เหล็กกล้าไร้สนิม (ตอนที่ 23) : เหล็กกล้าไร้สนิมซุปเปอร์ดูเพล็กซ์ (Superduplex Stainless Steel)

นอกจากเกรดดั้งเดิมที่มีการใช้งานอยู่แล้ว ปัจจุบันเหล็กกล้าไร้สนิมกลุ่มดูเพล็กซ์ได้มีการพัฒนาและปรับปรุงไปใน 2 แนวทาง โดยแนวทางที่ 1 จะเพิ่มประสิทธิภาพด้านการกัดกร่อนด้วยการเพิ่มปริมาณโครเมียม โมลิบดีนัม ทองแดง และไนโตรเจนให้สูงขึ้น เป็นที่ทราบกันทั่วไปว่าความเข้มข้นที่สูงขึ้นของธาตุผสมดังกล่าว จะส่งเสริมให้เหล็กกล้ามีความต้านทานการกัดกร่อนแบบรูเข็มมากขึ้น โดยเรียกเกรดดังกล่าวว่า ซุปเปอร์ดูเพล็กซ์ (Superduplex) ซึ่งหมายถึง เหล็กกล้าที่มีค่าความต้านทานการเกิดการกัดกร่อนแบบรูเข็มเทียบเท่า (PREN = wt.%Cr + 3.3 wt.%Mo + 20 wt.%N) มากกว่า 40 [113-114] เช่น เกรด AISI 2507 มีส่วนผสมของโครเมียม 25-27% โมลิบดีนัม 3-4.5% และมีไนโตรเจน 0.25-0.28% มีความแข็งแรงสูงกว่าและมีความต้านทานการกัดกร่อนดีกว่าเกรด AISI 2205 โดยเฉพาะความต้านทานการกัดกร่อนแบบรูเข็มและการแตกร้าวเนื่องจากความเค้นร่วมกับการกัดกร่อนเมื่อสัมผัสกับสิ่งแวดล้อมที่มีคลอไรด์ปริมาณสูง เป็นที่เชื่อกันว่า [113] เหล็กกล้าไร้สนิมออสเตนนิติกทั่วไปมีความต้านทานการแตกร้าวเนื่องจากความเค้นร่วมกับการกัดกร่อน ในสิ่งแวดล้อมที่มีคลอไรด์เจือปนที่อุณหภูมิการใช้งานไม่เกิน 50 องศาเซลเซียส ในขณะที่เหล็กกล้าไร้สนิมกลุ่มดูเพล็กซ์ (เช่นเกรด AISI 2205) มีการรายงานว่าสามารถต้านทานการแตกร้าวเนื่องจากความเค้นร่วมกับการกัดกร่อนในสารละลายโซเดียมคลอไรด์ที่ความเข้มข้น 3% ได้ที่อุณหภูมิสูงถึง 150 องศาเซลเซียส และเหล็กกล้าไร้สนิมซุปเปอร์ดูเพล็กซ์เกรด AISI 2507 สามารถต้านทานการกัดกร่อนรูปแบบดังกล่าวได้ดี แม้ว่าจะมีการใช้งานที่ช่วงอุณหภูมิสูงกว่า ดังนั้นจึงถูกนำมาใช้งานกันอย่างกว้างขวาง โดยมักผลิตเป็นชิ้นส่วนในอุตสาหกรรมที่ใช้งานในทะเลและปิโตรเคมี และแนวทางที่ 2 จะลดธาตุผสมบางตัว เช่น โมลิบดีนัม เช่นเกรด AISI 3204 และบางเกรดมีการลดปริมาณนิกเกิลให้มีค่าต่ำกว่า 2% ซึ่งนอกจากจะลดต้นทุนในการผลิตจากการผันผวนของราคานิกเกิลแล้ว ยังช่วยลดน้ำหนักของโครงสร้างลงได้ แต่มีการเพิ่มแมงกานีสให้สูงขึ้นในช่วง 4-6% เช่นเกรด AISI 2101 ที่ถูกพัฒนาโดย Outokumpu Stainless ในปี ค.ศ.2002 [121] มีค่าความต้านทานแรงดึงที่สูงกว่าและมีความต้านทานต่อการกัดกร่อนแบบรูเข็มที่ดีกว่าเหล็กกล้าไร้สนิมกลุ่มออสเตนนิติก [117] ซึ่งเรียกเกรดดังกล่าวนี้ว่า Lean Duplex Stainless Steel

