E-Dergi Oku 

Dublex Paslanmaz Çeliklerin Gemi İnşaatında Kullanımı

TEKNİK MAKALE
2. Sayı (Mayıs - Haziran 2008)

Paslanmaz çeliklerin gemide kullanımı, inşaat ve bakım masrafları göz önünde bulundurulduğunda büyük bir öneme sahiptir. Prof. Dr. Nihat Tekin

Paslanmaz çeliklerin gemide kullanımı, inşaat ve bakım masrafları göz önünde bulundurulduğunda büyük bir öneme sahiptir. Gemi inşaatında ve özellikle kimyasal tankerlerde bu malzemelerin seçimi özenle yapılmaktadır. Daha öncelerde, genellikle kullanılan 316LN ya da 317LN ostenitik paslanmaz çeliklerin yerine artık korozyona daha dayanıklı ve mukavim Dublex Paslanmaz Çelik malzemeler seçilmektedir.

 

Normal alaşımsız ve az alaşımlı çelikler korozif etkilere karşı dayanıklı olmadıklarından, bu türden etkilere maruz kalan uygulamalarda paslanmaz özellikli çeliklerin kullanılması gerekir.

Paslanmaz çeliklerin korozyon dayanımları yanında, değişik mekanik özelliklere de sahip olması, işleme kolaylığı ve düşük-yüksek sıcaklıklarda kullanılabilmeleri uygulama alanlarını çok genişletmiştir. Paslanmaz çelikler bileşimlerinde en az yüzde 11 krom içeren bir çelik ailesidir. Bu çelikler yüksek korozyon dayanımını, yüzeyine kuvvetle tutunmuş, yoğun, sünek, çok ince ve saydam bir oksit tabakasına borçludurlar. Çok ince olan bu amorf  tabaka sayesinde paslanmaz çelikler kimyasal reaksiyonlara karşı pasif davranarak, indirgeyici olmayan ortamlarda korozyona karşı dayanım kazanırlar. Söz konusu oksit tabakası, oksijen bulunan ortamlarda oluşur, dış etkiler ile bozulmuş olsa bile kendini onararak eski özelliğini geri kazanır.

 

Paslanmaz Çeliklerin Üstünlükleri

 

Korozyon Dayanımı: Bütün paslanmaz çeliklerin korozyon dayanımı yüksektir. Düşük alaşımlı türleri atmosferik korozyona; yüksek alaşımlı türleri ise asit, alkali ve klorür içeren ortamlara daha dayanıklıdır.

Düşük ve Yüksek Sıcaklıklar: Paslanmaz çeliğin bazı türleri çok düşük sıcaklıklarda dahi gevrekleşmezler. Bazı türleri ise yüksek sıcaklıklarda tufallanmaz ve mekanik dayanımında önemli bir düşme olmaz.

İşleme Kolaylığı: Paslanmaz çeliklerin hemen hepsi kesme, kaynak, sıcak ve soğuk şekillendirme ve talaşlı imalat işlemleri ile kolaylıkla biçimlendirilebilir.

Mekanik Dayanım: Paslanmaz çeliklerin büyük çoğunluğu soğuk şekillendirme ile pekleşir. Bu sayede artan dayanım sayesinde tasarımlarda malzeme kalınlıkları azaltılarak parça ağırlığı ve fiyatta önemli düşüşler sağlanabilir. Bazı türlerinde ise ısıl işlem sayesinde malzemeye çok yüksek bir dayanım kazandırılabilir.

Görünüm ve Estetik: Paslanmaz çelikler çok farklı yüzey kalitelerinde temin edilebilir. Bu yüzeylerin görünümü ve kalitesi kolay bir bakımla uzun süre korunabilir.

Hijyen: Paslanmaz çelik yüzeylerin kolay temizlenebilir olması, bu malzemelerin gıda, ilaç ve hijyenik olması gereken uygulamalarda yaygın olarak kullanılmasına imkan verir.

 

Paslanmaz Çelik Türleri

Paslanmaz çeliklerde alaşımlama tekniği yardımıyla farklı özelliklerde alaşımlar elde edilebilir. Paslanmaz çeliklerde iç yapıyı ve bununla birlikte değişik özellikleri sağlayan en önemli alaşım elemanları önem sırasına göre Krom, Nikel, Molibden, Mangan,Titanyum, Azot ve Bakır?dır.

Paslanmaz çelikler genelde 5 ana gruba ayrılırlar. Bunlar Ferritik, Martenzitik, Ostenitik, Ferritik/Ostenitik (Dublex) ve Çökeltme sertleşmesi uygulanabilen alaşımlardır.

 

 

 

Şekil 1.1 de Krom ve Nikel miktarına bağlı olarak bu ana grupları görmek mümkündür.

