KAYNAKLI NUMUNELERİN TAHRİBATLI TESTLERİNİN GÜVENİLİRLİĞİ VE CİHAZ KALİBRASYONU

Transkript

1 KAYNAKLI NUMUNELERİN TAHRİBATLI TESTLERİNİN GÜVENİLİRLİĞİ VE CİHAZ KALİBRASYONU İlkay BİNER GSI SLV-TR - Kaynak Mühendisi E-posta: ilkay.biner@gsi.com.tr ÖZET Kaynaklı imalatta her ürünün aynı kalitede üretilmesi ve kalite kontrolünün sağlanması için imalat öncesinde, imalatta kullanılacak yöntemin (MIG/MAG, FCAW, TIG, Oksi-asetilen, SMAW, SAWvb.) uygunluğu müşterinin isteği doğrultusunda ve/veya ilgili standarda göre (Örn: EN ISO 15614/ASME Sec. IX veya AWS 14.1) belirlenmelidir. Bu standartlara göre yöntem uygunluğu bir takım tahribatlı ve tahribatsız test yöntemleri aracılığıyla belirlenir. Bu bildiride TS EN ISO standartlarına göre uygulanan tahribatlı test yöntemlerinden ve test cihazlarının kalibrasyonundan bahsedilecektir. Anahtar kelimeler: Kaynak yöntem testi, tahribatlı testler, kalibrasyon. ABSTRACT In welded manufacturing to ensure each product is the same quality, it s important to verify your welding procedure (MIG/MAG, FCAW, TIG, Oxy-fuel, SMAW, SAW ) via welding procedure qualificationtests in line with customer requestsand / or applicable standarts (Eg.:EN ISO 15614/ASME Sec. IX or AWS 14.1). In these standarts acceptance of a procedure is verified by themeans of non-destructive and destructive tests. In this paper the destructive tests applied on welded joints according to TS EN ISO and the calibration of testing equipments are discussed. Keywords: Welding procedure qualification report, destructive testing, calibration. 125

2 1. KAYNAKLI NUMUNELERE UYGULANAN TAHRİBATLI TEST YÖNTEMLERİ 1.1. Çekme/Eğme testleri Çekme testi (TS EN ISO 4136:2012) Çekme testi kaynaklı birleştirmenin mukavemetinin kullanılan ana malzemenin mukavemeti ile arasındaki ilişkiyi belirlemek için uygulanmaktadır. Çekme testi sonucunda numuneye ait kopmadan dayanabildiği maksimum yük, akma dayanımı, çekme dayanımı ve yüzde uzama özellikleri belirlenebilir. Çekme testi sonucunda yöntemin uygunluğu açısından kaynaklı numune özelliklerinin ana malzeme özellikleri ile eşit olması beklenmektedir Eğme testi (TS EN ISO 5173:2010) Eğme testi alın kaynaklarında sünekliği ve kaynak/ana malzeme arasındaki süreksizlikleri belirlemek için kullanılır. Eğme testleri kep eğme, kök eğme ve yan eğme olarak uygulanmaktadır. Kep eğmede kaynağın kep tarafı gerilme altında kalırken kök eğmede kaynağın kök tarafı gerilme altında kalır.yan eğme kalınlığı 12mm den fazla olan malzemelerin kaynaklı birleştirmesinde uygulanır ve kaynak kesiti gerilme altında kalır. Bu sayede herhangi bir süreksizlik (ergime noksanlığı, gözenek, çatlak vb.) ortaya çıkartılmaktadır Makro/Mikro kesit incelemesi Makro kesit incelemesi (TS EN ISO 17639:2014) Makro kesit incelemesi kaynaklı birleştirmeden alınan numune kesitin maksimum 10x büyütme ile incelenmesidir. Bu test yöntemi ile köşe kaynaklarında boğaz yüksekliği, efektif boğaz yüksekliği, alın ve köşe kaynaklarında nüfuziyet, süreksizlikler (çatlak, gözenek, ergime noksanlığı vb.) belirlenebilir. Genellikle numune metalografik olarak hazırlandıktan sonra bir dağlayıcı tarafından dağlanarak mikroskop altında inceleme gerçekleştirilir Mikro kesit incelemesi (TS EN ISO 17639:2014) Mikro kesit incelemesi kaynaklı birleştirmeden alınan numune kesitin 10x büyütmeden daha fazla büyütmeler ile incelenmesidir. Bu test yöntemi ile tane boyut analizi, tane yapısı, kaynak sonucu oluşan faz değişimleri, mikro çatlaklar belirlenebilir. Makro kesit incelemesinden farklı olarak numunenin metalografik olarak hazırlanması daha dikkatli yapılmalıdır (numunenin parlatılması, dağlama süresine dikkat edilmesi vb.) Sertlik testleri (TS EN ISO 9015:2011) Sertlik testi kaynaklanan malzemeler için kaynak sonrasında sertlik değişimini gözlemlemek için kullanılır. Kaynak sonrasında faz dönüşümünün ve tane irileşmesinin gözlemlendiği Isıdan Etkilenmiş Bölgedeki sertleşme oldukça büyük önem teşkil eder. Malzeme grubuna bağlı olarak kabul edilebilir maksimum sertlik değerleri değişiklik gösterse de 480 HV üzeri sertlikler hiçbir grupta kabul edilmemektedir. 126