ตัวอย่างการประยุกต์ใช้งานเหล็กกล้าไร้สนิมกลุ่มดูเพล็กซ์แสดงในรูปที่ 1.21

 เอกสารอ้งอิง:

[113]  R.K. Singh Raman, W.H. Siew. Role of nitrite addition in chloride stress   corrosion cracking of a super duplex stainless steel. Corrosion Science 2010; 52(1): pp. 113-7.

[114]  Hua Tan, Yiming Jiang, Bo Deng, Tao Sun, Juliang Xu, Jin Li. Effect of annealing temperature on the pitting corrosion resistance of super duplex stainless steel UNS S32750. Materials Characterization 2009; 60(9): pp. 1049-54.

[117]  Lihua Zhang, Wei Zhang, Yiming Jiang, Bo Deng, Daoming Sun, Jin Li. Influence of annealing treatment on the corrosion resistance of lean duplex stainless steel 2101. Electrochimica Acta 2009; 54(23): pp. 5387-92.

[121]  K.L Weng, H.R Chen, J.R Yang. The low-temperature aging embrittlement in a 2205 duplex stainless steel. Materials Science and Engineering: A 2004; 379(1-2): pp. 119-32.

ขั้นตอนการวิเคราะห์ความเสียหาย (Failure Investigation Procedures)

            ขั้นตอนพื้นฐานที่จะดำเนินการและช่วงของเทคนิคที่สามารถดำเนินการได้สำหรับงานวิเคราะห์ความเสียหายแสดงในรายละเอียดด้านล่าง ขั้นตอนเหล่านี้จะมีรายละเอียดเจาะลึกลงไปในลำดับถัดไป และขั้นตอนพื้นฐานเหล่านี้สามารถเลือกใช้ได้ตามความเหมาะสมของแต่ละงาน และลำดับในการตรวจสอบก็สามารถประยุกต์ใช้ได้ในแต่ละงานเช่นเดียวกัน ทั้งนี้ทังนั้นขึ้นอยู่กับธรรมชาติของการตรวจสอบ

1.       รวบรวมข้อมูลพื้นฐาน ประกอบด้วย

-          ข้อมูลทั้งหมดที่เกี่ยวข้องกับความเสียหาย

-          ประวัติของชิ้นส่วน เช่น กระบวนการผลิตและการใช้งาน

-          มาตรการ ข้อกำหนดและมาตรฐาน

2.       ดำเนินการตรวจสอบด้วยสายตาของบริเวณที่เสียหายและพื้นที่ใกล้เคียง ทำการถ่ายภาพและบันทึกข้อมูล

-          จุดเริ่มต้นของการเสียหาย

-          การปรากฏของบริเวณที่เป็นจุดรวมความเค้น

-          การปรากฏของที่เกิดจากการอบคล้ายความเค้น หรือคราบออกไซด์บนผิวหน้าแตกหัก

-          รูปแบและกลไกของการเสียหาย

-          ทิศทางการขยายตัวของรอยแตกและลำดับของการเสียหาย

-          การปรากฏของความไม่สมบูรณ์ของเนื้อวัสดุ

-          ข้อมูลเกี่ยวกับขนาดและลักษณะทางกายภาพอื่นๆ

3.       ดำเนินการตรวจสอบผิวหน้าแตกหัก

4.       ดำเนินการวิเคราะห์ทางเคมีและเปรียบเทียบผลที่ได้กับข้อกำหนดของแต่ละมาตรฐาน วิเคราะห์ผลิตภัณฑ์การกัดกร่อน ตะกรันหรือสารเคลือบที่เกิดขึ้นบนผิวหน้า

5.       ดำเนินการทดสอบสมบัติทางกล โดยนำผลที่ได้ไปเปรียบเทียบกับข้อกำหนดหรือมาตรฐาน

