ÇATLAKLAR
KIRILMA:
• Malzemelerin gerilme altında iki veya daha fazla parçaya ayrılmasına KIRILMA denir.
• Kırılma: • Çatlak oluşumu ve • Çatlak ilerlemesi olmak üzere iki safhadan oluşur.
• Çatlaklar, genellikle iki boyutlu yani düzlemsel uzanan sınırlı malzeme ayrılmalarıdır. • Büyüklüklerine göre • makro ve • mikro çatlaklar,
• Konumlarına göre • boylamasına, • enlemesine ve • Uç krater çatlakları,
• sekillerine göre, • dallı, • yıldız seklinde çatlaklar,
• tane doğrultularına göre • taneler içi veya • taneler arası,
• oluşum şartlarına göre • • • • • • • •
sıcak çatlaklar, soğuk çatlaklar ve katılaşma çatlağı, erime çatlağı, büzülme çatlağı, Sertleşme çatlağı, hidrojen çatlağı ve lameler çatlak
• gibi türleri mevcuttur. mevcuttur. Ek olarak imalat çatlakları ve servis çatlakları olarak da gruplandırılmaktadırlar. gruplandırılmaktadırlar. Servis çatlakları da, • aşırı zorlama çatlakları ve • kaynak süreksizliklerinden süreksizliklerinden doğan çatlaklar olarak o larak alt gruplara ayrılmaktadır.
Çatlakların gruplandırılması SIRA NO
ADLANDIRMA
AÇIKLAMA
100
ÇATLAK
Çoğunlukla ik iki bo boyutlu ge genleşme ilile sı sınırlı bo boyutta ma malzeme ay ayrılmasıdır.
ÇATLAKLARIN ÇATLAKLARIN BÜYÜKLÜKLERİNE BÜYÜKLÜKLERİNE GÖREGRUPLANDIRILMASI 100 1
MAKR MAKRO O ÇA ÇATLAK TLAKLA LAR R
Sade Sadece ce en az 6 kat kat büyü büyütü tüld ldük ükle leri rind nde e gör görül üleb ebil ilen en çatl çatlak akla larr
100 2
MİKR MİKRO O ÇA ÇATLAK TLAKLA LAR R
(Ort (Ortal alam amaa 250 250 mm'd mm'den en)) nor norma mall göz gözle le görü görüle lebi bile len n vey veyaa 6 kat kat büy büyüt ütme meye ye kadar görülebilen çatlaklar
ÇATLAKLARIN ÇATLAKLARIN İLERLEME ŞEKLİNE GÖREGRUPLANDIRILMASI GÖREGRUPLANDIRILMASI 100 01
TANELER ANELERARA ARASI SI ÇATL ÇATLAK AK
tane tane sınır sınırlar larıı boyun boyunca ca iler ilerler ler..
100 02
TANELERİÇİ ÇATLAK
tane içinde ilerler.
100 03
TANE İÇİ VE ARASI ÇATLAK (İ-T ÇATLAK)
tane içinde ve arasında ilerler.
ÇATLAK ÇA TLAK OLUŞUMU OLUŞUMUNUN NUN KOŞUL VE NEDENLERİNE GÖRE GRUPLANDIRMA 100
Sıcak çatlak
Sıvı fazın çok dar olması durumunda oluşur.
100 0010
katıla katılaşma şma çatlağı çatlağı (krater (krater çatlağı çatlağı))
kaynak kaynak banyosu banyosu katılaş katılaşırk ırken en oluşur oluşur
100 0012
erime çatlağı
örneğin bir tane sınırında, dar bir erime fazı halinde oluşur .
100 0020
Soğuk çatlak
Malzemenin şekil değiştirme kabiliyetinin aşılması halinde, katı halde iken oluşur.
100 0021
gevrek çatlak
Malzemenin sünek-gevrek geçiş sıcaklığının altında oluşur.
100 0022
büzülme ça çatlağı
Büzülme ko koşulları al altında ol oluşur; dü düşük şe şekillendirilebilme kabiliyetli veya düşük dayanımlı içyapı kısmı, bu çatlağın oluşumunu kolaylaştırır.
100 0023
Hidrojen çatlağı
Kafes dışına çıkan hidrojen nedeniyle iç gerilmelerin artmasıyla oluşur. Bu hidrojen, malzemedeki içyapı değişimleri gerilme doğurur,
100 0024
Yaşla aşlanm nmaa sert sertle leşm şmes esii çat çatla lağı ğı
içya içyapı pı dön dönüş üşüm ümle leri ri sır sıras asın ında da olu oluşu şur; r; bu bu dönü dönüşü şüml mler er son sonuc ucu u oluşan hacim değişimleri gerilme doğurur.
100 0025
Çentik etkisi sonucu oluşan çatlak Var olan metalürjik çentiklerde yüksek gerilme yığılmaları olan (çentik çatlağı) yerlerde oluşur
100 0026
Yaş aşla lanm nmaa çatl çatlağ ağıı
Yaş aşla ları rıma ma olay olayla ları rı sır sıras asın ında da olu oluşu şurr
100 100 0027 0027
Çökelm Çökelme e çatla çatlağı ğı
Kayna Kaynakk veya veya kayn kaynakt aktan an sonr sonraki aki tavla tavlamal malar ar sıra sırasın sında, da, gevr gevrek ek fazı fazın n çökelmesi yoluyla oluşur.
100 0028
Lamele Lamelerr yırtı yırtılm lmaa
Bir malz malzeme emenin nin kalı kalınlı nlıkk doğrul doğrultus tusund undaa zorl zorlanm anması ası esna esnasın sında; da; uzunlamasına metalik olmayan kalıntılara sahip segregasyon bölgelerinin paralel ilerleyecek şekilde hızla açılması ile oluşur.
Krater Krater Çatlaklar: • Kesintili kaynak yapıldığında kraterde çatlama eğilimi artar. • Fazla derin olmayan sıcak çatlak türü olan bu çatlaklar yıldız şeklinde bulunabildiklerinden yıldız çatlaklar olarak da bilinirler. • Krater çatlaklar ısıl genleşme katsayısı yüksek metallerde örneğin ostenitik paslanmaz çeliklerde görülür. • Bu çatlaklar boylamasına çatlakların başlangıcı olabilir.
Boylamasına çatlaklar: • Genellikle kaynak metalinin ortasında oluşan çatlakların kaynak s onunda ilerlemesi ile ortaya çıkar. Enlemesine çatlaklar: • Kaynak eksenine dik olan ve kaynak metalinde bulunan çatlaklardır. • Enlemesine çatlaklar ana metale doğru ilerlerler. Dikiş yanı çatlakları: • Genellikle soğuk çatlak karakterli olup, kalıntı gerilmelerinin yüksek olduğu bölgelerde bulunur . Dikiş altı çatlakları: • ITAB bölgesinde oluşan soğuk çatlaklardır. Oluşumu kaynak banyosuna hidrojen girişine, kaynak bölgesi mikro yapısının çatlamaya duyarlı olmasına ve kalıntı gerilmenin yüksek olmasına bağladır. • Kaynak dikişinin altında belirli aralıklarla a ralıklarla yer aldıklarından ve yüzeye çıkamadıklarından çıkamadıklarından çoğunlukla çıplak gözle görülemezler görü lemezler..
:MIG-kaynağında erime sınırındaki erime sınırındaki sıcaklık değişimi ( 1 pasolu dikiş, Sac kalınlığı : 3 mm, Ms: 325 OC)
.......... : MIG kaynağında, erime sınırının 0,3 mm uzağında sıcaklık değişimi (datalar yukarıdaki ile aynıdır) - . - . - : Gerilme giderme tavlaması ( 650°C'da, 2 saat/havada) • Ts : Erime sıcaklığı Martenzit it başlangıç sıcaklığı • Ms : Martenz • 0010 Sıcak çatlak oluşum bölgesi • 0011 Katılaşma çatlağı • 0012 erime çatlağı • 0020 Soğuk çatlak oluşum bölgesi • 0021 Gevrek çatlak • 0022 Büzülme çatlağı • 0023 Hidrojen çatlağı • 0024 Yaşlanma sertleşmesi çatlağı • 0025 Çentik etkisi çatlağı • 0026 Yaşlanma çatlağı • 0027 Çökelme çatlağı • 0028 Lameler yırtılma
Kaynak yerinde oluşan çatlakların nedenleri: • Genellikle, bu çatlaklara dikişteki bölgesel bölgesel gerilmeler neden olmaktadır. Kaynak sırasındaki çarpılma ve çekmelere karşı koyan narlar; kuvvetler, kuvvetler, iç gerilmelerin doğmasında önemli rol oy narlar; • bu bakımdan parçaların olabildiğince serbest hareket edebilecek konumda olmaları istenir. • Kaynak yerinin bir hava akımı ile çabuk soğutulması veya düşük ortam sıcaklıkları, çatlama oluşumunu kolaylaştırır. • Birbirine tam uymayan parçalarda ve düzgün olmayan kaynak ağızlarında, nüfuziyet azlığı, kötü birleşme ve cüruf kalıntıları gibi hatalar görülür. • Bu hatalar zamanla kılcal çatlakların oluşmasına yol açar.
