Hydrogen Cracking in Welding – Mock-Up Testing; 

วันนี้มาต่อกันที่ Mock-up Testing สำหรับงาน In-service welding หรืองานเชื่อม Online กันครับ…

สำหรับงานเชื่อม Online ขณะที่มี Fluid ไหลอยู่ภายในท่อหรืออุปกรณ์นั้น สิ่งสำคัญที่สุดคือเรื่องของความปลอดภัย นั่นคือ ต้องไม่เกิด Burn through ขณะที่เชื่อม และเมื่อเชื่อมแล้วต้องไม่เกิด Hydrogen cracking ตามมา ซึ่งวิธีการที่ใช้ในการพิสูจน์ก็คือการจำลองงานเชื่อมหรือการทำ Mock-up test นั่นเอง

ในการทำ Mock-up test ชิ้นงานต้องมีลักษณะคล้ายหรือ Represent กับงานจริง ในเรื่องของ;

(1) ชนิด (Material Spec.) และความหนาของวัสดุ

(2) ความดันภายในอุปกรณ์หรือ Stress ที่เกิดขึ้นขณะที่อุปกรณ์ In-service อยู่

(3) การเย็นตัวของแนวเชื่อม หรือการไหลของ Liquid ภายในท่อหรืออุปกรณ์ ซึ่งอาจส่งผลให้แนวเชื่อมเย็นตัวเร็วเกินไป

(4) และการทำ Mock-up test นั้น ก็จะเป็นการ Qualify ช่างเชื่อม (Welder) และ Welding procedure ที่จะนำไปใช้ทำ In-service welding จริง อีกด้วย

มาดู Slide ด้านขวามือ เป็น Requirement ใน AMSE PCC-2 Repair of Pressure Equipment and Piping ซึ่งจะบอกเราว่าชิ้นงาน Mock-up test จะต้องถูกนำไปทดสอบด้วยวิธีการอะไรบ้าง เพื่อดูความแข็งแรง สมบูรณ์ ของแนวเชื่อม (Fillet weld) รวมถึงดูว่าบริเวณ Heat affected zone (HAZ) มีโครงสร้างที่แข็งเปราะหรือไม่ ซึ่งวิธีการทดสอบก็จะ ได้แก่ Bend Test, Nick Break Test, Metallography, และ Hardness Test ครับ

การจำลองการเชื่อมหรือ Mock-up test จะช่วยให้เรามั่นใจว่าจะสามารถทำงานเชื่อม Online ได้อย่างมีคุณภาพและปลอดภัย

อย่าลืมว่าการทำงานอย่างปลอดภัยสำคัญที่สุดครับ…

by Mo Thanachai 

In-Service Welding – Hydrogen Cracking;

สัปดาห์ก่อนเราพูดถึงเรื่อง Hydrogen Cracking ในงานเชื่อมทั่วไป

วันนี้จะมาเล่าต่อถึง Hydrogen cracking ในงานเชื่อม Online ขณะที่อุปกรณ์ยังใช้งานอยู่ หรือ “In-Service Welding” ซึ่งให้ความสำคัญกับเรื่องนี้เป็นอย่างมาก

ในงานเชื่อม Online หรือ In-service welding จะต่างจากงานเชื่อมปกติ ตรงที่มีการไหลของ Liquid อยู่ภายในท่อหรืออุปกรณ์ตลอดเวลา ซึ่งการไหลของ Liquid ภายในอุปกรณ์ก็จะช่วยพาความร้อนออกไปจากแนวเชื่อม ทำให้แนวเชื่อมเย็นตัวได้เร็วขึ้นและลดโอกาสการเกิด Burnthrough ขณะที่เชื่อมได้

แต่ทั้งนี้ การที่แนวเชื่อมเย็นตัวเร็วเกินไปนั้น ก็จะทำให้เราได้โครงสร้างแข็งและเปราะ (แตกง่าย) ที่บริเวณ Heat affected zone ของแนวเชื่อม (Coase grain HAZ)

สำหรับ Hydrogen cracking กับงาน In-service welding นั้น…

(1) โดยทั่วไป ปริมาณ Hydrogen เราสามารถลดได้โดยใช้วิธีการเชื่อมที่มี Hydrogen ต่ำ

