วิกิพีเดียภาษาไทย
กลับไปหน้าบทความ

อ่าน 8 นาที

HY-80

โลหะผสมเหล็ก/ส่วนประกอบของเรือดำน้ำ

HY-80 เป็น เหล็กกล้าผสม ต่ำที่มีความแข็งแรงดึงสูงและความแข็งแรงคราสูง ได้รับการพัฒนาขึ้นเพื่อใช้ในงานด้านการทหารเรือ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในการพัฒนาตัวเรือรับแรงดันสำหรับ โครงการ...

HY-80

เรือรบUSS Plunger ที่อยู่ใน  ขั้นตอนการต่อเรือที่อู่ต่อเรือ Mare Island

HY-80 เป็น เหล็กกล้าผสม ต่ำที่มีความแข็งแรงดึงสูงและความแข็งแรงคราสูง ได้รับการพัฒนาขึ้นเพื่อใช้ในงานด้านการทหารเรือ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในการพัฒนาตัวเรือรับแรงดันสำหรับ โครงการ เรือดำ น้ำนิวเคลียร์ของสหรัฐฯ และยังคงใช้ในงานด้านการทหารเรือหลายประเภท เป็นที่รู้จักกันดีในเรื่องอัตราส่วนความแข็งแรงต่อน้ำหนักที่ดีเยี่ยม

เหล็กกล้า "HY" ได้รับการออกแบบให้มีความแข็งแรงครา สูง (ความแข็งแรงในการต้านทานการเสียรูปพลาสติกถาวร) HY-80 มาพร้อมกับ HY-100 และ HY-130 โดยที่ 80, 100 และ 130 หมายถึงความแข็งแรงคราในหน่วยksi (80,000 psi, 100,000 psi และ 130,000 psi ตามลำดับ) วิธีการผลิตเหล็กกล้าสมัยใหม่ที่สามารถควบคุมเวลา/อุณหภูมิได้อย่างแม่นยำในระหว่างกระบวนการผลิตเหล็กกล้า HY ทำให้ต้นทุนการผลิตประหยัดมากขึ้น[ 1 ] HY-80 ถือว่ามีความต้านทานการกัดกร่อนที่ดีและมีความสามารถในการขึ้นรูปที่ดีควบคู่ไปกับความสามารถในการเชื่อม[ 1 ]การใช้เหล็กกล้า HY-80 จำเป็นต้องพิจารณาอย่างรอบคอบในกระบวนการเชื่อม การเลือกโลหะเติม และการออกแบบรอยต่อเพื่อคำนึงถึงการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างจุลภาค การบิดเบี้ยว และการกระจุกตัวของความเค้น

เรือดำน้ำ

ความจำเป็นในการพัฒนาเหล็กกล้าที่ดีขึ้นนั้นเกิดจากความต้องการเรือดำน้ำที่สามารถดำน้ำได้ลึกขึ้น เพื่อหลีกเลี่ยงการตรวจจับด้วยโซนาร์เรือดำน้ำควรปฏิบัติการที่ระดับความลึกอย่างน้อย 100 เมตรใต้ระดับความลึกของชั้นเสียง[ 2 ]เรือดำน้ำในสงครามโลกครั้งที่ 2 ปฏิบัติการที่ระดับความลึกโดยรวมไม่เกิน 100 เมตร ด้วยการพัฒนาเรือดำน้ำพลังงานนิวเคลียร์ความเป็นอิสระจากผิวน้ำในการจ่ายอากาศสำหรับเครื่องยนต์ดีเซล ทำให้เรือดำน้ำสามารถมุ่งเน้นไปที่การปฏิบัติการแบบซ่อนเร้นที่ระดับความลึก แทนที่จะปฏิบัติการส่วนใหญ่ในฐานะเรือดำน้ำที่แล่นอยู่บนผิวน้ำ พลังงานที่เพิ่มขึ้นของเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ทำให้ตัวเรือมีขนาดใหญ่ขึ้นและเร็วขึ้น การพัฒนาโซนาร์ทำให้เรือดำน้ำสามารถล่าเป้าหมายได้อย่างมีประสิทธิภาพที่ระดับความลึก แทนที่จะพึ่งพาการสังเกตการณ์ด้วยสายตาจากระดับความลึกของกล้องปริทัศน์ปัจจัยทั้งหมดเหล่านี้ผลักดันให้เกิดความต้องการเหล็กกล้าที่ดีขึ้นสำหรับตัวเรือที่ทนแรงดันได้ ดีขึ้น