• Boylamasına çatlaklar genellikle kök pasolarında oluşurlar; eğer bu
kök pasoları tamamen sökülüp yeniden kaynak yapılmazsa, yapılmazsa, çatlak sonraki pasolarda da kendini gösterir. • Boylamasına çatlaklar, bazen dikişlerde krater çatlaklarının devamı olarak da oluşabilirler. • Enine çatlaklar, kaynak sırasında hareket olanağı en az olan dikişlerde ortaya çıkarlar. kaynak • Yumuşak çeliklerin kükürt içeriği genellikle malzemenin kaynak kabiliyetine etkir; esas veya kaynak metalinde fazla miktarda kükürt bulunması, kaynak yerinin çatlamasına neden olur. • Böyle bir olasılık ortaya çıktığında, basit bir kükürt analizi yapılması gerekir.
• Kükürt gibi diğer bazı alaşım elementlerinin fazlalığının da çatlamaya neden olabileceğini hatırdan çıkarmamalıdır:
Kaynakta çatlakların çatlakların oluşmasını önlemek için aşağıdaki hususlara dikkat edilmesi
gereklidir: kolayca çekebilmelidir, çekebilmelidir, • Kaynak işlemi sırasında, dikiş kendini kolayca • Dikişin çekme gerilmelerine dayanabilmesi için kaynak pasoları yeter derecede geniş çekilmelidir. • Bu nokta özellikle kalın sacların ve sabit parçaların kaynağında önemlidir. önemlidir. • Boylamasına çatlaklar çok defa, birbirine uymayan dikiş kesitleri ile yanlış bir
kaynak sırasının uygulanmasından ileri gelir. gelir. • Böyle bir durumla karşılaşıldığında çalışma yöntemi değiştirilmelidir. . • Kök pasolarında meydana gelen çatlak tamir edilmeden bir sonraki paso çekilmemelidir. • Enine çatlakların oluşmasını önlemek için, bazı durumlarda çentik hassasiyeti az ve sıcak çatlamaya karşı dayanımı yüksek, özel elektrotlar kullanılmalıdır, kullanılmalıdır, örneğin; ostenit ostenitik ik ve bazik bazik örtülü elektrotlar.
Esas metalde ortaya çıkan çatlaklar metaldeki çatlaklar çatlaklar,, alaşımsız çelik saclarda, bazen buna karşın yüksek • Esas metaldeki
• • •
oluşmaktadırlar. mukavemetli mukavemetli ve yüksek karbonlu çeliklerde genellikle oluşmaktadırlar. Bu duruma kaynak kaynak sırasında, ITAB'nin sertleşmesi neden olur. Esas metalin bileşimi, soğuma hızı ve çekme gerilmeleri· çatlamanın başlıca nedenleridir. faktörlerden soğuma hızı, sac kalınlığına, kaynak esnasında parçaya parçaya Bu faktörlerden uygulanan ısı girdisine ve ortam sıcaklığına bağlıdır.
değişir. • Çeliklerin sertleşme eğilimleri, kimyasal özelliklerine göre değişir. özellikle az alaşımlı kalın kalın yapı çelikleri ile alaşımsız çeliklerde çok • Bu konu özellikle önemlidir.
sertleşir. • ITAB, ITAB, kaynaktan sonra parçanın hızlı soğuması sonucunda sertleşir. • Özellikle kalın saclarda ısı çabuk dağıldığından, dikiş hızlı soğur; dolayısı ile
parça kalınlığına ve diğer soğuma koşullarına bağlı olarak çatlama tehlikesi tehlikesi
de artar.
ÖNLEMLER • Geçiş bölgesinde, sert bir bölgenin oluşmasını önlemek için soğuma hızını • • • • • •
olabildiğince azaltmak gerekir. Soğuma hızı ancak an cak aşağıdaki kurallara uyularak yavaşlatılabilir; Kaynak edilecek parçalara kaynaktan önce ve sonra tav uygulanmalıdır. uygulanmalıdır. Parçaya Parçaya verilen ısı girdisi arttırılmalıdır. arttırılmalıdır. Örneğin, kalın çaplı bir elektrotla geniş pasolar çekilmeli ve uygun bir kaynak yöntemi seçilmelidir. Çok pasolu kaynaklarda parçaya parçaya verilen ısının çabuk dağılması önlenmelidir, önlenmelidir, yani sıcaklık olanaklar ölçüsünde sabit tutulmalıdır; bu da pasoların birbirinin arkasından soğumaya meydan vermeden çekilmesi ile sağlanır. sağlanır. Sertleşme eğilimi fazla çeliklerin kaynağında, önceden tavlama işlemi uygulanmadığı durumlarda, puntalamadan ve arkı kaynak ağzının dışında oluşturmaktan kaçınılmalıdır. kaçınılmalıdır. Zira böyle bir işlem, sert bölgelerin ve dolayısı ile yüzeysel çatlakların oluşmalarına
neden olur. • Hava sıcaklığının sıfır veya sıfırın altında bulunduğu hallerde az alaşımlı yapı çeliklerinin kaynağında dahi, hafif bir ön tava gerek vardır; bazı durumlarda da bazik elektrodların kullanılması yarar yarar sağlamaktadır sağlamaktadır..
• Gerek kaynak metalinde gerekse esas metalde oluşan çatlakların tek onarım biçimi hatalı yeri söküp çıkartarak yeniden kaynak yapmaktır. • Bu işlemi yaparken yaparken bütün çatlakların tamamen çıkarılmış olmasına özellikle dikkat edilmeli ve yeniden kaynak yapılacak yer çok iyi temizlenmelidir.
• Bazen aynı hatanın tekrarını önlemek amacı ile yeniden kaynak yapıldığında değişik bir yöntem uygulanması gerekebilir. • Dış zorlamanın türü ne olursa olsun, çatlaklar daima bağlantının mukavemet değerini düşürür; bu bakımdan, hiçbir kaynakta kaynakta çatlamaya izin verilmemelidir,
Tozaltı kaynağında, kaynağında, kaynak metalinde meydana gelen çatlaklara sebebiyet veren faktörler: • Tozaltı kaynağında, kaynak kaynak metalinde meydana meydana gelen hataların en tehlikelisi çatlaklardır ve bu çatlaklara aşağıdaki faktörlere sebebiyet sebebiyet verir.
• Gazı alınmamış esas metal • Segregasyon bölgeleri • Esas metalin karbon miktarının fazla olması • Silisyum veya manganez miktarının fazlalaşması • Konstrüksiyonun Konstrüksiyonun rijitliği, yani distorsyonun tahdit edilmiş olması • Kaynak dikişinin erken zorlamaya maruz kalması • yanlış bir çalışma tekniğinin seçilmesi
Kaynak Dikişlerindeki Sıcak
Çatlakların Nedenleri ve Önlenmesi
• Sıcak çatlaklar, çatlaklar, solidüs (katılaşma) sıcaklığı sıcaklığı bölgesinde veya veya dar katılaşma aralığında oluşurlar.
• Nedeni, tane segregasyonu yani katı taneler arasında düşük sıcaklıkta •
eriyen maddelerin toplanması ve bunların çekme gerilmelerine dayanamayıp ayrılmasıdır. Sıcak çatlaklar daha çok tane sınırları boyunca uzanır; bu nedenle tanelararası bir yapıdadır.
metalinde bulunabilen sıcak çatlaklar, kaynak • Sekli ve doğrultusuna göre, hem esas malzemede hem de kaynak metalinde
• • • • • •
bağlantısında aşağıdaki şekillerde ortaya çıkabilmektedir. Boylamasına çatlaklar Enlemesine çatlaklar çatlaklar Kaynak metalinden esas metale uzayan çatlaklar Uç krater çatlakları Kök veya çentik çatlakları Oluşum mekanizmalarına göre, • katılaşma ve • yeniden erime çatlakları
• olarak gruplandırılırlar.
• Sıcak çatlama hassasiyet hassasi yet faktörü: Ç() = % + % + % + % , % , %
= % 0.08 = 0.08 alınır.
öş ğ ğ Ç( Ç() ) > ğ ğ Ç() > sıcak çatlama ihtimali yüksektir.
• Kaynak metalinin S ve P mümkün olduğunca düşük düşü k olmalıdır. olmalıdır. • Ostenitik paslanmaz çeliklerde sıcak çatlak oluşum riski; dolgu metali ve ana metalin • • • • • • • • •
kimyasal bileşimi ostenitik matris içinde en az % 4 ferrit bulunacak şekilde ayarlanması ile azaltılabilir. Ferrit tane sınırlarına yerleşerek sıcak yırtılmayı engeller. Ferritin daha yüksek olması çeliğin korozyon direncini olumsuz yönde etkiler. Kaynak metalinin S ve P mümkün olduğunca düşük olmalıdır. Aluminyum alaşımlarında alaşımlarında sıcak yırtılma mukavemetin mukavemetin veya sünekliğin düşük olması nedeniyle kaynak dikişinde veya ITAB’ ITAB’da da görülebilir. Dolgu metalinin ergime sıcaklığının ana metalin ergime sıcaklığına yakın veya biraz altında olması ITAB’ın ITAB’ın çatlama eğilimini eğilimini azaltır. Kaynak metalinin soğuma sırasında oluşan artık gerilmelere karşı direncinin yüksek olması çatlama riskini azaltır. Kaynak metalindeki çatlama ana metalden daha yüksek alaşımlı dolgu metali kullanılarak azaltılabilir. Al-Si ve Al-Mg alaşımlarının kaynak metalinin çatlama hassasiyeti kaynak metalinde 0,5 -2 Si veya Mg bulunması halinde yüksektir. Bu bileşim sınırlarının altında veya üstünde çatlama riski düşüktür.
