เชิญเข้าร่วมอบรม เรื่อง เหล็กกล้าไร้สนิมสำหรับงานอุตสาหกรรม (Stainless Steels for Industrial Applications)

โดยผมจะบรรยายในหัวข้อ กรณีความเสียหายในการใช้งานเหล็กกล้าไร้สนิมสำหรับงานวิศวกรรม

หัวข้อการบรรยาย
1. ความรู้เบื้องต้น โลหะวิทยา และกระบวนการผลิตเหล็กกล้าไร้สนิมแผ่นรีดเย็น
2. พื้นผิวสำเร็จ หลักการเลือกใช้ การทำความสะอาด และการดูแลเหล็กกล้าไร้สนิม
3. พฤติกรรมการกัดกร่อนของเหล็กกล้าไร้สนิมในสารละลายที่มีฤทธิ์กัดกร่อนรุนแรง
4. การทดสอบการกัดกร่อนแบบเฉพาะที่ในเหล็กกล้าไรสนิม
5. การใช้งานเหล็กกล้าไร้สนิมที่อุณหภูมิสูง
6. โลหะวิทยาการเชื่อมเหล็กกล้าไร้สนิม
7. กรณีความเสียหายในการใช้งานเหล็กกล้าไร้สนิมสำหรับงานวิศวกรรม

กำหนดการ
27 กันยายน 2554
08.30 – 09.00 ลงทะเบียน
09.00 – 10.30 การบรรยาย “ความรู้เบื้องต้น โลหะวิทยา และกระบวนการผลิตเหล็กกล้าไร้สนิมแผ่นรีดเย็น”
โดย คุณพรชัย ลาภเจริญวงศา
10.30 – 10.45 พักรับประทานอาหารว่าง
10.45 – 12.15 การบรรยาย “พื้นผิวสำเร็จ หลักการเลือกใช้ การทำความสะอาด และการดูแลเหล็กกล้าไร้สนิม”
โดย ดร.สิริวรรณ เพิ่มพูล
12.15 – 13.15 พักรับประทานอาหารกลางวัน
13.15 – 14.45 การบรรยาย “พฤติกรรมการกัดกร่อนของเหล็กกล้าไร้สนิมในสารละลายที่มีฤทธิ์กัดกร่อนรุนแรง”
โดย ดร.นครินทร์ ศรีสุวรรณ
14.45 – 15.00 พักรับประทานอาหารว่าง
15.00 – 16.30 การบรรยาย “การทดสอบการกัดกร่อนแบบเฉพาะที่ของเหล็กกล้าไรสนิม”
โดย ดร.ณมุรธา สถิรจินดา
16.30 – 16.45 ถาม – ตอบ

28 กันยายน 2554
09.00 – 10.30 การบรรยาย “การใช้งานเหล็กกล้าไร้สนิมที่อุณหภูมิสูง”
โดย ดร.ปัญญวัชช์ วังยาว
10.30 – 10.45 พักรับประทานอาหารว่าง
10.45 – 12.15 การบรรยาย “โลหะวิทยาการเชื่อมเหล็กกล้าไร้สนิม”
โดย ดร.เอกรัตน์ ไวยนิตย์
12.15 – 13.15 พักรับประทานอาหารกลางวัน
13.15 – 14.45 การบรรยาย “กรณีความเสียหายในการใช้งานเหล็กกล้าไร้สนิมสำหรับงานวิศวกรรม”
โดย คุณสยาม แก้วคำไสย์
14.45 – 15.00 พักรับประทานอาหารว่าง
15.00 – 16.30 การบรรยาย “กรณีความเสียหายในการใช้งานเหล็กกล้าไร้สนิมสำหรับงานวิศวกรรม”
โดย คุณโฆษิต วงศ์ปิ่นแก้ว
16.30 – 16.45 ถาม – ตอบ

ตอนนี้ยังพอมีที่ว่างอยู่นะครับ ดูรายละเอีดเพิ่มเติมที่
http://www2.mtec.or.th/eventnstda/Template/index.aspx?EventID=S11084&ContentID=945

ปัจจัยที่ทำให้เกิดความผันแปรในการทดสอบทางกล (Variation Factors in Mechanical Testing)

ต่อจากหัวข้อ http://siamkaewkumsai.blogspot.com/2011/06/post-failure-evaluation-of-mechanical.html นี้นะครับ

มีปัจจัยหลายประการที่อาจเป็นสาเหตุของการแปรผันของสมบัติทางกลของชิ้นส่วนที่ทำการตรวจสอบหลังจากเกิดความเสียหาย ได้แก่
1. ขนาดของชิ้นงานทดสอบ (มีการลดขนาด)