ความแข็งแรงของตัวเรือดำน้ำไม่ได้ถูกจำกัดด้วยความแข็งแรงของจุดครากเท่านั้น แต่ยังรวมถึงความแข็งแรงต่อความล้าด้วย[ 3 ]นอกจากความจำเป็นที่เห็นได้ชัดสำหรับตัวเรือที่แข็งแรงพอที่จะไม่ถูกบดขยี้ที่ระดับความลึกแล้ว ผลกระทบแบบวัฏจักรของการดำน้ำหลายร้อยครั้งตลอดอายุการใช้งานของเรือดำน้ำ[ i ]หมายความว่าความแข็งแรงต่อความล้าก็มีความสำคัญเช่นกัน เพื่อให้มีความต้านทานต่อความล้าที่เพียงพอ ตัวเรือจะต้องได้รับการออกแบบเพื่อให้เหล็กทำงานต่ำกว่าขีดจำกัดความทนทาน เสมอ นั่นคือ ความเครียดเนื่องจากแรงดันที่ระดับความลึกยังคงน้อยกว่าความแข็งแรงต่อความล้าเป็นจำนวนรอบที่ไม่จำกัด

เรือดำน้ำของสหรัฐฯ หลังสงครามโลกครั้งที่ 2 ทั้งแบบธรรมดาและแบบนิวเคลียร์ มีการออกแบบที่ดีขึ้นเมื่อเทียบกับเรือดำน้ำ รุ่นก่อนหน้า เหล็กที่ใช้ก็ได้รับการปรับปรุงและเทียบเท่ากับ "HY-42" [ 2 ]เรือที่สร้างด้วยโครงสร้างนี้ ได้แก่USS Nautilus และเรือดำน้ำชั้นSkateซึ่งเป็นเรือดำน้ำนิวเคลียร์ลำแรกที่มีรูปทรงตัวเรือแบบดั้งเดิมในขณะนั้นเรือดำน้ำชั้น Skipjack ในภายหลัง แม้ว่าจะมีรูปทรงตัวเรือแบบ Albacore 'teardrop' ใหม่ แต่ก็ยังใช้เหล็กแบบเดียวกันนี้ เรือเหล่านี้มีระดับความลึกปฏิบัติการปกติประมาณ700 ฟุต (210 เมตร)และระดับความลึกสูงสุดที่1,100 ฟุต (340 เมตร)สำนักงานเรือได้ดำเนินโครงการวิจัยเพื่อพัฒนาเหล็กที่มีความแข็งแรงสูงขึ้นสำหรับการสร้างเรือและเรือดำน้ำ ระหว่างการทดสอบเหล็กกล้าชนิดพิเศษ (STS) ซึ่ง เป็นเหล็กกล้า เกราะแบบ Krupp ที่เป็นเนื้อเดียวกัน ซึ่งพัฒนาโดยCarnegie Steelในปี 1910 และนิยมใช้สำหรับการป้องกันดาดฟ้าเรือ โดยมีการปรับเปลี่ยนคาร์บอนและนิกเกล และเติมโมลิบ เดนัม กลาย เป็นที่รู้จักในชื่อ "STS คาร์บอนต่ำ" เหล็กกล้าชนิดนี้แสดงให้เห็นถึงการผสมผสานที่ดีที่สุดของคุณสมบัติที่พึงประสงค์ทั้งหมด STS คาร์บอนต่ำกลายเป็นต้นแบบของ HY-80 [ 6 ]และถูกนำมาใช้ครั้งแรกในปี 1953 ในการสร้างเรือดำน้ำวิจัยดีเซลขนาดเล็กUSS Albacore Albacoreได้ทดสอบรูปทรงตัวเรือแบบหยดน้ำตาซึ่งจะเป็นต้นแบบสำหรับเรือดำน้ำนิวเคลียร์ของสหรัฐฯ รุ่นต่อๆ ไป[ 7 ]   

แม้ว่าระดับความลึกในการปฏิบัติงานของเรือดำน้ำจะเป็นความลับอย่างยิ่ง แต่ขีดจำกัดความลึกที่เรือดำน้ำสามารถรับแรงกดทับได้โดยประมาณ โดยอาศัยเพียงความรู้เกี่ยวกับความแข็งแรงของเหล็กเท่านั้น ด้วยเหล็ก HY-80 ที่แข็งแรงกว่า ความลึกนี้เพิ่มขึ้นเป็น1,800 ฟุต (550 เมตร)และด้วยเหล็ก HY-100 ความลึกอยู่ที่2,250 ฟุต (690 เมตร ) [ 2 ]  

เรือดำน้ำรุ่นแรกที่ใช้เหล็ก HY-80 คือ เรือดำน้ำ ชั้นPermitมีรายงานว่าเรือดำน้ำเหล่านี้มีระดับความลึกปฏิบัติการปกติที่ 1,300 ฟุต ซึ่งประมาณสองในสามของขีดจำกัดความลึกที่กำหนดโดยเหล็ก[ 2 ] เรือ USS Thresher ซึ่งเป็นเรือลำแรกของชั้นนี้ ประสบอุบัติเหตุและสูญหายไปในปี 1963 ในขณะนั้น อุบัติเหตุที่ไม่สามารถอธิบายได้นี้ก่อให้เกิดข้อถกเถียงมากมายเกี่ยวกับสาเหตุ และเหล็ก HY-80 ที่ใช้ใหม่นี้ถูกมองด้วยความสงสัย โดยเฉพาะอย่างยิ่งทฤษฎีเกี่ยวกับการแตกร้าวของรอยเชื่อมที่เป็นสาเหตุของการสูญเสีย[ 8 ] [ 9 ] [ 10 ]