6.       ดำเนินการตรวจสอบลักษณะทางมหภาคเพื่อประเมินความเป็นเนื้อเดียวกันของวัสดุ ความสมบูรณ์ และคุณภาพของชิ้นส่วน

7.       ดำเนินการตรวจสอบลักษณะทางโลหะวิทยาด้วยภาพถ่าย เพื่อประเมินลักษณะของโครงสร้างจุลภาค ตรวจสอบทิศทางการเสียรูปของผลิตภัณฑ์แบบแผ่นและความสัมพันธ์กับความเค้นกระทำและความเค้นตกค้าง

8.       ดำเนินการทดสอบความแข็งแบบจุลภาคเพื่อวัดหาความลึกของชั้นชุบผิวแข็ง เพื่อวิเคราะห์ถึงอิทธิพลจากการขึ้นรูปเย็น ตรวจสอบคุณภาพของแนวเชื่อม และช่วยในการยืนยันเฟสต่างๆ

9.       ดำเนินการตรวจสอบลักษณะทางโลหะวิทยาที่กำลังขยายสูงด้วยกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนเพื่อศึกษาเฟสที่ไม่สามารถตรวจสอบได้จากกล้องจุลทรรศน์แบบแสง

10.    ใช้ไมโครโพรบในการตรวจสอบลักษณะความผิดปกติ เช่น สารฝังในและการแยกตัวตกตะกอน ที่ไม่สามารถตรวจสอบได้จากเทคนิคหยาบๆ

11.    ใช้เทคนิคเอกซเรย์เพื่อตรวจสอบ

-          ระดับของความเค้นตกค้าง

-          ยืนยันหรือตรวจสอบปริมาณสัมพันธ์ของเฟสต่างๆ เช่นออสเตนไนต์หรืออสสเตนไนต์เหลือค้าง เฟอร์ไรต์ เฟสซิกม่า เป็นต้น

12.    ดำเนินการทดสอบภายใต้สภาวะจำลองเพื่อประเมินลักษณะเฉพาะที่วิกฤติของวัสดุ เช่น แนวโน้มการแตกร้าวเนื่องจากความเค้นร่วมกับการกัดกร่อนในสิ่งแวดล้อมที่จะนำไปใช้งาน เพื่อศึกษาความไวต่อการแตกเปราะของวัสดุ หรือเพื่อยืนยันวิธีการในกระบวนการทางความร้อนหรือความสามารถในการชุบผิวแข็ง

13.    สรุปใจความสำคัญและวิเคราะห์ทุกข้อมูลที่ได้จากการวิเคราะห์ซึ่งอาจมีการปรึกษากับผู้เชี่ยวชาญ

14.    เขียนรายงานและแจกแจงราละเอียด ในรายงานควรมีคำแนะนำที่สามารถนำไปปฏิบัติได้เพื่อป้องกันที่จะเกิดขึ้นอีกในอนาคตหรือปัญหาที่เกิดขึ้นในอุปกรณ์เดิมๆ

15.    ติดตามว่าคำแนะนำได้นำไปประยุกต์หรือไม่และได้ผลเป้นอย่างไร

16.    เก็บหลักฐานเพื่อให้ผู้อื่นได้ทำการทวนสอบ

 จากที่ท่านได้ทราบขั้นตอนเบื้องต้นในการดำเนินการวิเคราะห์ความเสียหายไปแล้ว เพื่อให้ท่านได้ทราบรายละเอียดในแต่ละขั้นตอน ผู้เขียนจะมาเพิ่มเติมรายละเอียดทีคาดว่าจะเป็นประโยชน์ในครั้งต่อไปนะครับ..โปรดรอติดตาม