SICAK YIRTILMA TESTLERİ: Murex Murex Testi: esti:
• İki çelik plaka kaynak edildikten sonra, kaynak metalinin katılaşması sırasında farklı hızlarda
(deformasyon miktarlarında) döndürülürler. • Dönme hızına bağlı olarak kaynak metalinde oluşan çatlaklara göre plakanın sıcak yırtılma eğilimi değerlendirilir. T-birleşme Testi: • Metalin belirli bir elektroda karşı çatlama riskini veya elektrodun uygunluğunu değerlendirmek amacıyla yapılır. • Farklı elektronların çatlama direncini karşılaştırmak amacıyla da yapılır. • Test edilecek malzeme 30-50 mm genişliğinde ve 250 mm uzunluğunda parçalar kesilir. • Parçaların önce bir tarafı sonra hemen arka tarafı kaynak edilir. • Bunun sebebi arka taraftaki kaynak dikişini katılaşma sırasında ilk kaynak dikişinin soğuması sırasında oluşan büzülme etkisi ile meydan gelen çekme gerilmelerine maruz bırakmaktır. • Çatlak oluşması, malzemenin sıcak çatlama eğilimi hakkında fikir verir . Varestraint arestraint Testi: • Kaynak işlemi sırasında numune eğme kuvveti etkisi ile plastik deformasyona zorlanır.
• Eğilme yarı çapına bağlı olarak deformasyonun çatlama üzerindeki etkisi değerlendirilir.
Katılaşma çatlakları • Katılaşma çatlakları, kaynak kaynak metali katılaşırken oluşurlar. oluşurlar. • Kristalleşme cephesinin önündeki kalan eriyik, mikro mikro segreg segregas asyo yon n nedeni nedeniyle yle,, katı tanelere göre daha düşük bir katılaşma sıcaklığına sahiptir; bu nedenle, oluşan büzülmelere direnç gösteremez. • Katılaşmanın sonunda, akacak yeterli yeterli eriyik kalmadığında bir katılaşma çatlağı oluşur. • Çeliklerde, düşük sıcaklıkta eriyen yabancı madde oluşumuna yol açan elemanlar, öncelikle kükürt, fosfor ve bazen silikat bileşikleridir. • Bu elemanlar el emanlar,, enlemesine enleme sine çatlakların başlıca nedenleridir.
• Boylamasına çatlaklara ise, uç krater çatlaklarına göre daha sık
rastlanır. • Oluşum Sartları, enlemesine büzülmenin büyüklüğüne ve kaynak banyosunun banyosunun geometrisine
bağlıdır (Sekil 3).
• Sekil 4, bir tozaltı kaynak dikişindeki
boylamasına çatlağı göstermektedir. Dikisin üst kısmında birbiri üzerinde uzanarak uzanarak kristaller er,, dikiş ortasında, büyüyen primer kristall düşük sıcaklıkta eriyen yabancı maddelerce zengin bir tane sınırları bölgesi oluşturur.
• Uygun bir şş ş şğ ğ / ü ü ğ ğ (Ş (Ş ö öü ü > , ) • oranıyla bu tür katılaşma çatlaklarından
kaçınılabilir. • Bunun için, düşük akım şiddetinde, geniş bir kaynak ağız açısında ve düşük kaynak hızında kaynak yapılmalıdır.
• Uç krater çatlakları, genel olarak sıcak çatlamaya hassas malzemelerde malzemelerde görülür ve bundan kaçınmak için, uzatma levhaları (kaynak dikiş sonuna eklenen ve
kaynağın üzerinde devam devam ettiği levhalar) kullanılması gibi uygun önlemlerin alınması gerekir. • Kök çatlakları ise, uygun olmayan dikiş ağız hazırlığı, uygun olmayan dikiş formu ve/veya kaynak dikişlerinin elle uygun olmayan şekilde yapılması durumlarında ortaya çıkmaktadır, (Sekil 5).
• Katılaşma çatlağına en hassas malzemeler, ostenitik katılaşmış kimyasallara dayanıklı çelikler ve nikel esaslı alasımlardır. • Bu durumda kaynak ilave malzemesinin ferriti itik k bir malzemesinin uygun seçimiyle, ferr katılaşmış kaynak metali elde edilebilir; bu şekilde sıcak çatlama tehlikesi azaltılmış olur. • Zira segregasyona yol açan elemanlar ferrit içinde çözünebilir ve ostenite göre ısıl genleşme katsayısı daha düşüktür. • Ancak bu çözüm, sadece, örneğin korozyon kosulu nedeniyle, kalan ferrit kısmının yapı elemanının kullanılabilirliğinin sınırlanmadığı durumlarda geçerlidir.
kaynak metalinin hiç veya çok az sekil değiştirebildiği bölge, • Katılaşan kaynak gevrekleşme sıcaklık aralığı (T ) olarak o larak tanımlanır.
• Şekil 6, bu bölgeyi, sıcaklığa bağlı uzama olasılığı grafiği olarak göstermektedir.
• Bir malzemenin sıcak çatlama eğiliminin karakterizasyonu için: • Sıcak çatlamanın oluşabildiği sıcaklık aralığının büyüklüğü, kaynak kaynak metalinin kritik sıcaklık bölgesinde dayanabildiği dayanabildiği minimum uzama, ve
aşıldığında çatlamanın görüldüğü kritik uzama hızı kullanılabilir. kullanılabilir. • Bu kriterler üzerinde de kaynak metalinin kimyasal bileşimi ve kaynak şartları etkilidir.
• Tekrar erime çatlakları, tane sınırlarında düşük sıcaklıkta eriyen kalıntılar olan bir malzemenin, çok yüksek sıcaklığa çıkarılarak tane sınırlarının tekrar eritildiği ve soğurken büzülme gerilmelerinin mevcut olduğu durumlarda oluşur. • Bu bölgelerde, erime sıcaklığı çevresindeki matrise göre daha düşük olan tane sınırı fazları veya segregasyon bölgeleri, yerel olarak erir ve soğuma sırasında oluşan büzülmeler nedeniyle sıcak çatlak oluşturur.
• Yapılan çalışmalar, yüksek
dayanımlı çeliklerin ITAB'ındaki sülfür kalıntılarının çatlama davranışı oluşturduğunu göstermiştir. • Bu çalışmalarda, tane sınırlarındaki çekme gerilmeleri altındaki sülfür kalıntılarının film seklinde genişlediğini göstermiştir. • Bu şekilde, sıcak çatlama için kritik koşullar ortaya çıkmaktadır. • Şekil 7, küresel şekildeki kalıntıların tane sınırlarında genişlediğini göstermektedir göstermektedir.
• Bu tip çatlaklar, çatlaklar, hem ısının tesiri altındaki bölgede bölgede (ITAB'da) ve hem de çok pasolu kaynaklarda sonraki pasoların pasoların ısı etkisiyle etkisiyle ITAB'ın ITAB'ın oluştuğu, eriyen bölgede (kaynak metalinde) ortaya çıkabilir. • Genellikle, tahribatsız muayenelerle çok güç tespit edilebilen mikroçatl mikroçatlaklar aklar halinde halinde oluşurlar oluşurlar.
• Sıcak çatlaklardan kaçınma, mikro segregasyonun sınırlanmasıyla mümkündür: • Küçük solidüs-likidüs sıcaklık aralığı(Alaşım türü, esas esas veya veya ilave malzemenin saflık derecesi), • Uygun ilave malzeme kullanılarak, sıcak çatlamaya yol açan bileşenlerin bağlanması (Örneğin çelikte mangan ile kükürttün bağlanarak MnS oluşturulması),
• Toplam primer primer tane sınırları yüzeyinin büyültülerek ve sıcak çatlama
oluşturan tane sınırları filminin küçültülerek kaynak kaynak banyosunda ince taneli bir kristalleşme kristalleşme oluşturulması. • Mümkün olduğu kadar küçük pasolar halinde kaynak yaparak, ısı girdisi ve kaynak metalinin kendini çekmesi ve esas metalde oluşan ITAB'ın küçültülmesi gerekir (şekil 8),
• Kaynak banyosunun düşük segregasyonlu katılaşmasının katılaşmasının sağlanması (Örneğin dikiş ortasında kristalitlerin yönlenmediği toplam büyümeye sahip küçük kaynak banyosu), • Kaynak sırasının uygun seçilmesiyle ve katı yapışmalardan veya iç gerilmelerden kaçınılarak, kaçınılarak, mümkün olan o lan en düşük büzülme gerilmelerinin oluşturulması, • Sıcak çatlamaya hassas malzemelerde, uç krater krater çatlaklarından, uzatma levhaları kullanımıyla kaçınılabilir. kraterinin taşlanması gerekir. • Bu mümkün değilse, uç kraterinin
• şekil 9, değişik elemanların sıcak çatlama oluşturma eğilimlerine etkisini göstermektedir göstermektedir.