เหล็กกล้า HY-100 ถูกนำมาใช้สำหรับเรือ ดำน้ำชั้น Seawolf ที่ดำน้ำได้ลึกกว่า แม้ว่าเรือดำน้ำชั้นLos Angeles สองลำก่อนหน้านี้ที่ใช้เหล็กกล้า HY-80 ได้แก่ USS Albany  (1987) และUSS Topeka  (1988) จะเคยทดลองใช้โครงสร้าง HY-100 มาก่อนก็ตาม มีการอ้างอย่างเป็นทางการว่า USS Seawolf มีความลึกในการปฏิบัติงานปกติ "มากกว่า 800 ฟุต" จากความลึกในการปฏิบัติงานที่รายงานของThresherอาจสันนิษฐานได้ว่าความลึกในการปฏิบัติงานปกติของSeawolfนั้นประมาณสองเท่าของตัวเลขอย่างเป็นทางการ[ 2 ]

HY-100 ก็ประสบปัญหาการแตกร้าวจากการเชื่อมเช่นกันการ ก่อสร้าง Seawolfประสบความล่าช้าในปี 1991 และงานก่อสร้างตัวเรือประมาณ 15% หรือสองปีต้องถูกยกเลิก[ 8 ]แม้ว่าจะแก้ไขได้ในภายหลัง แต่ค่าใช้จ่ายเพิ่มเติมเหล่านี้ (และผลประโยชน์จากสันติภาพหลังยุคโซเวียต) เป็นปัจจัยที่ทำให้ จำนวนเรือดำ น้ำ Seawolf ที่วางแผนไว้ 29 ลำลด ลงเหลือเพียง 3 ลำ[ 11 ]

โลหะวิทยา

โครงสร้างจุลภาคสุดท้ายของรอยเชื่อมจะมีความสัมพันธ์โดยตรงกับองค์ประกอบของวัสดุและวัฏจักรความร้อนที่วัสดุได้รับ ซึ่งจะแตกต่างกันไปในแต่ละส่วนของวัสดุฐาน บริเวณที่ได้รับผลกระทบจากความร้อน (HAZ) และบริเวณหลอมเหลว (FZ) โครงสร้างจุลภาคของวัสดุจะมีความสัมพันธ์โดยตรงกับคุณสมบัติทางกล ความสามารถในการเชื่อม และอายุการใช้งาน/ประสิทธิภาพของวัสดุ/รอยเชื่อม ธาตุผสม การเชื่อม และการออกแบบรอยเชื่อม ล้วนต้องได้รับการประสานงานและพิจารณาเมื่อต้องการใช้เหล็กกล้า HY-80

HY-80 และ HY-100 อยู่ในข้อกำหนดทางทหารของสหรัฐฯ ดังต่อไปนี้:

ปริมาณโลหะผสม

ปริมาณโลหะผสมจะแตกต่างกันเล็กน้อยตามความหนาของแผ่นวัสดุ แผ่นที่หนากว่าจะมีข้อจำกัดมากขึ้นในช่วงขององค์ประกอบโลหะผสมเนื่องจากความท้าทายในการเชื่อมที่เพิ่มขึ้นซึ่งเกิดจากความเข้มข้นของความเค้นที่เพิ่มขึ้นในข้อต่อเชื่อมต่อ[ 14 ]

ความสำคัญของธาตุผสมหลัก

คาร์บอน – ควบคุมความแข็งสูงสุดของวัสดุและเป็นตัวทำให้เสถียรของออสเทนไนต์[ 15 ]ซึ่งจำเป็นสำหรับการก่อตัวของมาร์เทนไซต์ HY-80 มีแนวโน้มที่จะเกิดมาร์เทนไซต์ และความแข็งสูงสุดของมาร์เทนไซต์ขึ้นอยู่กับปริมาณคาร์บอน HY-80 เป็น วัสดุ FCCที่ทำให้คาร์บอนแพร่กระจายได้ง่ายกว่าในวัสดุ FCC เช่นเหล็กกล้าไร้สนิมออสเทนไนต์

นิกเกิล – ช่วยเพิ่มความเหนียวและความยืดหยุ่นให้กับเหล็กกล้า HY-80 และยังช่วยรักษาเสถียรภาพของออสเทนไนต์อีกด้วย

แมงกานีส – ช่วยทำความสะอาดสิ่งเจือปนในเหล็กกล้า (ส่วนใหญ่ใช้เพื่อจับกำมะถัน) และยังสร้างออกไซด์ที่จำเป็นสำหรับการก่อตัวของเฟอร์ไรต์รูปเข็ม เฟอร์ไรต์รูปเข็มเป็นที่ต้องการในเหล็กกล้า HY-80 เนื่องจากช่วยส่งเสริมความแข็งแรงและความเหนียวที่ดีเยี่ยม[ 16 ]

