จุดบกพร่องในงานเชื่อม

[Nanthawat (Modฯ)]

จุดบกพร่องในงานเชื่อม

 
ชนิดของความไม่สมบูรณ์ที่จะเกิดขึ้นในแนวเชื่อมมีมากมายหลายชนิดในที่นี้จะขออธิบายเฉพาะชนิดที่พบเห็นมากๆเท่านั้น.

 
1.   ฟองอากาศ (Porosity)
 ฟองอากาศจะเกิดจากแก๊สภายในแนวเชื่อม หรือวัสดุที่โลหะงาน ไม่สามารถวิ่งออกมาข้างนอกได้ เนื่องจากการเย็นตัวขอโลหะ อาจจะเป็นรูปร่างลักษณะต่างๆ เช่นทรงกลม ทรงกระบอก ทั้งนี้จะขึ้นอยู่กับอัตราการเย็นตัวของโลหะและอัตราความเร็วของแก๊ส ฟองอากาศเป็นจุดเสียในงานเชื่อมที่ไม่ค่อยจะอันตรายมากนัก แต่ต้องขึ้นอยู่กับรูปร่างลักษณะ และทิศทางของแรงที่กระทำ ซึ่งสาเหตุอาจจะเกิดมาจากขบวนการเชื่อมแบบต่างๆ และอาจจะเกิดมากจากเนื้อของโลหะที่เชื่อมไม่สะอาด หรือส่วนผสมของลวดที่เติมไม่เหมาะสมกับโลหะงาน ฟองอากาศอาจจะเกิดออกซิเจนไฮโดรเจนได้ด้วย แต่ไฮโดรเจนนั้นอาจจะนำไปสู่การแตกร้าวที่แนวเชื่อมและส่วนที่มีผลเนื่องจากความร้อนได้ในภายหลัง
 
    1.a ฟองอากาศแบบกระจาย (Uniformly scattered porosity) เป็นลักษณะของฟองอากาศที่กระจายตัวอยู่ทั่วไป ทั้งภายในและภายนอกอาจเกิดจากเทคนิคการเชื่อมหรือวัสดุไม่ถูกต้อง หรือการเรียมรอยต่อไม่ถูกต้อง วิธีป้องกันก็คือปล่อยให้ชิ้นงานเย็นตัวช้าๆ อาจจะทำให้แก๊สหนีออกจากแนวเชื่อมได้ทัน
 
    1.b ฟองอากาศแบบรวมกลุ่ม (Cluster porosity) ฟองอากาศแบบนี้จะอยู่บริเวณร่องของรอยบาก ส่วนใหญ่จะเกิดตอนเริ่มต้นหรือรอยต่อของการเชื่อมไฟฟ้า
 
    1.c ฟองอากาศตามแนวยาว (Linear porosity)  เป็นฟองอากาศที่เกิดขึ้นตามแนวยาว บ่อยครั้งจะเกิดบริเวณผิวหน้าของรอยเชื่อมและตรงรอยต่อระหว่างแนวเชื่อม กับวัสดุงานหรือบริเวณใกล้รากของแนวเชื่อม ส่วนใหญ่เกิดจากความสกปรกของรอยต่อ
 
    1.d ฟองอากาศเป็นโพรง (Piping porosity) รูปร่างเป็นโพรงยาวส่วนใหญ่เกิดบริเวณของแนวเชื่อมแบบฟิลเลท (fillet weld) อาจจะทะลุขึ้นมาบนผิวหนังแนวเชื่อมได้ หรืออยู่ภายใต้แนวเชื่อมได้ และอาจจะพบยาวมากในกรรมวิธีการเชื่อมแบบ Electroslag

 
2. สารมลทินฝังใน (Slag inclusion)
    2.a สารมลทินฝังใน (Slag inclusion) เกิดจาการรวมตัวของสารที่ไม่ใช่โลหะฝังอยู่ในแนวเชื่อมหรือระหว่างแนวเชื่อมกับโลหะชิ้นงาน จะพบได้ในงานเชื่อมไฟฟ้า อันเป็นผลมาจากความผิดพลาดทางด้านเทคนิคการเชื่อม หรือการออกแบบที่ไม่ถูกต้องหรือชิ้นงานสกปรก เพราะปกติ สแลก จะลอยขึ้นสู่ผิวหน้าแต่บ้างครั้งอาจจะถูกปิดกั้นโดยน้ำโลหะ ทำให้ฝังตัวอยู่ในแนวเชื่อม 
 