3 Farklı sertlik ölçekleri bulunmaktadır. Bunlar Vickers, Rockwell, Brinell ve Knopp sertlik ölçekleri olarak adlandırılır. Birbirleri arasında dönüşüm tabloları bulunsa da dönüştürülürken değer kayıpları gözlemlenebilmektedir. TS EN ISO de sertlik testlerinin Vickers ölçeğinde yapılması istenmektedir. 1.4.Çentik darbe testi (TS EN ISO 9016:2010) Çentik darbe testi kaynaklı malzemenin belirli sıcaklıktaki darbe dayanımını ölçmek için kullanılmaktadır. Düşük sıcaklıklarda dönüşümlü malzemeler kırılganlık gösterme eğilimindedir. Bu sebeple kaynaklı malzemenin kullanılacağı sıcaklığa göre belirli bir tokluk değerini vermesi istenmektedir. Örneğin S355J2 malzeme -20 derece sıcaklıkta 27J tokluk değeri gösterebilmekte iken S355J0 malzeme oda sıcaklığında 27J tokluk değeri gösterebilmektedir. Bu durumda kaynaklı imalatın kullanılacağı sıcaklığa göre malzeme seçimi önem arz etmektedir. Çentik darbe testi Charpy ve Izod testleri olarak ikiye ayrılmaktadır. TS EN ISO değerlendirmede Charpy çentik darbe testi kullanmaktadır. Charpy çentik darbe testinde U ya da V şeklinde 2mm ya da 8mm derinliğinde çentik açılmış 10x10x55 boyutlarında numune test cihazındaki tablaya çentiği darbenin tersine denk gelecek şekilde yerleştirilir. Ağırlığı belli olan bir çekiç, belirli bir açı (160 O ) ile belirli bir yükseklikten bırakılarak numuneye çarpması sağlanır. Numuneye çarptıktan sonra çekiç ikinci bir yüksekliğe ulaşır. Bu iki yükseklik arasındaki potansiyel enerji farkı numunenin deney sıcaklığındaki darbe enerjisi olarak adlandırılır. 2.TEST CİHAZLARININ KALİBRASYONU Kalibrasyon test cihazlarının veriyi doğru elde ederek doğru aktardığının belirlenmesi, doğru aktarmıyor ise gerçek veri ile alınan veri arasındaki sapma miktarını belirlemek için yapılan işlemlerdir. Veri doğruluğundan sapmaların kabul edilebilir aralıkları bulunmakla beraber, tekrar edilebilirliğin de belirli aralıklarda bulunması gerekmektedir. Doğru kalibrasyon test sonuçlarının ve laboratuvarın güvenilirliği için oldukça önemlidir. Kalibre edilebilir cihazlar içerisinde çekme test cihazı bulunduğu gibi şerit metre, kaynak kumpası, terazi vb. cihazlarda bulunmaktadır ve kalibrasyonları farklı cihazlar için farklı standartlarla uygulanmaktadır. Yük ölçümü yapan cihaz kalibrasyonları elektronik cihazlar için (Ör:Çekme test cihazı, çentik darbe cihazı);elektronik olarak yapılabilir. Bu çeşit kalibrasyonda cihaza bir yük hücresi bağlanır ve test başlatılır. Test esnasında kalibrasyonu gerçekleşmiş yük hücresinden alınan veriler ile o yükte olması gereken veriler karşılaştırılır ve sapmalar belirlenir. Sapmalar kabul aralıkları dışında ise operatör tarafından gerekli ayarlamalar ile cihaz verileri kabul aralıklarına getirilebilir. 127

4 Uygulanabilecek bir diğer kalibrasyon yöntemi ise referans numune kullanımı ile dolaylı kalibrasyon yöntemidir. Bu yöntemde homojen ve belirli değerlerde üretimi gerçekleştirilmiş, gerekli izlenebilirliğe sahip referans numuneler test cihazına bağlanarak test gerçekleştirilir. Cihazdan alınan veriler ile referans numunenin sahip olduğu değerler karşılaştırılarak sapmalar belirlenir. Bu tip kalibrasyona örnek olarak çentik darbe test cihazını, sertlik ölçüm cihazını, çekme test cihazını ve hatta spektrometre cihazlarını verebiliriz. Çentik darbe cihazının dolaylı kalibrasyonunda laboratuvarın bulunmak istediği kapsam alanına göre seçilen referans numuneler (Resim 1)ile test gerçekleştirilir. Örneğin 300J maksimum güce sahip bir test cihazı ile laboratuar, ölçüm aralık kapsamını genişletmek için EN ISO ye göre 2 adet düşük enerjili (20J) ve 3 adet yüksek enerjili (225J) referans numune kullanarak dolaylı kalibrasyonunu gerçekleştirebilir (Resim 2). Sapmaların ve tekrar edilebilirliğin de kabul edilebilir aralıklarda olması onay için yeterlidir. Resim 1. Çentik darbe testinde kullanılan numune Resim 2. Çentik darbe testi sonrası kırılmış referans numune (225J) 128