2. ทิศทางการวางตัวของตัวอย่างและตำแหน่ง

3. รูปร่างของชิ้นทดสอบ

4. วิธีการทดสอบที่นำมาทดแทน

5. ความแปรปรวนของการทดสอบ

6. ความแปรปรวนในแต่ละชุดการผลิต

7. การเสื่อมสภาพของสมบัติในการใช้งาน

ข้อจำกัดของการตรวจสอบโดยไม่ทำลาย (Disadvantage of NDT)

การตรวจสอบโดยไม่ทำลายเป็นการตรวจสอบความไม่ต่อเนื่องที่ซ่อนอยู่ เปรียบเทียบได้กับการคลำวัตถุในที่มืดจึงอาจทำให้เกิดการแปลผลการตรวจสอบที่ผิดพลาดได้ ดังนั้นจึงต้องใช้ผู้ตรวจสอบที่มีความชำนาญเป็นพิเศษ นอกจากนั้นการแปลผลการตรวจสอบมักต้องกระทำผ่านสื่อกลางจึงทำให้ความไว (Sensitivity) ในการตรวจสอบต่ำลงและอาจเกิดการแปลผลที่แตกต่างกันระหว่างผู้ทำการตรวจสอบแต่ละราย ข้อจำกัดอีกประการหนึ่งคือผลการตรวจสอบที่ได้มักเกิดจากการเปรียบเทียบกับสิ่งที่ทราบค่ามาก่อนหน้าที่แล้ว ดังนั้นจึงมักต้องมีการเตรียมชิ้นงานจำลองที่มีความไม่ต่อเนื่องที่ทราบค่า เช่น ขนาด ตำแหน่งที่แน่นอนเพื่อผลการตรวจสอบที่ถูกต้อง จึงเป็นการเสียเวลาและค่าใช้จ่ายที่สูงขึ้น

เหล็กกล้าไร้สนิม (ตอนที่ 20) : เหล็กกล้าไร้สนิมกลุ่มดูเพล็กซ์ (Duplex Stainless Steel)