Tanımı: Esas metalin segregasyon bölgesinde çok sayıda s ayıda çatlak bulunur. Oluşumu: Segregasyonlarda, mevcut safiyetsizliklerin yüksek konsantrasyonu, esas metalin eritilmesiyle sıvı kaynak metaline geçer. Katılaşma tamamlanırken, kalan eriyikte zenginleşirler ve katılaşma sıcaklığını düşürürler. Düşük sıcaklıklarda mevcut büzülme gerilmeleri, henüz sıvı bölgedeki içyapıyı (çekirdekleri) birbirinden ayırır. Kaçınma: Çok pasolu kaynak sırasında, dikiş genişliği ile dikiş derinliğinin uygun bir oranına ulaşıldığında, tane sınırlarındaki ayrılmalardan kaçınılabilir
Tanımı:Dar ve derin bir dikişin ortasında çatlak bulunur ve yüzeye kadar çıkmaz. Oluşumu: Sıvı metalin katılaşırken oluşan hacim küçülmesi, kaynak sırasında normal olarak eriyiğin akmasıyla dengelenir. Dikiş formu uygun olmadığında, üst yüzey katılaşır; ancak bu s ırada altındaki sıvı bölge kapalı kalır k alır.. Dar ve v e derin sıvı bölgede dikiş çatlar. Kaçınma: Kaynak dataları, dar ve derin kaynaktan kaçınacak şekilde seçilmelidir. Yüksek gerilim, düşük kaynak akımı veya ilave tel kaynak yapılan dikişe göre eğimi; eğimi; tercihan çok pasolu kaynak kaynak
Tanımı: Çok pasolu pas olu bir kaynakta, kökten kök ten dikiş ortasına doğru çatlak uzanır. Oluşumu: Sıcak çatlak, öncelikle alttaki pasoların üzerine kaynak yapılması sırasında meydana gelir. Kaçınma: Esas olarak sıcak çatlama içeren kaynak pasolarının üzerine kaynak yapmaktan kaçınılmalıdır. kaçınılmalıdır. Düzeltme: Çatlak oyulmalı ve dikiş yeniden kaynak yapılmaıdır. yapılmaıdır.
Tanımı: Çatlak, bir içköşe kaynak dikişinin geçiş bölgesinde (ITAB’da) bulunur ve kaynak dikişine doğru uzanır. Oluşumu: Ön tavlama yapılmamış kaynak dikişinin hızlı soğuması; esas malzemenin yüksek C -içeriği nedeniyle geçiş bölgesinin sertleşmesi; sıcak geçişli (asit örtülü) elektrodların kullanımı Kaçınma: Kaynaktan önce yaklaşık 300°C’ye tavlama; yavaş soğutma sağlanmalıdır; bazik örtülü elektrodlar kullanılmalıdır. kullanılmalıdır. Düzeltme: Çatlamış yerler oyulmalı ve 250...300°C’ye ön tavladıktan sonra yeniden kaynak yapılmalı; kaynaktan sonra mümkünse gerilme giderme tavlaması veya normalizasyon tavlaması yapılmalı.
Tanımı: Çatlaklar kırılmış durumda düzdür ve mavi tav rengi gösterir. Oluşumu: Levhalar soğuk halde (5 ... 8°C’de) kaynak yapılmıştır. yapılmıştır.
Tanımı: İçköşe dikişinin ortasında boylamasına çatlak. Oluşumu: Parça kaynaktan önce tavlanmamıştır; hızlı soğuma nedeniyle kaynak metalinin sertleşmesi; hatalı elektrod seçimi Kaçınma: Parça 250...300°C’ye tavlanmalı; kaynaktan sonra yavaş soğutulmaslı; bazik örtülü elektrod kullanılmalı Düzeltme: Çatlamış kaynak dikişi oyulmalı; parça 250...300°C’ye tavlanmalı ve yeniden kaynak
Tanımı: Punta yerleri, önceden kaynak yapılmış dikişin büzülme etkisi nedeniyle çatlamışır. Oluşumu: Punta yeri çok zayıf ve çok kısa; hızlı soğuma nedeniyle çatlama. Kaçınma: Punta yerinin uzunluğu ve kalınlığı, levha kalınlığıyla uyumlu olmalıdır; doğru puntalama
Tanımı: Bir içköşe dikişinde bulunan krater çatlamıştır. Oluşumu: Çok sıcak kaynak yapma; alın ve içköşe iç köşe dikişlerinin birleşmesi nedeniyle gerilmelerin yükselmesi. Kaçınma: Kaynak dikişi yavaş soğutulmalıdır; uç krateri yeteri kadar doldurulmalı ve uygun elektrod kullanılmalıdır.
Tanımı: Bir X-dikişinin uç kraterinde ve bu nedenle pasosunda boylamasına çatlak oluşumu. Oluşumu: Ön tavlama yapılmadan asit karakterli elektrodla kaynak yapma; Çevredeki malzemeye hızlı ısı iletimi ve esas metale doğru soğumanın kaynak metalini sertleştirmesi; kök pasonun kesitinin azlığının kuvvetli büzülme gerilmelerine yol açması. Kaçınma: Parça 250...300°C civarına ön tavlanmalı; bazik elektrod kullanılmalı ve uç kraterinden kaçınılmalıdır; kök pasonun kesiti yeterli kalınlıkta oluşturulmalıdır. Düzeltme: Çatlak gerektiğinde delinmeli ve taşlanmalı; parça ön tavlanmalı; kök paso bazik elektrodla yeniden kaynak
yapılmalı; gerilme giderme tavı
Tanımı: Kaynak metalinde tane
sınırları boyunca çatlak oluşur. Oluşumu: Kuvvetli kolonsal içyapıya sahip kaynak dikişlerinde, tane sınırları boyunca gerilme çatlakları oluşur. Bu duruma, özellikle kalın levhaların tek pasolu kaynağında rastlanır ras tlanır.. Kaçınma: Bundan kaçınmak için, genellikle çok pasolu kaynak tercih edilmelidir
veya dikiş genişliğinin dikiş derinliğine oranı en az 2:1 olmalıdır. Düzeltme: Dikişin hatalı yerleri taşlanır
Tanımı: Esas malzemede
başlayan çatlak, kaynak metaline
uzanır. Oluşumu: Çatlak, levhadaki laminasyonda başlar; kaynak metalindeki
tane sınırları boyunca ilerler.
Kaçınma: Hatadan kaçınılamaz; her bir levhada laminasyon olup
olmadığı muayene edilmelidir.
Düzeltme: Düzeltilemez.
Tanımı: Röntgen filminde çok zor belirlenebilen çatlak, esas metalden kaynak metaline m etaline geçer. Oluşumu: Kaynak dikişlerinin röntgen filmlerinde görülebilen ve dışarıdan belirlenemeyen bu atanın nedeni, sadece makro kesitlerle ortaya çıkarılabil mektedir. Çatlamanın nedeni olarak, levhalardaki safiyetsiz-
likler gösterilmektedir. Kalıntılar, Kalıntılar, çoğu kez silikattan veya alümina zincirinden oluşmaktadır oluşmak tadır.. Kaçınma: Bu tür hatalardan kaçınma, sadece levha kenarlarının dağlanarak kalıntıların araştırılmasıyla mümkündür Düzeltme: Yoktur.
Tanımı: Çatlamış bir kaynak dikişinde tane sınırlarında bakır alaşımları tespit edilir.
Oluşumu: Her bir çelikte, bakır, refakat elemanı olarak bir miktar bulunur. bulunur. Bir çelikte yaklaşık % 0,3’e kadar bir bakır içeriği, kaynak kabiliyetini kötüleştirmez. Ancak içerik % 0,5’e ulaştığında, önlem alınmazsa, lehim gevrekliği denilen durum oluşur. Örneğin nikel ile alaşımlama yapılabilir. Lehim gevrekliği, bakır bir altlık kullanıldığı zaman da meydana gelebilir. Buada sıvı kaynak metalinde bakır çözünür ve kaynak metalinin tane sınırlarında çökelerek çatlamaya yol açar. Çatlama nedeni olarak çoğu kez 500 kat büyütmeyle ortaya çıkarılabilir. çıkarılabilir. Kaçınma: Bu hatanın oluşumundan kaçınmak için bakır altlık ile kaynak dikişi arasına bir cam elyaf bandı yerleştirilmelidir.
Katılaşma Çatlakları: • Kaynak ısısı etkisi kaynak dikişinde ve/veya ITAB’da oluşan çatlaklardır. • Kaynak dikişindeki çatlama kaynak metali katılaşması sırasında meydana gelir (katılaşma çatlakları ). • Ana metalin yapısında ergime sıcaklığı düşük fazlar mevcutsa, kaynak ısısı etkisi ile bu fazlar ITAB’da çatlamaya neden olabilir (ergime çatlakları). • Katılaşma sırasında dentritin iç kısmı ile dentritler arasında bileşim farkı mevcut ise dentritler arasında ergime sıcaklığı düşük fazlar oluşur. • Katılaşmanın son aşamasında da katılaşmış dentritler arasında ergime sıcaklığı düşük sıvı fazlar yer alır. • Kaynak, katılaşma sırasında büzülürken oluşan çekme gerilmeleri dentritler arasında çatlamaya neden olur. • Kaynak metalinin sıcak çatlaması her zaman tanelerarası karaktere sahiptir sah iptir..
• Çoğunlukla sıcak çatlama çeliklerde,
paslanmaz çeliklerde, nikel alaşımlarında düşük ergime sıcaklığına sahip sıvı film nedeniyle oluşur. • Çeliğin manganez içeriği arttıkça sülfürlerin ergime sıcaklığı artar ve sıcak çatlama ihtimali azalır. • % 0,1’den 0,1’den daha az karbon içeren çelikte çe likte katılaşma -Fe fazında olurken, daha yüksek oranda karbon içeren çelikte -Fe oluştuktan sonra 1500°C’de perlitik reaksiyon gerçekleşir ve geri kalan kaynak metali -Fe olarak
katılaşır. • Kükürtün -Fe’de çözünürlüğü yüksek -Fe ‘de ise düşük olduğundan, fazla kükürt tane sınırlarına doğru itilir ve tane sınırlarının zayıflamasına neden olur.
