เหตุใดรอยร้าวจึงเกิดขึ้นเมื่อเครื่องดัดท่อทำการดัดท่อ?
รอยแตกเป็นข้อบกพร่องที่พบได้บ่อยและสร้างปัญหาในการดัดท่อ ทันทีที่เกิดขึ้น อาจส่งผลต่อรูปลักษณ์หรือแม้แต่ทำให้เกิดความล้มเหลวของโครงสร้างได้ สาเหตุของรอยแตกในท่อที่ผ่านการดัดนั้นแตกต่างจากสาเหตุของรอยแตกในแผ่นโลหะที่ผ่านการดัด เนื่องจากเกี่ยวข้องกับสภาพเชิงกลเฉพาะของท่อและรายละเอียดของกระบวนการ
ความยืดหยุ่นของวัสดุไม่เพียงพอ หรือความหนาของผนังบางเกินไป
การยืดตัว อัตราส่วนของความแข็งแรงที่จุดหยุดไหล และความหนาของผนังท่อ มีผลโดยตรงต่อขีดจำกัดการดัดท่อ เมื่อวัสดุเองมีความแข็งมากเกินไป (เช่น เหล็กกล้าความแข็งแรงสูง หรือสแตนเลสบางชนิด) หรือเมื่อความหนาของผนังท่อมีค่าน้อยเกินไปเมื่อเปรียบเทียบกับเส้นผ่านศูนย์กลางภายนอก ความเครียดจากการดึงของเส้นใยบริเวณด้านนอกจะเกินขีดจำกัด ส่งผลให้เกิดรอยแตกตามด้านนอกของส่วนที่ถูกดัด
รัศมีการดัดไม่เพียงพอ
อัตราส่วนระหว่างรัศมีศูนย์กลางการดัด (R) ต่อเส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกของท่อ (D) หรือ R/D เป็นตัวชี้วัดสำคัญ หากค่า R/D มีค่าน้อยเกินไป (โดยทั่วไปแนะนำให้ R/D ≥ 3 ขึ้นอยู่กับชนิดของวัสดุและกระบวนการผลิต) การเปลี่ยนรูปขณะดัดจะมีความเข้มข้นสูงมาก อัตราการลดลงของความหนาผนังด้านนอกจะเกินมาตรฐาน และอาจก่อให้เกิดรอยแตกได้ง่าย
ไม่มีลูกสอด (mandrel) หรือแม่พิมพ์ไม่เหมาะสม
เมื่อโค้งท่อด้วยเครื่องดัดท่อ หากไม่ใช้แกนกลาง (mandrel) หรือวางแกนกลางไว้ห่างเกินไปจากจุดโค้ง หรือแม่พิมพ์ต่าง ๆ (เช่น แม่พิมพ์ดัด แม่พิมพ์หนีบ และแม่พิมพ์ป้องกันการย่น) ไม่สอดคล้องกันอย่างเหมาะสม ผิวด้านในของท่อจะขาดการรองรับที่มีประสิทธิภาพ ส่งผลให้เกิดการบิดเบี้ยวของหน้าตัด (เช่น การแบนหรือการย่น) และยิ่งทำให้ความเค้นดึงที่ผิวด้านนอกเข้มข้นมากขึ้นจนก่อให้เกิดรอยแตก
ตำแหน่งของการเชื่อมไม่เหมาะสม
สำหรับท่อที่มีรอยเชื่อม หากแนวรอยเชื่อมอยู่ในโซนแรงดึงที่ผิวด้านนอกของบริเวณที่ถูกดัด จะมีแนวโน้มสูงมากที่จะกลายเป็นจุดเริ่มต้นของรอยแตก เนื่องจากความต่างกันของความสามารถในการไหลแบบพลาสติก (plasticity) ระหว่างบริเวณรอยเชื่อมกับวัสดุพื้นฐาน รวมทั้งอาจมีปัญหาการเจาะลึกไม่สมบูรณ์ (incomplete penetration) หรือความเค้นตกค้าง (residual stress) ดังนั้น รอยเชื่อมควรจัดวางให้เบี่ยงออกไปยังบริเวณใกล้ชิดกับชั้นกลาง (neutral layer)
การหล่อลื่นไม่เพียงพอและผิวเสียหาย
รอยขีดข่วนหรือรอยบุ๋มบนพื้นผิวท่อ หรือแรงเสียดทานมากเกินไประหว่างแม่พิมพ์กับท่อเนื่องจากการหล่อลื่นไม่เพียงพอในระหว่างการดัด ล้วนสามารถก่อให้เกิดความเข้มข้นของแรงเครียดแบบเฉพาะจุด ซึ่งอาจเป็นจุดเริ่มต้นและทำให้รอยร้าวขยายตัวได้
คำแนะนำในการป้องกัน
เลือกใช้ท่อที่มีความเหนียวดีเยี่ยม; สำหรับวัสดุที่แข็ง ควรพิจารณาการดัดหลังการอบอ่อน (annealing)
ตรวจสอบให้แน่ใจว่าค่ารัศมีการดัด R/D ไม่น้อยกว่าค่าต่ำสุดที่วัสดุนั้นยอมรับได้
เลือกใช้แกนช่วยดัด (mandrel) ที่เหมาะสม เช่น แกนช่วยดัดหัวลูกบอล (ball-head mandrel) ตามขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางของท่อ ความหนาของผนังท่อ และรัศมีการดัด แล้วปรับตำแหน่งให้ถูกต้อง
หมุนแนวรอยเชื่อมของท่อที่เชื่อมแล้วให้อยู่ด้านในของส่วนโค้ง หรือบริเวณชั้นกลาง (neutral layer)
ตรวจสอบสภาพการสึกหรอของแม่พิมพ์ และใช้น้ำมันหล่อลื่นสำหรับการดัดท่อโดยเฉพาะ เพื่อให้มั่นใจว่ามีการหล่อลื่นเพียงพอ
ตรวจสอบพื้นผิวของท่อเปล่าก่อนการดัด และกำจัดเศษโลหะที่ยื่นออก (burrs), รอยขีดข่วน และข้อบกพร่องอื่นๆ ออกให้หมด
การดัดท่อเป็นกระบวนการที่มีความสัมพันธ์อย่างใกล้ชิดกับสภาวะแรงเครียดและสภาวะของแม่พิมพ์ ซึ่งเราสามารถได้รับคุณภาพของท่อที่ดัดแล้วอย่างเรียบเนียน สมบูรณ์แบบ และไม่มีรอยแตกร้าวได้ ก็ต่อเมื่อควบคุมทุกขั้นตอนอย่างแม่นยำเท่านั้น