แนวทางเบื้องต้นในการวิเคราะห์ความเสียหาย

แรกเริ่มและสำคัญที่สุดสำหรับการวิเคราะห์ความเสียหายคือ นักวิเคราะห์จะต้องดำเนินการตรวจสอบโดยปราศจากอคติหรือไม่มีธงในใจเกี่ยวกับสาเหตุของการเสียหาย จากประสบการณ์ของผู้เขียนพบว่า บางครั้งผู้ทำการวิเคราะห์มีความเอียงไปตามความคิดของตัวเอง ไมได้เปิดใจกว้าง เมื่อทำการตรวจสอบก็มุ่งหารายละเอียดเฉพาะที่จะสนับสนุนความคิดของตัวเอง แม้ว่าบางครั้งสิ่งที่ค้นหาอาจนำไปสู่การสรุปผลได้ แต่นั่นอาจไม่ใช่สาเหตุหลักหรืออาจเป็นเพียงปัจจัยเสริม หรือบางครั้งพบว่าลูกค้าได้แนะนำหรือโน้มน้าวให้ค้นหารายละเอียดบางอย่างที่เขาคาดว่าน่าจะพบและสามารถทำให้เขาชนะในคดีนั้น ยกตัวอย่างให้ชัดเข้ามาอีก คือ ลูกค้าบางรายต้องการให้ค้นสัญลักษณ์ของความเสียหายจากการล้า เช่น beach mark หรือ striation pattern แต่เมื่อพิจารณาสภาวะการใช้งานแล้วไม่พบลักษณะการทำงานแบบคาบทั้งจากแรงและความร้อน เป็นต้น ลักษณะดังกล่าวจะทำให้ความถูกต้องหรือความยุติธรรมสูญหายไปก่อนที่จะเริ่มงาน สำหรับนักวิเคราะห์ที่สามารถลืมคำแนะนำที่มีอคติเหล่านั้นได้และเปิดใจรับฟังก็สามารถเริ่มงานได้อย่างราบรื่นและถูกต้องตามความเป็นจริง

            การดำเนินการตรวจสอบด้วยตนเองควรออกแบบการทดสอบไว้แบบกว้างๆ ไม่จำเป็นต้องละเอียดมาก โดยเฉพาะในกรณีที่ไม่สามารถนำมาประยุกต์ได้จริง เนื่องจากอาจทำให้เสียค่าใช้จ่ายและเวลา การออกแบบขั้นตอนการตรวจสอบประกอบไปด้วย การเลือกวิธีการตรวจสอบด้วยลำดับที่ถูกต้องเหมาะสม การเรียงลำดับที่ผิดพลาดอาจทำเกิดความผิดพลาดจากมนุษย์หรือแม้แต่การทำลายสภาพเหตุการณ์ที่สำคัญ หรือแม้แต่การออกแบบการตรวจสอบที่ดีเยี่ยมอาจทำลายวัตถุประสงค์ของการตรวจสอบได้จนกว่าจะมีการดำเนินการอย่างระมัดระวังและเป็นระบบ

            เมื่อลำดับของการตรวจสอบแต่ละขั้นตอนให้ข้อมูลที่สามารถชี้ชัดปัญหาได้ งานนั้นก็ยังถือว่าไม่สำเร็จ โดยผู้ที่ทำการวิเคราะห์ควรให้ข้อเสนอแนะหรือคำแนะนำที่สามารถนำไปประยุกต์ใช้งานได้จริงลงไปในรายงานด้วย (ในกรณีที่สามารถดำเนินการได้) โดยข้อเสนอแนะนั้นมีจุดประสงค์เพื่อลดปัญหาโดยการออกแบบใหม่ การเลือกวัสดุชนิดใหม่ การเปลี่ยนกระบวนการผลิต กระบวนการทางความร้อน หรือเทคนิคในการประกอบติดตั้ง และข้อเสนอแนะเหล่านี้ควรมีการทบทวนร่วมกับนักออกแบบ ผู้ผลิต นักวิเคราะห์ความเค้นหรือผู้เชี่ยวชาญอื่นๆ เพื่อให้การเปลี่ยนแปลงเหล่าเหล่านี้สนองต่อความต้องการและจะไม่เกิดปัญหาอื่นๆ ตามมา ปัญหาที่เกิดขึ้นกับชิ้นส่วนคล้ายกันควรดำเนินการตรวจสอบเพื่อหาแนวการปฏิบัติที่ถูกต้องจะรวมวิธีการป้องกันสำหรับความเสียหายในลักษณะที่คล้ายกัน

การดำเนินการวิเคราะห์ความเสียหาย (Conducting the failure analysis)