(2) ส่วนการเย็นตัวของแนวเชื่อม เราจะต้องมาพิจารณาถึงขั้นตอนการเชื่อม และความเร็วของ Liquid ที่ไหลอยู่ภายในอุปกรณ์นั้นๆ

ยกตัวอย่างใน API RP 577 Welding Inspection and Metallurgy แนะนำให้ภายในท่อขณะเชื่อม Flow rate ของ liquid ต้องไม่เกิน 1.2 m/s เพื่อป้องกันแนวเชื่อมเย็นตัวเร็วเกินไป

ทั้งนี้เพื่อความมั่นใจ เราอาจจะต้องทำการจำลองการเชื่อม หรือทำ Mock-up Test ดูว่า Welding Procedure ที่เราจะนำไปใช้งานนั้น มีความเหมาะสมกับหน้างานจริง สามารถเชื่อมได้แนวเชื่อมที่มีความแข็งแรงสมบูรณ์ และมีคุณสมบัติตามที่เราต้องการจริงๆ

ครั้งหน้ามาต่อกันเรื่อง Mock-up Test ครับ… 
by Mo Thanachai 

Hydrogen Cracking in Welding - Part 3 Prevention;

เมื่อวานเรารู้ถึง Critical factors ที่ทำให้เกิด Hydrogen Cracking กันแล้ว นั่นก็คือ Hydrogen, Tensile Stress, และ Hard Brittle Weld Structure

เมื่อรู้สาเหตุเราก็จะเห็นว่ามันสามารถป้องกันได้ ดังนี้ …

1. Preheat :

ช่วยทั้งในเรื่องของการไล่ความชื้นออกจากชิ้นงานก่อนทำการเชื่อม และยังช่วยให้ชิ้นงานเย็นตัวช้าลงหลังจากเชื่อมเสร็จ ซึ่งก็จะทำให้ Hydrogen สามารถแพร่ออกมาจากแนวเชื่อมได้ รวมถึงยังป้องกันไม่ให้แนวเชื่อมมีลักษณะแข็งและเปราะ (แตกง่าย) ได้อีกด้วย

2. Low Hydrogen Welding Processes and/or Electrode :

เลือกใช้วิธีการเชื่อมและลวดเชื่อมแบบที่เป็น Low hydrogen ก็จะสามารถช่วยลดปริมาณ Hydrogen ที่จะเข้าไปในแนวเชื่อมได้

3. Clean and Free from contamination :

ทำความสะอาดชิ้นงานให้ดีก่อนเชื่อม ก็จะช่วยลดปริมาณ Hydrogen ที่อยู่ในสิ่งปนเปื้อนต่างๆ ลงได้เช่นกัน

4. Good Fit-up :

การ Fit-up ที่ดี จะช่วยลด Tensile stress ที่จะเกิดขึ้นจากงานเชื่อมได้

5. Heat Input :

การเพิ่ม Heat input จะช่วยให้ชิ้นงานเย็นตัวช้าลงหลังจากเชื่อมเสร็จ จึงสามารถลดการขึ้นของแนวเชื่อมที่มีลักษณะแข็งและเปราะได้ แต่อันนี้ต้องระวังอาจจะมีผลเสียอื่นมาแทน

6. Post Weld Heat Treatment (PWHT) :

ช่วยลด Tensile stress ที่เกิดขึ้นจากงานเชื่อม และการให้ความร้อนหลังจากเชื่อมเสร็จยังทำให้ Hydrogen สามารถแพร่ออกมาจากแนวเชื่อมได้อีกด้วย

ทั้งหมดนี้ก็เป็นวิธีในการป้องกันไม่ให้เกิด Hydrogen Cracking ในงานเชื่อมครับ

ผิด ถูก หรือ มีความเห็นยังไง มาร่วมแชร์ กันได้นะครับผม

by Mo Thanachai 

Hydrogen Cracking in Welding - Part 2 Critical Factors;

