การวิเคราะห์ความเสียหายงานโลหะครั้งที่ 4 (4th Workshop of Metallurgical Failure Analysis)

การสัมมนาเชิงปฏิบัติการเรื่องการวิเคราะห์ความเสียหายงานโลหะ

Workshop of Metallurgical Failure Analysis

วันที่              11 - 16 กรกฏาคม 2559

สถานที่           โรงแรมการ์เด้น คลิฟ รีสอร์ท แอนด์ สปา พัทยา จ.ชลบุรี

จัดโดย            ห้องปฏิบัติการวิเคราะห์ความเสียหายของวัสดุและเทคโนโลยีพื้นผิว

ศูนย์เทคโนโลยีโลหะและวัสดุแห่งชาติ (เอ็มเทค)

สำนักงานพัฒนาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งชาติ (สวทช.)

หลักการและเหตุผล

ความเสียหายที่เกิดขึ้นกับชิ้นส่วนอุปกรณ์ของเครื่องจักรและโครงสร้าง เป็นปัญหาที่มักพบได้เสมอในชีวิตประจำวันของเรา แม้ว่าในปัจจุบันจะมีอุปกรณ์ช่วยในการออกแบบ และมีการใช้เทคนิคในการซ่อมบำรุงที่ทันสมัย เพื่อช่วยในการตรวจสอบสภาพการใช้งานของเครื่องจักรมากขึ้นก็ตาม แต่สภาวะการทำงานจริงของชิ้นส่วนมักไม่เป็นไปตามที่ออกแบบไว้ ทำให้มีโอกาสที่ส่วนใดส่วนหนึ่งของโครงสร้างหรืออุปกรณ์จะรับภาระกรรมเกินขีดจำกัด ซึ่งนำไปสู่การแตกหักเสียหายหรือเสื่อมสภาพในที่สุด ความเสียหายที่เกิดขึ้นทำให้เกิดผลเสียทางเศรษฐกิจ ชีวิต ทรัพย์สิน และสิ่งแวดล้อม ดังนั้นความสามารถในการวิเคราะห์การเสียหายของวัสดุได้อย่างถูกต้องแม่นยำนั้น ถือเป็นเป้าหมายสูงสุดอย่างหนึ่งในวิชาชีพวิศวกรรม เนื่องจากข้อมูลรายละเอียดที่ได้จากกระบวนการวิเคราะห์และผลการวิเคราะห์ จะเป็นประสบการณ์อันมีค่าที่จะทำให้เราเข้าใจธรรมชาติได้ดีขึ้น นอกจากนั้นยังจะเพิ่มขีดความสามารถในการออกแบบและวิศวกรรมให้สูงขึ้น และจะเป็นประโยชน์ในการป้องกันและลดการเสียหายของชิ้นส่วนในอนาคต สาเหตุของการเกิดความเสียหายมีหลายประเด็น และการวิเคราะห์ทดสอบนั้นมีเทคนิคและขั้นตอนที่หลากหลาย

ดังนั้นการสัมมนาเชิงปฏิบัติการในครั้งนี้ จึงได้เน้นให้ผู้ร่วมสัมมนาได้พัฒนาทักษะและความรู้ด้านการวิเคราะห์ความเสียหายของวัสดุอย่างเป็นระบบและสามารถนำประยุกต์ใช้ในการปฏิบัติงานที่ดูแลรับผิดชอบได้โดยตรง ทั้งนี้มีการเรียนรู้ทั้งด้านทฤษฎีและการลงมือปฏิบัติจากทีมวิทยากรที่มีประสบการณ์ทั้งจากสถาบันวิจัยและภาคเอกชน นอกจากนี้ผู้เข้าร่วมสัมมนายังมีโอกาสได้ประเมินความรู้ของตนเอง และได้รับประกาศนียบัตรรับรองสำหรับผู้ที่ผ่านเกณฑ์การประเมินทดสอบความรู้

วัตถุประสงค์

1. เพื่อให้ผู้เข้าร่วมสัมมนามีความรู้เบื้องต้นเกี่ยวกับวิศวกรรมวัสดุ

2. เพื่อให้ผู้เข้าร่วมสัมมนาเข้าใจสาเหตุที่นำไปสู่การเสียหายของวัสดุ

3. เพื่อให้ผู้เข้าร่วมสัมมนาทราบแนวทางในการวิเคราะห์ความเสียหายตามหลักปฏิบัติที่เป็นสากล

4. เพื่อให้ผู้เข้าร่วมสัมมนาทราบความสัมพันธ์ระหว่างสาเหตุและผลกระทบที่สำคัญของการเสียหายของชิ้นส่วนทางวิศวกรรม

5. เพื่อให้ผู้เข้าร่วมสัมมนาได้เรียนรู้หลักการเป็นผู้ตรวจสอบเบื้องต้นและผู้ควบคุมการวิเคราะห์ความเสียหาย

6. เพื่อให้ผู้เข้าร่วมสัมมนาได้รับความรู้ที่จำเป็นในการดูแลหรือดำเนินการที่นำไปสู่การใช้งานชิ้นส่วนให้เกิดประสิทธิภาพ

7. สามารถสื่อสารและถ่ายทอดข้อมูลให้กับผู้เชี่ยวชาญด้านอื่นๆ โดยเฉพาะในกรณีที่ความเสียหายมีความซับซ้อน

8. สามารถพัฒนาวิธีการและเทคนิคใหม่ๆ ในการดำเนินการวิเคราะห์ความเสียหายอย่างเป็นระบบ

9. สามารถถ่ายทอดรู้ที่ได้ให้กับพนักงานภายในโรงงาน ทั้งนี้เพื่อลดค่าใช้จ่ายและเวลา

10. ได้รับความรู้ด้านเทคนิคและข้อมูลเชิงลึกในการหลีกเลี่ยงความเสียหายของชิ้นส่วนทางวิศวกรรม

11. ได้ลงมือปฏิบัติในการวิเคราะห์ความเสียหายและสามารถนำไปประยุกต์ใช้กับองค์กรหรืองาน

12. เพื่อให้ผู้เข้าร่วมสัมมนาได้สร้างเครื่อข่ายนักวิเคราะห์ความเสียหายเพื่อนำไปแลกเปลี่ยนกันในอนาคต

รูปแบบกิจกรรม

-          อบรมเชิงปฏิบัติการเน้นการเรียนรู้ทั้งภาคทฤษฏีและปฏิบัติ

-          มีการสาธิตภาคปฏิบัติจากผู้เชี่ยวชาญ

-          มีการนำเสนอความรู้ภาคปฏิบัติเป็นรายกลุ่ม

-          มีการทดสอบและประเมินความรู้ของผู้เข้าร่วมการอบรม

-          มีการมอบประกาศนียบัตรรับรองสำหรับผู้ที่ผ่านเกณฑ์ประเมิน

คุณสมบัติของผู้สมัครเข้ารับการอบรม

-          วิศวกรที่มีความรู้พื้นฐานด้านวิศวกรรมวัสดุ เครื่องกล อุตสาหการ โลหการ ที่หรือสาขาที่ใกล้เคียง

-          วิศวกรที่ปฏิบัติงานในอุตสาหกรรมต่างๆ และผู้ที่สนใจทั่วไป

ผู้มีสิทธิ์ได้รับประกาศนียบัตรรับรอง

-          ผ่านเกณฑ์การประเมินความรู้ที่ระดับคะแนนสูงกว่าร้อยละ 70

-          มีเวลาเข้าการอบรมสะสมไม้น้อยกว่าร้อยละ 80

วิทยากร

1. ดร.เอกรัตน์ ไวยนิตย์; Dr.–Ing. (Materials Engineering)