สารก่อกำเนิดซิลิคอนออกไซด์ที่ทำหน้าที่ทำความสะอาดและเป็นจุดเริ่มต้นในการก่อตัวของเฟอร์ไรต์รูปเข็ม

โครเมียม – เป็นสารที่ช่วยให้เฟอร์ไรต์คงตัว และสามารถรวมตัวกับคาร์บอนเพื่อสร้างโครเมียมคาร์ไบด์ ซึ่งช่วยเพิ่มความแข็งแรงของวัสดุ

ธาตุรอง

แอนติโมนี ดีบุก และสารหนู เป็นธาตุที่อาจเป็นอันตรายหากมีอยู่ในส่วนประกอบของเหล็ก เนื่องจากความสามารถในการก่อตัวของสารผสมยูเทคติกและลดอุณหภูมิหลอมเหลวเฉพาะจุด ซึ่งเป็นปัญหาที่เพิ่มมากขึ้นเนื่องจากการใช้เศษเหล็กในการผลิตเหล็กด้วย กระบวนการ เตาหลอมไฟฟ้า (EAF) เพิ่มมากขึ้น

ช่วงปริมาณโลหะผสมที่อนุญาตจะแตกต่างกันเล็กน้อยตามความหนาของแผ่นโลหะ ตัวเลขที่แสดงไว้ในที่นี้เป็นตัวเลขสำหรับแผ่นโลหะที่หนากว่า คือ3 นิ้ว (76 มม.)ขึ้นไป ซึ่งมีข้อจำกัดด้านส่วนผสมมากกว่า 

HY-80HY-100
ธาตุผสม
คาร์บอน0.13–0.18%0.14–0.20%
แมงกานีส0.10–0.40%
ฟอสฟอรัสสูงสุด 0.015%
กำมะถันสูงสุด 0.008%
ซิลิคอน0.15–0.38%
นิกเกิล3.00–3.50%
โครเมียม1.50–1.90%
โมลิบเดนัม0.50–0.65%
องค์ประกอบที่เหลือ[ ii ]
วาเนเดียมสูงสุด 0.03%
ไทเทเนียมสูงสุด 0.02%
ทองแดงสูงสุด 0.25%
ธาตุติดตาม[ ii ]
พลวงสูงสุด 0.025%
สารหนูสูงสุด 0.025%
ดีบุกสูงสุด 0.030%

เหล็กกล้าอีกชนิดหนึ่งคือ HY-130 ก็มีวาเนเดียมเป็นธาตุผสมเช่นกัน[ 17 ]การเชื่อม HY-130 ถือว่ามีข้อจำกัดมากกว่า เนื่องจากหาวัสดุเติมที่ให้ประสิทธิภาพเทียบเท่าได้ยาก[ 17 ]

ลักษณะเฉพาะ

คุณสมบัติทางกายภาพของเหล็กกล้า HY-80, HY-100 และ HY-130 [ 18 ]
เหล็กกล้า HY-80เหล็กกล้า HY-100เหล็กกล้า HY-130
ความ แข็งแรงครากแรงดึง80 ksi

( 550 MPa ) 

100 ksi

( 690 เมกะปาสคาล) 

130 ksi

( 900 เมกะปาสคาล) 

ความแข็ง ( ร็อคเวลล์ )ซี-21ซี-25ซี-30
คุณสมบัติยืดหยุ่น
โมดูลัสความยืดหยุ่น

อี{\displaystyle E}( จีพีเอ )

207
อัตราส่วนปัวซง

ν{\displaystyle \nu }

.30
โมดูลัสเฉือน

จี=อี/2(1+ν){\displaystyle G=E/2(1+\nu )}(GPa)

79
โมดูลัสปริมาตร

เค=อี/3(1−2ν){\displaystyle K=E/3(1-2\nu )}(GPa)

172
คุณสมบัติทางความร้อน
ความหนาแน่น

ρ{\displaystyle \rho }(กก./ ลบ.ม. )

774677487885
การนำไฟฟ้า

เค{\displaystyle k}(วัตต์/มิลลิเคลวิน)

3427
ความร้อนจำเพาะ

คพี{\displaystyle c_{p}}(จูล/กิโลกรัมเคลวิน)

502489
การแพร่กระจาย

เค/ρคพี{\displaystyle k/\rho c_{p}}(ม. ² /วินาที)

.000009.000007
สัมประสิทธิ์การขยายตัว ( ปริมาตร )

α{\displaystyle \alpha }(K −1 )

.000011.000014.000013
จุดหลอมเหลว

ทีมอีลที{\displaystyle T_{melt}}(ก)