Bu gruplandırma içyapıya göre yapılmıştır. Bu grupların içersinde en yaygın olarak

kullanılanlar ostenitik, Ferritik ve Ostenitik/Ferritik çeliklerdir.

 

 

 

Ferritik Paslanmaz Çelikler: Yüzde 12-18 krom içeren düşük karbonlu çelikler olup, orta ila iyi derecede korozyon dayanımına sahiptirler. Mikro yapı Şekil 1.2?de görülmektedir. Krom miktarının artırılmasıyla korozyon dayanımı yükselir. Isıl işlem ile dayanım artırılamaz ve sadece tavlanmış vaziyette kullanılırlar. Manyetiktirler. Kaynak edilebilme kabiliyetleri düşüktür. Ostenitik çelikler kadar kolay şekillendirilemezler.

 

 

Şekil 1.2 Ferritik paslanmaz çelik mikro yapısı

Martenzitik Paslanmaz Çelikler: Karbon miktarı yüzde 0,1?den fazla olan çelikler yüksek sıcaklıklarda ostenitik iç yapıya sahiptirler. Ostenitleme sıcaklığı çeliğin türüne göre 950-1050 oC aralığındadır. Bu sıcaklıkta tutulan çeliğe su verilirse Martenzitik bir içyapı elde edilir. Bu şekilde elde edilen yüksek sertlik ve mekanik dayanım karbon artışıyla birlikte artar. Ürün tipine bağlı olarak bu çelikler tavlanmış ve ıslah edilmiş olarak pazarlanır. Orta derece korozyon dayanımına sahip olan bu çeliklere ısıl işlem uygulanabilir. Kaynak edilebilme kabiliyetleri düşüktür. Manyetiktir. Mikro yapı Şekil 1.3 ten görülebilir.

 

 

Şekil 1.3 Martenzitik Paslanmaz çelik mikro yapısı

 

Ostenitik Paslanmaz Çelikler: Paslanmaz çeliğin bileşiminde yeterince Nikel bulunursa çeliğin iç yapısı oda sıcaklığında bile ostenitik olur. Ostenitik çeliklerin temel bileşimi yüzde 18 krom ve yüzde 10 nikeldir. İşleme, mekanik özellikler ve korozyon dayanımı yönünden çok uygun bir kombinasyon sunar. Süneklik, tokluk ve biçimlendirilme kabiliyetleri düşük sıcaklıklarda bile mükemmeldir. Tavlanmış haliyle manyetik değildir. Sertleştirilemez. Mekanik dayanımı ancak soğuk şekillendirme ile temin edilebilir. Tüketimde en büyük paya sahiptirler. Mükemmel korozyon dayanımı, mükemmel kaynak edilebilirlik, sünek olduklarından kolay şekillendirilebilmeleri, kolay yıkanabilirliği nedeniyle hijyenik oluşu, düşük ve yüksek sıcaklıklarda iyi mekanik özelliklere sahip olması temel özelliklerini oluşturur. Mikro iç yapısı Şekil 1.4?ten görülebilir. Makine ve imalat sanayinde çeşitli uygulamalar, asansör, bina ve dış cephe kaplamaları, mimari uygulamalar, gıda işleme ekipmanları, mutfak gereçleri, kimya ve ilaç tesisleri ekipmanları ve mutfak evyeleri genel kullanım alanlarını oluşturur.

 

Şekil 1.4 Ostenitik Paslanmaz çelik Mikro yapısı

 

Ostenitik/Ferritik (Dublex) Paslanmaz Çelikler: Bu gruptaki çelikler yüksek oranda Krom (%18-28) ve orta miktarda Nikel (%4-8), içerirler. Nikel miktarı bütün iç yapının ostenitik yapıda olmasına yetmediğinden, iç yapı Ferrit ve Ostenit fazlardan oluşur. Şekil 1.5. Bu nedenle bu grup paslanmaz çeliklere Dublex (Duplex) paslanmaz çelik denir. Dublex çeliklerin çoğu yüzde 2.5-4 oranında Molibden (Mo) içerir. Bu tür paslanmaz çelikler yüksek mukavemet ve süneklik özelliklerini birlikte taşır. Korozif ortamlarda çok uygun yorulma dayanımları vardır. Tavsiyelere uygun davranılması halinde kaynatılmaları ve işlenebilirliği kolaydır. Genellikle deniz ve off-shore teknolojisinde, kimya üretiminde aparat imalatında ve arıtma tesislerinde, deniz ve tuzlu su ortamında, özellikle orta sıcaklıklarda ısı değiştiricilerde uygulama alanı bulurlar.  Gerilme korozyonuna (SCC) karşı yüksek dayanıma sahip olup, klor (Cl) iyonunun bulunmadığı ortamlarda daha yüksek korozif dayanım gösterirler. Ostenitik ve Ferritik paslanmaz çeliklerden daha yüksek mekanik dayanıma sahiptir.

