ในด้านการต่อเรือ คุณภาพของข้อต่อการเชื่อมแผ่นหนาส่งผลโดยตรงต่อความปลอดภัย ความทนทาน และการต้านทานความล้าของโครงสร้างเรือ เทคโนโลยีการทำความสะอาดและการขึ้นรูปรากการเชื่อมแบบสองด้านเป็นกระบวนการหลักสำหรับการเชื่อมแผ่นหนา (เช่น การประกอบชิ้นส่วนเรือขนาดใหญ่ ดาดฟ้าที่แข็งแรง และแผงกั้นด้านบนด้านข้างที่เป็นชิ้นส่วนสำคัญ) ช่วยให้มั่นใจได้ว่ารอยเชื่อมจะเจาะทะลุได้เต็มที่และไม่มีข้อบกพร่องภายในด้วยการดำเนินการเชื่อมสองด้านและขจัดข้อบกพร่องของรากอย่างทั่วถึง นี่เป็นหนึ่งในข้อกำหนดบังคับสำหรับคุณภาพการเชื่อมของเรือที่กำหนดโดย Chinese Classification Society (CCS) บทความนี้จะวิเคราะห์ข้อกำหนดด้านข้อมูลจำเพาะ ประเด็นสำคัญของกระบวนการ และการใช้งานทางวิศวกรรมของเทคโนโลยีการทำความสะอาดและการขึ้นรูปการเชื่อมสองด้านอย่างเป็นระบบ ร่วมกับมาตรฐานต่างๆ เช่น 'กฎการจัดประเภทเรือค้าเหล็ก' (2021), 'การทดสอบการเชื่อมสำหรับเรือ' และ 'ภาชนะความดันบรรยากาศที่เชื่อมด้วยเหล็ก' (NB/T 47015)

I. สาระสำคัญทางเทคนิคและการวางตำแหน่งเชิงบรรทัดฐานของการเชื่อมสองด้านเพื่อการกำจัดราก

เทคโนโลยีการขึ้นรูปการเคลียร์รากการเชื่อมสองด้านหมายถึงกระบวนการที่สมบูรณ์ของการใช้วิธีการเชื่อมสองด้าน (เช่น การเชื่อมอาร์กแบบจุ่ม การเชื่อมแบบป้องกันแก๊ส CO₂ ฯลฯ) หลังจากเสร็จสิ้นการเชื่อมตะเข็บเชื่อมด้านหน้า โดยใช้วิธีทางกลหรือทางความร้อนเพื่อขจัดข้อบกพร่องที่ไม่ละลาย ตะกรัน และก๊าซที่รูพรุนของรอยเชื่อม จากนั้นจึงทำการเชื่อมเพื่อเคลียร์รากด้านหลัง วัตถุประสงค์หลักคือเพื่อให้แน่ใจว่าตะเข็บเชื่อมเจาะทะลุได้เต็มที่และไม่มีข้อบกพร่องภายใน เป็นไปตามเกรดคุณภาพการเชื่อม (เช่น เกรด A, เกรด B) ที่กำหนดโดย CCS ตามมาตรา 2.2.4 ของบทที่ 2 ของส่วนที่ 3 ของ 'ข้อมูลจำเพาะการจำแนกประเภทเรือเหล็ก' ของ CCS 'สำหรับการเชื่อมชนของโครงสร้างที่สำคัญ (เช่น คานตัวเรือ โครงที่แข็งแรง แผ่นด้านนอกด้านข้าง ฯลฯ) ที่รองรับโหลดแบบคงที่หรือไดนามิก เมื่อความหนาของแผ่นเกินความหนาประสิทธิผลของการเชื่อมด้านเดียวที่ระบุไว้ในมาตรฐาน การเชื่อมสองด้านหรือการเชื่อมแบบเต็มเจาะเทียบเท่ากับการเชื่อมสองด้านควรถูกนำมาใช้' ในหมู่พวกเขา 'การล้างราก' เป็นขั้นตอนสำคัญในการ 'เจาะเต็ม' และคุณภาพส่งผลโดยตรงต่อความสามารถในการรับน้ำหนักและความต้านทานการแพร่กระจายของรอยแตกร้าวของตะเข็บเชื่อม