    2.b ทังสเตนฝังในรอยเชื่อม (Tungsten inclusion) เกิดจากทังสเตนฝังอยู่ในรอยเชื่อมของกระบวนการเชื่อมทิก (GTAW) ในกระบวนการนี้จะใช้ทังสเตนเป็นตัวอาร์คกับชิ้นงานเพียงอย่างเดียวจะเป็นการเชื่อมแบบไม่สิ้นเปลืองลวดเชื่อม (Non-Consumable electrode) ในทางปฏิบัติน่าจุ่มทังสเตนลงในบ่อหลอมละลาย หรือใช้กระแสไฟสูงเกินไป จะทำให้ทังสเตนหักฝังอยู่ในรอยเชื่อม ทังสเตนจะจมอยู่ในรอยเชื่อมเพราะหนักกว่าเหล็กและอลูมิเนียม ถ้านำชิ้นงานไปตรวจสอบโดยใช้การถ่ายภาพรังสี จะเห็นเป็นสีขาวบนฟิล์ม
 

3.  การหลอมละลายไม่สมบูรณ์ (Incomplete Fusion)
การหลอมละลายไม่สมบูรณ์เป็นผล มากจากเทคนิคการเชื่อม รวมทั้งการเตรียมรอยต่อไม่ถูกต้อง หรือการออกแบบแนวเชื่อมไม่ดี หรือเกิดจากการให้ความร้อนไม่เท่ากันในขณะเชื่อม หรือมีออกไซด์เกิดขึ้นในขณะหลอมละลาย
 

4.  รอยต่อไม่หลอมละลาย (Incomplete penetration)
 เป็นลักษณะของการซึมลึกตรงรอยต่อไม่เพียงพอ อาจจะเกิดจากความร้อนไม่เพียงพอ หรือการออกแบบไม่ถูกต้อง เช่นบริเวณรอยต่อหนาเกินไป สำหรับรอยต่อที่ต้องการเชื่อมให้ซึมลึกตลอดความหนา อาจจะออกแบบให้เชื่อมข้างหลัง โดยก่อนที่จะเชื่อมข้างหลังต้องมีการเซาะร่อง (Gouging) หรือเจียระไนเสียก่อนหรืออาจจะออกแบบโดยใช้แผ่นประกอบหลัง (Backing bar)


5.  รอยกัดแหว่ง (Undercut)
   โดยทั่วไปแล้วเกิดจากเทคนิคการเชื่อมหรือใช้กระแสไฟมากเกินไป รอยกัดแหว่งส่วนใหญ่จะเกิดบริเวณรอยต่อระหว่างแนวเชื่อมกับโลหะชิ้นงานทั้งด้านหน้าและด้านรากแนวเชื่อม รอยกัดแหว่งนี้เป็นรอยบากซึ่งเป็นอันตรายเพราะจะเป็นแหล่งรวมความเค้น (Stress concentrator)
 

6.  รอยเชื่อมไม่เต็ม (Underfill)
คือ รอยเชื่อมไม่เต็มอาจจะเป็นด้านหน้า หรือด้านรากแนวเชื่อม เป็นผลมาจากช่างเชื่อมไม่เติมให้เต็ม หรือเชื่อมไม่ถูกต้องตามแผนการเชื่อม


7.  รอยพอกเกย (Overlap)
   คือ ส่วนของรอยเชื่อมพอกเกยออกมาจากแนวเชื่อม โดยที่ไม่หลอมละลาย อาจจะเกิดที่ด้านหน้าหรือด้านรากของแนวเชื่อม เป็นผลมาจากการควบคุมการเชื่อมไม่ดี หรือวัสดุเติมไม่ถูกต้อง หรือผิวหน้าของวัสดุมีออกไซด์ รอยพอกเกยเป็นจุดบกพร่องที่ผิวหน้าและเป็นรอยบาก (Notch) ที่จะทำให้เกิดการรวมความเค้น
 

8.  รอยแยกชั้น (Laminations)
    ส่วนใหญ่จะเกิดตามยาวของวัสดุ ปกติจะพบที่กึ่งกลางของชิ้นงาน อาจจะตรวจได้โดยใช้คลื่นเสียงความถี่สูง และถ้าเกิดรอยแยกชั้นออกมาที่บริเวณ หน้าตัดของชิ้นงาน อาจตรวจสอบด้วยสารแทรกซึม หรืออนุภาคแม่เหล็กได้ รอยแยกชั้นอาจเกิดมาจากฟองอากาศ โพรงอากาศจากการหดตัว สารมลทินฝังในเมื่อผ่านการรีดจะทำให้จุดบกพร่องเหล่านี้แบนราบขนานไปทิศทางของแนววัสดุที่มีรอยแยกชั้น ภายในไม่สามารถรับแรงในแนวตั้งฉากกับความหนาได้
 