 

Şekil 1.5 Dublex Paslanmaz çeliklerin mikro yapısı

 

Çökeltme Sertleşmesi Uygulanabilen Paslanmaz Çelikler: Bunların temel içyapıları Ostenitik, yarı ostenitik veya martenzitik olabilir. Çökelme olayını gerçekleştirebilmek için önce soğuk şekil vermek gerekebilir. Çökelti oluşumu için alüminyum, Titanyum, Niob ve Bakır elementleri ile alaşımlama yapılır. Orta ila iyi derecede korozyon dayanımına ve çok yüksek dayanım değerine sahiptirler. İyi kaynak edilebilirler ve manyetik özellikleri vardır. Pompa ve vana şaftları imali için kullanılırlar.

 

Dublex Paslanmaz Çelikler (Ostenitik/Ferritik)

 

Zamanla kimyasal tankerlerle taşınan ürün çeşitleri artmış, çok agrezif olan Fosforik Asit ve Sülfirik Asit çözeltilerinden oluşan kargoların yanında, daha karmaşık olan melas, balık yağı, kimyasal ürünler, yağlama yağları, metanol ve hatta şarap bile bu yükler arasına girmiştir. Bu ürünlerin bir kısmı ısıtılır ve değişik oranlarda yüksek korozyona neden olan kloritler, floritler ve bunların asitlerle kombinasyonunu da ihtiva ederler. Tankerlerin tank ve boru devrelerini oluşturacak malzemelerin de yukarıda açıklanan yüklerin taşınması sırasında, bu ürünlerden etkilenmemesi, değişik korozyon mekanizmalarına direnç göstermesi ve yüklerin sağlıklı bir şekilde limanlar arası taşınmasına imkan vermelidir. Tabiatın ve çevrenin korunmasıyla ilgili sıkı yönetmelikler de bu korozif maddeleri taşıyan tankerlerin daha emniyetli olmaları yönünde yeni kaideler ortaya koymaktadırlar.

 

Geçmişte kargo tankları ve boru devresi malzemesi olarak ostenitik paslanmaz çelikler kullanılmıştır. Bu malzemeler 304LN kalitesiyle başlamakta olup, daha çok 316L ve 316LN kalitesindeki malzemeler olmuştur. Son zamanlarda ise taşınan yüke bağlı olarak korozyona daha dayanıklı ve gün geçtikçe de özellikleri iyileştirilen dublex paslanmaz çelik malzemeler tercih edilmektedir. Bu sayede üretim masrafları önemli ölçüde düşürülmektedir.

 

Dublex paslanmaz çeliklerin içyapısında ostenitik ve ferritik fazlar bir arada bulunmakta olup, bu sayede ostenitik ve ferritik paslanmaz çeliklerin her birinin de ötesinde iyileştirilmiş özellikler gösterirler. Ostenitik paslanmaz çeliklere nazaran daha iyi bir gerilme korozyon dayanımına sahiptirler. Ferritik paslanmaz çeliklerle kıyaslandıklarında ise daha iyi mukavemet ve uzama değerlerine sahip oldukları görülür. İki fazın bir arada bulunduğu dublex paslanmaz çelikler tavlanmış durumda bile 550 ila 690 MPa akma dayanımı gösterirler ki, bu değer fazların tek başına bulunduğu ostenitik ve ferritik çeliklerin akma dayanımının yaklaşık iki katı değerindedir.

 

Yüzde 22 ila yüzde 28 Krom; yüzde 4 ila yüzde 7 Nikel; maksimum yüzde 4,5 Molibden; yaklaşık yüzde 0,7 Bakır ve Wolfram ile yüzde 0,08 ila yüzde 0,35 Azot içeren dublex paslanmaz çelikler endüstriyel kaliteleri oluştururlar. Bu ana kaliteler:

1)      Fe-23Cr-4Ni-0,1N                                         1.4362            

2)      Fe-22Cr-5,5Ni-3Mo-0,15N                           1.4462

3)      Fe-25Cr-5Ni-2,5Mo-0,17N-Cu                     1.4507

4)      Fe-25Cr-7Ni-3,5Mo-0,25N-W-Cu                1.4410

 

Super Dublex diye adlandırılan paslanmaz çelik dördüncü sırada gösterilmiştir. Bu türdeki çelikler üzerinde araştırma ve deneyler devam etmekte olup, mekanik özellikler ve korozyon dayanımı sürekli olarak artırılmakta ve kullanım alanlarına uygun olarak geliştirilmektedirler. Şekil 2.1?de bu gruplama işlemi görülmektedir.

 

Şekil 2.1 Duplex paslanmaz çeliklerin gruplandırılması.