เฟสที่สองที่ตกตะกอนในเหล็กกล้าไร้สนิมดูเพล็กซ์แสดงในไดอะแกรมระหว่าง เวลา-อุณหภูมิ-การตกตะกอน (Time-Temperature-Precipitation ; TTP) ดังรูปที่ 1 ซึ่งแยกแยะอุณหภูมิการตกตะกอนไว้ 2 ช่วงอย่างชัดเจน กล่าวคือ ช่วงอุณหภูมิสูงในช่วง 550-1000 องศาเซลเซียส พบการแยกตัวออกจากกันอย่างชัดเจนของแต่ละเฟส เช่น ไนไตรด์ คาร์ไบด์ ซิกม่า และไช โดยเฟสซิกม่าจะปรากฏในโลหะผสม 2 ธาตุระหว่างเหล็ก-โครเมียม (Fe-Cr system) สำหรับเกรดที่มีการเติมธาตุเพิ่มความเสถียรให้กับเฟอร์ไรต์ เช่น โครเมียม โมลิบดีนัม และซิลิคอนในปริมาณสูง สามารถส่งเสริมให้เกิดการฟอร์มตัวของเฟสซิกม่าที่มักเกิดในช่วงอุณหภูมิ 600-950 องศาเซลเซียสได้ ซึ่งเป็นเฟสเชิงโลหะที่แข็งและเปราะ มักตกตะกอนตามขอบเกรนโดยมีโครเมียมและโมลิบดีนัมเป็นส่วนผสมหลัก นอกจากนี้เฟสซิกม่ายังลดความต้านทานการกัดกร่อนแบบรูเข็มและใต้รอยซ้อนของเหล็กกล้าไร้สนิมดูเพล็กซ์ และส่งผลเชิงลบโดยการเหนี่ยวนำให้เกิดบริเวณพร่องโครเมียมและโมลิบดีนัมตามขอบเกรน [115] ลักษณะดังกล่าวจะทำให้วัสดุมีความไวต่อการกัดกร่อนตามขอบเกรน ซึ่งอาจแก้ปัญหาได้โดยการเติมทังสเตนแทนโมลิบดีนัมลงไปในโลหะผสม เพื่อช่วยลดการเกิดเฟสซิกม่าได้ เนื่องจากทังสเตนมีอัตราการแพร่น้อยกว่าโมลิบดีนัม [127] ในขณะที่เฟสไชจะพบเฉพาะในโลหะผสมระบบ 3 ธาตุระหว่างเหล็ก-โครเมียม-โมลิบดีนัม (Fe-Cr-Mo system) และโลหะผสมระบบ 4 ธาตุ ระหว่างเหล็ก-โครเมียม-นิกเกิล-โมลิบดีนัม (Fe-Cr-Ni-Mo system) และระบบเหล็ก-โครเมียม-นิกเกิล-ไทเทเนียม (Fe-Cr-Ni-Ti system) [119] ทั้งนี้เฟสซิกม่าและเฟสไชมีองค์ประกอบทางเคมีคล้ายกัน แต่สิ่งที่ต่างกัน คือ คาร์บอนสามารถละลายในเฟสไชได้ และเฟสไชจัดเป็นคาร์ไบด์ชนิด M18C และมักตกตะกอนตามขอบเกรน เกรนคู่แฝดที่ไม่ต่อเนื่อง (Incoherent Twin Boundary) และดิสโลเคชัน ส่งผลให้มีความเหนียวต่อการต้านทานการคืบ (Creep Ductility) ลดลง และส่งผลกระทบเชิงลบต่อความแกร่งและความต้านทานการกัดกร่อน [128] ส่วนโครเมียมไนไตรด์มักพบในเกรดที่มีปริมาณเฟสเฟอร์ไรต์มากกว่าออสเตนไนต์ เนื่องจากไนโตรเจนละลายในเฟสเฟอร์ไรต์ได้น้อย การตกตะกอนของโครเมียมไนไตรด์จะส่งผลให้วัสดุมีความแข็งแรงและความแกร่งที่อุณหภูมิต่ำลดลง ในขณะเดียวกัน อนุภาคโครเมียมไนไตรด์มีความเชื่อว่ามักแสดงตัวเป็นจุดเริ่มของการกัดกร่อนแบบรูเข็ม [129] เมื่อสัมผัสกับสิ่งแวดล้อมที่มีคลอไรด์เป็นองค์ประกอบ แม้ว่าจะไม่ได้มีการกำหนดปริมาณของเฟอร์ไรต์ในเหล็กกล้าไร้สนิมดูเพล็กซ์ไว้อย่างชัดเจนก็ตาม แต่ในการประยุกต์ใช้งานทั่วไปแล้ว ควรมีปริมาณเฟอร์ไรต์ไม่เกิน 75% [130] ในขณะที่ช่วงอุณหภูมิต่ำระหว่าง 280-500 องศาเซลเซียส เหล็กกล้าไร้สนิมดูเพล็กซ์นั้นมักเกิดการสลายตัวของเฟสเฟอร์ไรต์ไปเป็นเฟสที่มีโครเมียมสูง (Cr-rich Phase) แอลฟ่าไพร์ม (α’) และเฟสที่มีเหล็กสูง (Iron-rich Phase) [131-132] โดยเฟสแอลฟ่าไพร์มจะตกตะกอนอย่างรวดเร็วที่ช่วงอุณหภูมิ 475 องศาเซลเซียส เนื่องจากอัตราการแตกเปราะจะสูงที่สุดที่อุณหภูมิดังกล่าว จึงเรียกปรากฏการณ์ดังกล่าวว่า การแตกเปราะที่อุณหภูมิ 475 องศาเซลเซียส (475 ํC embrittlement) การตกตะกอนดังกล่าวส่งผลให้วัสดุมีความต้านทานแรงดึง การแตกหักและการล้าตัวลดลง และเนื่องจากวัสดุมีความแข็งเพิ่มขึ้น (Hardening) จึงมักแตกเปราะได้ง่าย ซึ่งเป็นที่ทราบกันดีว่า ปรากฏการณ์ดังกล่าวมักพบในเหล็กกล้าไร้สนิมกลุ่มเฟอริติกดังที่กล่าวมาก่อนหน้านี้

รูปที่ 1 ไดอะแกรม TTP แสดงเฟสที่สองที่ตกตะกอนในเหล็กกล้าไร้สนิมดูเพล็กซ์ในช่วงอุณหภูมิต่างๆ

จากการศึกษาเหล็กกล้าไร้สนิมดูเพล็กซ์เกรด AISI 2205 (UNS S31803) [133] พบว่าเฟสซิกม่าสามารถฟอร์มตัวได้อย่างรวดเร็วที่ช่วงอุณหภูมิ 850-900 องศาเซลเซียส ซึ่งใช้เวลาในการบ่มตัวประมาณ 100 วินาที ในขณะที่เกรด AISI 2507 (UNS S32750) [134] จะเกิดการฟอร์มตัวของเฟสไชอย่างรวดเร็วหลังจากใช้เวลาในการบ่มตัวแค่ 200 วินาทีและการฟอร์มตัวจะเกิดขึ้นได้เร็วกว่าเฟสซิกม่าที่ช่วงอุณหภูมิต่ำกว่า 750 องศาเซลเซียส

เหล็กกล้าไร้สนิมดูเพล็กซ์ยังมีต่อนะครับ.......โปรดติดตาม

เอกสารอ้างอิง:
[127] V.S. Moura, L.D. Lima, J.M. Pardal, A.Y. Kina, R.R.A. Corte, S.S.M. Tavares. Influence of microstructure on the corrosion resistance of the duplex stainless steel UNS S31803. Materials Characterization 2008; 59(8): pp. 1127-32.