2. ดร.วนิดา พงศ์ศักดิ์สวัสดิ์; Ph.D. (Materials Science and Engineering)

3. ดร.ณมุรธา พอลสัน สถิรจินดา; Ph.D. (Chemical Science and Engineering)

4. ดร.อำนวยศักดิ์ เจียรไพโรจน์ Ph.D. (Metallurgical Engineering)

5. ดร.ปิติชน กล่อมจิต; Ph.D. (Materials Science and Engineering)

6. อ.โฆษิต วงค์ปิ่นแก้ว; M. Eng (Metallurgical Engineering)

7. อ.สยาม แก้วคำไสย์; M. Eng (Metallurgical Engineering)

8. อ.นิรุช บุญชู M. Eng (Metallurgical Engineering)

9. อ.ปิยะ คำสุข M. Sc. (Industrial Chemistry)

10. อ.ศิริวรรณ อ่วมปาน B. Eng (Metallurgical Engineering)

11. อ.ศิขริน ศรโชติ B. Eng (Electrical Engineering)

12. อ.วิษณุพงษ์ คนแรง B. Eng (Materials Engineering and Production Technology)

13. อ.มนูญศักดิ์ ฤกษ์ปราณี (บริษัท ไอเอส อินดัสตรีส์ จำกัด)

กำหนดการ

วันจันทร์ ที่ 11 กรกฎาคม 2559

บทปริทัศน์ และกระบวนการทางโลหะวิทยาและจุดบกพร่อง

08:00 น. – 08:30 น.       ลงทะเบียน

08:30 น. – 09:00 น.       พิธีเปิดการสัมมนา (กำหนดการสัมมนา แนะนำวิทยากรและผู้เข้าร่วมสัมมนา)

                                                 (ดร.เอกรัตน์ ไวยนิตย์)

09:00 น. – 10:30 น.       บทปริทัศน์การวิเคราะห์ความเสียหายและการป้องกัน

- วัสดุเสียหายได้อย่างไร (Why material failure?)

- ความเสียหายและการวิเคราะห์ความเสียหาย (Failure and Failure Analysis)

- การป้องกันความเสียหาย (Failure Prevention)

(อ.สยาม แก้วคำไสย์)

10:30 น. – 10:45 น.       พักรับประทานอาหารว่าง เครื่องดื่ม และพบปะพูดคุยกัน

10:45 น. – 12:00 น.       โลหะวิทยาเบื้องต้นและสมบัติของวัสดุ

                                    - โครงสร้างของโลหะ (Structure of metals)

                                    - การขึ้นรูปทางกล (Mechanical working)

                                    - ธาตุผสมและโครงสร้างจุลภาคของโลหะ (Alloying of metals and microstructures)

                                    - ความแข็งแรง ความแกร่ง และความแข็ง (Strength, toughness, and hardness)

                                  (ดร.ปิติชน กล่อมจิต)

12:00 น. – 13:00 น.       พักรับประทานอาหารกลางวัน

13:00 น. – 14:30 น.       กระบวนการผลิตทางโลหะวิทยาและจุดบกพร่อง

- จุดบกพร่องจากการหล่อ (Casting defects)

- จุดบกพร่องจากการแปรรูป (Processing defects)

- จุดบกพร่องจากกระบวนการทางความร้อน (Heat treating defects)

(ดร.เอกรัตน์ ไวยนิตย์)  

14:30 น. – 14:45 น.       พักรับประทานอาหารว่าง เครื่องดื่ม และพบปะพูดคุยกัน

14:45 น. – 16:30 น.       ความเสียหายของชิ้นส่วนโลหะเนื่องจากการเชื่อม (Failure of materials in welding)

(ดร.เอกรัตน์ ไวยนิตย์)

16:30 น. – 17:15 น.       ภาคปฏิบัติ : การจำแนกชนิดของจุดบกพร่อง

แบ่งกลุ่มเป็น 5 กลุ่ม โดยให้แต่ละกลุ่มทำการจำแนกชนิดของวัสดุ

17:20 น. – 18:00 น.       พักผ่อนตามอัธยาศัย

18:00 น. – 21:00 น.       รับประทานอาหารค่ำและทำกิจกรรมร่วมกัน

วันอังคาร ที่ 12 กรกฎาคม 2559

ความเสียหายจากการกัดกร่อน และการทดสอบแบบไม่ทำลาย

08:45 น. – 10:45 น.       ความเสียหายของชิ้นส่วนโลหะเนื่องจากการกัดกร่อน

- การกัดกร่อนแบบทั่วผิวหน้า (Uniform corrosion)

- การกัดกร่อนแบบกัลวานิก (Galvanic corrosion)

- การกัดกร่อนแบบใต้รอยซ้อน (Crevice corrosion)

- การกัดกร่อนแบบรูเข็ม (Pitting corrosion)

- การสึกกร่อน-กัดกร่อน (Erosion-corrosion)

- การแตกร้าวเนื่องจากความเค้นร่วมกับการกัดกร่อน (Stress corrosion cracking)

- การแตกร้าวเนื่องจากความล้าร่วมกับการกัดกร่อน (Corrosion fatigue cracking)

- การแตกร้าวจากการเหนี่ยวนำของไฮโดรเจน (Hydrogen induced cracking)

(ดร.วนิดา พงศ์ศักดิ์สวัสดิ์)  

10:45 น. – 11:00 น.         พักรับประทานอาหารว่าง เครื่องดื่ม และพบปะพูดคุยกัน

11:00 น. – 12:15 น.         ความเสียหายของชิ้นส่วนโลหะเนื่องจากการกัดกร่อน

- การกัดกร่อนภายใต้ฉนวน (Corrosion under insulation)

- การตรวจสอบติดตามการกัดกร่อน (Corrosion monitoring)

(ดร.อำนวยศักดิ์ เจียรไพโรจน์)

12:15 น. – 13:15 น.       พักรับประทานอาหารกลางวัน

13:15 น. – 15:30 น.       วิธีและเครื่องมือในการทดสอบแบบไม่ทำลาย

- การตรวจสอบด้วยสายตา (Visual inspection)

- การตรวจสอบด้วยสารแทรกซึม (Penetrant test)

- การตรวจสอบด้วยอนุภาคผงแม่เหล็ก (Magnetic particle test)

- การตรวจสอบด้วยคลื่นเสียงความถี่สูง (Ultrasonic test)

- การตรวจสอบด้วยการฉายรังสี (Radiographic test)

- การตรวจสอบด้วยคลื่นอะคูสติก (Acoustic emission test)

(อ.มนูญศักดิ์ ฤกษ์ปราณี)

15:30 น. – 15:45 น.       พักรับประทานอาหารว่าง เครื่องดื่ม และพบปะพูดคุยกัน

15:45 น. – 19:00 น.       สาธิตการใช้เครื่องมือและปฏิบัติการทดสอบ

แบ่งเป็น 5 สถานี ได้แก่

1. การตรวจสอบด้วยคลื่นอะคูสติก

2. การตรวจสอบโครงสร้างทางจุลภาค

3. การตรวจสอบด้วยสารแทรกซึมและการตรวจสอบด้วยอนุภาคผงแม่เหล็ก

4. การตรวจสอบด้วยอุลตร้าโซนิค

5. การตรวจสอบปริมาณเฟอร์ไรต์ ส่วนผสมทางเคมีแบบพกพา และการวัดความหนาชั้นเคลือบ

19:00 น. – 20:00 น.       รับประทานอาหารค่ำ 

วันพุธ ที่ 13 กรกฎาคม 2559

ความเสียหายจากการใช้งานที่อุณหภูมิสูง

08:45 น. – 10:45 น.      ความเสียหายของชิ้นส่วนโลหะจากการใช้งานที่อุณหภูมิสูง

- การเสียหายด้วยรูปแบบคาร์บูไรเซชั่น (Carburization)