ครั้งที่สอง ข้อกำหนดทางเทคนิคของข้อกำหนด CCS สำหรับการทำความสะอาดรากเชื่อมสองด้าน

CCS ได้เสนอข้อกำหนดที่เป็นระบบสำหรับเทคโนโลยีการขึ้นรูประยะห่างรูตการเชื่อมแบบสองด้าน ครอบคลุมประเด็นต่างๆ เช่น การเลือกวัสดุ การออกแบบมุมเอียง กระบวนการทำความสะอาด มาตรฐานการตรวจสอบ และการควบคุมการทำงานซ้ำ ประเด็นสำคัญมีดังนี้: 1. ข้อกำหนดสำหรับวัสดุและวัสดุในการเชื่อม: ระยะห่างของรากการเชื่อมสองด้านใช้ได้กับเหล็กโครงสร้างที่ระบุไว้ในข้อบังคับ CCS สำหรับโครงสร้างเรือ (เช่น AH32, DH36, EH36 ฯลฯ เหล็กกล้าความแข็งแรงสูง) และต้องเป็นไปตามข้อกำหนดของ 'เหล็กโครงสร้างสำหรับเรือ' สำหรับแผ่นที่มีความหนาเกิน 30 มม. จำเป็นต้องมีการทดสอบด้วยคลื่นเสียงความถี่สูง (UT) อีกครั้งเพื่อให้แน่ใจว่าไม่มีการหลุดร่อน มีการรวมตัว หรือข้อบกพร่องอื่นๆ (มาตรา 3.2.1 ของ 'กฎเหล็กสำหรับการจำแนกประเภทเรือ')

1. การรับรองวัสดุการเชื่อม: วัสดุการเชื่อม (ลวดเชื่อม, ลวดเชื่อม, ฟลักซ์การเชื่อม) จะต้องได้รับการอนุมัติจากผลิตภัณฑ์ CCS (เช่น 'กฎการทดสอบสำหรับการรับรู้วัสดุการเชื่อมของเรือ') และความแข็งแรงของวัสดุเหล่านั้นจะต้องตรงกับวัสดุฐาน ตัวอย่างเช่น เมื่อเชื่อมเหล็ก EH36 ควรเลือกลวดเชื่อมอัลคาไลน์ไฮโดรเจนต่ำ (เช่น J507RH) หรือลวดเชื่อมอาร์กจุ่มที่มีความเหนียวสูง (เช่น ER50-6) เพื่อให้แน่ใจว่าความแข็งแรง ความเหนียว และความต้านทานการแตกร้าวของโลหะเชื่อมไม่ต่ำกว่าวัสดุฐาน

2. การออกแบบร่องและรูปแบบร่องก่อนการรักษา: ขึ้นอยู่กับความหนาของแผ่นและตำแหน่งโครงสร้าง CCS ขอแนะนำให้ใช้ร่องรูปตัว X หรือรูปตัว V สองชั้น (รูปที่ 1) สำหรับการเชื่อมสองด้าน สามารถลดความเสี่ยงของการหลอมรวมที่ไม่สมบูรณ์ของรากได้ มุมร่อง α โดยปกติคือ 60° ถึง 70° รัศมีของเนื้อ p ≤ 2 มม. (สำหรับความหนาของแผ่น ≤ 25 มม.) หรือ p ≤ 3 มม. (สำหรับความหนาของแผ่น > 25 มม.) และช่องว่างราก b ≤ 2 มม. (ตาม 'ร่องเชื่อมสำหรับโครงสร้างเรือ')

ข้อกำหนดในการประมวลผลล่วงหน้า: ก่อนการเชื่อม จำเป็นต้องทำความสะอาดร่องและพื้นที่ 20 มม. ทั้งสองด้านเพื่อขจัดสิ่งสกปรก เช่น น้ำมัน สนิม และตะกรันออกไซด์ (มาตรา 5.2.1 ของ 'การทดสอบการอนุมัติกระบวนการเชื่อมเรือ'); สำหรับเหล็กที่มีความแข็งแรงสูง (เช่น EH36) จำเป็นต้องอุ่นด้วยเปลวไฟ (ที่มีอุณหภูมิอุ่น ≥ 100°C) เพื่อลดความเร็วการทำความเย็นของตะเข็บเชื่อม และป้องกันรอยแตกร้าวที่เกิดจากความเย็น

