมเป็นกระบวนการทำความร้อนและความเย็นเฉพาะจุดที่ไม่สม่ำเสมอ เหล็กกล้าไร้สนิมมาร์เทนซิติก Tube มีค่าการนำความร้อนต่ำและมีค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนสูง

ในระหว่างการทำความเย็น มีการไล่ระดับอุณหภูมิขนาดใหญ่ระหว่างผนังด้านในและด้านนอกของท่อ นอกจากนี้ เนื่องจากการเปลี่ยนแปลงของมาร์เทนซิติกจะมาพร้อมกับการขยายตัวของปริมาตร ความเครียดในการเปลี่ยนแปลงเฟสที่ซับซ้อนจึงเกิดขึ้น สำหรับท่อที่มีผนังหนา ความยับยั้งชั่งใจ ความเครียดของข้อต่อสูงมาก เมื่อความเค้นดึงที่เกิดจากการหดตัวด้วยความร้อนและการเปลี่ยนเฟสเกินความแข็งแรงของการแตกหักทันทีของวัสดุ รอยแตกร้าวที่เกิดจากความเย็นจะเกิดขึ้นและแพร่กระจายทันที

แนวโน้มการใช้งานและการเชื่อมเหล็กกล้าไร้สนิมมาร์เทนซิติกปี 2026

ในขณะที่อุตสาหกรรมทั่วโลกก้าวไปสู่ความแม่นยำและความชาญฉลาด ตลาดในปี 2569 แสดงให้เห็นถึงแนวโน้มต่อไปนี้:

ความนิยมของเหล็กซุปเปอร์มาร์เทนซิติก : เพื่อแก้ปัญหาการเชื่อมของท่อเหล็กมาร์เทนซิติกแบบดั้งเดิม คาร์บอนต่ำ นิกเกิลสูง เหล็กกล้าไร้สนิมซุปเปอร์มาร์เทนซิติก กำลังกลายเป็นกระแสหลัก วัสดุนี้ช่วยลดแนวโน้มการแข็งตัวได้อย่างมากด้วยการปรับองค์ประกอบให้เหมาะสม ซึ่งช่วยเพิ่มเสถียรภาพในการเชื่อมของท่อทางไกลในภาคสนามได้อย่างมาก

ระบบอัตโนมัติและการเชื่อมด้วยเลเซอร์ไฮบริด : ด้วยเทคโนโลยีการเชื่อมด้วยหุ่นยนต์ที่กำลังจะครบกำหนดในปี 2569 การเชื่อมแบบไฮบริดอาร์กด้วยเลเซอร์จึงถูกนำไปใช้อย่างกว้างขวางกับท่อมาร์เทนซิติกคุณภาพสูง กระบวนการที่มีความหนาแน่นพลังงานสูงนี้ช่วยลดระยะเวลาการพำนักในเขตที่ได้รับความร้อน ซึ่งช่วยลดการสร้างโครงสร้างจุลภาคแบบหยาบ

การตรวจสอบปริมาณไฮโดรเจนแบบดิจิทัล : เครื่องเชื่อมอัจฉริยะรุ่นใหม่สามารถตรวจสอบความชื้นและปริมาณไฮโดรเจนในบรรยากาศการเชื่อมได้แบบเรียลไทม์ พวกเขาใช้แบบจำลองข้อมูลเพื่อคาดการณ์ความเสี่ยงจากการแตกร้าวเนื่องจากความเย็น เพื่อให้ได้การผลิตที่มีข้อบกพร่องเป็นศูนย์ที่แหล่งที่มาของกระบวนการ