- การเสียหายด้วยรูปแบบซัลฟิเดชัน (Sulfidation)

- การเสียหายด้วยรูปแบบออกซิเดชัน (Oxidation)

- การเสียหายจากการคืบ (Creep)

(ดร.ณมุรธา พอลสัน สถิรจินดา)

10:45 น. – 11:00 น.       พักรับประทานอาหารว่าง เครื่องดื่ม และพบปะพูดคุยกัน

11:00 น. – 12:00 น.       กรณีความเสียหายของชิ้นส่วนจากการใช้งานที่อุณหภูมิสูง

(อ.ศิริวรรณ อ่วมปาน)

12:00 น. – 13:00 น.       พักรับประทานอาหารกลางวัน

13:00 น. – 14:00 น.       การวิเคราะห์ลักษณะและโครงสร้างของโลหะภาคสนาม (Replication)

(อ.นิรุช บุญชู)

14:00 น. – 14:15 น.       พักรับประทานอาหารว่าง เครื่องดื่ม และพบปะพูดคุยกัน

14:15 น. – 14:45 น.       สาธิตขั้นตอนการลอกลายโครงสร้างจุลภาค (Replica test)

(อ.วิษณุพงษ์ คนแรง)

14:45 น. – 17:00 น.       ภาคปฏิบัติ:การลอกลายโครงสร้างจุลภาคของชิ้นส่วนโลหะที่ผ่านการใช้งานที่อุณหภูมิสูง

แบ่งเป็น 5 กลุ่ม โดยให้แต่ละกลุ่มทำตามขั้นตอนที่วิทยากรได้สาธิตให้ดู

(อ.วิษณุพงษ์ คนแรง ดูแลกลุ่มที่ 1, อ.ศิขริน ศรโชติ ดูแลกลุ่มที่ 2, อ.นิรุช บุญชู ดูแลกลุ่มที่ 3,

อ.โฆษิต วงค์ปิ่นแก้ว ดูแลกลุ่มที่ 4, และ อ.ปิยะ คำสุข ดูแลกลุ่มที่ 5)

17:00 น. – 18:00 น.       การตรวจสอบโครงสร้างจุลภาคที่ได้จากการลอกลายด้วยกล้องจุลทรรศน์แบบแสง 

(อ.นิรุช บุญชู และ อ.โฆษิต วงค์ปิ่นแก้ว)

18:00 น. – 19:00 น.       พักผ่อนตามอัธยาศัย

19:00 น. – 20:00 น.       รับประทานอาหารค่ำ 

 วันพฤหัสบดี ที่ 14 กรกฎาคม 2559

ขั้นตอนการวิเคราะห์ความเสียหายและการวิเคราะห์ผิวหน้าแตก

09:00 น. – 10:30 น.       กระบวนการวิเคราะห์ความเสียหาย

- ขั้นตอนและเครื่องมือในการวิเคราะห์ความเสียหาย

- การประเมินสมบัติทางกลหลังเกิดความเสียหาย

(อ.วิษณุพงษ์ คนแรง)

10:30 น. – 10:45 น.         พักรับประทานอาหารว่าง เครื่องดื่ม และพบปะพูดคุยกัน

10:45 น. – 12:00 น.       การวิเคราะห์ผิวหน้าแตกหัก (Fractography)

(อ.สยาม แก้วคำไสย์)

12:00 น. – 13:00 น.       พักรับประทานอาหารกลางวัน

13:00 น. – 14:30 น.         ภาคปฏิบัติ: การเก็บข้อมูล การรักษาตัวอย่าง การสุ่มตัวอย่าง และการวิเคราะห์ผิวหน้าแตกหัก แบ่งเป็น 5 กลุ่ม โดยวิทยากรจะจัดทำสถานีและแจกชิ้นส่วนผิวหน้าแตกหักให้กลุ่มละ 1 ตัวอย่าง

(อ.วิษณุพงษ์ คนแรง ดูแลกลุ่มที่ 1, อ.ศิริวรรณ อ่วมปาน ดูแลกลุ่มที่ 2, อ.นิรุช บุญชู ดูแลกลุ่มที่ 3, อ.โฆษิต วงค์ปิ่นแก้ว ดูแลกลุ่มที่ 4, และ อ.ปิยะ คำสุข ดูแลกลุ่มที่ 5)

14:30 น. – 14:45 น.       พักรับประทานอาหารว่าง เครื่องดื่ม และพบปะพูดคุยกัน

14:45 น. – 16:30 น.       ภาคปฏิบัติการวิเคราะห์ผิวหน้าแตกหัก (ต่อ)

16:30 น. – 16:45 น.       พักรับประทานอาหารว่าง เครื่องดื่ม และพบปะพูดคุยกัน

16.45 น. – 17:30 น.         สรุปภาคปฏิบัติการวิเคราะห์ผิวหน้าแตกหัก

                                 (อ.วิษณุพงษ์ คนแรง และ อ.ศิริวรรณ อ่วมปาน)

17.30 น. – 18:00 น.       ทีมวิทยากรทบทวนเนื้อหาเพื่อเตรียมตัวก่อนสอบ

                                 (ดร.ณมุรธา สถิรจินดา และ อ.โฆษิต วงค์ปิ่นแก้ว)

18:00 น. – 19:00 น.       พักผ่อนตามอัธยาศัย

19:00 น. – 20:00 น.       รับประทานอาหารค่ำ 

วันศุกร์ ที่ 15 กรกฎาคม 2559

กรณีตัวอย่างและภาคปฏิบัติการวิเคราะห์ความเสียหาย

09:00 น. – 10:45 น.       กรณีตัวอย่างการวิเคราะห์ความเสียหาย

- การวิเคราะห์ความเสียหายของท่อเหล็กกล้าไร้สนิมลำเลียงน้ำโอโซน

- การวิเคราะห์ความเสียหายของเพลา

- การวิเคราะห์ความเสียหายของ Rupture disk

- การวิเคราะห์ความเสียหายของท่อ AISI 321 ลำเลียงสารประกอบไฮโดรคาร์บอน

(อ.โฆษิต วงค์ปิ่นแก้ว)

10:45 น. – 11:00 น.       พักรับประทานอาหารว่าง เครื่องดื่ม และพบปะพูดคุยกัน

11:00 น. – 12:00 น.       ทำแบบทดสอบหลังการฝึกอบรม (มีโล่ห์รางวัลสำหรับผู้ที่ได้คะแนนสูงสุด)

ผู้ที่มีสิทธิ์ได้รับใบประกาศนียบัตรต้องได้คะแนนมากกว่าร้อยละ 70

12:00 น. – 13:00 น.        พักรับประทานอาหารกลางวัน

13.00 น. – 14:30 น.        ภาคปฏิบัติ: การวิเคราะห์ความเสียหาย (แบ่งเป็น 5 กลุ่ม)