3. กระบวนการทำความสะอาดรากและข้อกำหนดในการใช้งาน วิธีการทำความสะอาดราก: วิธีการทำความสะอาดรากที่อนุญาตโดย CCS ได้แก่ การเซาะร่องด้วยคาร์บอน (CJP) การกัด หรือการตัดพลาสมา การเซาะร่องส่วนโค้งคาร์บอนเป็นวิธีที่นิยมใช้ (เนื่องจากมีต้นทุนต่ำและมีประสิทธิภาพสูง) แต่พารามิเตอร์การตัดแก๊สจะต้องได้รับการควบคุมอย่างเข้มงวด (กระแสไฟ 180-250A ความดันอากาศอัด 0.5-0.6MPa) เพื่อหลีกเลี่ยงการก่อตัวของชั้นคาร์บูไรซ์หรือจุดทองแดง (ซึ่งส่งผลต่อคุณภาพการเชื่อมที่ตามมา)

ความลึกและรูปร่างของระยะห่างของราก: หลังจากการกวาดล้างของรากแล้ว พื้นผิวโลหะควรถูกสัมผัสด้วยความมันวาวของโลหะ และไม่ควรมีข้อบกพร่อง เช่น การหลอมรวมที่ไม่สมบูรณ์หรือการรวมตะกรันที่ราก รัศมีของรากของมุมเอียง r ≥ 2 มม. (สำหรับมุมเอียงรูปตัว X) หรือ r ≥ 1.5 มม. (สำหรับมุมเอียงรูปตัว V) และขอบเนื้อ p ≤ 1 มม. (ตาม GB/T 19868-2005) สำหรับการเชื่อมที่มีความหนาของแผ่นมากกว่า 30 มม. แนะนำให้ทำการกวาดล้างรากในสองขั้นตอน (ชัดเจนถึง 2-3 มม. จากพื้นผิวด้านหลังในขั้นตอนแรก และเคลียร์อย่างทั่วถึงในขั้นตอนที่สอง) เพื่อให้แน่ใจว่าการเชื่อมด้านหลังจะเกิดขึ้นได้อย่างราบรื่น

4. การเชื่อมด้านหลังระหว่างการเชื่อมและการรักษาความร้อนหลัง: หลังจากทำความสะอาดรากแล้ว การเชื่อมด้านหลังจะต้องดำเนินการทันทีโดยใช้วัสดุและกระบวนการเชื่อมแบบเดียวกับด้านหน้า (ตัวอย่างเช่น ในการเชื่อมอาร์กแบบจุ่ม กระแสคือ 180-220A แรงดันไฟฟ้าคือ 28-32V และความเร็วคือ 35-45 ซม./นาที) ตรวจสอบให้แน่ใจว่าความหนาของตะเข็บเชื่อมสองด้านมีความสม่ำเสมอและไม่มีการตัดส่วนล่าง (ความลึกของการตัดด้านล่างควรอยู่ที่ ≤ 0.5 มม. และความยาวควรเท่ากับ ≤ 10% ของความยาวทั้งหมดของตะเข็บเชื่อม)

การทำความร้อนหลังและฉนวน: สำหรับเหล็กที่มีความแข็งแรงสูง (เช่น EH36) หรือเมื่ออุณหภูมิโดยรอบน้อยกว่า 5°C หลังจากการเชื่อมเสร็จสิ้น การบำบัดหลังการให้ความร้อน (ที่อุณหภูมิ 200~300°C โดยมีเวลาเป็นฉนวน 1~2 ชั่วโมง) จำเป็นเพื่อขจัดความเค้นตกค้างจากการเชื่อมและป้องกันรอยแตกที่เกิดจากไฮโดรเจน (ตาม CCS 'ข้อกำหนดการจำแนกประเภทเรือเหล็ก' 3.3.4)

