การพัฒนาขั้นตอนการเชื่อมท่อเหล็กกล้าคาร์บอนความแข็งแรงสูงเคลือบผิวด้านในด้วยเหล็กกล้าไร้สนิมเกรด 316 L โดยใช้ลวดเชื่อมที่มีคุณสมบัติเหนือกว่า

Welding Procedure Development for Welding of High Strength Carbon Steel Pipe Cladded with Austenitic Stainless Steel 316L by Using Overmatching Filler Metal

Name: นุศรา ติยะศรี

Name: Nusara Tiyasri

keyword: การเชื่อมท่อ

Abstract: งานวิจัยนี้เป็นการพัฒนาขั้นตอนการเชื่อมตามแนวยาวท่อโลหะเคลือบผิว (Clad pipe) เหล็กกล้าความ แข็งแรงสูงเคลือบผิวด้านในด้วยเหล็กกล้าไร้สนิมขนาดเล็ก ท่อโลหะเคลือบผิวที่ใช้ในการศึกษาเป็น เหล็กกล้าคาร์บอนความแข็งแรงสูงเกรดเทียบเท่า X65 เคลือบผิวด้วยเหล็กกล้าไร้สนิมเกรด 316L เนื่องจากความแตกต่างของสมบัติวัสดุที่รอยต่อเชื่อมและการเข้าถึงที่จำกัดในท่อขนาดเล็กทำให้เป็น อุปสรรคในการออกแบบและเลือกกระบวนการเชื่อม งานวิจัยนี้จึงได้ออกแบบรูปแบบรอยบากการ เชื่อมและลำดับการเชื่อมเพื่อหลีกเลี่ยงการแตกร้าวขณะที่แนวเชื่อมแข็งตัว ลวดเชื่อมที่มีสมบัติเหนือ กว่าที่มีส่วนประกอบของนิกเกิลเป็นหลักถูกนำมาใช้ในการเชื่อมวัสดุเคลือบผิวเหล็กกล้าไร้สนิมหรือ ด้านในของท่อ โดยลักษณะรอยต่อที่ใช้เป็นแบบรอยต่อรูปตัววีทั้งสองด้าน โดยไม่มีการลอกวัสดุ เคลือบผิวบริเวณรอยต่อออก เพื่อลดจำนวนแนวเชื่อมด้านในท่อให้น้อยที่สุด ขั้นตอนในการเชื่อม เริ่มด้วยการเชื่อมด้านนอกหรือด้านเหล็กกล้าคาร์บอนด้วยลวดเชื่อมเหล็กกล้าความเข็งแรงสูงโดย ใช้กระบวนการเชื่อม SMAW และ SAW จากนั้นเชื่อมด้านเหล็กกล้าไร้สนิมด้วยลวดเชื่อมที่มีนิก เกิลเป็นส่วนประกอบหลัก ตามมาตรฐาน AWS A5.14 ERNiCrMo-3 ทั้งนี้การทดลองเชื่อมด้านวัสดุ เคลือบผิวเหล็กกล้าไร้สนิมด้วยกระบวนการเชื่อมที่แตกต่างกันสองแบบดังนี้ แบบแรกเชื่อมสอง แนวเชื่อมด้วยสองกระบวนการ GTAW และตามด้วย GMAW-p แบบที่สองเชื่อมด้วยกระบวนการ SAW เพียงแนวเชื่อมเดียว ผลที่ได้ปรากฎพบรอยแตกร้าวที่กึ่งกลางของแนวเชื่อมด้วยวัสดุเคลือบ ผิวเหล็กกล้าไร้สนิมที่เชื่อมด้วยวิธี SAW โดยรอยแตกที่พบนั้นเกิดขึ้นเนื่องการใช้ปริมาณความร้อน สูงในกระบวนการเชื่อม SAW ในขณะที่กระบวนการ GTAW และ GMAW-p ให้แนวเชื่อมที่สมบูรณ์ และจากการทดสอบสมบัติแนวเชื่อมที่ได้พบว่า ค่าความเค้นแรงดึงของแนวเชื่อมมีค่าสูงกว่าตัววัสดุ และลักษณะการขาดของชิ้นงานเป็นแบบเหนียว ทั้งนี้ทดสอบความเหนียวของแนวเชื่อมทดสอบโดย การทดสอบความเหนียวด้วยแรงกระแทกที่ -10 องศาเซลเซียส ซึ่งเป็นอุณหภูมิต่ำสุดที่ใช้ในการ ออกแบบ พบว่าค่าการดูดซับพลังงานโดยเฉลี่ยสูงกว่า 100J นอกจากนี้ยังได้ศึกษาความแข็งตลอด หน้าตัดของแนวเชื่อมและบริเวณกระทบร้อน ตลอดจนสมบัติการต้านการกัดกร่อนแบบ Intergranular corrosion เพื่อตรวจสอบสมบัติการต้านการกัดกร่อนในบริเวณรอยเชื่อมและบริเวณ กระทบร้อน ซึ่งจากการทดสอบไม่พบการกัดกร่อนบนชิ้นงานเห็นได้ว่า GTAW and GMAE-pulse ให้รอยเชื่อมที่เป็นไปตามข้อกำหนดของมาตรฐานการผลิตท่อวัสดุเคลือบผิวสำหรับการขนส่ง นอกจากนี้ขั้นตอนการเชื่อมท่อขนาดเล็กที่พัฒนาขึ้นสามารถต้นทุนและเวลาในการผลิตได้อย่าง เห็นได้ชัดเมื่อเปรียบเทียบกับวิธีการเชื่อมแบบลอกผิววัสดุเคลือบผิวออก