วิทยากรแจกชิ้นส่วนที่เสียหายให้กลุ่มละ1 ตัวอย่าง โดยจะจัดเตรียมข้อมูลให้บางส่วน เช่น

ภาพถ่าย SEM และ EDS spectra เป็นต้น และแต่ละกลุ่มจะมีพี่เลี้ยงจากทีมวิทยากรกลุ่มละ 1 คน

(อ.วิษณุพงษ์ คนแรง ดูแลกลุ่มที่ 1, อ.ศิริวรรณ อ่วมปาน ดูแลกลุ่มที่ 2, อ.นิรุช บุญชู ดูแลกลุ่มที่ 3,

อ.โฆษิต วงค์ปิ่นแก้ว ดูแลกลุ่มที่ 4, และ อ.ปิยะ คำสุข ดูแลกลุ่มที่ 5)

(ควบคุมโดย อ.ศิขริน ศรโชติ)

14:30 น. – 14:45 น.       พักรับประทานอาหารว่าง เครื่องดื่ม และพบปะพูดคุยกัน

14:45 น. – 16:00 น.       ภาคปฏิบัติ: การวิเคราะห์ความเสียหาย (ต่อ)

16:00 น. – 16:15 น.       พักรับประทานอาหารว่างและเครื่องดื่ม

16:15 น. – 18:00 น.       แต่ละกลุ่มช่วยกันระดมสมองและจัดทำ presentation ในงานที่ได้รับมอบหมาย

18:00 น. – 19:00 น.       พักผ่อนตามอัธยาศัย

19:00 น. – 20:00 น.       รับประทานอาหารค่ำ 

วันเสาร์ ที่ 16 กรกฎาคม 2559

การนำเสนอและสรุปผล

08:45 น. – 11:00 น.       นำเสนอผลงานจากภาคปฏิบัติการวิเคราะห์ความเสียหายเป็นรายกลุ่ม

กลุ่มละ 20 นาที โดยนำเสนอ 15 นาที และถาม-ตอบ พร้อมรับฟังคำวิจารณ์

และข้อเสนอแนะจากทีมวิทยากร 5-10 นาที

(ดร.เอกรัตน์ ไวยนิตย์ ดร.ณมุรธา สถิรจินดา และ อ.โฆษิต วงค์ปิ่นแก้ว)

11:00 น. – 12:00 น.       สรุปและมอบใบประกาศนียบัตรพร้อมถ่ายรูปหมู่ร่วมกัน

12:00 น. – 13:00 น.       รับประทานอาหารกลางวันร่วมกัน

13:00 น.                      เดินทางกลับบ้านโดยสวัสดิภาพ                                        

รายละเอียดการลงทะเบียน

ค่าลงทะเบียน

บุคคลทั่วไป                                                                                30,000 บาท /ท่าน

สมาชิกศูนย์ฯ                                                                              27,000 บาท /ท่าน

สมาชิกสมาคมการกัดกร่อนโลหะและวัสดุไทย                                       27,000 บาท /ท่าน

สมาชิกสมาคมการสึกหรอและการหลื่อลื่นไทย                                      27,000 บาท /ท่าน

                                                                                                

หมายเหตุ

- อัตราค่าลงทะเบียนรวมค่าอาหารว่าง อาหารกลางวัน อาหารเย็น เอกสารประกอบการอบรม 1 ชุด ใบประกาศนียบัตร (ผู้ที่ผ่านเกณฑ์) กระเป๋าใส่เอกสาร เสื้อยืด (รุ่นที่ 4) และภาษีมูลค่าเพิ่ม 7%

- ศูนย์เทคโนโลยีโลหะและวัสดุแห่งชาติ เป็นหน่วยงานของรัฐ จึงไม่อยู่ในเกณฑ์ที่ต้องหักภาษี 3%

- ค่าโรงแรมในอัตราพิเศษเพียง 1,800 บาทต่อห้องต่อคืนเท่านั้น

- รับจำนวนจำกัดเพียง 30 ท่านเท่านั้น

ลงทะเบียน

· กรอกข้อความลงในใบสมัคร และส่งทางโทรสาร หมายเลข 0 2564 6505

**เพื่อหลีกเลี่ยงปัญหาที่นั่งในการอบรมเต็ม โปรดทำการลงทะเบียนตามช่องทางดังกล่าวเพื่อสำรองที่นั่งเอาไว้ก่อน แล้วค่อยดำเนินการโอนเงินชำระค่าลงทะเบียนในภายหลัง**

การชำระค่าลงทะเบียน

· เงินสด/ เช็ค สั่งจ่าย MTEC REVENUE

· โอนเงินเข้าบัญชีMTEC REVENUE ธนาคารกรุงเทพ จำกัด (มหาชน) ประเภทออมทรัพย์

สาขาย่อยอุทยานวิทยาศาสตร์ เลขที่บัญชี 080-0-001786 (กรุณาส่งหลักฐานการโอนเงินพร้อมระบุชื่อ,หน่วยงาน และหลักสูตรที่สมัครมาทางโทรสาร 0 2564 6505)

สมัครและสอบถามรายละเอียดเพิ่มเติมได้ที่

งานฝึกอบรม (คุณพลธร เวณุนันท์)

ศูนย์เทคโนโลยีโลหะและวัสดุแห่งชาติ

โทรศัพท์ 025646500 ต่อ 4677 โทรสาร 0 2564 6505

E-mail : conferences@mtec.or.th

แผนการฝึกอบรมของเอ็มเทคปี 2559 (MTEC Training Plan 2559)

การแตกเปราะจากไฮโดรเจนในเหล็กกล้าไร้สนิมออสเตนนิติก (Hydrogen Embrittlement in Austenitic Stainless Steels)

ช่วงนี้กำลังวิเคราะห์งานชิ้นหนึ่ง ซึ่งเจ้าของงานต้องการว่าทราบว่าโครงสร้างแอลฟ่ามาร์เทนไซต์ (α-martensite) ที่เกิดขึ้นจากการแปรรูปในเหล็กกล้าไร้สนิมอสเตนนิติกจะส่งผลให้มีความไวต่อการแตกเปราะจากไฮโดรเจนหรือไม่ เนื่องชิ้นส่วนดังกล่าวต้องสัมผัสอยู่กับสารประกอบไฮโดรคาร์บอนแต่ถูกใช้งานที่อุณหภูมิต่ำ แต่อาจจะมีบางโอกาสที่สัมผัสกับสภาวะบรรยากาศโรงงาน เช่น ในระหว่างการปิดซ่อมบำรุง

ในระหว่างการทำ literature review อยู่นี้ ผมไปเจอบทความที่น่าสนใจบทความหนึ่งที่อธิบายการแตกเปราะจากไฮโดรเจนในเหล็กกล้าไร้สนิมออสเตนนิติกที่มีการแทรกตัวของธาตุผสมสูง และคิดว่าน่าจะเป็นประโยชน์จึงขอสรุปคร่าวๆ เพื่อเอามาแลกเปลี่ยนกัน ผมอาจจะแปลความหมายผิด ถ้าท่านใดเห็นว่าผมแปลความหมายไม่ถูกต้องช่วยแจ้งให้ผมทราบด้วยนะครับ…ขอบคุณล่วงหน้า