9.  รอยแยกชั้นแบบเป็นโพรง (Delamination)
  เป็นการแยกออกจากกันของรอยแยกชั้นอันเนื่องมาจากรอยแยกชั้น (Lamination) ความเค้นอาจมาจากการเชื่อมหรือเกิดจากแรงภายนอก การแยกชั้นออกจากกันอาจจะตรวจพบได้ที่ขอบด้านความหนาของชิ้นงาน หรือตรวจด้วยอุลตราโซนิค ด้วยหัวตรวจสอบแบบตรง (Normal probe) รอยบกพร่องแบบนี้ไม่สามารถรับแรงดึงในแนวตั้งฉากกับความหนาได้เช่นกัน


10.  รอยตะเข็บและรอยเกย (Seam and Laps)
คือ จะเกิดตามความยาวของโลหะอาจพบได้ในการผลิตเหล็ก ถ้ารอยตะเข็บและรอยเกยขนานไปกับทิศทางความเค้น จะไม่ค่อยอันตรายเท่าไร แต่ถ้ารอยตะเข็บและรอยเกยตั้งฉากกับความเค้น จะทำให้เกิดรอยร้าวได้ รอยตะเข็บและรอยเกยจะอยู่บนผิวหน้างาน ในการเชื่อมอาจจะไปเชื่อมตรงบริเวณรอยตะเข็บ และรอยเกย อาจจะเกิดรอยแตกได้
 

11.  รอยฉีกขาดของเนื้อโลหะ (Lamellar tears)
   คือ รอยฉีกเป็นขั้นบนไดในเนื้อโลหะชิ้นงาน อาจจะเกิดจากความเค้นในทิศทางตามความหนาจากการเชื่อม และสาเหตุจากมีสารมลทินที่ไม่ใช่เหล็ก อยู่ในวัสดุโลหะงาน ซึ่งยาวไปตามแนวรีด เมื่อเกิดแรงหดตัวหรือแรงดึงจากการเชื่อมก็อาจฉีกขาดตามแนวทิศทางการรีด
 

12.  รอยแตก (Crack)
รอยแตกสามารถเกิดขึ้นได้ในเนื้อเชื่อม และโลหะชิ้นงานจะเกิดขึ้นเมื่อได้รับความเค้นสูง เหนือจุดความแข็งแรงของวัสดุ (Ultimate Strength) โดยทั่วไปรอยแตกจะเกิดจากความเค้นในรอยเชื่อม หรือในวัสดุงาน หรือความเค้นอันเกิดจากการออกแบบแนวเชื่อมที่ทำให้เกิดรอยบาก (Notch) และรอยแตกยังอาจเกิดจากไฮโดรเจนที่แทรกตัวอยู่ในรอยเชื่อมและวัสดุงานและจะเกิดกับวัสดุที่เปราะหรือวัสดุที่มีสภาวะพลาสติกน้อย (Plastic Deformation)รอยแตก (Crack) รอยแตกอาจจะแบ่งออกเป็นรอยแตกร้อน และรอยแตกเย็น (Hot Crack and Cold Crack) รอยแตกร้อนสาเหตุมาจากการเย็นตัวไม่เท่ากันอันเกิดมาจากจุดแข็งตัวของธาตุต่างๆ ไม่เท่ากัน รอยแตกเย็นจะเ.กิดหลังจากโลหะเย็นตัวแล้ว อันเนื่องมาจากไฮโดรเจนรอยแตกระหว่างขอบเกรน ส่วนรอยแตกเย็นจะแตกระหว่างขอบเกรน หรืออาจจะแตกผ่าเกรนทิศทางของรอยแตก รอยแตกจะเกิดตามความยาวของแนวเชื่อม หรือตามขวางของแนวเชื่อม ขึ้นอยู่กับทิศทางจะเกิดขึ้น รอยแตกที่ขนานกับแกนของแนวเชื่อมจะเรียกว่า รอยแตกตามยาว(Longitudinal Crack) อาจจะเกิดกลางแนวเชื่อม หรือในเขตที่มีผลกระทบจากความร้อน (HAZ)ใกล้กับแนวเชื่อม รอยแตกตามขวาง (Transverse Crack) จะเกิดตั้งฉากกับแนวเชื่อมอาจจะแตกอยู่
ภายในแนวเชื่อม หรือเลยออกมาทางเขตที่ผลกระทบจากความร้อนในโลหะชิ้นงาน ในบางครั้งรอยแตกตามขวางจะเกิดที่โลหะชิ้นงานแต่ไม่แตกที่รอยเชื่อม