 

 

 

Dublex Paslanmaz ve Ostenitik Paslanmaz Çeliklerin Mukayesesi

 

Schaeffler Diyagramı üzerinde dublex paslanmaz çelikler ve ostenitik paslanmaz çelikler eşdeğer Krom ve Nikel yüzdelerine bağlı olarak gösterilmektedir. (Şekil 3.1)

 

Diyagramdan görüldüğü üzere dublex paslanmaz çelikler ostenitik paslanmaz çeliklere nazaran daha az nikel ihtiva ederler. Buna karşılık yüksek korozyon mukavemeti sağlayan krom, molibden ve azot miktarları da Ostenitik paslanmaz çeliklere nazaran daha yüksektir. Ayrıca azot ilavesi dublex paslanmaz çeliklerin yüksek sıcaklıklarda yapı stabilitesini artırmaktadır.

 

Paslanmaz çelikler arasında korozyon mukavemeti karşılaştırılması için PRE veya PREN değerleri kullanılır. Bunların her ikisi de Pitting hızı eşdeğerleri olarak adlandırılır. Bu değer,

PRE = PREN = [%Cr] + 3,3[Mo] + 16[%N] olarak hesaplanmakta olup, çeşitli paslanmaz çelik gruplarına göre Tablo 3.1?de gösterilmiştir.

Dublex paslanmaz çeliklerin diğer ostenitik paslanmaz çeliklere göre mekanik özelliklerinin mukayesesi ise Tablo 3.2?de gösterilmektedir. Tablodan görüldüğü üzere dublex paslanmaz çeliklerin akma sınırı mukavemet değerleri takriben ostenitik paslanmazların iki katı civarındadır.

 

Şekil 3.1 Schaeffler Diyagramı.

 

Malzeme  Cinsi / Bileşen

  Ni        

 Cr

 Mo

 N

PREN

AISI 304 LN

10

18

-

0,15

>19

AISI 316 L

11,5

17

2

-

>23

AISI 316 LN

11,5

17

2,5

0,15

>27

AISI 317 L

13

18,5

3,2

0,08

>30

AISI 317LN

13

18,5

3,3

0,15

>30

Dublex 32304

4,2

23

0,2

0,10

>24

Dublex 31803

5,5

22

3

0,16

>34

Dublex 31803

6

22,8

3,4

0,18

>36

 

Tablo 3.1 Ostenitik ve Dublex Paslanmaz Çeliklerin PREN değerleri.

 

Tablo 3.3?te ise değişik kodlara göre boyutlandırma yapılması halinde ve UNS S 31803 dublex paslanmaz çelik kullanılması durumunda kalınlıklarda ve dolayısıyla ağırlıklarda yapılabilecek indirimler görülmektedir.

 

 

 

 

 

 

 

 

Mekanik Özellikler Tablosu

 

Akma Gerilmesi %0,2 /  Uzama

 

MPa / % Uzama

AISI 304 LN 

290 / 40

AISI 316 LN 2,5 Mo

300 / 40

AISI 317 LN

310 / 40

Dublex 32304

400 / 25

Dublex 31803

480 / 25

 

 

 

 

 

 

 

            Tablo 3.2 Ostenitik ve Dublex Paslanmaz çeliklerin Mekanik Özellikleri

 

 

 

 

  Müsaade edilen

Gerilme Değeri

Ağırlık Tasarrufu

ÜLKE

KOD

             E > 5mm

20 oC / Mpa

[%]

 

 

316 L

Dublex 31803

 

USA

ASME VIII

115

155

26

F

CODAP 90

170

275

38

UK

BS 5.500

150

289

48

D

AD W2

150

300

50

 

            Tablo 3.3 Değişik ülke kodlarına göre dizayn yapılmasında kalınlık indirimi.

 

 

Dublex Paslanmaz Çeliklerin Fiziksel Özellikleri

 

UNS 31803 dublex paslanmaz çeliğin fiziksel özellikleri Tablo 4.1?de ferritik ve ostenitik paslanmaz çeliklerle birlikte gösterilmektedir.

 

SINIF

AISI/UNS

Sıcaklık

Elastiklik

Termal Uzama

Özgül Isı

Isıl İletim

  

 

oC

Modülü Gpa

10 -6 / K

J / kg.K

W / m.K

Ferritik

A 516

20

205

12,5

450

60

Ferritik

410

20

205

10

480

22

Ostenitik

S 30400

20

205

16

520

16

Ostenitik

S 08904

20

205

16

544

15

 

 

20

205

13,5

 

17

Dublex

S 31803

100

195

14

500

18

 

 

200

195

14,5

530

19

 

Tablo 4.1 Dublex Paslanmaz Çeliklerin Fiziksel Özellikleri

 

Ostenitik paslanmaz çeliklere nazaran önemli farklarından biri daha düşük termal uzama (Isıl Genleşme) değeridir. Termal uzama değeri C-Mn çeliklerinde olduğu gibidir. Bu sayede ısıtılan kargo taşıyan tanklarda ve boru devrelerinde daha az gerilme meydana gelir. Boru devrelerinde daha az genleşme parçası (Kompensatör) gerekir. Isıl iletim değeri hafif büyük

olmasına rağmen ayni kabul edilebilir. Fakat C-Mn çeliklerine göre de daha düşüktür. Mıknatıslanma Ostenitik çeliklere nazaran çok yüksektir.