กำลังขยาย 100 เท่า

กำลังขยาย 200 เท่า

รูปที่ 1 โครงสร้างจุลภาคของเหล็กกล้าไร้สนิมออสเตนนิติกที่มีเฟสแอลฟ่ามาร์เทนไซต์

ที่ผ่านมาก็มีนักวิจัยหลายท่านพยายามศึกษาการแตกเปราะเนื่องจากไฮโดรเจนในเหล็กกล้าไร้สนิมกลุ่มออสเตนนิติกอนุกรม 300 ซึ่งเป็นที่ทราบกันดีว่าถ้ามีเฟสมาร์เทนไซต์ ^[1-5] ตัวอย่างโครงสร้างจุลภาคของเหล็กกล้าไร้สนิมออสเตนนิติกที่มีเฟสแอลฟ่ามาร์เทนไซต์แสดงในรูปที่ 1 ปรากฏในโครงสร้างของเหล็กกล้าและมี stacking fault energy ต่ำ ^[6] จะทำให้เหล็กกล้าโครเมียม-นิเกิล (Cr-Ni steel) มีความไวต่อ hydrogen embrittlement มาก  และเนื่องจากในปัจจุบันเราจะพบว่าธาตุผสมหลักในเหล็กกล้าไร้สนิมออสเตนนิติก เช่น นิกเกิลและโมลิบดีนัมมีราคาสูงขึ้นมาก ทำให้ต้นทุนการผลิตชิ้นส่วนสูงตามไปด้วย ดังนั้นจึงได้มีการพัฒนาเหล็กกล้า Cr-Mn-N ^[7-8] ขึ้นมาทดแทนเหล็กกล้า Cr-Ni โดยใช้ธาตุผสมระหว่าง Mn และ N มาทดแทน Ni ซึ่งอาจจะเป็นการทดแทนแบบบางส่วนหรือทั้งหมดเลยก็ได้ การพัฒนาเพื่อลดต้นทุนล่าสุดพบว่ามีการใช้ธาตุผสมร่วมกันระหว่างคาร์บอนและไนโตรเจนแทนที่จะใช้ธาตุไนโตรเจนเพียงอย่างเดียวเพื่อสร้างเหล็กกล้าไร้สนิมออสเตนนิติกที่มีการแทรกตัวของธาตุผสมสูง (High Interstitial Austenitic Stainless Steel) ^[9] ซึ่งเหล็กกล้าไร้สนิมที่ปราศจากนิกเกิลนี้นอกจากจะมีต้นทุนที่ต่ำแล้วยังมีสมบัติทางกลและความต้านทานการกัดกร่อนที่ดี ^[7-13] และก็ได้มีการศึกษาจากนักวิจัยหลายท่านเกี่ยวกับเหล็กกล้าไร้สนิมกลุ่มนี้ โดยได้ข้อสรุปแบบรวมๆ ว่า พฤติกรรมการแตกเปราะจากไฮโดรเจนในเหล็กกล้าไร้สนิม Cr-Mn มีความสลับซับซ้อนและได้รับอิทธิพลจากหลายตัวแปร ได้แก่ stacking fault energy วิธีการในการลำเลียงแก๊สไฮโดรเจนเข้าไปในเหล็กกล้า ปริมาณไฮโดรเจนและส่วนผสมทางเคมีของเหล็กกล้า ยกตัวอย่างเช่น การศึกษาของ Igata และคณะ ^[14] ที่ได้ศึกษาผลของปริมาณไฮโดรเจนในเหล็กกล้า 18Cr15Mn0.35N0.17C จากการศึกษาได้รายงานว่าเหล็กกล้าจะเปราะในกรณีที่มีปริมาณไฮโดนเจนเกินค่าวิกฤติ (Threshold Value) และได้กล่าวว่าความเหนียวที่ลดลงในเหล็กกล้าที่มีการชาร์จไฮโดรเจนเข้าไปนั้นเกิดจากไฮโดรเจนจะลด stacking fault energy และจากการศึกษาของ Shehata และคณะ ^[15] ที่ได้ศึกษาผลของการชาร์จไฮโดรแบบแคโธดิก (Cathodically charged hydrogen) ต่อพฤติกรรมความต้านทานแรงดึงในเหล็กกล้าไร้สนิมออสเตนนิติกที่มีไนโตรเจนอิ่มตัวยิ่งยวด (Nitrogen Supersaturated Austenitic Stainless Steel) ได้ผลสรุปว่าเหล็กกล้าที่มีปริมาณไนโตรเจนสูงกว่าจะละลายไฮโดรเจนได้สูงกว่าและจะส่งผลให้วัสดุสูญเสียความเหนียวได้มากกว่าเช่นกัน นอกจากนี้ยังมีการศึกษาของ Michler และ Naumann ^[16] ที่ได้รายงานว่าเหล็กกล้า Cr-Mn ที่มีไนโตรเจน 0.6-0.8% และนิกเกิลเกิดการเปราะอย่างรุนแรงเมื่อถูกทดสอบในบรรยากาศที่มีไฮโดรเจนที่อุณหภูมิ -50 องศาเซลเซียส และยังโต้แย้งเพิ่มเติมว่าแมงกานีสและไนโตรเจนไม่สามารถทดแทนนิกเกิลได้ในแง่ของความต้านทานต่อการแตกเปราะจากไฮโดรเจน

ในบทความที่ผมนำมาเสนอนี้ ผู้ทำการวิจัยเขาได้ทำการศึกษาผลของไฮโดรเจนต่อพฤติกรรมต้านทานแรงดึงของเหล็กกล้าไร้สนิม 18Cr10Mn-N-C จำนวน 2 เกรด คือ เกรดที่เติมไนโตรเจน 0.6% (18Cr10Mn-0.6N) และเติมทั้งไนโตรเจนและคาร์บานอย่างละ 0.3% (18Cr10Mn-0.3N-0.3N) โดยควบคุมให้มีค่า stacking fault energy ใกล้เคียงกันทำการวัดด้วยวิธี Neutron diffraction measurement ^[17] โดยวัตถุดิบตั้งต้นถูกผลิตในเตาหลอมแบบเหนี่ยวนำที่ความดันสุญญากาศภายใต้ความดันย่อยของไนโตรเจนต่ำกว่า 3 บาร์ หลังจากนั้นนำอินกอตไปให้ความร้อนไปที่ 1250 องศาเซลเซียสเป็นเวลา 2 ชั่วโมงในบรรยากาศอาร์กอนแล้วทำการรีดเป็นแผ่นที่มีความหนา 4 มม. แล้วทำให้เย็นตัวในอากาศ จากนั้นนำชิ้นที่จะทดสอบมาให้ความร้อน 1150 องศาเซลเซียส เป็นเวลา 1 ชั่วโมงอีกครั้งแล้วทำการชุบในน้ำ ตัดเตรียมตัวอย่างที่จะทดสอบตามทิศทางการรีดโดยใช้ wire cut เพื่อหลีกเลี่ยงปัจจัยด้านความร้อนและความเค้นตกค้างตาม ASTM E8 ขัดให้ขึ้นเงาและนำไปชาร์จด้วยไฮโดรเจนบริสุทธิ์ที่อุณหภูมิ 300 องศาเซลเซียส และความดัน 15 เมกะปาสคาล เป็นเวลา 72 ชั่วโมง จากนั้นนำมาเก็บไว้ในไนไตรเจนเหลว ทำการวัดปริมาณไฮโดรเจนในแท่งทดสอบด้วยเทคนิค Thermal Desorption spectroscopy แล้วทำการทดสอบแรงดึง โดยในระหว่างทดสอบชิ้นงานจุ่มแช่ไนโตรเจนเหลว หลังทดสอบเสร็จนำชิ้นงานไปตรวจหาเฟสที่เกิดขึ้นในระหว่างการเสียรูปด้วยเทคนิคการเลี้ยวเบนของรังสีเอ๊กซ์ (XRD) และตรวจสอบผิวแตกด้วยกล้องจุลทรรศน์แบบแสง (OM) และแบบส่องกราด (SEM)