• Fosfor da benzer etki yapar
Manganez ilavesi ile çeliklerin katılaşma sırasında çatlama riski azalır. • Katılaşma sırasında çatlama riskini azaltmak için kaynak
•
metalinin: Karbon, kükürt,fosfor niyobyum
•
ayarlanarak belirlenmelidir. Kaynak dikişinin profili konveks
içeriği düşük olmalı, • Manganez içeriği Mn/S oranı
yapılarak ve kaynağa etki eden çekme gerilmeleri azaltılarak sıcak çatlama riski azaltılabilir.
• Katılaşma Çatlakları : • Kaynak banyosu katılaşırken oluşmaktadır. • Yüksek S içerikli çeliklerde sıkça rastlanır (S, yüksek sıcaklıklarda düşük tokluğa da neden olur). • Çok yüksek çekme gerilmeleri de bunu tetikler. tetikler.
• Bu çatlak ; parça kalınlığına paralel olarak kaynak banyosu
içine doğrudur.
• Derin ve dar kaynak dikişleri (derinlik genişlik oranı 2’den 2’den büyük dikişler) katılaşma çatlağına yatkındırlar.
• Katılaşma çatlağını engellemek için nüfuziyet azaltılmalı, kaynak banyosu geniş tutulmalıdır (derinlik genişlik oranı 0,5 civarında olmalıdır ).
Lameler Yırtılma : • Yüksek lokalize gerilmeler etkisi ve levhanın kalınlık nedenleriyle kesitinde sünekliğinin düşük olması nedenleriyle ana metalde oluşan çatlamadır. • Haddelenme sırasında levhanın kalınlık yönündeki sünekliğini olumsuz yönde yönde etkileyecek etkileyecek şekilde anizotropi gelişir. • Sıcak haddelenmiş levhada anizotropinin gelişmesine yapıda MnS(Mangan-Sülfür) ve oksit tipi kalıntılar sebep olur. • Yırtılma Yırtılma inklüzyon ile matris arasında arasında boşluk oluşumu ve birleşmesi ile gelişir. • Kalınlık yönünde çekme testi yapılarak (Z testi) levhanın lameler yırtılma eğilimi belirlenebilir. • Z testi sonuçlarına göre levhalar DIN EN normunda Z15, Z25 ve Z35 olmak üzere 3 kaliteye ayrılmıştır. • Buradaki rakam ortalama kesit daralmasıdır. • Çekme mukavemeti mukavemeti 460 N/mm² olan ince taneli bir çeliğin ortalama kesit daralması daralması % 35 ise (Z35 sınıfında ise) S460N -Z35 şeklinde gösterilir.
parçalarda lameler yırtılma çekme gerilmesi etkisi ile ana an a metalin • Kaynaklı parçalarda
• • • • • •
kalınlık kesitinde, sünekliğin düşük olması nedeniyle ortaya çıkar çıkar.. Kalınlık yönündeki kesit daralması %15’den %15’den düşük olan çelik levhaların lameler yırtılma eğilimi yüksektir. Çelik yapısında bulunan uzamış inküzyonların mevcudiyeti lameler yırtılmayı teşvik eder. Kalınlığı 25 mm’den fazla olan yüksek mukavemetli çelik levhaların lameler yırtılma eğilimi yüksektir. Lameler yırtılma çoğunlukla ergime sınırının levha yüzeyine paralel olduğu kaynaklarda (köşe, T kaynak) görülür. Genellikle kaynak uzunluğu 20 mm den fazla olduğunda oluşur. inklüzyonları önemli rol Lameler yırtılmanın gelişiminde kükürt ve silikat inklüzyonları oynar.
eder. • Düşük karbonlu çeliklerde hidrojen lameler yırtılmayı teşvik eder. • Kaynak bölgesine, levha yüzeyine dik olacak şekilde yüksek çekme kuvveti uygulanması lameler yırtılmayı teşvik eder. eder.
• Çatlama genellikle kaynak sınırına yakın veya birkaç mm mesafede olup, levha yüzeyine
paraleldir.
• Kırılma yüzeyi lifi görünüme sahiptir. • Lameler yırtılma etkisi ile yüzeyde oluşan
çatlaklar gözle muayene, sıvı penetran penetrantt veya veya yöntemi ile belirlenebilir. belirlenebilir. manyetik parçaçık yöntemi • İç çatlaklar ultrasonik muayene yöntemi ile belirlenebilirse belirlenebilirse de bunları inklüzyon bantlarından ayırt etmek güçtür. • Çatlaklar oryantasyonu nedeni ile radyografik radyografik yöntemlerle belirlenemez. • Lameler yırtılmanın gelişebileceği muhtemel bölgeler taşlama veya talaşlı işleme yöntemleri ile kaldırıldıktan sonra daha düşük mukavemetli kaynak metali ile doldurulabilir (buttering) • Lameler yırtılma etkisi ile oluşan çatlaklar
keskin köşeli lineer hatalardır. • BS EN ISO 5817:2003 standardının B, C ve D kalite seviyeleri bu hatalara müsaade edilmez.
Lamelar Yırtılma
• Basamak benzeri bir yapısı vardır. • Ana malzeme ya da ITAB ’de oluş oluşur ur. • Ana malzemede mutlaka haddeleme yönünde oluşur. oluşur. • Özellikle köşe ve T kaynaklarda, kaynaklarda, kalınlık doğrultusundaki çekme gerilmeleri buna neden olmaktadır. • Ortaya çıkmasında yüksek S oranı ve metal dışı içerikler etkendir.
• Kalınlık yönünde, metalik olmayan kalıntılardan dolayı, dolayı, kötü süneklik . • Sadece haddelenmiş plakalarda görülür. • Çoğunlukla kaynak metalinin ana metal yüzeyine yığıldığı durumlarda görülür. • T, Köşe, Haç birleştirilmelerde ve hareketin sınırlı olduğu yerlerde sıkça rastlanır.
Çekmenin neden olduğu yüksek gerilme
Lamelar yırtılma
Taşlama yapılıp tok özellikli dolgu malzemesi ile doldurulması gerekir
Kaynak ağzını için yeni tasarım gerekir.
Kritik parçalarda kaynaklı bölge sökülerek yeni bir T bağlantı kullanılması gerekir.
Lameler yırtılma riski; • Kalınlık yönündeki gerilmeleri azaltacak şekilde dizayn değişikliği yapılarak, • Düşük inklüzyonl inklüzyonlu u çelik kullanıl kullanılara arakk (S % 0,007) • Döküm/dövme çelik kullanılarak kullanılarak • Bazı durumlarda ön ısıtma uygulayarak uygulayarak azaltılabilir.
Yeniden Isıtma Çatlakları: • Kaynak işlemi sonrasında yapılan ısıl işlem (gerilme giderme tavlaması) veya servis sırasında yüksek sıcaklıklara ( 450-700°C) ısınma sonucunda meydana gelen çatlama, yeniden ısıtma çatlaması olarak isimlendirilir. • Yeniden ısıtma çatlakları genellikle tane sınırları karakterli olup, ITAB’nin iri taneli yerinde, ergime sınırının bir iki tane ötesinde görülür. • Bazen kaynak metalinde de oluşabilir. Yeniden ısıtma çatlakalarının çatlakalarının oluşumu; • • • •
bileşime, mikroyapıya , kalıntı gerilmelerin mevcudiyetine ve sıcaklığa bağlıdır.
• Bileşimde Cr, Cu, Mo,B,V,Nb ve Ti gibi elementler bulunan alaşımlı çeliklerin çatlama eğilimi yüksektir. • İki farklı kırılma morfolojisi sergileyebilir. Taneleri keserek kırılma: • 450-600°C sıcaklıklara ısıtma ile ortaya çıkar. Kırılmada gerilme konsantrasyonu, çatlaklar rol oynar Tane sınırı boyunca kırılma: • 600°C’den yüksek sıcaklıklara ısıtma sonrasında ortaya çıkar. • İnklüzyon, karbür gibi ikinci faz partikülleri ile matris ara yüzeyinde boşluk oluşumu ile gelişir
mikroyapıı (ör. (ör. Beynit) yüksek sıcaklık gevrekliğine • Düşük sünekliğe sahip mikroyap
• • • • • • •
duyarlıdır. İri taneli malzemenin çatlama riski ince taneli malzemeden daha yüksektir. Yeniden ısıtma çatlakları genellikle 50 mm’den daha kalın kesitlerde ortaya çıkar. Çatlama genellikle ısıtma aşamasında olur, olur, ısıtma hızı etkili parametre parametre değildir. Molibden, Krom-Molibden, Krom-Molibden, Molibden- Vanadyum ve Molibden – Bor çelikleri özellikle % 0.1’den daha fazla oranda vanadyum içerdiklerinde yeniden ısıtma çatlaması duyarlılığını artırır. artırır. nikel esaslı alaşımlarda da yeniden Ostenit Ostenitik ik krom krom – nikel çelikleri ve bazı nikel ısıtma çatlaması görülebilir. Çoğunlukla kalın kesitli HSLA çeliklerde kaynak sonrası ısıl işlem sırasında ortaya çıkar. Çentik ve hataların mevcudiyeti çatlamayı teşvik eder.