5. มาตรฐานการตรวจสอบและการยอมรับคุณภาพ - การทดสอบแบบไม่ทำลาย (NDT): ต้องทำการทดสอบด้วยภาพรังสี (RT) 100% สำหรับรอยเชื่อมของการเชื่อมสองด้าน RT จะต้องดำเนินการตาม GB/T 3323-2005 'การทดสอบด้วยรังสีของรอยเชื่อมในการเชื่อมโลหะฟิวชั่น' และถือว่าผ่านการรับรองในระดับ B (โดยมีเกรดข้อบกพร่องไม่เกินระดับ II) (UT ก็ทำได้เช่นกัน แต่ฉันไม่มีความรู้มากนัก ฉันจะศึกษาเพิ่มเติมอย่างแน่นอนว่า UT ดำเนินการตรวจสอบอย่างไรเมื่อมีเวลาว่าง)

การตรวจสอบลักษณะที่ปรากฏ: พื้นผิวของรอยเชื่อมควรเรียบและไร้รอยต่อ โดยไม่มีรอยแตก รูพรุน หรือการรวมตะกรัน ความสูงส่วนเกินควรเป็น 0 ถึง 3 มม. (สำหรับร่องรูปตัว X) หรือ 0 ถึง 4 มม. (สำหรับร่องรูปตัว V) ความกว้างควรเพิ่มขึ้นไม่เกิน 2 มม. ในแต่ละด้านเมื่อเทียบกับร่อง (ภาคผนวก 1 ของ 'รหัสสำหรับการจำแนกประเภทเรือเหล็ก')

6. ประเด็นสำคัญสำหรับการควบคุมคุณภาพและปัญหาทั่วไปที่ควรหลีกเลี่ยง: การทำความสะอาดรากไม่เพียงพอ: ซึ่งอาจส่งผลให้เกิดการหลอมรวมที่รากไม่สมบูรณ์ จำเป็นต้องยืนยันความลึกในการทำความสะอาดด้วยการตรวจสอบ UT อีกครั้ง (≥ 80% ของความหนาของแผ่น) และตรวจสอบรูปร่างโดยใช้เกจพิเศษ (เช่น เกจร่อง)

รอยแตกที่เกิดจากไฮโดรเจน: เมื่อเชื่อมเหล็กที่มีความแข็งแรงสูง จำเป็นต้องควบคุมอุณหภูมิอุ่น (≥100℃) และอุณหภูมิระหว่างชั้น (≤250℃) อย่างเคร่งครัดเพื่อหลีกเลี่ยงการเกิดรอยแตกเย็น

การควบคุมการทำงานซ้ำ: หากตรวจพบข้อบกพร่องในระหว่างการตรวจสอบ การทำงานซ้ำจะต้องดำเนินการตามข้อกำหนดของ CCS 'การทดสอบคุณสมบัติกระบวนการเชื่อมสำหรับเรือ' (จำนวนครั้งในการทำงานซ้ำสำหรับพื้นที่เดียวกันจะต้องไม่เกิน 2 ครั้ง) หลังจากทำใหม่แล้ว จะต้องดำเนินการทดสอบ UT/RT อีกครั้ง

บทสรุป

ข้อกำหนดทางเทคนิคที่กำหนดโดย China Classification Society สำหรับกระบวนการขึ้นรูปเพื่อเคลียร์รากการเชื่อมแบบสองด้านคือ 'ข้อจำกัดที่เข้มงวด' สำหรับคุณภาพของการก่อสร้างเรือ ด้วยการจับคู่วัสดุ การปรับร่องให้เหมาะสม การควบคุมกระบวนการเคลียร์ราก และการตรวจสอบที่เข้มงวด ทำให้สามารถรับประกันการทะลุทะลวงของตะเข็บเชื่อมได้อย่างมีประสิทธิภาพ ซึ่งจะเป็นการเพิ่มความปลอดภัยและความน่าเชื่อถือของโครงสร้างเรือ