ผลการทดสอบแรงดึงพบว่าชิ้นทดสอบที่มีการชาร์จไฮโดรเจนมี flow stress สูงกว่าแต่ความเหนียวต่ำกว่าชิ้นทดสอบที่ไม่ชาร์จไฮโดรเจน (ดูรูปที่ 2)  และชิ้นทดสอบ 18Cr10Mn-0.6N ค่อนข้างจะสูญเสียความเหนียวลงอย่างมากเมื่อเทียบกับชิ้นทดสอบ 18Cr10Mn-0.3N-0.3C

รูปที่ 2 กราฟความเค้น-ความเครียดจากการทดสอบแรงดึงของเหล็กกล้า 0.6N [25]

สำหรับผลการวิเคราะห์ผิวหน้าแตกหักพบว่าชิ้นส่วนที่ไม่ได้ชาร์จไฮโดรเจนพบลักษณะของ ductile dimple (ดูรูปที่ 3) ซึ่งเป็นการแตกแบบเหนียว ในขณะเดียวกันผิวแตกของ 18Cr10Mn-0.6N และ 18Cr10Mn-0.3N-0.3C ก็มีความแตกต่างกัน กล่าวคือเหล็กกล้า 18Cr10Mn-0.6N  มีผิวแตกส่วนใหญ่เป็นแบบตามขอบเกรน (ดูรูปที่ 4) และเหล็กกล้า 18Cr10Mn-0.3N-0.3N มีผิวแตกส่วนใหญ่เป็นแบบผ่านเกรน (ดูรูปที่ 5) นอกจากนี้ผลการทดสอบด้วย XRD ยังชี้ให้เห็นว่าแอลฟ่ามาร์เทนไซต์เกิดเฉพาะในเหล็กกล้า 18Cr10Mn-0.6N  เท่านั้น

รูปที่ 3 ภาพถ่ายจาก SEM แสดงผิวหน้าแตกของเหล็กกล้าที่ไม่ได้ชาร์จไฮโดรเจน [25]

รูปที่ 4 ภาพถ่ายจาก SEM แสดงผิวหน้าแตกของเหล็กกล้า 0.6 ที่ผ่านการชาร์จไฮโดรเจน [25]

รูปที่ 5 ภาพถ่ายจาก SEM แสดงผิวหน้าแตกของเหล็กกล้า 0.3C0.3N ที่ผ่านการชาร์จไฮโดรเจน [25]

จากผลการทดสอบแรงดึงนั้น การเพิ่มขึ้นของ yield และ flow stress ในเหล็กกล้าทั้งสองชนิดชี้ให้เห็นว่าไฮโดรเจนแสดงตัวเป็นตัวเพิ่มความแข็งแรง (Interstitial Solute Strengthener) เหมือนกับคาร์บอนและไนโตรเจน อย่างไรก็ตามสิ่งที่ไฮโดรเจนไม่เหมือนกับคาร์บอนและไนโตรเจนคือไฮโดรเจนจะส่งเสริมให้เกิดการเคลื่อนที่ของดิสโลเคชั่น (Motion Dislocation) ^[18] โดยการลด friction stress ระหว่าง dislocation กับ obstacle การเพิ่มขึ้นของ flow stress แบบมหภาคแม้ว่าจะมีการลดลงของความเค้นเฉพาะจุดแล้วนั้นเนื่องมาจากการเกิดแถบการเลื่นเฉพาะจุด (Slip Localization) ในตำแหน่งที่มีไฮโดรเจน ^[18-22] และไฮโดรเจนจะทำให้เกิด cross-slip ได้ค่อนข้างยากและส่งเสริมให้เกิดการเสียรูปเฉพาะจุด (Localized Deformation) ในจำนวนของ slip plane ปัจจัยที่ส่งผลกระทบต่อความเหนียวของชิ้นส่วนที่ผ่านการชาร์จไฮโดรเจนได้แก่ stacking fault energy, hydrogen content, phase stability, chemical composition และ microstructure แม้ว่าเหล็กกล้าที่ศึกษาในครั้งนี้มี stacking fault energy ใกล้เคียงกัน อย่างไรก็ตาม เฟสออสเตนไนต์ในเหล็กกล้า  18Cr10Mn-0.6N มีความไม่เสถียรและสามารถเปลี่ยนไปเป็นมาร์เทนไซต์ในระหว่างการเสียรูปได้ (ดูรูปที่ 6) ความสามารถในการแพร่ของไฮโดรเจนในมาร์เทนไซต์มีค่ามากถึง 10⁵ เท่าของเฟสออสเตนไนต์ที่อุณหภูมิห้อง ^[23] ความสามารถในการแพร่ที่สูงของไฮโดรเจนในมาร์เทนไซต์ทำให้ไฮโดรเจนมีการส่งผ่านไปยังบริเวณที่มี triaxial stress ในโครงสร้างจุลภาคนำไปสู่การแตกได้ง่ายขึ้น

รูปที่ 6 สเปกตรัมแสดงเฟสแอลฟ่ามาร์เทนไซต์ที่เกิดขึ้นหลังการดึงของเหล็กกล้า 0.6N [25]

ในเหล็กกล้าที่มีไนโตรเจนปริมาณสูงก็จะทำให้เกิด slip localization ได้ง่ายขึ้น และไฮโดรเจนจะส่งเสริมให้เกิดการเคลื่อนที่ของดิสโลเคชั่นในระนาบร่วม ดังนั้นเราจะเห็นว่าผลร่วมกันของไนโตรเจนและไฮโดรเจนจะทำให้โครงสร้างจุลภาคมีความไวต่อการเกิดรอยร้าวขนาดเล็กและทำให้มีความเหนียวต่ำ

จากความแตกต่างของผิวหน้าแตกหักระหว่างเหล็กกล้า 18Cr10Mn-0.6N และ 18Cr10Mn-0.3N-0.3C มีความเป็นไปได้ว่าเกิดจากการฟอร์มมาร์เทนไซต์ในระหว่างการเสียรูปและไนโตรเจนส่งเสริมให้เกิดแถบการเลื่อนเฉพาะจุด

ลักษณะของโครงสร้างจุลภาค เช่น ขอบเกรนและดิสโลเคชั่นสามารถกักขังไฮโดรเจนได้ ^[24] และมักแสดงตัวเป็นทางผ่านให้ไฮโดรเจนแพร่เข้าไปในโลหะ เพราะฉะนั้นชิ้นงานที่มีเกรนละเอียดจึงควรจะมีความไวต่อการแตกเปราะจากไฮโดรเจนมากกว่าชิ้นงานที่มีเกรนหยาบ แต่ก็มีงานวิจัยบางงานได้ชี้ว่าเหล็กกล้าไร้สนิมทั้งแบบกึ่งเสถียรและเสถียรที่มีการลดขนาดของเกรนลงไปในระดับไมโครเมตรแล้วก็ไม่ส่งผลให้เหล็กกล้ามีความไวต่อการแตกเปราะเนื่องจากไฮโดรเจนเพิ่มขึ้นแต่อย่างใด

ผู้เขียนขอขอบคุณบทความ Hydrogen embrittlement in high interstitial alloyed 18Cr10Mn austenitic stainless steels ที่ศึกษาโดย Phaniraj MP และคณะ ^[25] เป็นอย่างสูง

เอกสารอ้างอิง

[1] Eliezer D, Chakrapani DG, Altstetter CJ, Pugh EN. Influence of austenite stability on the hydrogen embrittlement and stress-corrosion cracking of stainless-steel. Metall Trans A Phys Metall Mater Sci 1979;10:935-41.