5 Çekme test cihazının dolaylı kalibrasyonu için Rp 0,2 (akma dayanımı), Rm (çekme dayanımı) ve A (yüzde uzama) değerleri önceden belirli (düz kesitli: MPa, yuvarlak kesitli : MPa), gerekli izlenebilirliğe sahip referans numuneler kullanılarak test gerçekleştirilir. Cihazdan alınan değerler ile referans numunenin değerleri karşılaştırılarak sapmalar, tekrar edilebilirlik ve kapsam alanı belirlenerek kalibrasyon gerçekleşir. Sertlik cihazlarında ise aynı şekilde homojen olarak dağılmış sertliğe sahip bir numune (Resim 3.) kullanılarak cihazdan alınan veriler ile gerçek veriler karşılaştırılabilirken aynı cihazın yük hücresi ile kalibrasyonu dolaylı kalibrasyon kadar net sonuç vermez.bunun sebebi ise yük hücresi ile yapılacak kalibrasyonun sadece cihazın uyguladığı yükü ölçebilmesidir. Resim 3. Sertlik testi için kullanılan referans numune (43HV 0,2 ) Referans numune seçimi laboratuvar cihazlarının gücüne ve laboratuvarın ölçüm kapsam aralığı isteğine göre dikkatli seçilmelidir. 3. SONUÇ Kaynaklı imalatta kalite düzeyinin arttırılması ve bu düzeyin sabit tutulabilmesi için yöntem testlerine başvurulması elzemdir. Yöntem testlerinin gerekliliği olan tahribatsız ve tahribatlı muayenelerin güvenilirliği kaliteye doğrudan etkilidir. Bu testleri yaptıran firmalar ve yapan laboratuvarlar durumun önemini kavramış olmalı, kalibrasyon gerekliliklerini yerine getirmelidir. Laboratuvarların ihtiyacı olan kalibrasyon yöntemleri için ise doğrudan kalibrasyon yöntemleri yeterli olmakta ve referans numune kullanımı ile dolaylı kalibrasyon yaptırılması, referans numunelerin pahalı olması ve kolay ulaşılabilir olmaması sebebiyle laboratuvarlar tarafından çoğunlukla tercih edilmemektedir. Fakat esasen dolaylı kalibrasyon yöntemi kullanımı laboratuvarın ölçüm güvenilirliğini, imalatçının ürün kalitesini ve tüketicinin son ürüne olan güvenini arttırır. 129

6 4. KAYNAKÇA 1) TS EN ISO 148-1:2011 :Metalik malzemeler-charpy vurma deneyi- Bölüm 1: Deney metodu. 2) TS EN ISO 148-2:2010 :Metalik malzemeler-charpy vurma deneyi-bölüm 2: Deney makinasının doğrulanması (sarkaçla vurma). 3) TS EN ISO 4136:2012 : Metalik malzemelerin kaynakları üzerinde tahribatlı deneyler- Enine çekme deneyi. 4) TS EN ISO 5173:2010 : Metalik malzemelerde kaynak dikişleri üzerinde tahribatlı muayeneler- Eğme deneyleri. 5) TS EN ISO :2011 : Metalik malzemeler - Çekme deneyi - bölüm 1: Oda sıcaklığında deney metodu. 6) TS EN ISO 9015:2011 : Metalik malzemelerdeki kaynaklar üzerinde tahribatlı deneyler- Sertlik deneyi-bölüm 1: Ark kaynaklı birleştirmelerde sertlik deneyi. 7) TS EN ISO 9016:2010 : Metalik malzemelerde kaynaklar üzerinde tahribatlı deneyler - Vurma deneyleri - Deney numunesi yeri, çentik yönü ve muayene. 8) TS EN ISO :2007 : Metalik malzemeler için kaynak prosedürlerinin şartnamesi ve vasıflandırılması - Kaynak prosedürü deneyi - Bölüm 1: Çeliklerin gaz ve ark kaynağı,nikel ve nikel alaşımlarının ark kaynağı. 9) TS EN ISO :2007 : Metalik malzemeler için kaynak prosedürlerinin şartnamesi ve vasıflandırılması - Kaynak prosedürü deneyi - Bölüm 2: Alüminyum ve alaşımlarının ark kaynağı. 10) TS EN ISO 17639:2014 : Metalik malzemelerdeki kaynaklarda tahribatlı muayene- Kaynakların makroskopik ve mikroskopik muayenesi. 130