ความเสียหายของชิ้นส่วนโลหะอาจเกิดจากปัจจัยหลายอย่างจากตัวแปรหรือจากหลายปัจจัยร่วมกันดังนี้

-          จุดบกพร่องจากการออกแบบ

-          ความไม่สมบูรณ์ของวัสดุจากกระบวนการผลิตหรือจากการประกอบติดตั้ง

-          การรับแรงเกินพิกัดและความผิดพลาดจากการใช้งาน

-          ขาดการซ่อมบำรุงที่สม่ำเสมอและการซ่อมไม่ถูกต้อง/เหมาะสม

-          เกิดการทำปฏิกิริยาระหว่างโลหะและสิ่งแวดล้อม 

การเสียหายทีเกิดขึ้นไม่ได้นำไปสู่ความหายนะทุกกรณี หลายๆ กรณีความเสียหายอาจเพียงแค่มีการเสื่อมสภาพของสมบัติของวัสดุหรือมีการเปลี่ยนแปลงรูปร่างมากเกินไปหรือเกิดการสึกหรอจนกระทั่งชิ้นส่วนไม่สามารถทำหน้าที่ต่อไปได้ตามอายุการใช้งานที่ออกแบบไว้ สำหรับความเสียหายเนื่องจากการสึกหรอการกัดกร่อนแบบทั่วผิวหน้านั้นมักไม่ค่อยส่งผลที่รุนแรงหรือน่าตื่นเต้นมากเท่าไร แต่เมื่อมักนำไปสู่การสูญเสียวัสดุอย่างมากและทำให้เสียเวลาเสียโอกาสอย่างมากในแต่ละปี แน่นอนว่าความเสียหายที่รุนแรงในช่วงก่อนๆ มักได้รับความสนใจอย่างมากจากผู้คน อย่างไรก็ตาม ทุกๆ กรณีความเสียหายควรได้รับความสนใจจากผู้ทำการตรวจสอบเนื่องจากความเสียหายที่เกิดขึ้นมักนำไปสู่การสูญเสียประสิทธิภาพหรือกำลังการผลิต เกิดขยะของวัสดุ และเพิ่มค่าใช้จ่าย ในบางกรณียังนำไปสู่การเสียเสียชีวิตและทรัพย์สิน และในท้ายที่สุดยังนำไปสู่ค่าใช้จ่ายจากการถูกฟ้องร้อง

            จากประสบการณ์ที่ผ่านมาเราจะพบว่า ภาคอุตสาหกรรมและภาคการศึกษาล้มเหลวในด้านการไม่ความสำคัญหรือขาดการเอาใจใส่อย่างเพียงพอในการการพัฒนาและส่งเสริมในด้านศาสตร์(และศิลป์)ในการดำเนินการวิเคราะห์ความเสียหายและความสำคัญของเผยแพร่ข้อมูล และในบางสถานการณ์ แม้จะมีการดำเนินการตรวจสอบความเสียหายก็จริงแต่ผู้ผลิตหรือผู้ที่เกี่ยวข้องไม่ประสงค์จะเผยแพร่ข้อมูลเหล่านั้นต่อสาธารณชน อาจเนื่องจากความลับขององค์กร มีผลต่อรูปคดี หรือสร้างภาพลักษณ์ที่ไม่ดีให้กับองค์กรนั้นๆ เป็นต้น ในบางครั้งอาจมีความเต็มใจในการเผยแพร่ข้อมูลแต่ช่องทางในการเผยแพร่ไม่เพียงพอในการที่จะสร้างข้อมูลที่เป็นประโยชน์ให้กับคนที่ได้ประโยชน์ เสียผลประโยชน์ หรือให้ผลสะท้อนกลับมา ท้ายที่สุดแม้ว่าภายในองค์กรนั้นๆ ข้อมูลจากการวิเคราะห์ความเสียหายและการสรุปผลไม่มีการสื่อสารที่เพียงพอเพื่อให้นักออกแบบสามารถนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงการออกแบบเพื่อปรับปรุงผลิตภัณฑ์หรือเพื่อปฏิบัติการของพนักงานที่สามารถทำให้พวกเขาสามารถลดปัญหาจากการผลิตและเพิ่มการควบคุมคุณภาพ