[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.

[129] Chan-Jin Park, Hyuk-Sang Kwon. Effects of aging at 475 °C on corrosion properties of tungsten-containing duplex stainless steels. Corrosion Science 2002; 44(12): pp. 2817-30.

[130] Joanna Michalska, Maria Sozanska. Qualitative and quantitative analysis of σ and χ phases in 2205 duplex stainless steel. Materials Characterization 2006; 56(4-5): pp. 355-62.

[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.

[132] Bo Deng, Zhiyu Wang, Yiming Jiang, Tao Sun, Juliang Xu, Jin Li. Effect of thermal cycles on the corrosion and mechanical properties of UNS S31803 duplex stainless steel. Corrosion Science 2009; 51(12): pp. 2969-75.

[133] L. Duprez, B.D. Cooman, N. Akdut, Microstructure evolution during isothermal annealing of a standard duplex stainless steel type 1.4462, Steel Res 2000; 71: pp. 417–22.

[134] J.O. Nilsson, Overview of super duplex stainless steel, Mater. Sci. Technol 1992; 8: pp. 685–700.

เทคนิคการทำความสะอาดผิวหน้าแตกหัก (Cleaning the fracture surface)

เทคนิคการทำความสะอาดผิวหน้าแตกหักที่นิยมใช้กัน เพื่อป้องกันการทำปฏิกิริยากับสิ่งแวดล้อมที่มีฤทธิ์กัดกร่อน ได้แก่

· พ่นด้วยอากาศแห้ง หรือ ขัดด้วยแปรง organic-fiber อ่อนๆ

· ใช้แผ่นลอกลาย (Replica stripping)

· ล้างด้วยตัวทำละลายอินทรีย์

· ล้างด้วยสารทำความสะอาดที่มีน้ำเป็นองค์ประกอบหลัก

· ทำความสะอาดด้วยวิธีแคโธดิก (Cathodic cleaning)

· ทำความสะอาดโดยการใช้สารเคมีกัดผิวหน้า (Chemical-etching)

การแตกร้าวในแนวเชื่อม: การแตกร้าวจากไฮโดรเจน (Hydrogen Cracking in Welds)

Hydrogen cracking หรือที่เรียกกันว่า Cold cracking ต้องมีองค์ประกอบ 3 อย่างเกิดขึ้นพร้อม ได้แก่
1. มีไฮโดรเจน
2. มีความเค้น (Stress)
3. โรงสร้างจุลภาคที่มีความไว (Susceptible microstructure (high hardness))

มักเกิดขึ้นที่อุณหภูมิต่ำกว่า 300°C

สามารถป้องกันได้โดย
1. Preheat slows down the cooling rate; this can help avoid martensite formation and supplies heat to diffuse hydrogen out of the material
2. Low-hydrogen welding procedure

โครงสร้างของ Cold Worked Alloy ที่ปราศจาก Allotropic Transformation หลังการเชื่อม

เทคนิคการรักษาสภาพผิวหน้าแตกหัก (Fracture Surface Preservation)

1. ควรตรวจสอบชิ้นส่วนที่เกิดการแตกหักทันที ในกรณีที่ไม่สามารถตรวจสอบผิวหน้าแตกหักได้ทันที ควรเก็บรักษาสภาพผิวหน้าแตกหักเพื่อป้องกันการทำปฏิกิริยากับสิ่งแวดล้อม


2. การขนย้ายควรดำเนินการด้วยความระมัดระวัง

3. วิธีที่ดีที่สุดในการรักษาสภาพผิวหน้าแตกหัก คือ เก็บไว้ในสภาวะที่แห้ง โดยการพ่นด้วยอากาศแห้งอัด (dry compressed air) จากนั้นเก็บไว้ในตู้ดูดความชื้น (Desiccator) ถังสุญญากาศ หรือ เก็บไว้ในถุงพลาสติกที่มีการห่อหุ้มและมีสารดูดความชื้น

4. ด้วยเหตุนี้ ควรมีการเคลือบเพื่อป้องกันการกัดกร่อนและออกซิเดชันบนผิวหน้า