• Cr, Mo ve V içeren çelikler çatlamaya çok duyarlıdır. • Çeliklerin yeniden ısıtma çatlamasına duyarlılığı: = + 3,3 + 8,1 – 2 = + + 2 2 + 10 10 + 7 7 + 5 2 • bağıntıları ile hesaplanan P değerinin sıfır veya sıfırdan büyük olması halinde yüksektir.
Yeniden ısıtma çatlamasının önüne geçebilmek için; • Isıl işlem düşük sıcaklıkta yapıldıktan yapıldıktan sonra yüksek sıcaklığa çıkılmalıdır, • Kaynak işleminden sonra taşlama veya peening(çekiçleme) yapılmalıdır, • ITAB taki iri taneleri inceltmek için iki pasolu kaynak yapılmalıdır yapılmalıdır, • Uygun malzeme seçilmelidir. • (P değeri düşük ve vanadum içeriği %0,1’den az),Kalıntı gerileme en az olacak şekilde dizayn yapılmalıdır, • Yüksek ön ısıtma sıcaklığı ve mukavemeti düşük kaynak metali seçilmelidir, • Kaynak sonrası yapılan ısıl işlem sonrasında tahribatsız muayene yapılmalıdır.
• Yeniden ısıtma ısı tma çatlakları (Tavlama Çatlakları): • Özellikle düşük alaşımlı çeliklerin ITAB’lerinde ITAB’lerinde kaynak sonrası ısıl işlemlerde ya da yüksek servis sıcaklıklarında (sürünme)oluşur. • Yüksek gerilmeli ya da önceden hata bulunan bölgelerde oluşur. • Kaynak metali –ana malzeme arası köşelerin köşelerin taşlanması ile, kontrollü kaynak sonrası ısıl işlem ile önlenebilir.
Hidrojen Neden Olduğu Çatlaklar :
• Bu çatlak türünün oluşumuna yatkın tane yapısı, gerilme ve hidrojen nedeni ile oluşur • Hidrojen kaynak sırasında girer. • Hidrojen girişi atmosferden, atmosferden, elektrod içeriklerinden ya da koruyucu gazlardandır. • Nem de kaynak banyosunun soğuması sırasında ana malzemeye girdiği için, nedenlerden biri olarak sayılabilir. sayılabilir. • Çoğunlukla ITAB’ ITAB’de de görülür. görülür.
• Kaynak metalinin ana metalden daha fazla alaşımlı olması. • Kalın kesitli malzemelerde yetersiz kurutulmuş elektrod, toz kullanılması veya ön ısıtma yapılmaması. • Yüksek hareket sınırlılığı. • Aşırı kök aralığı. • Kök pasoda oluşan keskin yarık. yarık.
Hidrojen Kırılganlığı: • Atomik hidrojenin metale girmesi neticesinde ortaya ortaya çıkar. gevrekliğe ve özellikle yüksek • Hidrojen girişi, iç çatlak ve/veya boşluk oluşumuna, gevrekliğe sıcaklıklarda dekarbürizasyon dekarbürizasyon ve kimyasal reaksiyon gibi yüzeyolaylarına sebep olur. • YMK kristal yapılı metaller hidrojen kırılganlığına duyarlı değildir. duyarlıdır. • Yüksek mukavemetli martensitik çelikler hidrojen kırılganlığına çok duyarlıdır. • Soğuk işlem hidrojen kırılganlığı teşvik eder. arttıkça hidrojen duyarlılığı da artar. • Çeliklerin mukavemeti arttıkça • Özellikle karbon ve az alaşımlı çeliklerde ağırlıkça %0.001 ( ppm: ppm: Herhang Herhangii bir karışımda toplam madde miktarının milyonda 1 birimlik maddesine 1 ppm denir) mertebesinde hidrojen kırılganlık için yeterli olabilir.
çatlamasına ve akma • Çeliklere hidrojen girişi sünekliğin azalmasına, çatlamasına mukavemetinden düşük gerilmelerde gevrek kırılmaya neden olur.
Deformasyon Deformasyon hızı azaldıkça azaldıkça çeliklerin hidrojen kırılganlığına kırılganlığına karşı hassasiyeti artar. ortaya • Darbe deneyi ile hidrojen kırılganlığı ortaya çıkmaz. • Düşük hızlı çekme, eğme, ileri-geri eğme deneyleri ile hidrojen kırılganlığına karşı hassasiyeti ölçmede kullanılır. • Çekme deneyi ile % kesit daralması ve/veya % kopma uzaması ölçülerek hidrojen gevrekliği değerlendirilebilir. = (o h)/o
• o ve h hidrojensiz hidrojensiz ve hidrojenli hidrojenli
numunelerin kesit daralması. • Deney numunesinin çevresine V-çentik
açıldıktan sonra numuneye farklı gerilmeler uygulayarak, her bir gerilme için çatlama veya kırılma süresi s üresi ölçülür. ölçülür.
• Hidrojenin olumsuz etkisi orta
sıcaklık düzeylerinde çok belirgindir Hidrojenin olumsuz etkisi orta sıcaklık düzeylerinde çok belirgindir be lirgindir.. • Çok yüksek sıcaklıklarda ve çok düşük sıcaklıklarda etkili değildir. • Sıvı demirde ve ostenit içinde hidrojen çözünürlüğü yüksek, oda sıcaklığında düşüktür. • Hidrojen içeren çelik yüksek sıcaklıklardan hızla soğutulduğunda hidrojen dışarı kaçamaz ve malzeme içinde hapsolur.
• Bu durumda fazla hidrojen malzeme
yüzeyine veya iç kısımlarına kısımlar ına yayınarak yüksek basınçlı hidrojen paketleri oluşturur. • Bu yüksek basınç çelikte çatlama ve/veya kırılmaya neden olur.
Hidrojen Kırılganlığının Önlenmesi: • Hidrojene karşı karşı daha dayanıklı dayanıklı malzeme kullanmak (örneğin yüksek mukavemetli mukavemetli çelik yerine daha düşük mukavemetli çeliği tercih etmek) • Hidrojeni malzemeden uzaklaştırmak (malzemeyi 150-200°C’de
•
tutmak) Malzeme yüzeyinde yüzeyinde basma yönünde gerilme oluşturmak ( bilya püskürterek yüzeyi dövmek)
• Parça dizaynını değiştirmek (keskin köşeleri elemine etmek, kesit alanı artırmak, kalıntı gerilmeleri azaltmak) • Hidrojen girişine engel olmak • Çeliğe hidrojen; • üretim aşamasında, • kaynak sırasında, • korozyon etkisi ile veya katodik koruma sırasında girebilir
Kaynaklı Parçalarda Hidrojen Kırılganlığı : • Kaynak işlemi sırasında hidrojenli bileşiklerin (kaynak bölgesindeki kir, kir, yağ ve nem hidrokarbon, vb) kaynak arkı etkisi ile ayrışması sonucu oluşan hidrojenin kaynak banyosuna girmesi soğuk çatlakların temel
•
nedenidir. Kaynak bölgesinin havadan iyi
korunamaması da kaynak banyosuna hidrojen girişine sebep olabilir. olabilir. • En önemli hidrojen kaynağı, elektrod örtüsündeki veya flaks flaks ta taki ki nemdir nemdir.. • Elektrod örtüsündeki hidrojen “potansiyel hidrojen” olarak adlandırılır adlan dırılır.. • Bu nedenle kaynak işlemi öncesi elektrodlar kurutulmalı ve bazik elektrodlar tercih edilmelidir
Kaynak metalinde hidrojen • Kaynak
çözünürlüğü hidrojen kısmi basıncına ve sıcaklığa bağlıdır.
• Ark atmosferinde CO, CO2 ve H2O
bulunması hidrojen kısmi basıncını
etkiler.
• Çelikte hidrojen çözünürlüğü
°C ’de yaklaşık 35 ml/100g olup, 1800°C’
sıcaklığın azalması ile azalmaktadır. • Katılaşma sonrası kaynak dikişinin hidrojen konsantrasyonu hızlı soğuma etkisi ile çözünürlük sınırını aşabilir.
kafes:Birim • Bu durumda latis(Kristal kafes:Birim
hücrelerin üç boyutta tekrarı ile meydana gelen düzendir) hidrojence aşırı doymuş hale gelir.
• Katılaşan kaynak metalinde hidrojen,
atom çapı çok küçük olduğu için oda sıcaklığında bile yapısal hatalara h atalara (boşluklar, dislokasyonlar, tane sınırları gibi) doğru kolayca kolayca yayınabilir ve buralarda moleküler hale gelerek yüksek basınç oluşturur. • Bu proses kaynak işleminden birkaç dakika veya birkaç ay sonra gelişebilir. • Proses süresi; ana metalin bileşimi, ana metalin kalınlığı, mikroyapısı, porozite miktarı ve soğuk işlem durumu gibi faktörlere bağlıdır. • Çatlama riskinin yüksek olması; hidrojen konsantrasyonun yanı sıra, mikroyapının çatlağa duyarlı olmasına (martensitik), parçaya çekme gerilmelerinin (kalıntı gerilme) etki etmesi ve sıcaklığa da bağladır.