จากโพสก่อนเราได้รู้จัก Hydrogen Cracking กันไปแล้ว ซึ่งก็จะเห็นว่ามีปัจจัยสำคัญ (Critical Factors) อยู่ 3 อย่างด้วยกันที่จะทำให้เกิด Hydrogen Cracking
…
1. Hydrogen ที่อยู่ในแนวเชื่อม:
มาจากความชื้น (H2O) ที่อยู่ใน Flux ของลวดเชื่อม, ใน Electrode, ในอากาศ, รวมถึงคราบน้ำมัน จารบี และสิ่งสกปรกอื่นๆ ที่อยู่บนชิ้นงาน
..
2. Tensile Stress หรือ ความเค้นแรงดึงที่เกิดจากงานเชื่อม:
เกิดจากการหดตัวของแนวเชื่อมขณะที่มันเย็นตัวลง
.
3. Hard Brittle Weld Structure หรือ บริเวณ Heat Affected Zone (HAZ) ของแนวเชื่อมที่มีลักษณะแข็งและเปราะ:
ซึ่งอาจเกิดจากชิ้นงานที่มีปริมาณ Carbon และ Alloy ผสมอยู่ในปริมาณที่สูง จะทำให้แนวเชื่อมแข็งและเปราะ,
และอีกสาเหตุหนึ่งที่สำคัญก็คือ การเย็นตัวของแนวเชื่อม ถ้าแนวเชื่อมเย็นตัวเร็ว (Fast Cooling Rate) ก็จะทำให้แนวเชื่อมแข็งและเปราะได้เช่นกัน
.
..
To be continue …
พรุ่งนี้จะมาพูดถึงวิธีการป้องกันไม่ให้เกิด Hydrogen Cracking กันต่อนะครับ
by Mo Thanachai 

Hydrogen Cracking, Hydrogen Induced Cracking, Hydrogen Assisted Cracking, Cold Cracking, Delayed Cracking in Welding - Part 1;

ในงานเชื่อม หลายคนน่าจะรู้จัก “Hydrogen Cracking” หรือ “Hydrogen Assisted Cracking” หรือจะเรียกว่า “Hydrogen Induced Cracking” ก็หมายถึงสิ่งเดียวกัน นั่นก็คือ การแตกของแนวเชื่อมเนื่องจาก Hydrogen

Hydrogen Cracking จะเกิดตอนที่แนวเชื่อมเย็นตัวลงแล้ว เลยถูกเรียกในอีกชื่อหนึ่งว่า “Cold Cracking”

ทำไมถึงเป็น Cold Cracking ???

ทั้งนี้เพราะว่า…

ความร้อนจากงานเชื่อม ทำให้เหล็ก (Steel) ขยายตัว รวมถึงทำให้ Hydrogen อะตอม แพร่กระจายเข้าไปอยู่บริเวณขอบเกรนของวัสดุ จากนั้นมันจะรวมตัวกันเป็น Hydrogen โมเลกุล หรือ Hydrogen gas (H2) และที่อุณหภูมิต่ำกว่า 200 C เหล็กจะหดตัวลงทำให้ Hydrogen ไม่สามารถออกมาได้ จึงทำให้เกิดความดันขึ้นภายในเนื้อเหล็ก และเมื่อมารวม Tensile stress ที่เกิดจากงานเชื่อม เลยทำให้ชิ้นงานเกิดรอยแตกหรือ Cracks ขึ้นได้

Cracks มักเกิดที่ตรงบริเวณ Heat Affected Zone ที่มีเกรนหยาบ (Coase grain HAZ) เนื่องจากจุดนี้จะมีความแข็ง (Hardened) แต่เปราะ และมี Hydrogen เข้าไปสะสมได้มากกว่าจุดอื่น

Hydrogen นั้นอาจต้องใช้เวลาถึงประมาณ 24 – 72 ชั่วโมง ในการเคลื่อนที่และรวมตัวกัน จนทำให้เกิด Cracks ในที่สุด เราจึงเรียก Hydrogen Cracking ในอีกชื่อหนึ่งว่า “Delayed Cracking”

ทั้งหมดนี้ก็เป็นการอธิบายคร่าวๆ เกี่ยวกับ Hydrogen Cracking ในงานเชื่อม

ท่านใดมีอะไรเพิ่มเติมก็มาร่วมแชร์กันได้นะครับ…

by Mo Thanachai 

Thickness Monitoring on Sulfuric Storage Tank - Vent Nozzle;

ทิ้งทายเรื่องงานตรวจสอบความหนา (Thickness monitoring) ของ Sulfuric acid storage tank ด้วยภาพ Computed Profile Radiography (CRT) ของ Vent nozzle ซึ่งเป็นอีกจุดหนึ่งในถังที่อาจจะเกิด Corrosion รุนแรงได้ เนื่องจาก Vent nozzle นั้นมีอากาศเข้า และไอกรดระเหยออก อยู่ตลอดเวลา…