 

Dublex Paslanmaz Çeliklerin Korozyon Dayanımı

 

Genel korozyon, pitting (oyuklanma), aralık korozyonu, gerilme korozyonu (SCC) veya korozyon yorulma direnci gibi değişik korozyon mekanizmaları dikkate alındığında dublex paslanmaz çelikler ostenitik paslanmaz çeliklere nazaran daha iyidir.

 

Genel Korozyon Direnci: Dublex paslanmaz çeliklerin genel korozyon direnci genel olarak ostenitik paslanmaz çeliklere göre daha iyidir. (Tablo 3.1) Bunun nedeni Dublex paslanmazlardaki yüksek krom ve molibden miktarıdır. Azot ihtiva etmeyen S 32205 dublex paslanmaz çelik fosforik asit taşımada rahatlıkla kullanılabilir. Azot ihtiva eden S 32205 sülfirik asit taşımacılığında kullanılır. Seyreltik sülfirik asit taşınması veya yıkama esnasında meydana gelen durumda azotlu S 32205 ostenitiklere nazaran daha iyi olup, >%95 konsantrasyon ve üzerinde 316 LN ve 317 LN ile ayni değerdedir. Organik asitler ve kostik ortamlarda da genel korozyon direnci S 32205 malzeme için daha iyidir.

 

Bölgesel Korozyon Direnci: Azot ihtiva eden S 32205 malzemesi ve benzeri dublex malzemeler pitting ve aralık korozyon direnci olarak da ostenitik malzemelere nazaran daha iyidir. Direnç değeri farkı taşınan malın içersinde klorit ve florit de ihtiva ederse daha da artmaktadır. 316 LN malzemesi cıvata, somun, klemp ve boru malzemesi olarak dublex malzemelerle birlikte kullanılabilir. Isıtılmış ve klorit ihtiva eden ortamlarda dublex malzeme çok daha dayanıklıdır. Bu nedenle dublex paslanmaz çelikler iki değişik kargo arasındaki ısıtılmış deniz suyuyla yıkamalara daha dayanıklıdır.

 

Gerilim Korozyonu Direnci: Paslanmaz çelik plakalarda gerilim varsa ve ısıtılmış H2S ve klorit ihtiva eden ortamlarla temas ederse gerilim korozyonu ortaya çıkar. Böyle durumlarda artık gerilim ve ısıl gerilim nedeniyle ve pitting başlamış olan bölgelerden başlayarak çatlama ilerlemesine neden olur. Çatlama meydana geldiğinde tehlikeli olup tamiri zordur. Benzeri durumlarda dublex paslanmazların kullanımı özellikle tavsiye edilir.

 

Korozyon Yorulma Direnci: Yüksek mekanik mukavemet değerleri ve iki fazlı mikro yapıları nedeniyle dublex paslanmaz çeliklerin yorulma özellikleri 316 grubunun iki katıdır.

 

Dublex Paslanmaz Çeliğin Kaynağı

 

Dublex paslanmaz çeliklerin şekillendirilmesi ostenitik paslanmaz çeliklere benzer. Fakat, mukavemetlerinin yüksek olması nedeniyle daha güçlü makineler gerektirirler. Soğuk şekillendirmede yüzde 20 deformasyonun üzerine çıkılacaksa 1040/1100 oC arasında ara bir tavlama yapılmalı,tavlama işleminden sonra su ile soğutulmalıdır. Dublex paslanmaz malzemelerin uzama değerleri ostenitiklere nazaran daha düşük olup tersanelerde sıklıkla kullanılan C-Mn çeliklerle ayni değerdedir. Kaynak sonrası dağlama işlemleri 316 grubu ile aynidir. Korozyon dirençlerinin yüksekliği nedeniyle dublex paslanmazlarda dağlama süresi ostenitiklere nazaran takriben iki katı kadar olmalıdır.

 

Kaynak bilgilerini çok değişik malzemeler için açıklamak geniş bir çalışma olur. Bu nedenle paslanmaz çelikte olduğu gibi burada da dublex paslanmazların ana grubunu oluşturan ASTM UNS S 32205, yani 1.4462-X2CrNiMoN22-5-3 malzemesi için verilecektir. Diğer malzemelerde ufak farklılıklar olabilmekte, kullanılan malzemenin üreticisinden teknik destek alınabilmektedir.

