กฎ Paris

กลไกทางกายภาพและเคมี

ที่ปลายรอยแตก เกิดโซนพลาสติกขนาดเล็กขึ้นทุกครั้งที่รับภาระสลับ รอยแตกจะเปิดและปิด ในขณะเดียวกันก็ขยายตัวขึ้นทีละเล็กน้อย กฎของพารีสอธิบายกระบวนการนี้ด้วยสูตร: da/dN = C * (ΔK)^m โดย ΔK คือผลต่างระหว่างค่าสูงสุดและค่าต่ำสุดของตัวคูณความเข้มของความเค้น เมื่อเขียนในกราฟลอการิทึมคู่จะได้เส้นตรง ค่า m สำหรับเหล็กมักอยู่ระหว่าง 2 ถึง 4 หากต่ำกว่าค่าเริ่มต้น ΔK_th รอยแตกจะแทบไม่ขยายตัว

ความสำคัญทางโลหะวิทยาและความเสี่ยงในการเชื่อม

รอยเชื่อมแทบทุกครั้งมีข้อบกพร่องเล็กๆ เช่น รูพรุน ตะกรันฝังตัว หรือข้อบกพร่องการเชื่อมติด ซึ่งทำหน้าที่เหมือนจุดเริ่มรอยแตก นอกจากนี้ ความเค้นตกค้างจาการเชื่อมยังสร้างความเค้นดึงที่ทำให้รอยแตกเปิดค้างอยู่ ทำให้ค่าเริ่มต้น ΔK_th ลดลงและการขยายตัวของรอยแตกเริ่มเร็วขึ้น ผลของความคมที่รอยเชื่อมทำให้ความเค้นเฉพาะที่และ ΔK เพิ่มขึ้น หากไม่สนใจการขยายตัว ข้อบกพร่องเล็กๆ อาจกลายเป็นรอยแตกวิกฤตและทำให้แตกหักอย่างฉับพลัน

การปฏิบัติในโรงงานและคำแนะนำ

หาขนาดรอยแตกเริ่มต้นด้วยการตรวจแบบไม่ทำลาย เช่น อัลตราโซนิก (UT) หรือผงแม่เหล็ก (MT) ประเมิน ΔK จาการวิเคราะห์ความเค้นหรือตาราง คำนวณอายุการใช้งานโดยอินทิเกรต da/dN จากขนาดรอยแตกเริ่มต้นถึงขนาดวิกฤต ค่าเริ่มต้นทั่วไปสำหรับเหล็ก: ΔK_th ≈ 5–6 MPa√m (ที่ R = 0.1) หาก ΔK ต่ำกว่าค่าเริ่มต้น รอยแตกจะไม่ขยาย ลด ΔK ด้วยการลดความเค้นสลับ ปรับปรุงรูปทรงรอยเชื่อม (เจียร transitional ของรอยเชื่อม, การปรับปรุงด้วย TIG) และสร้างความเค้นอัดตกค้าง (เช่น วิธีตอก) กำหนดช่วงการตรวจสอบตามการคำนวณ ไม่ใช่ตามอำเภอใจ ช่วงต้องสั้นกว่าระยะเวลาที่รอยแตกที่ตรวจพบจะขยายถึงขนาดวิกฤต ค่าคงที่ของวัสดุ: สำหรับเหล็กโครงสร้าง m ≈ 3, C ขึ้นอยู่กับหน่วยอยู่ในช่วง 10^-11 ถึง 10^-13 (เมื่อ da/dN ใน m/รอบ, ΔK ใน MPa√m) ใช้เฉพาะค่าจากแหล่งที่เชื่อถือได้