มองให้เห็นนะครับ

by Mo Thanachai 

Thickness Monitoring on Sulfuric Storage Tank - Part 2;

กลับมาต่อกันที่ผลการวัดความหนาของถังใส่กรดซัลฟิวริกความเข้มข้น 98%wt ที่ใช้งานมาประมาณ 12 ปี กันนะครับ

ใน Case นี้ เพื่อให้ได้รูปแบบของความหนาที่เหลืออยู่ของถัง (Thickness profile) จะใช้การวัดความหนาในช่วงกึ่งกลางของถังตามแนว Vertical ทั้งหมด 5 แถว ไล่ตั้งแต่หัว กลาง และท้ายถัง (เส้น A,B,C,D, และ E ในรูป Sketch) เพื่อให้มองเห็นภาพรวมของความหนาทั้งหมดของถัง โดยใช้วิธีเป็น Grid UTM ตามแนวเส้นที่ลากไว้

ทีนี้ลองสังเกตดู Thickness profile ที่ได้จากการวัดความหนา;

1) จาก Profile ความหนาในแต่แถว เราจะเห็นว่าที่ระดับประมาณกึ่งกลางของถังจะมีความหนาเหลือน้อยที่สุด หรือมี Corrosion เกิดขึ้นมากที่สุดนั่นเอง และจากจุดกึ่งกลาง Corrosion ก็จะค่อยๆ ลดลงไปเรื่อยๆ ตามระดับที่สูงขึ้น และต่ำลง

2) ทีนี้มาลองดู Profile ความหนาของแต่ละแถวเทียบกัน เราจะเห็นว่า Corrosion จะเกิดขึ้นด้านทิศใต้ของถัง (ขวามือในรูป Sketch) มากกว่าอีกด้านทิศเหนือ (ซ้ายมือในรูป Sketch)

จาก Thickness profile ที่ได้ พอจะหาคำตอบกันได้มั้ยครับ ว่าทำไม Profile ความหนาของถังถึงเป็นแบบนี้?? และเกิดอะไรขึ้นด้านในถัง??? 

…

..

.

คำตอบคือ “การใช้งาน Sulfuric acid storage tank” ทำให้เกิดลักษณะของ Corrosion แบบนี้ขึ้นครับ อธิบายได้ประมาณนี้;

1) ในการใช้งานถัง ระดับของกรดซัลฟิวริกที่อยู่ในถัง (Operating level) จะค้างตรงกลางถังนานที่สุด เนื่องจากเป็นจุ ที่ Diameter ขอ จึงทำให้เกิด Waterline Corrosion ที่ตรงบริเวณกึ่งกลางของถังมากที่สุด

2)  ตอนที่นำกรดซัลฟิวริกที่อยู่ในถังไปใช้งานก็จะต้องมีอากาศ (Moist Air) เข้ามาแทนที่ทาง Vent nozzle ซึ่งก็นำออกซิเจนและน้ำเข้ามาด้วย ออกซิเจนและน้ำที่เข้ามาก็จะไปทำให้ความเข้มข้นของกรดซัลฟิวริกที่อยู่บนผิวลดลงต่ำกว่า 98%wt และเกิด Corrosion รุนแรงขึ้น ซึ่งเราจะเห็นว่าบริเวณที่เกิด Corrosion รุนแรง (ด้านขวามือ) ก็อยู่ตรงตำแหน่งของ Vent nozzle พอดี

บางครั้งในงานตรวจสอบอาจจะต้องมองภาพรวมทั้งหมดด้วยถึงจะเข้าใจ ใครมีความเห็นหรือประสบการณ์อื่นๆ มาร่วมแชร์กันได้นะครับ
by Mo Thanachai 

หัวข้อที่เกี่ยวข้องที่ได้แชร์แล้ว เข้าไปดูได้ใน Post ก่อนหน้านี้เลยนะครับ;

- Thickness Monitoring on Sulfuric Storage Tank Part 1.

- Corrosion inside Storage Tanks – Waterline Corrosion.

- Corrosion inside Storage Tanks – Why Storing 98%wt H2SO4 in Carbon Steel Tank?.

- Corrosion inside Storage Tanks – Sulfuric Acid (H2SO4) Corrosion.