ค.ศ. 1793

ความสามารถในการเชื่อม

HIC หรือHAC - การแตกร้าวที่เกิดจากไฮโดรเจนหรือช่วยโดยไฮโดรเจน เป็นปัญหาด้านความสามารถในการเชื่อมที่ต้องได้รับการแก้ไขในเหล็กกล้า HY-80 การเปราะตัวเนื่องจากไฮโดรเจนเป็นความเสี่ยงสูงภายใต้เงื่อนไขทั้งหมดสำหรับ HY-80 และจัดอยู่ในโซน 3 สำหรับวิธีการ AWS [ 19 ] HAC/HIC สามารถเกิดขึ้นได้ทั้งในโซนหลอมเหลวหรือโซนที่ได้รับผลกระทบจากความร้อน[ 20 ]ดังที่กล่าวไว้ก่อนหน้านี้ ทั้ง HAZ และ FZ มีความเสี่ยงต่อการก่อตัวของมาร์เทนไซต์ ดังนั้นจึงมีความเสี่ยงต่อ HAC/HIC HIC/HAC ในโซนหลอมเหลวสามารถแก้ไขได้ด้วยการใช้ลวดเชื่อมที่เหมาะสม ในขณะที่ HIC/HAC ใน HAZ ต้องแก้ไขด้วยการอุ่นก่อนและขั้นตอนการเชื่อม แนะนำให้ใช้แนวทางปฏิบัติที่มีไฮโดรเจนต่ำเสมอเมื่อเชื่อมเหล็กกล้า HY-80 [ 21 ]

ไม่สามารถเชื่อม HY-80 แบบอัตโนมัติได้เนื่องจากการก่อตัวของมาร์เทนไซต์ที่ไม่ผ่านการอบชุบ[ 21 ]จำเป็นต้องใช้โลหะเติมเพื่อนำวัสดุผสมเข้ามาซึ่งทำหน้าที่สร้างออกไซด์ที่ส่งเสริมการก่อตัวของเฟอร์ไรต์แบบเข็ม[ 21 ]บริเวณที่ได้รับผลกระทบจากความร้อน (HAZ) ยังคงเป็นปัญหาที่ต้องได้รับการแก้ไขด้วยขั้นตอนการอุ่นก่อนเชื่อมและการเชื่อมที่เหมาะสมเพื่อควบคุมอัตราการเย็นตัว อัตราการเย็นตัวที่ช้าอาจเป็นอันตรายได้เช่นเดียวกับอัตราการเย็นตัวที่เร็วใน HAZ การเย็นตัวอย่างรวดเร็วจะทำให้เกิดมาร์เทนไซต์ที่ไม่ผ่านการอบชุบ อย่างไรก็ตาม อัตราการเย็นตัวที่ช้ามากซึ่งเกิดจากการอุ่นก่อนเชื่อมสูงหรือการรวมกันของการอุ่นก่อนเชื่อมและการป้อนความร้อนสูงจากขั้นตอนการเชื่อมสามารถสร้างมาร์เทนไซต์ที่เปราะมากเนื่องจากความเข้มข้นของคาร์บอนสูงที่เกิดขึ้นใน HAZ [ 21 ]

ควรพิจารณาการอุ่นก่อนเพื่อให้ไฮโดรเจนที่แพร่กระจายสามารถแพร่กระจายได้ และเพื่อลดความชันของอุณหภูมิการเย็นตัว[ 22 ] อัตราการเย็นตัวที่ช้าลงจะลดโอกาสการเกิดมาร์เทนไซต์ หากอุณหภูมิการอุ่นก่อนไม่สูงพอ ความชันของอุณหภูมิการเย็นตัวจะสูงเกินไป และจะทำให้รอยเชื่อมเปราะ[ 22 ] การเชื่อมหลายรอบต้องใช้อุณหภูมิระหว่างรอบขั้นต่ำและสูงสุด เพื่อรักษาความแข็งแรงของจุดครากและป้องกันการแตกร้าว[ 22 ] อุณหภูมิการอุ่นก่อนและระหว่างรอบจะขึ้นอยู่กับความหนาของวัสดุ

โลหะเติมสำหรับการเชื่อม

โดยทั่วไป HY-80 จะถูกเชื่อมด้วยลวดเชื่อม AWS ER100S-1 ลวดเชื่อม ER100S-1 มีปริมาณคาร์บอนและนิกเกลต่ำกว่า เพื่อช่วยในผลการเจือจางระหว่างการเชื่อมตามที่ได้กล่าวไว้ก่อนหน้านี้[ 23 ] หน้าที่สำคัญของลวดเชื่อมคือการสร้างนิวเคลียส ของเฟอร์ไร ต์แบบเข็ม เฟอร์ไร ต์แบบเข็มจะเกิดขึ้นเมื่อมีออกไซด์อยู่ และองค์ประกอบของลวดเชื่อมสามารถเพิ่มการก่อตัวของจุดนิวเคลียสที่สำคัญเหล่านี้ได้[ 24 ]