• Kaynak metalindeki hidrojen miktarının artması latisin gevrekliğini artırır. Süneklik (kopma (kopma uzaması uzaması ve kesit • Süneklik daralması) azalırken mukavemette (akma ve çekme) önemli bir değişim
olmayabilir. • Hidrojen etkisi ile kırılan malzemenin yüzeyinde balık gözü (fish fish eye eye) oluşumu
söz konusudur konus udur.. • Hidrojen içeren kaynak metali yavaşça deforme edildiğinde balık gözü kaynaktan sonraki üç ay içinde oluşabilir. • Çoğu kaynak metalleri iyi kaynaklanabilirlik açısından ana metalden daha düşük karbon içeriğine sahip olduğundan, ITAB ITAB hidrojen çatlamasına karşı daha duyarlıdır. duyarlıdır.
Hidrojenin zararlı etkileri; • Sünekliği (kopma (kopma uzaması ve kesit kesit daralması) daralması) düşürür, • Mevcut çatlakların ilerleme hızını artırır, • Sabit yük altında gecikmeli çatlamaya neden olur, • Yorulma direncini düşürür, • Bazı durumlarda gerilmeli korozyon
•
• • •
çatlamasını teşvik eder. Çeliklerin bileşiminde bulunan C, Mn, Mo, Cr, V, Nb ve Si gibi elementler ITAB’da martensitik dönüşümü teşvik teşvik ederek ve çatlak oluşma ihtimalini arttırırlar. Alaşım elementlerinin martensit oluşumunu ve çatlama ihtimalini arttırması karbon eşdeğeri (Ceş) ile kontrol edilir.; Ceş > 0.45 olan çelikler uygun tedbirler alınarak çatlama olmaksızın kaynaklanabilirler. Örneğin ön ısıtma ve kaynak sonrası tavlama ITAB’ ITAB’da da çatlama riskini azaltır. azaltır.
• Ön ısıtma sıcaklığının belirlenmesi:
ş < . . → Ö . < ş < . → Ö ğ ş
>
. → Ö ğ Ö =
, ,
= [ ]( + , ) = + + + + • Bu bağıntı karbon oranı % 0.25’e 0.25’e kadar olan çeliklere uygulanmaktadır.
Mindestvorwärmtemperatur (Quelle: ThyssenKrupp Stahl AG)
Wasserstoffinduzierte Kaltrisse
Ön Isıtmanın Etkileri: • Kaynak metali ve ITAB’ ITAB’ın ın soğuma hızını hızını düşürür düşürür, • Distorsiyonun ve artık gerilmelerin azalmasına sebep olur, • Kaynak işlemi için gerekli enerjinin ( Hnet) azalmasına neden olur. Kaynak sonrası ısıtma;
• Gerilme giderme, • Boyutsal kararlılık, • Gerilme korozyon direncini artırmak, • Tokluğu ve mekanik özellikleri geliştirmek amacıyla yapılır
• Hidrojen kırılganlığı kaynak işleminden günlerce sonra bile genellikle dikiş altı çatlakları, dikiş yanı çatlakları, enine çatlaklara şeklinde ortaya çıkabilir. • Geçikmiş hidrojen çatlama çatlama eğilimini eğilimini belirleme metodları : Akustik emisyon analizi:
• Hidrojen etkisi ile oluşan mikro boyuttaki çatlaklar tahribatsız muayene yöntemleri ile belirlenebilir.
İmplant testi: • Hidrojen gevrekliğine karşı duyarlılığı belirlemek amacıyla yapılan ve H. Granj Granjon on of Instit Institut ut de Soudure, Paris’de Paris’de geliştirilmiş testtir. testtir. • Ana metalden imal edilen çentikli çubuk (8 mm çap ve 150 mm uzunluk) plakadaki delikten geçirildikten sonra çentik ITAB içinde kalacak şekilde bir paso incelecek yöntem ve elekt elektro rod d ile kaynak edilir.
• Kaynak işlemi gerçek birleşmeye benzeyecek
koşullarda yapılmalıdır. Kaynak sonrası (çubuk soğuduktan sonra) çubuk sabit bir çekme gerilmesine maruz bırakılır ve kırılma süresi ölçülür. • Parçanın min min 16 saat’lik saat’lik sürede sürede kırılması kırılması
•
istenmez. Bu metod ana metalin kaynağa uygunluğunu
değerlendirme ve farklı malzemelerin hidrojen hassasiyetini karşılaştırma açısından çok
uygundur.
• Dezavantajı çatlak düzleminin ergime sınırına
paralel olacak şekilde IT ITAB’da AB’da lokalize olmasıdır. olmasıdır.
CTS (Kontrollü termal sertlik) deneyi
(Cruciform (Cruciform testi): testi):
• Sertleşme kabiliyeti yüksek çeliklerin dikiş altı çatlak oluşumuna karşı duyarlığını belirlemek amacıyla geliştirilmiştir. • Parçalar haç şeklinde kaynak edilir. Dördüncü kaynaktan kaynaktan sonra numune oda sıcaklığında 48 °C ’de 2 saat gerilme saat bekletilir ve 620°C’ giderme tavlamasına tabi tutulur. sonra makrosko makroskopik pik ve • Numune daha sonra
• •
mikroskopik olarak çatlak oluşumuna karşı control control edilir. edilir. Çatlama genellikle üçüncü kaynakta kaynakta olur. Kaynaklı ynaklı yapıların TS 283-2 EN ISO 17642-2/ Ka soğuk çatlama testleri : • CTS (Kontrollü termal sertlik) deneyi • Tekken (Y- kaynak ağzı) deneyi Lehigh gh (U(U- kaynak ağzı) deneyi • Lehi
• Ana malzeme –dikiş arası köşe köşe çatlağı, dikişaltıçatlağı, HIC
(HydrogenInducedCrack) ya da
gecikmeli çatlak olarak ta bilinir. • C-Mnçeliklerinde, düşük, orta ve yüksek alaşımlı çeliklerde ve özellikle Martenzitikçeliklerde oluşur. oluşur. Ferritik/Martenzitikçeliklerde ostenitik tikya ya da • Çok ender olarak osteni duplexpaslanmaz çeliklerde oluşsa da Cualaşımlı çeliklerde çeliklerde hiçbir Nive Cualaşımlı zaman oluşmaz. • Yani YMK kristal yapılarda asla oluşmaz.
• Oluşma koşulları: • 300oC ’nin altındaki çalışma koşullarında,
• Montajdan minimum 72 saat sonra,
• Kaynak metalinde, ITAB ’de, ana metalde,
• Kaynak köşe bölgesinde, dikiş altlarında, yüksek gerilme bölgelerinde
MMA köşe kaynağında oluşan soğuk çatlak
Nedenleri:
• Hidrojen varlığı, • Oluşumu teşvik eden mikroya mi kroyapı pı, • Neden olabilecek ölçüde kalıcı gerilme Kaynak dikişinde hidrojenin varlığı, • İyi kurutulmamış elektr elektrodl odlar ardan dan (özellikle bazik), • Ana malzemedeki kaynak sonrası yoğuşmadan dolayı içerde hapsolan nemden,
• Kaynaklanacak yüzeydeki kir, yağ kalıntılarından kaynaklanabilir.
Sarf malzemesinde hidrojen azaltma yolları malzemelerinden kaynaklanan hidrojen girişini • En etkili yöntem, sarf malzemelerinden azaltmaktır. Düşük hidrojenli yöntemle kaynak ve düşük hidrojen içerikli ve kurutulmuş elektrot kullanımı buna örnektir. • Kaynak yöntemi, dolgu metalindeki yayına bilir. • hidrojen içeriğine göre (ml/100g ) ; yüksek, orta, düşük, çok düşük ve en düşük hidrojen içerikli olmak üzere 5 gruba gr uba ayrılmıştır. ayrılmıştır. • Hidrojen seviyesi gösterimleri EN 1011 -2: 2001’de şu şekildedir : >15 • Seviye A Yüksek
• • • •
Seviye B Seviye C Seviye D Seviye E
Orta
Düşük Çok düşük En düşük
10 5 3 –5 3
Hidrojen Seviyesini Düşürmek İçin Öneriler : • Düşük hidrojen girişi olan yöntemler / dolgular tercih edilmelidir. • Örnek olarak; Bazik elektr elektrot, ot, rutil rutil yerine; yerine; • MAG yöntemi, MMA yerine tercih edilebilir. • Kaynak banyosundan banyosundan daha iyi hidrojen çıkışı, yükseltilmiş ve uzatılmış ön ısıtma sıcaklıkları sı caklıkları ile de sağlanabilir. sağlanabilir. • Tozaltı bazik tozlarını ve MMA bazik elektrodlarını, üretici tavsiyesi doğrultusunda fırınlamak gerekir. • Sarf malzemesinin temizliği ve kuruluğu kadar, kaynak yüzeyinin passız ve yağsız olması da önemlidir. önemlidir. • Osteni Ostenitik tik veya veya nikel dolgu malzemelerinin kullanımı soğuk çatlak oluşumunu engeller.
