VI KAYNAKLARIN ÇATLAMASI

Transkript

1 VI KAYNAKLARIN ÇATLAMASI Bir metalin kaynaklanabilme kabiliyeti (kaynak kabiliyeti) ni sınırlayan en önemli husus ana metalin kaynak civarında çatlamaya hassasiyetidir. Çou zaman birbirlerine balı olmayan çeitli erle meydana gelen bu çatlaklar ya ergimi metal içinde veya ana metal içinde vaki olur. Böylece iki ana gruba ayrılan bu çatlaklar, geniliklerine göre de mikroçatlak (ancak 200 ilâ 1000 büyültmeli mikroskop altında görülebilen), fal çatlaı (göz veya büyüteçle görülebilen), çatlak (gözle rahat görülebilen) ve kırık (parçanın tam tahribine tekabül eden) olmak üzere sınıflandırılır. A ERGM BÖLGENN ÇATLAMASI Birlemenin ergime bölgesinde gerilmelerin veya uzama ve büzülmelerin etkisi ile çou zaman kıl çatlaına dönüen mikroçatlaklar, genellikle kaynak çubuu veya elektrodun özelliine, kaynaın yapılı ekline ve kusurlarına balı olup yüksek sıcaklıkta ve çou zaman katılama sırasında meydana gelir. Bu çatlamanın çok rastlanan karakteristik ekli kaynak sonu kraterinde görülür. Kaynak çubuu veya elektrodun iyi seçilmemesi, fazla ikarbon veya oksijen tespiti suretiyle metalin sünekliini azaltan alev ayarı hatası, yani sırasiyle alevin karbürleyici veya oksitleyici oluu, kırılganlıa neden olan azotun varlıı, boluklar, oksit girmeleri v.s. gibi kusurlar ibu çatlakların adî nedenlerini olutururlar. Çatlakların metalürjik nedenleri de üç esasa balanır: a) Sıvı halden itibaren souma koulları: Kaynakta çatlak, sıvı halden katı hale geçite metalin büzülmesi ile hasıl olur. Bu kusur özellikle kaynak dikiinin sonunda elektrodu anî olarak kaldırarak küçük bir boluu haiz az çok derin bir kraterin tekili ile meydana gelir. Kraterde çou zaman kıl çatlaı bulunur. Souma esnasında younluk artıı, yani metalde hacim azalması olur ki bu hal, kraterdeki boluu izah eder. Katılama sırasında kraterin gerisindeki diki kısmı hayli soumu durumda olup kraterin halâ sıvı haldeki metaline etki yapan büzülme kuvvetleri meydana çıkar. Dier taraftan kraterin ucunda ana metal geniler ve kaynak aız açıklıını açmaya meyleder; souma esnasında da bu açıklık ilk pozisyonuna döner. Herhangi bir önlemin alınmamı olması halinde aaıda zikredeceimiz üç sebebin müterek etkisi kaçınılmaz ekilde bu çatlaı meydana getirecektir: Bir kuvvetler younlama noktası tekil eden çekme boluunun oluması; Kraterin gerisinde katılamı diki kısmındaki büzülme gerilmeleri; Isınma sırasında kraterin önünde aız aralıının açılmasına balı gerilmeler. Kaynak aız açıklıı ne kadar fazla olursa kıl çatlakları o kadar önemli olur; bu açıklık 4-5 mm'yi geçince kıl çatlaının hasıl olma ihtimalleri çok artar. Keza elektrod anî olarak kaldırılıp sonda yıılan metal miktarı kaynak azı hacmine oranla çok az olursa yine bu çatlaklar KARBONLU VE ALAIMLI ÇELKLERN KAYNAI, Burhan Ouz, OERLIKON Yayını,

2 kolaylıkla meydana gelir. b) Ergimi bölgede doku deimeleri: Bu deimeler çou zaman kimyasal yapı deimesinden ileri gelir. Kaynak çubuu veya elektrodun cinsine göre meydana çıkabilen yarı-kırılgan veya kırılgan dokular, dikite hasıl olan kıl çatlaklarının kökenini tekil eder. Bu çatlaklar, ister uç uca, ister köe kaynaı olsun (ek. 37), ya u tipinde uzunlamasına veya g tipinde genilemesine olur. 'Ana metalin kalitesi bu kırılma balangıçlarını durdurmaya müsait deilse genilemesine çatlaklar iki yana, ana metalin içine devam edebilir (tip dg, ek. 37 sa). Yüksek kükürt ve fosforlu çeliklerde bu hale sık rastlanır. Su alan veya yan su alan yüksek karbonlu veya hafif alaımlı çeliklerin kaynaı, gerilmelerin önemine göre kıl çatlaı ile sonuçlanabilir. Köe kaynaklarında, üç eksenli gerilmeler daha fazla olduundan, çatlamaya hassasiyet de daha büyüktür. c) Çeliklerin sıcakta özellikleri: Ergimi metalin sıcakta özellikleri bu bölgenin çatlamaya meylini etkiler. 18 Cr - 8 Ni gibi bazı austenitik çelikler, krom ve nikelden yana daha zengin refrakter (atee dayanıklı) çeliklerin sıcakta özellikleri yetersiz olup bazı hallerde dendritler arası kıl çatlakları hasıl olur. Bunların meydana çıkıp çıkmamasının, az çok önemli miktarda bir ikinci ferritik fazın meydana çıkmasına balı olduu bilinir. Yüksek krom ve nikelli refrakter çeliklerden iki tip termik âletlerde kullanılır : 25 Cr-12 Ni ve 25 Cr-20 Ni. Bunlardan ikincisi daha austenitik karakterli olduundan çatlamaya daha müsaittir. