26 Kasım 2015 | TEKNÄ°K MAKALE 41. Sayı (Kasım-Aralık 2015)

Aşınma ve Korozyon

Bir geminin dümeni özellikle aşınma ve korozyondan kaynaklanan hasara yatkındır. Yüksek hızlı konteyner gemilerinde ve diğer hızlı gemilerde bu problem yavaş olan gemilerden daha fazla ortaya çıkmaktadır. Ancak bu, bütün gemiler için potansiyel bir tehlikedir.

Bir geminin gemiye maksimum manevra kabiliyeti kazandırmak için doğrudan pervanenin arkasına yerleştirilen dümeni, özellikle paslanmanın ardından ortaya çıkan aşınmaya yatkındır. Bu durumda aşınma hidrodinamik kovuklaşmadan (kavitasyon) kaynaklanmaktadır.

Hidrodinamik kovuklaşma çalkantılı sıvılardan kaynaklanan bir olgudur. Sıvıda gemilerin sudaki hareketinden ve özellikle gemilerin pervane hareketinden kaynaklanan çalkantı sıvı basıncının büyük ölçüde azaldığı alanları meydana getirir. Düşük basınç nedeniyle, su buharlaşır. Bu sıvıda yaklaşık 3 mm’ye kadar çapta küçük, buharla dolu boşluklar veya baloncuklar oluşturur. Boşluklar suda hareket eder ve etraflarındaki basınç artar ve bu durum bunların aniden çökmesine yol açar. Boşluklardaki patlama karmaşık bir dizi fiziksel süreci beraberinde getirir.


Kovuklaşma baloncukları ve ortaya çıkan hasar

Hasara yol açan, boşlukların çökmesi ve beraberinde gelen yüksek basınç darbeleri, sudaki hız ve sıcaklıklardır.
Söz konusu güçler çok büyüktür. Bu durum etkilenen yüzeyin yüksek sıcaklıklarla birlikte bir çekicin tekrarlı, ağır vuruşlarına maruz kalması gibidir. Bu durum yüzey malzemesinin, ilk olarak boya ve ardından çeliğin kabarıp dökülmeye başlaması olarak bilinen kovuklaşma aşınmasına neden olur. Bu sürecin etkisi sudaki çakıl veya diğer sert parçacıkların varlığıyla büyük ölçüde artabilir.

Bir kimsenin asıl gerçek hasarın bu olgudan kaynaklandığını görmesi için yalnızca kovuklaşma hasarına maruz kalmış bir gemi dümenini incelemesi gerekir. Dümenler derin çukurlu hale gelir, boya kaplamaları ve sert çelik ortadan kaybolur, levhalar düşer ve dümen neredeyse tamamen parçalara ayrılır – bunların hepsi kovuklaşma hasarının sonucudur.

Bu süreç bariz ölçüde kısa bir zaman dilimi içinde gerçekleşebilir. Bazen yalnızca altı ayda ciddi dümen hasarı meydana gelir. İlk adım kovuklaşmanın çelik üzerindeki boya kaplamasının aşınmasına ve nihayetinde çıplak çeliğin açıkta kalmasına yol açmasıdır. Çeliğin aşınması daha sonra elektrokimyasal paslanma sürecini beraberinde getirir, çünkü çelik artık korumasız kalır. Etki, kovuklaşma devam ettikçe katlanarak artar ve aşınma suya maruz kalan çıplak çeliğin doğal paslanmasıyla büyür- elektrokimyasal süreç ve oksitlenme bu duruma yol açar.

Kovuklaşma hasarı geminin pervanesiyle sınırlı değildir. Pervane ayrıca dengeleyiciler, geminin gövdesi ve geminin sualtında kalan ve özellikle suyun süratli veya çalkantılı aktığı diğer parçalarında söz konusu olan olguya maruz kalmaktadır. Ancak, dümen özellikle pozisyonu ve şekli nedeniyle bu soruna yatkındır.

Sorunu çözme girişimleri
Ne dümen kovuklaşma hasarı ne de sorunu çözme girişimleri yeni bir şeydir. Gemi inşaat mühendisleri, gemi inşaatçıları ve bilim adamları mevcut pervane/dümen kombinasyonu kullanıma girdiğinden beri bir çözüm üzerinde çalışmaktadır. Daha 1895 yılında gerçekleştirilmiş kovuklaşma gözlem deneylerine ilişkin referanslar mevcuttur.


Kovuklaşmadan kaynaklanan hasar (solda)  ve tipik bir kaynak tamiri (sağda)

O zamandan beri dümenlere gelen kovuklaşma hasarını çözmek için birçok girişim yapılmıştır. Bu girişimler aşağıdaki geniş sınıflamalar altında toplanmaktadır:
- Gemi ve/veya dümende yapılan tasarım değişiklikleri,
- Kurban anotların kullanımında olduğu gibi kovuklaşma aşınması başladıktan sonra aşınmayı sınırlandırma çabaları,
- Ve kaplamalar, metal yüzeyleme, farklı malzemeler ve benzer yöntemler yoluyla dümeni “kovuklaşmaya dirençli” hale getirme girişimleri.

Bu yaklaşımların (son zamanlara kadar olan) başarı eksikliği 2006 yılında Wageningen, Hollanda’da düzenlenen Altıncı Uluslararası Kavitasyon Sempozyumu’nda J. Friesch tarafından sunulan bir araştırmadan alınmış olan aşağıdaki alıntıda güzelce özetlenmiştir: “Dümen kovuklaşması gemi endüstrisinde uzun zamandan beri bilinen bir sorundur. Yine de, halen durumu düzeltecek pratik, kesin çözümlerden oldukça uzağız.”

Kovuklaşma hasarının önlenmesi
Kovuklaşma aşınmasına ideal yaklaşım bu türde bir hasarın meydana gelmesini önlemek için gövdeyi korumaktır. Buna, etkili ve bir o kadar da kovuklaşmayı uygulanabildiği ölçüde azaltan bir dümen tasarımı eklenebilir ve çözüme ulaşabilir.

Bu çözüm mevcuttur. Dümende sonradan alttaki çeliğin aşınma döngüsünü başlatan bir kırılmaya yol açmayacak şekilde kovuklaşma kuvvetlerine dayanmaya yeterli ölçüde sert ve esnek bir kaplamadan oluşur.
Dümenlerde ve gemilerin hareket donanımında yaklaşık on yıldır kullanılmakta olan bir kaplama türü bulunmaktadır ve uygulandığı dümenleri “kovuklaşma hasarına dirençli” hale getirdiği kanıtlanmıştır.

Birkaç küçük rötuş haricinde, düzgün bir şekilde hazırlanmış ve kaplanmış dümenlerin hiçbiri neredeyse on yıldan sonra bile yeniden kaplanmak zorunda kalmamıştır. Kaplama uygulandığından beri hiçbiri kovuklaşma hasarına maruz kalmamıştır. Bu kaplamayı kendi dümenlerinde deneyen gemi sahipleri ve operatörleri için kovuklaşma hasarı bir sorun olmaktan çıkmıştır. Bu özel olarak formüle edilmiş, cam pulu takviyeli kaplamadır.
Hazırlama ve uygulama gereksinimleri açısından, kaplama özellikle zahmetli değildir. Yüzeyler önceki kaplamayı kaldırmak ve yeterli tespit profili ve temiz yüzey oluşturmak için kum püskürtmeli olmalıdır.
Yeni inşalarda veya mevcut bir kaplama yenisiyle değiştirilirken, her biri yaklaşık 500 mikron kalınlığında iki tabaka en az 1,000 mikron kalınlığında bir kuru film kalınlığına kadar (DFT) eklenerek uygulanır.


Geleneksel dümen kaplamayla beş yıl kullanıldıktan sonra Maenk Diva’nın dümeni (solda) ve cam pullu dümen kaplaması uygulandıktan sonra (sağda)

İkinci tabaka ilkinden yaklaşık üç saat sonra, kaplama işinin hemen bitirilmesine olanak sağlayacak şekilde uygulanabilir. Düzelme süresi asgari süredir. (gemi son tabakadan 24 saat sonra kuru havuzdan ayrılabilir). Kaplamada çok az miktarda VOC (uçucu organik bileşik) içeriği bulunmaktadır ve yalnızca iki homojen tabakadan oluşur: hiçbir astar, tutkal, göğüsleme tabakası, çürüme önleyici veya çürüme ayırıcı son kat bulunmamaktadır.

Teknik olarak yüzey işlemi görmüş bileşimin (STC) bir varyasyonu olan kaplama uygulanıp düzeltildiğinde dümeni geminin tam kullanım ömrü boyunca yenisiyle değiştirmeye gerek olmaksızın korumaya devam edecek aşırı sert ve dayanıklı bir yüzey oluşturacaktır. Kaplama dümen veya diğer hareket donanımlarını çürümeden uzak tutmak için gereken sıklıkta temizlenebilir. Bu dümen koruma yaklaşımı ilk olarak 2004 yılında keşfedilip uygulandığından beri, çok sayıda dümen geniş yelpazede gemilerde başarılı olarak bu şekilde kaplanmış veya yeniden kaplanmıştır. Çok hızlı gemilerde daha fazla deney yapılması gerekmektedir, ancak bu kaplama kovuklaşma hasarından bile korumayı vadetmektedir.

 

---

R E K L A M