 

Kaynak Ağzı Hazırlanması: Kaynak ağzı tam penetrasyon temini yanında ana malzemenin aşırı seyrelmesini ve yanmasını engelleyecek şekilde seçilmeli ve hazırlanmalıdır. Kaynak ağzı tipi iyi bir gaz koruma temin edecek şekilde belirlenmelidir. Her iki taraftan kaynak edilmesi durumunda, alın kaynak ağzı detayları, kaynak yöntemine, parça kalınlığına bağlı olarak Tablo 5.1?de verilmiştir. Tek taraftan kaynak edilmesi halinde ise kaynak ağzı formları Tablo 5.2?den alınabilir.

 

Genel Kaynak Durumları:

a)      Kaynak Metalurjisi: Dublex paslanmaz çeliklerin kaynak bölgesinde mikro yapı katılaşma sonunda büyük oranda ferrritiktir. Kaynak esnasındaki yüksek sıcaklık nedeniyle (1150-1450 oC) ısıdan etkilenen bölge içerisinde ostenitten ferrite geçiş olur. Yalnızca soğuma sırasında yüksek sıcaklıktaki ferrit tekrar ostenite döner ve bu şekilde kaynak bölgesi ferritik ve ostenitik mikro yapıya kavuşur. Soğuma hızı çok yüksek olursa mikro yapı çok ferritik olur. Bu nedenle dublex malzemenin kaynatılmasında çok yüksek soğuma hızlarından kaçınılmalıdır. Buna karşılık çok düşük soğuma hızları da ferrit dönüşümünün iç metal faz bozulmalarına ve dolayısıyla korozyon ve mekanik özelliklerin bozulmasına neden olur. Güzel bir kaynak mikro yapısı elde edebilmek için uygun bir soğuma hızı tercih edilmelidir. Bu da kaynak bölgesine olan ısı girişinin ve ara pas sıcaklıklarının iyi tanzim edilmesi zorunluluğunu getirir. Isı girişinin maksimum ve minimum değerleri her bir kaynak yöntemi içinde farklı olmalıdır. Faydalı olabilecek değerler aşağıda verilecek olup, daha özel bilgiler imalatçı firmadan istenmelidir.

b)      Ön Isıtma: Dublex paslanmaz çeliklerin kaynağında ön ısıtma gereksiz ve kullanılmamaktadır. Ön ısıtma düşük sıcaklıklarda yalnızca soğutma hızını etkilemektedir. Düşük soğutma hızı daha önce belirtildiği üzere mikro yapının bozulmasına neden olmaktadır.

c)      Ara Pas sıcaklığı: Çok yüksek ara pas sıcaklığı soğutma hızını azaltmakta olup kaynak metal iç mikro yapısını bozmaktadır. Maksimum müsaade edilen ara pas sıcaklığı 150 oC civarındadır.

d)     Isı Girişi: Verilen plaka kalınlığı, kaynak yöntemi ve kaynak şekli için soğuma hızı ısı girişiyle ters orantılıdır. Isı girişi şu bağıntı ile bulunur:

HI = [( I x U) / Ws] x ( 60 / 1000)

 

 

 

Tablo 6.1 Çift taraflı kaynakta kaynak ağzı formları.

 

 

 

 

Tablo 6.2 Tek taraflı kaynak durumunda kaynak ağzı formları.

 

Bu formülde:

HI =  Isı girişi (kJ/mm).

I = Kaynak Akım şiddeti (A)

U = Kaynak gerilimi (V)

Ws = Kaynak hızı (mm/dak) olarak alınacaktır.

 

Kaynak akım şiddeti ve gerilimi kaynak makinesinden okunabilir. Kaynak hızı ise kaynak elektrotu veya kaynak torcunun ilerleme hızıdır. Aşağıdaki Tablo 6.3?te kaynak yöntemine bağlı olarak ısı girdileri bir aralık halinde verilmiştir. En uygun ısı girdisi kaynak parametrelerinin uygun seçilmesiyle temin edilir. Genel bir kaide; malzeme kalınlığı inceldikçe gerekli ısı girdisi de azaltılmalıdır. Özel durumlarda imalatçı firmanın düşüncesi alınmalıdır.

e)      Art Isıtma: Gereksiz olup ayni zamanda 290 derecenin üzerine çıkılması durumunda tehlikelidir.

f)       Kaynak Yöntemleri: Tablo 6.4?ten görüldüğü üzere hemen tüm kaynak yöntemleri dublex paslanmaz çeliklerin kaynağında kullanılabilir.