            บางครั้งอาจอย่างโชคดีที่การวิเคราะห์สามารถนำไปสู่การปรับปรุงในทางที่ดีได้ หัวข้อในการฝึกอบรมทางด้านวิเคราะห์ความเสียหายในปัจจุบันนี้ พบว่ามีหน่วยงานทั้งภาครัฐ สมาคมวิชาชีพ และเอกชนหลายแห่งได้จัดขึ้น ยกตัวอย่างเช่น ห้องปฏิบัติการวิเคราะห์ความเสียหายและการกัดกร่อนของวัสดุ ซึ่งสังกัดศูนย์เทคโนโลยีโลหะและวัสดุแห่งชาติ และศูนย์พัฒนาและทดสอบสมบัติขิงวัสดุ สังกัดสถาบันวิจัยวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งชาติ เป็นต้น สำหรับหนังสือทางวิชาการยังพบว่ามีในปริมาณน้อยมากที่เกี่ยวข้องกับการวิเคราะห์ความเสียหายของชิ้นส่วนโลหะโดยตรง แต่ยังยากต่อการนำข้อมูลไปต่อยอดในการขั้นตอนการออกแบบและผลิต

            การเสียหายไม่จำเป็นต้องวิเคราะห์ให้ได้รายละเอียดครบทุกขั้นตอน โดยเฉพาะอย่างยิ่งวิเคราะห์ชิ้นส่วนที่มีลักษณะความเสียหายแบบซ้ำๆ ซึ่งกระบวนการตรวจสอบไม่ต้องมาตั้งต้นใหม่และพบว่าให้ผลที่ดี ผู้ผลิตโดยส่วนใหญ่มักน้อมรับคำวิจารณ์เกี่ยวกับผลิตภัณฑ์ของตัวเองเพื่อนำไปสู่การปรับปรุงให้ดีขึ้น แต่มีผู้ผลิตไม่กี่รายในปัจจุบันที่ยังติดอยู่ในปรัชญาเดิมๆว่าผลิตภัณฑ์ของพวกเขาไม่มีตำหนิและไม่จำเป็นต้องปรับปรุง

            พื้นฐานของแต่ละบุคคลที่ประกอบไปด้วยขอบเขตของความเชี่ยวชาญและประสบการณ์ในวิชาชีพ ยังคงส่งผลอย่างดียิ่งต่อรูปแบบและวิธีการในการดำเนินงานวิเคราะห์ความเสียหาย ยกตัวอย่างเช่น วิศวกรโยธาหรือเครื่องกลอาจดำเนินการตรวจสอบอย่างละเอียดรอบคอบเกี่ยวกับแรงเค้นและภาระกรรมที่ส่งผลต่อความเสียหายโดยอาจไม่ได้ใส่ใจปัจจัยด้านโลหะวิทยามากนัก และสามารถกล่าวในนัยเดียวกันได้ว่านักโลหะวิทยาอาจดำเนินการตรวจสอบอย่างระมัดระวังในมุมมองด้านโลหะวิทยาที่ส่งผลกระทบต่อการเสียหาย อาจดำเนินการตรวจสอบหรือมีมุมมองด้านปัจจัยทางกลแบบผิวเผิน ความไม่สมดุลในแนวทางการตรวจสอบแต่ละด้านนี้อาจเกิดขึ้นเมื่อมีการดำเนินการวิเคราะห์ด้วยผู้ปฏิบัติการ วิศวกรการเชื่อม หรือวิศวกรการกัดกร่อนก็ได้ จะมีวิศวกรเพียงไม่กี่คนที่สามารถเรียนรู้ในทุกศาสตร์สาขาที่เกี่ยวข้องกับความเสียหาย ดังนั้น การทำงานเป็นทีมที่ประกอบไปด้วยผู้เชี่ยวชาญหลากหลายสาขาถือว่าเป็นแนวทางเดียวที่จะนำไปสู่ภาพของการวิเคราะห์ความเสียหายที่สมบูรณ์ แนวทางดังกล่าวนี้ยังนำไปสู่การสร้างคุณภาพของทีมงานวิเคราะห์ความเสียหาย