Abstract: This work aims to develop a welding procedure for small diameter longitudinal welded clad pipe made from clad plate. The high strength carbon steel (X65) base metal bonded with 316L stainless steel clad layer was used in this study. The dissimilar materials at the weld joint and accessibility limitation of small internal diameter present difficulty of welding process selection to achieve weld soundness. The joint and welding sequence are designed to avoid solidification crack. Nickel base over matching filler was used on the clad side. Typical joint configuration was double V groove welded without clad peel back to minimize the number of passes inside the pipe. Firstly, welding was done on carbon steel side by using SMAW and SAW with carbon steel electrode. Then, welding on clad side was done by using ERNiCrMo-3 Nickel-based filler metal. Two different procedures on the clad side were studied. The first procedure was to weld the clad side by using GTAW and GMAW-pulse while another procedure was to weld the clad side by using SAW. Hot cracking was observed in case of SAW procedure at clad weld centerline due to high heat input and high level of dilution. Mechanical properties and microstructure were evaluated. Clad weld done using GTAWand GMAW-pulse resulting sound weld metal. The tensile and yield strength of all weld metal were found to be greater than those of base metal; ductile fracture was observed. Charpy impact energy of weld and HAZ at minimum design temperature (-10 C) was found to be over 100J. Hardness on weld and HAZ were surveyed over weld cross section to determine local hardening. Additionally, intergranular corrosion test was carried out on clad weld side and then bend test was done. No crack was observed. Therefore, GTAWand GMAW-pulse clad weld procedure could give required properties according to clad line pipe standard, reduce cost of production and increase productivity comparing to peel back method.

มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบุรี. สำนักหอสมุด

Address: กรุงเทพมหานคร

Email: info.lib@mail.kmutt.ac.th

Name: บวรโชค ผู้พัฒน์

Role: อาจารย์ที่ปรึกษา

Created: 2554

Modified: 2556-04-17

Issued: 2556-04-15

วิทยานิพนธ์/Thesis

application/pdf

CallNumber: PRE2319

tha

DegreeName: วิศวกรรมศาสตรมหาบัณฑิต

Level: ปริญญาโท

Descipline: วิศวกรรมอุตสาหการ

Grantor: มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบุรี

©copyrights มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบุรี

ลำดับที่.	ชื่อแฟ้มข้อมูล	ขนาดแฟ้มข้อมูล	จำนวนเข้าถึง	วัน-เวลาเข้าถึงล่าสุด
1	PRE2319.pdf	2.74 MB	89	2025-01-03 09:37:01
2	PRE2319ab.pdf	59.31 KB	25	2023-07-11 11:13:42

ใช้เวลา

0.026863 วินาที