[2] Perng TP, Altstetter CJ. Effects of deformation on hydrogen permeation in austenitic stainless-steels. Acta Metall 1986;34:1771-81.

[3] Huang JH, Altstetter CJ. Internal hydrogen-induced subcritical crack-growth in austenitic stainless-steels. Metall Trans A Phys Metall Mater Sci 1991;22:2605-18.

[4] Han G, He J, Fukuyama S, Yokogawa K. Effect of straininduced martensite on hydrogen environment embrittlement of sensitized austenitic stainless steels at low temperatures. Acta Mater 1998;46:4559-70.

[5] Zhang L, Li ZY, Zheng JY, Zhao YZ, Xu P, Zhou CL, et al. Effect of strain-induced martensite on hydrogen embrittlement of austenitic stainless steels investigated by combined tension and hydrogen release methods. Int J Hydrogen Energy 2013;38:8208-14.

[6] Caskey GR. Hydrogen compatibility handbook for stainless steels. Savannah River Laboratory; 1981.

[7] Uggowitzer PJ, Magdowski R, Speidel MO. Nickel free high nitrogen austenitic steels. ISIJ Int 1996;36:901-8.

[8] Gavriljuk VG, Berns Hans. High nitrogen steels. Germany: Springer-Verlag; 1999.

[9] Berns H, Gavriljuk V, Shanina B. Intensive interstitial strengthening of stainless steels. Adv Eng Mater 2008;10:1083-93.

[10] Bott AH, Pickering FB, Butterworth GJ. Development of high manganese high nitrogen low activation austenitic stainlesssteels. J Nucl Mater 1986;141:1088-96.

[11] Balachandran G, Bhatia ML, Ballal NB, Rao PK. Influence of thermal and mechanical processing on room temperature

mechanical properties of nickel free high nitrogen austenitic stainless steels. ISIJ Int 2000;40:501-10.

[12] Balachandran G, Bhatia ML, Ballal NB, Rao PK. Some theoretical aspects on designing nickel free high nitrogen austenitic stainless steels. ISIJ Int 2001;41:1018-27.

[13] Rawers JC. Alloying effects on the microstructure and phase stability of Fe-Cr-Mn steels. J Mater Sci 2008;43:3618-24.

[14] Igata N, Fujiga T, Yumoto H. Decrease of ductility due to hydrogen in fe-cr-mn austenitic steel. J Nucl Mater 1991;179:656-8.

[15] Shehata MF, Schwarz S, Engelmann HJ, Uhlemann M. Influence of hydrogen on mechanical properties of nitrogen supersaturated austenitic stainless steels. Mater Sci Technol 1997;13:1016-22.

[16] Michler T, Naumann J. Hydrogen embrittlement of Cr-Mn-Naustenitic stainless steels. Int J Hydrogen Energy 2010;35:1485-92.

[17] Lee TH, Ha HY, Hwang B, Kim SJ, Shin E. Effect of carbon Fraction on stacking fault energy of austenitic stainless steels. Metall Mater Trans A Phys Metall Mater Sci 2012;43A:4455-9.

[18] Lee TC, Dewald DK, Eades JA, Robertson IM, Birnbaum HK. An environmental cell transmission electron-microscope. Rev Sci Instrum 1991;62:1438-44.

[19] Beachem CD. New model for hydrogen-assisted cracking (hydrogen embrittlement). Metall Trans 1972;3:437-51.

[20] Birnbaum HK, Sofronis P. Hydrogen-enhanced localized plasticity e a mechanism for hydrogen-related fracture. Mater Sci Eng A Struct Mater Prop Microstruct Process 1994;176:191-202.

[21] Nibur KA, Bahr DF, Somerday BP. Hydrogen effects on dislocation activity in austenitic stainless steel. Acta Mater 2006;54:2677-84.

[22] Robertson I, Sofronis P, Nagao A, Martin ML, Wang S, Gross DW, et al. Hydrogen embrittlement understood. Metall Mater Trans A 2015;46:2323-41.

[23] Perng TP, Altstetter CJ. Effects of deformation on hydrogen permeation in austenitic stainless-steels. Acta Metall 1986;34:1771e81.

[24] Hirth JP. Effects of hydrogen on the properties of iron and steel. Metall Trans A Phys Metall Mater Sci 1980;11:861-90.

[25] Phaniraj MP, et al., Hydrogen embrittlement in high interstitial alloyed 18Cr10Mn austenitic stainless steels, International Journal of Hydrogen Energy (2015), http://dx.doi.org/10.1016/j.ijhydene.2015.07.163

การหลีกเลี่ยงความเสียหายของสลักเกลียว (Avoiding Bolt Failures)

รูปที่ 1: แบบวาดแสดงตัวอย่างสลักภัณภัณฑ์ในรูปแบบต่างๆ [altears.com]

สลักเกลียว (รูปที่ 1) มักนิยมใช้ในการยึดชิ้นส่วนที่มีการหมุน ยึดหน้าแปลนท่อ หรือเพื่อยึดโครงสร้างต่างๆ ให้ติดกันเพื่อให้เกิดความปลอดภัยในระหว่างการใช้งาน แม้ว่าชิ้นส่วนสลักเกลียวและสลักภัณฑ์จะเป็นองค์ประกอบเล็กๆ ในการออกแบบแต่ว่ามีความสำคัญไม่ยิ่งหย่อนไปกว่าชิ้นส่วนอื่นๆ ที่ประกอบขึ้นเป็นโครงสร้าง เนื่องจากว่าถ้าสลักเกลียวเกิดความเสียหายมักนำไปสู่การเสียหายอย่างใหญ่หลวงตามมา เช่น เกิดไฟไหม้ เครื่องบินตก อุบัติเหตุต่างๆ ท่อก๊าซระเบิด ชิ้นส่วนกังหันก๊าซระเบิด หรือบางครั้งอาจทำให้เกิดการรั่วของสารประกอบไฮโดรคาร์บอนและนำไปสู่การระเบิดตามมา

กลไกการเสียหายที่มักเกิดขึ้นกับชิ้นส่วนสลักเกลียวมากที่สุดอีกกลไกหนึ่ง คือ การล้า (Fatigue) การล้าเป็นปรากฏการณ์การเสียหายของสลักเกลียวที่ถูกใช้งานในสภาวะการรับแรงเป็นคาบ (Cyclic Load) ของความเค้นที่มากระทำ ซึ่งการแตกหักจากการล้ามักมีลักษณะเฉพาะที่ปรากฏบนผิวหน้าแตกหัก เช่น พบ ratchet mark ที่บริเวณจุดเริ่มรอยแตก ผิวหน้าแตกหักค่อนข้างเรียบ และมักปรากฏให้แนวการขยายตัวของรอยร้าวคล้ายคลื่นที่ทิ้งไว้บนชายหาด (Beach Mark) ตัวอย่างสลักเกลียวที่แตกหักจากการล้าตัวแสดงในรูปที่ 2

