การลดการกัดกร่อนแบบสุญเสียธาตุผสมในแมงกานีสอะลูมิเนียมบรอนซ์ด้วยกรรมวิธีทางความร้อน

บทคัดย่อ

งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษาผลของกรรมวิธีทางความร้อนต่อโครงสร้างจุลภาคและการกัดกร่อนของวัสดุใบจักรแมงกานีสอะลูมิเนียมบรอนซ์ที่ผ่านการเชื่อมซ่อม เพื่อเลือกสภาวะที่เหมาะสมของกรรมวิธีทางความร้อนที่สามารถลดการกัดกร่อนไปใช้กับใบจักรดังกล่าว โดยสภาวะของกรรมวิธีทางความร้อนใช้การอบที่อุณหภูมิ 500oC เป็นเวลา 2 หรือ 5 ชั่วโมง แล้วเย็นตัวในน้ำหรือในก๊าซไนโตรเจน จากนั้นนำชิ้นงานมาศึกษาการกัดกร่อนโดยการแช่ในสารละลาย 3.5% NaCl เป็นเวลา 30 วัน ในน้ำกร่อยและน้ำทะเลเป็นเวลา 78 วัน ผลการวิเคราะห์พบว่าบริเวณตอนบนของใบจักรซึ่งมีความหนามากจะมีปริมาณเฟส Beta ที่เป็นเฟสเริ่มต้นของการกัดกร่อนมากกว่าในบริเวณที่มีความหนาน้อยกว่า จึงทำให้บริเวณนี้มีโอกาสเกิดการกัดกร่อนและนำไปสู่การแตกหักได้ เมื่อโลหะได้รับความร้อนจากการเชื่อมซ่อม บริเวณกระทบร้อน(HAZ) ซึ่งเป็นบริเวณที่ได้รับอุณหภูมิสูงจะมีปริมาณเฟส Beta มากขึ้น อีกทั้งภายในโครงสร้างจุลภาคของเฟส ? พบชั้นการแพร่ ที่ประกอบด้วยตะกอน(precipitates) และข้อบกพร่องเป็นจำนวนมาก ทำให้บริเวณนี้เป็นจุดเริ่มต้นของการกัดกร่อนหลังการเชื่อมซ่อม โดยโครงสร้างจุลภาคของชิ้นงานที่ผ่านกรรมวิธีทางความร้อนในทุกสภาวะหลังการเชื่อมซ่อม พบชั้นการแพร่ในเฟส Beta ลดลง และเกิดเฟส Alpha ที่มีลักษณะเป็นเข็มแหลมจำนวนมากในเฟส Beta ซึ่งเฟส Alpha ที่เกิดขึ้นนั้นเป็นเฟสที่ทนต่อการกัดกร่อนได้มากกว่าเฟส Beta ด้วยผลดังกล่าวจึงทำให้การกัดกร่อนในบริเวณ HAZ ของชิ้นงานที่ผ่านกรรมวิธีทางความร้อนลดลง นอกจากนี้ผลการทดสอบการกัดกร่อนโดยเฉพาะในน้ำทะเล ซึ่งเป็นสภาวะที่ทำให้เกิดการกัดกร่อนได้มากที่สุด โดยชิ้นงานที่ผ่านการเย็นตัวในน้ำมีความลึกของการกัดกร่อนน้อยกว่าชิ้นงานที่มีการเย็นตัวในก๊าซไนโตรเจน และเมื่อเปรียบเทียบระยะเวลาการอบพบว่าชิ้นงานที่เย็นตัวในน้ำและอบเป็นเวลา 2 ชั่วโมง มีความลึกของการกัดกร่อนน้อยกว่าการอบที่ 5 ชั่วโมง อย่างไรก็ตามความลึกของการกัดกร่อนทั้งสองสภาวะนั้นต่างกันไม่มาก และด้วยข้อจำกัดของการอบชุบในโรงงานที่ต้องควบคุมอุณหภูมิให้เท่ากันทั้งชิ้นงาน เพื่อลดการบิดงอและแตกร้าว ดังนั้นจึงเลือกใช้สภาวะการอบที่ 5 ชั่วโมงและเย็นตัวในน้ำ โดยในการอบใบจักรมีการเพิ่มอุณหภูมิในเตาจนถึงอุณหภูมิ 500oC โดยใช้เวลาประมาณ 4 ชั่วโมง หลังจากนั้นอบต่อที่อุณภูมิ 500oC เป็นเวลา 2.5 ชั่วโมง เพื่อให้อุณหภูมิทั่วถึงทั้งผิวและแกนกลางของใบจักร แล้วจึงทำให้เย็นตัวในน้ำ และเมื่อศึกษาโครงสร้างโดยการลอกลาย พบว่าที่เฟส Beta ในใบจักรมีโครงสร้างจุลภาคคล้ายกับชิ้นงานที่ผ่านกรรมวิธีทางความร้อนหลังการเชื่อม อย่างไรก็ตามด้วยข้อจำกัดของการลอกลายจึงไม่สามารถสังเกตพบเฟส Alpha ขนาดเล็กที่อยู่ในเฟส Beta จากวัสดุลอกลายได้ ดังนั้นจึงควรมีการติดตามการใช้งานของใบจักรอย่างเป็นระบบ และมีการใช้ร่วมกับระบบการป้องกันแบบแคโทดิกเพื่อเสริมประสิทธิภาพในการควบคุมการกัดกร่อนของใบจักร

คำสำคัญ