กระบวนการเชื่อม

การเลือกกระบวนการเชื่อมสามารถส่งผลกระทบอย่างมากต่อบริเวณที่ได้รับผลกระทบจากการเชื่อม ปริมาณความร้อนที่ป้อนเข้าไปสามารถเปลี่ยนแปลงโครงสร้างจุลภาคในบริเวณที่ได้รับผลกระทบจากความร้อน (HAZ) และบริเวณหลอมเหลวได้ และความเหนียวของโลหะเชื่อม/HAZ เป็นปัจจัยสำคัญ/ข้อกำหนดสำหรับการเชื่อม HY-80 สิ่งสำคัญคือต้องพิจารณาภาพรวมของการเชื่อมทั้งหมดเมื่อเลือกกระบวนการ เนื่องจากแผ่นหนาโดยทั่วไปต้องใช้การเชื่อมหลายรอบ และการเชื่อมเพิ่มเติมสามารถเปลี่ยนแปลงโลหะเชื่อมที่วางไว้ก่อนหน้านี้ได้ วิธีการที่แตกต่างกัน ( SMAW , GMAW , SAW ) สามารถส่งผลกระทบอย่างมากต่อความเหนียวแตกหักของวัสดุ[ 1 ]ตัวอย่างเช่น SAW สามารถทำให้รอยเชื่อมก่อนหน้าอ่อนตัวลงได้เนื่องจากลักษณะการป้อนความร้อนที่สูงโดยทั่วไป โปรไฟล์ความแข็งโดยละเอียดของการเชื่อม HY-80 จะแตกต่างกันไปตามกระบวนการที่แตกต่างกัน (ความชันแตกต่างกันอย่างมาก) แต่ค่าสูงสุดของความแข็งยังคงที่ในกระบวนการที่แตกต่างกัน[ 1 ]ซึ่งเป็นจริงสำหรับทั้ง HAZ และโลหะเชื่อม

ความบิดเบี้ยวและความเครียด

เนื่องจากความแตกต่างขององค์ประกอบระหว่างวัสดุพื้นฐานและโซนคอมโพสิตของรอยเชื่อม จึงคาดได้ว่าอาจเกิดการบิดเบี้ยวเนื่องจากการขยายตัวและการหดตัวที่ไม่สม่ำเสมอ ผลกระทบทางกลนี้สามารถก่อให้เกิดความเค้นตกค้างซึ่งอาจนำไปสู่ความล้มเหลวต่างๆ ได้ทันทีหลังการเชื่อมหรือความล้มเหลวระหว่างการใช้งานเมื่อรับน้ำหนัก ในเหล็กกล้า HY-80 ระดับการบิดเบี้ยวเป็นสัดส่วนกับระดับความร้อนในการเชื่อม ยิ่งความร้อนสูง ระดับการบิดเบี้ยวก็จะยิ่งสูงขึ้น พบว่า HY-80 มีการหดตัวในระนาบน้อยกว่าและมีการบิดเบี้ยวในแนวนอกระนาบน้อยกว่า ABS เกรด DH-36 ทั่วไป[ 25 ]

การทดสอบ

การทดสอบเหล็กกล้า HY-80 สามารถแบ่งออกเป็นสองประเภท ได้แก่ การทดสอบแบบทำลายและแบบไม่ทำลาย การทดสอบแบบทำลายมีหลายวิธี ตั้งแต่การทดสอบCharpy V-notchไปจนถึงการทดสอบการโป่งพองจากการระเบิด การทดสอบแบบทำลายไม่เหมาะสมสำหรับการตรวจสอบชิ้นงานเชื่อมที่เสร็จสมบูรณ์ก่อนนำไปใช้งาน ดังนั้น การตรวจ สอบแบบไม่ ทำลายจึงเป็นที่นิยมมากกว่าในกรณีนี้ การตรวจสอบแบบไม่ทำลายประกอบด้วยเทคนิคหรือวิธีการหลายอย่าง เช่น การตรวจสอบด้วยสายตา การตรวจสอบด้วยรังสีเอกซ์ การตรวจสอบด้วยคลื่นอัลตราโซนิคการตรวจสอบด้วยอนุภาคแม่เหล็กและการตรวจสอบด้วยกระแสไหลวน

ความแข็งแรงดึงสูงสุดของเหล็กกล้าเหล่านี้ถือเป็นเรื่องรองจากความแข็งแรงคราด หากจำเป็นต้องให้ความแข็งแรงคราดเป็นไปตามค่าที่กำหนด จะมีการระบุไว้ในแต่ละคำสั่งซื้อ

ความเหนียวของรอยบากเป็นการวัดความต้านทานการฉีกขาดซึ่งเป็นความสามารถของเหล็กในการต้านทานการฉีกขาดเพิ่มเติมจากรอยบากที่มีอยู่ก่อนแล้ว โดยปกติจะประเมินเป็นอัตราส่วนการฉีกขาดต่อความแข็งแรงคราก ซึ่งเป็นอัตราส่วนของความต้านทานการฉีกขาดต่อความแข็งแรงคราก[ 26 ] [ 27 ] [ 28 ] [ 29 ]

เหล็กกล้า HY-80 ที่ผ่านการขึ้นรูปผลิตโดยArcelorMittalในสหรัฐอเมริกา[ 30 ] [ 31 ]การตีขึ้นรูปและการหล่อใน HY-80 โดยSheffield Forgemasters [ 32 ]และการหล่อใน HY80 โดยGoodwin Steel Castingsในสหราชอาณาจักร[ 33 ]