    12.a รอยแตกตามยาว (Longitudinal Cracks) อาจจะเกิดได้ในการเชื่อมแบบใต้ผงฟลั๊กช์  (Submerge Arc Welding) เพราะความเร็วในการเชื่อมสูง หรือบางครั้งอาจจะมีโพรงอากาศอยู่ภายใต้แนวเชื่อม รอยแตกตามยาวจะเกิดกับรอยเชื่อมขนาดเล็กกับชิ้นงานที่มีความหนามากๆ เพราะมีอัตราความเร็วของการเย็นตัวสูง

    12.b รอยแตกตามขวาง (Transverse Cracks) รอยแตกแบบนี้เกิดจากสาเหตุของการหดตัวตามความยาวของแนวเชื่อม ส่วนใหญ่จะเกิดกับวัสดุที่เปราะ

    12.c รอยแตกที่บ่อหลอมละลาย (Crater Cracks) เกิดบริเวณบ่อหลอมละลายตรงจุดหยุดลดเชื่อม บางครั้งอาจจะแตกเป็นรูปดาว (Star Cracks) หรือมีรูปร่างอื่นๆ ก็ได้ เช่น ตาข่าย (Network) จะเป็นรอยแตกแบบตื้นๆ เท่านั้น และเป็นรอยแตกแบบร้อน

    12.d รอยแตกที่โทรด (Throat Cracks) รอยแตกตะเป็นแบบยาวตามทิศทางของแนวเชื่อม จะปรากฏที่ผิวหน้ารอยเชื่อม ปกติจะเป็นรอยแตกแบบร้อนแต่ก็ไม่เสมอไป

    12.e รอยแตกที่โท (Toe Cracks) โดยทั่วๆ ไปจะเป็นรอยแตกเย็น จะเกิดจากความเครียดในการหดตัว จะเกิดบริเวณรอยต่อระหว่างแนวเชื่อมกับโลหะงาน เป็นผลมาจากการหดตัวบริเวณที่มีผลกระทบเนื่องจากความร้อน บางครั้งเกิดจากโลหะชิ้นงานไม่มีคุณสมบัติทนแรงดึงตามขวาง ซึ่งแรงดึงมาจากการหดตัวจากการเชื่อม

    12.f รอยแตกที่ราก (Root Cracks) จะเป็นรอยแตกตามยาวที่รากของแนวเชื่อมอาจเป็นรอยแตกร้อนหรือรอยแตกเย็นก็ได้

    12.g รอยแตกใต้แนวเชื่อม และเขตที่มีผลกระทบเนื่องจากความร้อน (Under bead And Heat Affected Zone Cracks) จะเป็นรอยแตกแบบเย็นที่เขตที่มีผลกระทบเนื่องจากความร้อนของเนื้อโลหะงาน ปกติจะเกิดขึ้นเป็นช่วงสั้นๆ แต่ก็อาจเกิดแตกต่อเนื่องได้เช่นกัน รอยแตกใต้แนวเชื่อมอาจจะเกิดขึ้นเนื่องจากไฮโดรเจน ทำให้โครงสร้างมีความเปราะสูง และความเค้นตกค้างปกติจะแตกใต้แนวเชื่อมในบริเวณเขตที่มีผลกระทบจากความร้อนเนื่องจากมีความเค้นสูง
 

13. โทรดไม่เพียงพอ (Insufficient Throat)
  คือผิวหน้าของรอยเชื่อมฟิลเลท (fillet weld) เป็นหลุมลึก ต่ำกว่ามาตรฐานกำหนด เกิดจากช่างเชื่อมและการเติมลวดเชื่อมไม่พอ

   
14. รอยเชื่อมนูนเกินไป (Convexity And Weld Reinforcement)
   คือ รูปทรงแนวเชื่อมฟิลเลท (fillet weld) นูนเกินไป ส่วนในรอยเชื่อมแบบบากร่อง (Groove) แนวเชื่อมจะสูงนูนจากโลหะชิ้นงานมากไป
 

15. ขาแนวเชื่อมไม่พอ (Insufficient Leg)
          ขาของแนวเชื่อมมีขนาดต่ำกว่าที่กำหนด
 






ที่มา...
 - www.craft-skill.com/จุดบกพร่องในงานเชื่อม