 

 

1-     Korumalı Metal Ark Kaynağı (SMAW): Bu yöntem 3 milimetre kalınlıktan itibaren uygulanabilir. Rutil, bazik-rutil yahut bazik tip kaplı elektrotlar ile kaynak yapılabilir. Elektrot çapının belirlenmesi ısı girişine göre belirlenmelidir. Kaplı elektrot kullanılması durumunda kök pasonun çekilmesi sırasında arkadan koruyucu gaz verilmelidir. Aksi durumda kök paso arka taraftan güzelce temizlenmelidir. Bütün kaynaklarda kısa ark boyu uygulanmalı ve kaynak bölgesine havadan azot girişine engel olunmalıdır.

 

               Kaynak Prosesi                                   Isı girdisi değerleri (kJ / mm)

Tablo 6.3 Kaynak yöntemine bağlı olarak ısı girdisi değerleri.

 

          Dublex ve Super Dublex

                Kaynak Yöntemi                  Dolgu Malzemeli             Dolgu Malzemesiz

Tablo 6.4 Endüstriyel kaynakta dublex ve süper dublex malzemelerin kaynak yöntemleri

 

2-      Örtülü Ark Kaynağı (SAW): Bu kaynak yöntemi yatay pozisyonda ve kalınlığı 10 mm?nin üzerindeki parçalarda kullanılmaktadır. Bazik örtü kaynak bölgesindeki mukavemet ve süneklik yönünden fayda sağlarken Rutil örtü cürufun çok rahat kalkmasına neden olur ve poroziteye karşı daha az duyarlıdır. Küçük çaplı dolgu teli (sıklıkla 2,4 mm) seçilmesi ısı girişi uyarlamasına imkan verir. Verilen bir ısı girişi değeri için kaynak parametrelerinin (I, U, Ws) seçimi önemlidir. Uygun parametrelerin seçilmesi durumunda çekme ve porozite değerleri daha düşük olur ve tahribatsız muayenede problem çıkmaz. Kaynak banyo genişliği her zaman banyo derinliğinden daha büyük olmalıdır.

3-      İçi Dolgulu Tel Ark Kaynağı (FCAW): Bu yöntemde içi mineral dolgulu tel GMAW yönteminde kullanılmakta ve koruyucu gaz olarak Ar+CO2 %18 seçilmektedir. Mineral dolgular kaynak malzemesine iyi bir mukavemet vermektedir.

4-      Gaz Metal Ark Kaynağı ve Palslı (GMAW): Yarı otomatik ve tam otomatik olarak uygulanan bu kaynak yöntemi 3 mm kalınlıktan itibaren kullanılmaktadır. Isı girişini azaltmak için ince saçlarda kısa devre ısı transferi yapılmalıdır.Yüksek amperaj ve voltaj ile stabil bir ark ve yüksek kaynak verimi elde edilir. Palslı kaynak yönteminde ısı girdisini kontrol etmek daha rahat olmaktadır. Her iki yöntemde de koruyucu gazın seçimi önemlidir. Üçlü ve dörtlü gaz kombinasyonları (Ar + CO2 + N2), (Ar + CO2 + He + N2) kullanılabilir. Kaynak hızının 40 cm/dak. olarak seçilmesi kaynak bölgesinin kompakt olmasını sağlar: Bu da röntgen kontrolleri için uygun olur. Şayet GMAW kök pasonun çekilmesinde kullanılacaksa GTAW yönteminde kullanılan ayni koruyucu gaz kullanılmalıdır.

5-      Gaz Tungsten Ark Kaynağı (GTAW): 15 mm?nin altındaki saçların kaynağında otomatik veya yarı otomatik olarak bu yöntem kullanılmaktadır. Bu yöntem genellikle SMAW ve SAW kaynak yöntemleri öncesinde kök kaynak olarak kullanılır. Bu yöntem en temiz kaynak metali elde edilmesini sağlar. Bu yöntem dolgu telsiz olarak kaynak yapıldığında 4 mm?nin altındaki parçaların kaynağında da kullanılır. Koruyucu gaz içersinde muhakkak azot bulunmalıdır. Tavsiye edilen koruyucu gaz olarak % 98Ar + %2 N2 karışımı kullanılır. Daha fazla azotun bulunması tungsten elektrotun bozulmasına neden olur. Gaza azot ilavesi mikro yapı ve korozyon direnci yönünden önemlidir. Koruyucu gaz miktarı nozul çapına bağlı olarak iyi ayarlanmalıdır. Tungsten elektrotun nozul ucundan dışarı çıkma miktarı çapının iki veya üç katını geçmemelidir. Torç üzerinde gaz merceği varsa buna gerek yoktur. Böylece ulaşılması zor olan bölgelere bile 20 mm civarındaki elektrot uzunluğuyla kolayca ulaşılabilir. Arkadan koruyucu gaz olarak yüzde 99,95 oranında saf Ar kullanılmalıdır. Kaynak dikişleri kalın olarak çekilmemelidir. Bu poröz bir kaynağa neden olabilir.