  1. 1 2 3 4 Yayla, P (ฤดูร้อน 2550). "ผลกระทบของกระบวนการเชื่อมต่อต่อคุณสมบัติทางกลของรอยเชื่อมเหล็ก HY80" วัสดุและการออกแบบ 28 ( 6): 1898– 1906. doi : 10.1016/j.matdes.2006.03.028 .
  2. 1 2 3 4 5 "วิ่งเงียบๆ วิ่งลึกๆ"เครือข่ายวิเคราะห์ทางการทหารสหพันธ์นักวิทยาศาสตร์อเมริกัน 8 ธันวาคม 1998
  3. ↑ Heller, Captain SR Jr.; Fioriti, Ivo; Vasta, John (กุมภาพันธ์ 1965). "การประเมินเหล็ก HY-80 ในฐานะวัสดุโครงสร้างสำหรับเรือดำน้ำ". Naval Engineers Journal . 77 (1): 29– 44. Bibcode : 1965NEngJ..77...29H . doi : 10.1111/j.1559-3584.1965.tb05644.x .
  4. ↑ "USS Tullibee – ประวัติ" . เก็บถาวรจากต้นฉบับเมื่อ 2014-05-17 . เรียกดูเมื่อ2015-05-20 .
  5. ↑ "ประวัติของเรือดำน้ำ USS Torsk (SS-423)" . usstorsk.org .
  6. ↑ Heller, SR; Fioriti, Ivo; Vasta, John (1965). "การประเมินเหล็ก HY-80 ในฐานะวัสดุโครงสร้างสำหรับเรือดำน้ำ ตอนที่ 2"วารสารวิศวกรกองทัพเรือ 77 ( 2): 193– 200. Bibcode : 1965NEngJ..77..193H . doi : 10.1111/j.1559-3584.1965.tb05346.x .
  7. ↑การเร่งการใช้ประโยชน์จากวัสดุใหม่คณะกรรมการวิจัยแห่งชาติ (สหรัฐอเมริกา) คณะกรรมการว่าด้วยการเร่งการใช้ประโยชน์จากวัสดุใหม่ หน้า 77–78
  8. 1 2 Lyn Bixby (8 กันยายน 1991). "ปัญหาตัวเรือของเรือดำน้ำกลับมาปรากฏอีกครั้ง" . Hartford Courant .
  9. ↑ Rockwell, Theodore (2002). The Rickover Effect . iUniverse. หน้า316. ISBN  978-0-595-25270-1.
  10. ↑ Polmar, Norman (2004). การล่มสลายของเรือ USS Thresher . Globe Pequot. หน้า1–2 . ISBN  978-0-7627-9613-7.
  11. ↑ "การผลิตเหล็ก HY-80 ในการก่อสร้างเรือดำน้ำ" (PDF) . กองเรือ . 21–22 มีนาคม 1960. เก็บถาวรจากต้นฉบับ(PDF)เมื่อวันที่ 21 พฤษภาคม 2015.
  12. ↑ "ข้อกำหนดทางทหาร: แผ่นเหล็กผสม โครงสร้าง ความแข็งแรงสูง (HY-80 และ HY-100)" (PDF) 19 มิถุนายน 2530 MIL-S-16216
  13. ↑ "ข้อกำหนดทางทหาร: เหล็กเส้น (HY-80 และ HY-100) โลหะผสม" (PDF) 5 มิถุนายน 2546 MIL S-21952
  14. ↑ Lippold, John (2015). โลหะวิทยาการเชื่อมและความสามารถในการเชื่อม . สหรัฐอเมริกา: Wiley. หน้า288–300 . ISBN  978-1-118-23070-1.
  15. ↑ Lippold (2015) , หน้า 226.
  16. ↑ Kou, Sindo (2003). โลหะวิทยาการเชื่อม . สหรัฐอเมริกา: Wiley-Interscience. หน้า74–84 . ISBN  978-0-471-43491-7.
  17. 1 2 Flax, RW; Keith, RE; Randall, MD (1971). การเชื่อมเหล็กกล้า HY (PDF)สมาคมมาตรฐานการทดสอบและวัสดุแห่งอเมริกา (ASTM). ISBN 978-0-8031-0073-2เอกสารทางเทคนิคพิเศษของ ASTM ฉบับที่ 494
  18. ↑ Holmquist, TJ (กันยายน 1987). "ลักษณะความแข็งแรงและการแตกหักของเหล็กกล้า HY-80, HY-100 และ HY-130 ภายใต้ความเครียด อัตราความเครียด อุณหภูมิ และความดันต่างๆ" (PDF) . AD-A233 061. เก็บถาวร(PDF)จากต้นฉบับเมื่อวันที่ 21 พฤษภาคม 2015
  19. ↑ คู่มือโลหะ ASMเล่ม6 สหรัฐอเมริกา: ASM International. 1993. หน้า184–188 . ISBN   978-0-87170-377-4.
  20. ↑ Lippold (2015) , หน้า 213–262.
  21. 1 2 3 4 Roepke, C.; Liu, S. (สิงหาคม 2552). "การเชื่อมด้วยเลเซอร์อาร์คแบบไฮบริดของเหล็ก HY-80" (PDF)ภาคผนวกของวารสารการเชื่อม 88 ( 8): 159s– 167s. เก็บถาวรจากต้นฉบับ(PDF)เมื่อวันที่ 9 กันยายน 2566
  22. 1 2 3 Patella, Gregory (ธันวาคม 2014). "บทวิจารณ์กระบวนการเชื่อม คุณสมบัติทางกล และความสามารถในการเชื่อมของเหล็กหล่อ HY-80" (PDF) . หลักสูตรบัณฑิตศึกษา สถาบันเทคโนโลยีเรนส์เซลเลอร์ หน้า13–14 . 
  23. ↑วอชิงตันอัลลอย"เอกสารข้อมูลทางเทคนิค" (PDF )
  24. ↑ Kou (2003) , หน้า 66–97.
  25. ↑ Yang, Y. P; Dull, R.; Castern, H.; Huang, TD; Fanguy, D. (พฤศจิกายน 2014). "ผลของความแข็งแรงของวัสดุต่อการหดตัวและการบิดเบี้ยวของรอยเชื่อม"ภาคผนวกของวารสารการเชื่อม 93 ( 11): 421s– 430s
  26. ↑ Kaufman, John Gilbert (2001). ความต้านทานการแตกหักของโลหะผสมอะลูมิเนียม: ความเหนียวของรอยบาก ความต้านทานการฉีกขาด ASM International. หน้า38. ISBN  978-0-87170-732-1.
  27. ↑ "คุณสมบัติของเหล็กกล้า HY-100 สำหรับการต่อเรือ" (PDF) . เก็บถาวรจากต้นฉบับ(PDF)เมื่อวันที่ 21 พฤษภาคม 2558
  28. ↑ "คุณสมบัติแรงดึงของรอยเชื่อมเหล็ก HY80 ที่มีข้อบกพร่อง สัมพันธ์กับการประเมินด้วยคลื่นอัลตราโซนิคและรังสีเอกซ์" (PDF)เมษายน 2515
  29. ↑ "เหล็กอัลลอย HY80 "
  30. ↑ "HY 80 / 100 (MIL-S-16216)" . เหล็กอัลลอยอเมริกัน
  31. ↑ "เกราะ: เหล็กกล้าเพื่อการป้องกันประเทศ" (PDF) . ArcelorMittal USA. เก็บถาวรจากต้นฉบับ(PDF)เมื่อ 2015-05-20 . เรียกดูเมื่อ2015-05-20 .
  32. ↑ "เกรดเหล็กของ Sheffield Forgemasters" . Sheffield Forgemasters .
  33. ↑ "เอกสารจัดหาวัสดุของ GSC Defence" (PDF) . บริษัท กู๊ดวิน สตีล แคสติ้งส์ จำกัด .
ดึงข้อมูลมาจาก " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=HY-80&oldid=1341791776 "