เหล็กกล้าไร้สนิม (ตอนที่ 22): เหล็กกล้าไร้สนิมกลุ่มดูเพล๊กซ์เกรด AISI 2205 (2205 duplex stainless steel)

เกรด AISI 2205 เป็นเกรดที่มีการประยุกต์ใช้งานมากที่สุดในกลุ่มดูเพล็กซ์ (มากกว่า 80%) มีส่วนผสมของโครเมียม 22% นิกเกิล 5-6% โมลิบดีนัม 3% และมีการเติมไนโตรเจน มีความต้านทานการกัดกร่อนแบบเฉพาะที่และการแตกร้าวเนื่องจากความเค้นร่วมกับการกัดกร่อนที่ดี นอกจากนี้ยังมีความแข็งแรงสูง และมีความต้านทานต่อแรงกระแทกดีเยี่ยม เหล็กกล้าไร้สนิมเกรดดังกล่าวนี้ พบว่ามีปริมาณการประยุกต์ใช้งานเพิ่มขึ้นเรื่อยๆ โดยเฉพาะงานโครงสร้างที่ต้องการน้ำหนักเบา การมีสมบัติต้านทานการกัดกร่อนแบบทั่วผิวหน้าและแบบเฉพาะที่สูง โดยเฉพาะความต้านทานต่อการกัดกร่อนแบบรูเข็มและใต้รอยซ้อนในสารละลายที่มีคลอไรด์เป็นองค์ประกอบนั้น เนื่องมาจากโลหะผสมดังกล่าวมีโครเมียม โมลิบดีนัม และไนโตรเจน เป็นธาตุผสมหลัก จึงมักนำไปประยุกต์ใช้งานในอุตสาหกรรมจำพวกควบคุมมลภาวะ (Pollution Control) อุปกรณ์ทนแรงดันบรรจุสารเคมี (Chemical Vessel) และอุตสาหกรรมขุดเจาะน้ำมันและแก๊สในทะเล [136] ถังบรรจุสารเคมี และระบบท่อลำเลียงสารเคมี [131]

สำหรับตอนตอ่ไป ติดตามชมเกรดซุปเปอร์ดูเพล็กซ์ (Superduplex) นะครับ...........

เอกสารอ้างอิง :

[131] R. Chaves, I. Costa, H.G. de Melo, S. Wolynec. Evaluation of selective corrosion in UNS S31803 duplex stainless steel with electrochemical impedance spectroscopy.
Electrochimica Acta 2006; 51(8-9): pp. 1842-6.

[136] H. Farnoush, A. Momeni, K. Dehghani, J. Aghazadeh Mohandesi, H. Keshmiri. Hot deformation characteristics of 2205 duplex stainless steel based on the behavior of constituent phases.
Materials & Design 2010; 31(1): pp. 220-6.

เหล็กกล้าไร้สนิม (ตอนที่ 21) : เหล็กกล้าไร้สนิมกลุ่มดูเพล็กซ์ (duplex stainless steel)

ขอต่อจากตอนที่แล้ว (ตอนที่ 20) นะครับ

โดยสรุป สามารถกล่าวได้ว่า การตกตะกอนสามารถฟอร์มตัวได้ง่ายในระยะเวลาสั้นมากที่ช่วงอุณหภูมิ 280-1,000 องศาเซลเซียส ทำให้เหล็กกล้าไร้สนิมกลุ่มดูเพล็กซ์มีสมบัติทางกลและความต้านทานการกัดกร่อนลดลง แม้ว่าสารประกอบที่ตกตะกอนเหล่านี้สามารถสลายตัวได้ด้วยการอบอ่อนที่ช่วงอุณหภูมิสูงกว่า1000 องศาเซลเซียสก็ตาม แต่ในบางบริเวณของแนวเชื่อมหรือแนวกระทบร้อน สามารถได้รับอิทธิพลจากช่วงอุณหภูมิที่ส่งเสริมให้เกิดการตกตะกอนดังกล่าวได้ โดยเฉพาะการให้คาบความร้อนที่ยาวนาน (Prolonged Thermal Cycle) จากการเชื่อมหลายแนว (Multi-pass Welding) อาจทำให้เกิดการตกตะกอนของเฟสที่สองในแนวกระทบร้อน(HAZ) ได้