6-      Kaynak Dolgu Malzemesinin Seçimi: Kaynak dolgu malzemesi olarak genelde üç tip malzeme kullanılmaktadır. Bunlardan birinci normal dublex malzemelerin kaynağında kullanılan yüksek alaşımlı %22 Cr ve Ni ihtiva eden dublex malzeme, ikincisi ise süper duplex malzemelerin kaynağında kullanılan %25 Cr ihtiva eden süper dublex malzemedir. Bakır katkılı olanların korozyon dayanımı daha yüksek olmaktadır. Üçüncü olarak kullanılan dolgu malzemesi Ni bazlı E Ni Cr Mo 10  ve SG Ni Cr 23 Mo 16 olarak adlandırılan dolgu malzemeleridir. Bu ürünler en iyi korozyon direncini sağlarlar.

 

g)      Dublex Paslanmaz Malzemelerin Diğer Çelikler ile Kaynağı: Dublex paslanmaz çelikler, karbon çelikleri, diğer paslanmaz çelikler ve nikel bazlı alaşımlarla kaynatılabilir. Karbon çelikleri, düşük alaşımlı çelikler ve ostenitik paslanmaz çelikler ile kaynakta süper dublex, dublex yahut 309 L-Mo dolgu malzemeleri kullanılır.

h)     Kaynakların Temizleme, Dağlama ve Pasivasyon İşlemleri: Kaynak bölgesinin temizliği, mekanik ve kimyasal yöntemlerle yapılır. Kaynaklar çok ince daneli taşlarla taşlanabilir veya parlatılabilir. Kum püskürtme ve elektro polisaj uygulanabilir.  Dağlama işlemi ostenitik paslanmaz çeliklerde kullanılan dağlama asitleri ile yapılabilir. Tutma veya bekleme süresi 2 katına çıkartılmalıdır. Dağlama işleminden sonra iyi bir temizlik yapılmalıdır. 

 

Deneyimler

Gemi inşaatında ve genellikle kimyasal tankerlerde kullanılan dublex paslanmaz çeliklerin uygulaması artık klasik hale gelmiştir. 1970?li yıllardan itibaren geliştirilen dublex malzemeler ve kaynak dolgu malzemeleri ile bugün sorunsuz bir imalat yapılabilmektedir. Kullanılan malzemenin özelliklerine bağlı olarak üretici firmadan bilgi alınması işin daha sağlıklı yürütülmesi yönünden faydalıdır. Süper dublex ve dublex paslanmaz çeliklerin kaynağını yapmak için yetkili kuruluşlardan belge alınmalı ve kaynak işleminden sonra gerektikçe metalografik ferrit miktarı ölçümü ve ASTM G 48A ya göre FeCl3 çözeltisinde korozyon testinin yapılması gerekmektedir. Bu deneyler, bu konularda tecrübeli laboratuvarlar tarafından yapılmalıdır. Hiçbir problem yaşanmaksızın tahribatsız muayeneler, penetrant testi ve röntgen kontrolü yapılabilir. Ultrasonik kontrol biraz daha zor olmakla birlikte yine belgeli operatörler tarafından kolayca yapılabilmektedir.
 


R E K L A M

İlginizi çekebilir...

Koruma Fonksiyonlu Bir Yangın Pompasının Optimal Bir Tasarımı

Yangından korunma, ulusal ekonomik ve sosyal kalkınmanın önemli bir parçasıdır, sosyalist piyasa ekonomisinin gelişmesinin vazgeçilmez bir garantisidi...
27 Aralık 2022

Gemilerde Yangın Söndürme Sistemleri

Ömer AYDIN / Control Technic Elektrik Ltd....
29 Eylül 2022

Beklenen Proje: Denizcilik ve Lojistik Bakanlığı

CAPT. SHIPBROKER ATİLLA AKBAŞ Deniz-Liman-Petrol/Lojistik Yönetim Uzmanı...
2 Temmuz 2022

 
Anladım
Web sitemizde kullanıcı deneyiminizi artırmak için çerez (cookie) kullanılır. Daha fazla bilgi için lütfen tıklayınız...

  • Boat Builder Türkiye
  • Çatı ve Cephe Sistemleri Dergisi
  • Doğalgaz Dergisi
  • Enerji ve Çevre Dünyası
  • Su ve Çevre Teknolojileri Dergisi
  • Tesisat Dergisi
  • Yalıtım Dergisi
  • Yangın ve Güvenlik
  • YeşilBina Dergisi
  • İklimlendirme Sektörü Kataloğu
  • Yangın ve Güvenlik Sektörü Kataloğu
  • Yalıtım Sektörü Kataloğu
  • Su ve Çevre Sektörü Kataloğu

©2024 B2B Medya - Teknik Sektör Yayıncılığı A.Ş. | Sektörel Yayıncılar Derneği üyesidir. | Çerez Bilgisi ve Gizlilik Politikamız için lütfen tıklayınız.