สรุปเนื้อหา

ข้อมูลสำคัญจากบทความ

ข้อมูลสำคัญเกี่ยวกับ HY-80

HY-80 เป็น เหล็กกล้าผสม ต่ำที่มีความแข็งแรงดึงสูงและความแข็งแรงคราสูง ได้รับการพัฒนาขึ้นเพื่อใช้ในงานด้านการทหารเรือ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในการพัฒนาตัวเรือรับแรงดันสำหรับ โครงการ...

เรือดำน้ำ

ความจำเป็นในการพัฒนาเหล็กกล้าที่ดีขึ้นนั้นเกิดจากความต้องการเรือดำน้ำที่สามารถดำน้ำได้ลึกขึ้น เพื่อหลีกเลี่ยงการตรวจจับด้วย โซนาร์ เรือดำน้ำควรปฏิบัติการที่ระดับความลึกอย่างน้อย 100 เมตรใต้ระดับ ความลึกของชั้นเสียง [ 2 ] เรือดำน้ำในสงครามโลกครั้งที่ 2...

โลหะวิทยา

โครงสร้างจุลภาคสุดท้ายของรอยเชื่อมจะมีความสัมพันธ์โดยตรงกับองค์ประกอบของวัสดุและวัฏจักรความร้อนที่วัสดุได้รับ ซึ่งจะแตกต่างกันไปในแต่ละส่วนของวัสดุฐาน บริเวณที่ได้รับผลกระทบจากความร้อน (HAZ) และบริเวณหลอมเหลว (FZ)...

ปริมาณโลหะผสม

ปริมาณโลหะผสมจะแตกต่างกันเล็กน้อยตามความหนาของแผ่นวัสดุ แผ่นที่หนากว่าจะมีข้อจำกัดมากขึ้นในช่วงขององค์ประกอบโลหะผสมเนื่องจากความท้าทายในการเชื่อมที่เพิ่มขึ้นซึ่งเกิดจากความเข้มข้นของความเค้นที่เพิ่มขึ้นในข้อต่อเชื่อมต่อ [ 14 ]