โดยทั่วไป โครงสร้างจุลภาคของแนวเชื่อมที่ได้หลังจากการเชื่อมเหล็กกล้าไร้สนิมกลุ่มดูเพล็กซ์ มักมีปริมาณเฟอร์ไรต์สูงกว่าออสเตนไนต์ มีเกรนหยาบกว่า และมีการตกตะกอนของโครเมียมไนไตรด์มากกว่าในโลหะพื้น [128] การเปลี่ยนแปลงที่เกิดหลังจากการเชื่อมดังกล่าว มักลดความต้านทานการกัดกร่อนและสมบัติทางกลของชิ้นส่วน ซึ่งเป็นที่ทราบกันดีว่า ค่าความต้านทานแรงกระแทกของแนวเชื่อมในเหล็กกล้าไร้สนิมดูเพล็กซ์ จะลดลงเมื่อมีปริมาณเดลต้าเฟอร์ไรต์(บางครั้งอาจเรียกแอลฟ่าเฟอร์ไรต์) เพิ่มขึ้นในแนวกระทบร้อน(HAZ) [135] แม้ว่าเฟสดังกล่าวจะเพิ่มความต้านทานการแตกร้าวเนื่องจากความเค้นร่วมกับการกัดกร่อนก็ตาม ดังนั้นจึงควรระมัดระวังในการควบคุมตัวแปรต่างๆ ในระหว่างการเชื่อม เพื่อควบคุมให้โครงสร้างจุลภาคมีสัดส่วนเฟอร์ไรต์-ออสเตนไนต์ใกล้เคียงกัน โดยปราศจากการตกตะกอนของเฟสที่สอง ควรมั่นใจว่าอัตราการเย็นตัวโดยรวมต้องช้าเพียงพอ เพื่อการฟอร์มเฟสออสเตนไนต์ในระหว่างการเย็นตัวที่ช่วงอุณหภูมิสูง (1,200 ^°C) และควรมีอัตราเร็วเพียงพอเพื่อหลีกเลี่ยงการตกตะกอนของโครเมียมไนไตรด์ในระหว่างการเย็นตัวที่ช่วงอุณหภูมิต่ำ(800 ^°C)


เกรดแรกเริ่มของโลหะผสมกลุ่มนี้คือAISI 329 ซึ่งจัดเป็นเหล็กกล้าไร้สนิมดูเพล็กซ์ ชนิดเฟอริติก (มีเฟอร์ไรต์มากกว่าออสเตนไนต์) จากนั้นได้มีการพัฒนาโดยการเติมไนโตรเจน เช่น เกรด UNS 32950 และ เกรด AISI 2205 (UNS 31803) เพื่อให้ได้โครงสร้างออสเตนไนต์ในสัดส่วนใกล้เคียง50% นอกจากนี้ยังเพิ่มสมบัติต้านทานการกัดกร่อนในสภาวะหลังการเชื่อม ต้านทานการกัดกร่อนจากคลอไรด์ (Chloride Corrosion Resistance) ในขณะที่การปรับปรุงสมบัติด้านความแกร่งสามารถทำได้โดยการเพิ่มปริมาณออสเตนไนต์[18] และยังเพิ่มความเป็นไปได้ในการผลิตผลิตภัณฑ์ที่มีขนาดใหญ่ในรูปของแผ่น(Plate) และแท่ง (Bar)

เอกสารอ้งอิง :

[128] Juan Gao, Yiming Jiang, Bo Deng, Wei Zhang, Cheng Zhong, Jin Li. Investigation of selective corrosion resistance of aged lean duplex stainless steel 2101 by non-destructive electrochemical techniques. Electrochimica Acta 2009; 54(24): pp. 5830-5.

[135] A. Ureña, E. Otero, M.V. Utrilla and, C.J. Múnez. Weldability of a 2205 duplex stainless steel using plasma arc welding. Journal of Materials Processing Technology 2007; 182(1-3): pp. 624-31.