• Yumuşak Çelik(Ceş<0.4) • Kaynağı kolaydır, düşük hidrojenli yöntem ve elektrod kullanılması
halinde ön ısıtma gerektirmez. • Kalın parçaların kaynağında ön ısıtma gerektirebilir. • C-Mn’lı, orta karbonlu, düşük alaşımlı çelikler(Ceş0.4 -0.5) • İnce cidarların kaynağı ön ısıtma gerektirmez, ancak parçalar kalınlaştıkça çok yüksek olmayan sıcaklıklarda ön ısıtma ıs ıtma yapılmalıdır. yapılmalıdır. Bu parçaların kaynağında hidrojen çatlağından çatlağından sakınmak için i çin de düşük hidrojen girişi oluşturan oluşturan yöntemler ve elektrod elektrodlar lar tercih tercih edilmelidir.
• Yüksek karbonlu ve alaşımlı çelikler(Ceş>0.5) • Ön ısıtma şarttır. Düşük hidrojenli yöntem ve elektrod şarttır.
Kaynak sonrası ısıl işlem ve ardından yavaş soğuma sağlanmalıdır. sağlanmalıdır.
Kalıcı gerilmeyi arttıran etmenler şunlardır : • Yüksek cidar kalınlığı • Kısıtlayıcı tasarım–rijit rijit sabitl sabitleme emeler ler (fikstürler), destek amaçlı aşırı doldurulmuş kaynak hacmi • Çok paso kullanmak yerine aynı dikişi tek pasoda tamamlamaya çalışmak • Dar kaynak dikişi yerine geniş bir kaynak dikişiyle birleştirme yapmak
Artık gerilmeleri giderme : • Ana malzeme hizalaması:-minimum kök aralığı minimum hizalama hatası • Pasolar arası çekiçleme (izin verildiği takdirde) • Tasarımı değiştirme (en zor ve yorucu seçenek) • Ön ısıtma • Tek paso yerine çok sayıda paso • En az dolgu metali girişine olanak verecek kaynak ağzı (V ağzı yerine J ağzı ağz ı hazırlığı gibi…) • Kaynak sonrası ısıl işlem sıcaklığını ön ısıtma sıcaklığından itibaren seçip kademeli arttırmak • Kritik ana malzeme –kaynak dikişi köşelerini köşelerini ön ısıtma sıcaklığından düşük tutmadan kaynağı yapmak
• Sert kırılgan martenzitik yapı, şu nedenlerle oluşur ; • Yüksek karbon içeriği, karbon eşdeğeri: + + + ş = + + + • Yüksek alaşım içeriği • Hızlı Soğuma , soğuk malzeme, kalın malzeme ve düşük ısı girdileri de martenzitik yapı oluşumunu teşvik eder. İİ İİİ İ =
Şİ Şİ İİ × İ İİ İ × Ü Ü İİ [/] İİ İİŞŞ Ğ Ğ × −()
Ark Etkinlik Faktörü katsayıları : • Tozaltı ozaltı ka kaynağı( ynağı(tek tek tel) 1.0
• MMA 0.8 • MIG/MAG ve özlü tel 0.8 • TIG ve plazma 0.6 • Ark etkinlik faktörü, ısı girdisi formülüne yöntemlere yöntemlere göre yaklaşık ısı kayıplarını belirleyebilmek beli rleyebilmek için eklenir. eklenir.
• Çoklu kalınlıklar : soğumanın nasıl oluştuğunu öngörebilmek adına parça sayısına göre toplam kalınlık göz önüne alınır
Ön ısıtma sıcaklığı : • TEMPILSTIKS (sıcaklık ölçme kalemleri)-bu boya kalemleri gösterdiği sıcaklıktan sonra erir. Maksimum sıcaklığı gösteremezler. • Pirometre (sıcaklık/ateş (sıcaklık/ateş ölçer)–temaslı ya da uzaktan gerçek sıcaklığı ölçer. • Thermo parçaya Thermo couple coupless(ısıl çiftler) –gerçek sıcaklığı temaslı ya da parçaya önceden iliştirilmiş olarak neredeyse hatasız ölçebilirler. ölçebilirler.
• Ön Isıtmanın Uygulanması : • Kaynak ağzının iki tarafının da en az 75 mm uzağına kadar ısıtılır. ısıtılır. • Karşı yüzeye de uygulanır. • Isı uygulamasından 2 dakika sonra sıcaklık ölçümü yapılır. yapılır. • Her zaman tüm bileşeni ısıtmak, yerel ısıtmadan daha iyidir • Prosedür ön ısıtma gerektiriyorsa yapılır. • Proses ön ısıtma gerektirmiyorsa bile tutturma, sabitleme amaçlı kritik bağlantılarda kullanılması uygun görülebilir kaynağında, alın kaynağından daha yüksek • Ön ısıtma sıcaklığı köşe kaynağında, seçilir.
ısıtırlar. En iyi ısıtma uygulaması fırınlama • Fırınlar: parçanın tamamını ısıtırlar.
şeklindedir. • Elektrikli ön ısıtma elemanları: Kontrolü kolay, taşınabilir, sahada kullanıma elverişlidirler ve temiz kullanım sağlarlar. sağlarlar. Bunların kullanımında parça sabit durumda kalmalıdır. • Gazlı ısıtıcılar –doğrudan alev uygulayıcılar uygulayıcılar : yerel aşırı ısı girdilerine neden olabilirler. Kontrolleri nispeten zordur. Taşınmaları kolaydır. Kritik bölgeler için elle uygulama olanağı sağlarlar. sağlarlar. Parçanın hareketine olanak verirler.
• Işıma etkili gazlı ısıtıcılar : Otomatik kontrole olanak sağlarlar. sağlarlar. Alevin
yarattığı darbe, hasar olasılığı yaratabilen ısı girdisi bu yöntemde yoktur. Isıtıcı parçayla doğrudan temas halinde değildir. Taşınması kolaydır. • İndüksiyon ısıtıcıları: Kontrolleri kolaydır. Isıtma süreleri oldukça kısadır. (Saatler yerine dakikalarla belirtilir). Ancak bunlar için büyük güç kaynakları ve pahalı donanımlar gerekmektedir.
• Elle tatbik edilen gazlı ısıtma :
• Elektrikli ön ısıtmanın ı sıtmanın büyük konstrüksiyonlardaki konstrüksiyonlardaki uygulaması :
• Önleme : • Soğuma hızı düşürülmelidir. • Hidrojen seviyesi düşürülmelidir. • Kalıcı gerilmeler giderilmelidir. giderilmelidir.
• Ön ısıtmaya ait normlar : • BS EN 1011 -Part 2,uygun ön ısıtma sıcaklıklarını ve hızlarını öngören normdur.
• BS 2633, ASME VIII, ASME B31.3normları da ön ısıtma ıs ıtma hızlarının ve sıcaklıklarının şartnamelere uygunluğunu belirler. belirler.
• Genel bir malzeme hatası olan ve kaynaklı yapılarda da karşılaşılan
bu sorun; 304L, 316 L gibi C %’si 0,03’ten 0,03’ten yüksek olmayan düşük C’lu çeliklerin kullanımının artması ile ve Ti, Nb gibi Cr’dan önce karbür yaratabilen yaratabilen “stabiliza “stabilizatör”lerin tör”lerin yaygınlaşması yaygınlaşması ile önlenebilir hale gelmiştir. • Bu geliştirilmiş çeliklerin belirleyici özellikleri, çözeltideki serbest karbonları tehlike yaratmayacak yaratmayacak kadar düşük seviyede tutup, malzemede Cr23C6oluşumunun önüne geçebilmesidir. • Standart ostenitik çeliğin de karbon seviyesi son yıllarda yıll arda %0,05’e %0,05’e düşürülmüş ve taneler arası yıkımdan etkilemesi daha zor hale getirilmiştir.
• Bu yıkım, çoğunlukla ITAB’da, sıcaklığın 6000C -8500C olduğu aralıkta oluşur.
• 6000C -8500C arasındaki sıcaklıklarda tane sınırlarında karbür oluşumu meydana gelir.
Yapıdaki ve özellikle özellikle tane sınırlarına yakın yerlerdeki Cr, gelişen karbür yapısına katılmaya başlar
• Tane sınırları Cr ’dan yoksun kalır ve korozyon dirençlerini kaybederler.
VİNÇ BETON POMPASI BOM ÇATLAK KONTROL VE TAHRİBATSIZ MUAYENESİ EN473 (=EN ISO 9712:2012 ) ( KALDIRMA K ALDIRMA VE İLETME EKİPMANLARI) -
KRANKMİLİNDE ÇATLAKLIK KONTROLÜ
• Katılaşma çatlağı(Erstarrungsriss)
Schweisseignung gnung metallische metallischerr • 1. Anik , S . und Dorn , L. , “Schweissei
1995,Düsseldorf. Werkstoffe”, DVS-Verlag, -Verlag, Band 122, 1995,Düsseldorf. Kaynak • 2. Anık, S.,Anık, E.S. ve Vural,M., “1000 Soruda Kaynak Teknolojisi”,Birsen Yayınevi , 2000. Schweissmetallurgie-Anleitung für • 3. Killing, R. , “Angewandte Schweissmetallurgie-Anleitung
1996,Düsseldorf. die die Prax Praxis is”, DVS-Verlag, Band 113, 1996,Düsseldorf. Kompendiu ndium m der • 4. Probst, R. und Herold, H., “Kompe Schweisst Schweisstechnik echnik Band 2: Schweis Schweissmet smetallur allurgie gie”, DVS1997,Düsseldorf. Verlag,Band 128/2, 1997,Düsseldorf.
• MARTEKNİK MAKİNA MÜH.SAN.TİC.LTD.ŞTİ.