รูปที่ 2: ผิวหน้าแตกหักจากการล้าของสลักเกลียว

            การเสียหายของสลักเกลียวจากการล้ามีขั้นตอนการเสียหายอยู่ 3 ขั้นตอนดังนี้

1.  รอยร้าวขยายตัวมาจากร่องเกลียว (Thread Root) หรือจุดบกพร่องบริเวณรัศมีโค้งและจุดบกพร่องในวัสดุ

2.  มีการขยายตัวของรอยร้าวจากการรับแรงเป็นคาบหรือรอบ และ

3.  เกิดการแตกหักแบบทันทีทันใดในส่วนของภาคตัดขวางที่เหลืออยู่ของสลักเกลียว

การเสียหายจากการล้าของสลักเกลียวส่วนใหญ่มักเกิดขึ้นในบริเวณร่องเกลียวแรก (First Engaged Thread) เมื่อมีสลักเกลียวตัวเมียขันยึด เนื่องจากเป็นตำแหน่งที่มีความเค้นสูงสุด หรือบริเวณรัศมีความโค้งรอยต่อระหว่างส่วนหัวกับก้านของสลักเกลียว (Head-to-Shrank) รูปที่ 3 แสดงตำแหน่งที่มักเป็นจุดเริ่มต้นของการขยายตัวของรอยร้าวล้า (Fatigue Crack) จากบริเวณรัศมีความโค้งรอยต่อระหว่างส่วนหัวกับก้านของสลักเกลียวเหล็กกล้า

รูปที่ 3: ตำแหน่งที่มักเป็นจุดเริ่มต้นของการขยายตัวของรอยร้าวล้าของสลักเกลียวเหล็กกล้า

เป็นที่ทราบกัน (ในทางทฤษฎี) ว่าวัสดุและโครงสร้างส่วนใหญ่จะมีขีดจำกัดในการล้า (Endurance Limit) ซึ่งหมายความว่าถ้า stress มีค่าต่ำกว่า endurance limit ความเสียหายก็จะไม่เกิดขึ้น แม้ว่าจะใช้งานได้กี่รอบแล้วก็ตาม รูปที่ 4 แสดงเส้นโค้งระหว่างความเค้นและจำนวนรอบของความเค้นของเหล็กกล้าผสมต่ำ (Low Alloy Steel) ที่มีค่าความต้านทานแรงดึงสูงสุด (UTS) ที่ 150,000 ปอนด์ต่อตารางนิ้ว และมี stress concentration factor (K_t) อยู่ที่ 3.3 ถ้าสลักเกลียวอยู่ภายใต้การรับแรงดัดแบบซ้ำไปซ้ำมา (Reversed Bending) ที่มี stress ratio (σ_max/σ_min = -1) และมีแรงเค้นมากระทำต่ำกว่า 30,000 ปอนด์ต่อตารางนิ้ว ก็จะพบว่ารอยร้าวล้าจะไม่เกิดขึ้น เพื่อรักษาระดับความเค้นให้ต่ำกว่าค่าขีดจำกัดในการล้า สลักเกลียวจะถูกขันแน่นด้วยค่าทอร์กที่เหมาะสมที่อยู่บนพื้นฐานของค่าความต้านทานแรงดึงที่จุดคราก (Yield Strength) และเส้นผ่าศูนย์กลางของสลักเกลียว แรงที่ใช้ในการจับยึดครั้งแรกที่เรียกว่า preload นั้นเป็นเปอร์เซ็นต์ของค่า yield stress ของสลักเกลียว  ในสภาวะการรับแรงแบบคาบ ถ้า cyclic stress มีค่าไม่เกิน preload stress ค่า mean fatigue stress จะลดลงและมีความน่าจะเป็นว่าความเสียหายจากการล้าจะลดลงด้วย อย่างไรก็ตามถ้าใช้ค่า preload ไม่เหมาะสม สลักเกลียวอาจเสียหายที่จำนวนรอบต่ำๆ ได้ ดังแสดงในเส้นโค้งความเค้น-จำนวนรอบของรูปที่ 4

รูปที่ 4: เส้นโค้งระหว่างความเค้นและจำนวนรอบของความเค้นของเหล็กกล้าผสมต่ำ

แนวทางในการป้องกันความเสียหายจากการล้าตัว

สลักเกลียวที่มีการขันยึดอาจเกิดความเสียหายจากการล้าด้วยปัจจัยต่างๆ เหล่านี้

-    ค่า preload ในระหว่างการขันยึดเบื้องต้นมีค่าต่ำมาก

-    ค่า preload ในระหว่างการขันยึดสูงกว่าค่า yield stress ของสลักเกลียว

-    ค่า yield stress ของสลักเกลียวมีค่าต่ำมาก

-    ถูกใช้งานที่อุณหภูมิสูง ทำให้เกิดการคลายตัว (Thermal Relaxation)

-    อุปกรณ์มีการสั่นสะเทือนทำให้สลักเกลียวหลวม (การสั่นสะเทือนของสลักเกลียวสามารถทำให้เกิดการคลายตัวของ fixed displacement stresses)

-    Stress amplitude มีค่าสูงกว่าค่า endurance limit

ในการลดความน่าจะเป็นของการเสียหายจากการล้าของสลักเกลียวนั้นการออกแบบจุดยึดทุกๆ จุดควรมีการประเมินเป็นกรณีไปและควรพิจารณาดังไปนี้

-    ตรวจสอบค่าทอร์กในแบบ (Engineering Drawing) ว่ามีความเหมาะสมกับวัสดุที่เลือก กระบวนการทางความร้อน (Heat Treatment) และเส้นผ่าศูนย์กลางหรือไม่

-    เลือกวัสดุสำหรับสลักเกลียวที่มีค่าความแข็งแรงและความแกร่งที่เหมาะสม

-    ใช้ประแจขันทอร์กที่เหมาะสมในแต่ละงาน

-    ใช้สลักเกลียวที่ผ่านการขึ้นรูปร่องเกลียวด้วยการรีด (Rolled Thread) ซึ่งจะมีความเค้นตกค้างแรงอัด (Compressive Stress) ที่ผิว แทนที่การขึ้นรูปร่องเกลียวด้วยการกลึง

-   ให้แน่ใจว่าส่วนที่เป็นรูหรือช่องแคบต่างๆ ปราศจากสิ่งสกปรก การกัดกร่อน หรือสารแปลกปลอมอื่นๆ เพื่อหลีกเลี่ยงการอ่านค่าทอร์กที่สูงเกินไปและไม่ถูกต้อง

-    ลดความเค้นในระหว่างการใช้งานและการสั่นสะเทือนของอุปกรณ์โดยการใช้อุปกรณ์เสริมอื่นๆ

-    ใช้ safety wire หรือการเชื่อมติดส่วนหัวของสลักเกลียวในกรณีที่มีการสั่นสะเทือนมาก ๆ

-    ตรวจสอบและทำการขันทอร์กซ้ำในกรณีสลักเกลียวถูกใช้งานในสภาวะที่สามารถทำให้หลวมได้

จากที่ท่านอ่านมาก็จะพบว่าการเสียหายด้วยกลไกการล้าของสลักเกลียวสามารถที่จะหลีกเลี่ยงได้โดยการออกแบบให้ดีตั้งแต่ก่อนการใช้งาน เลือกใช้วัสดุให้เหมาะสมกับสภาวะการใช้งาน มีการติดตั้งที่ถูกต้องและมีการตรวจสอบอย่างสม่ำเสมอ ลองเอาไปประยุกต์ใช้นะครับ...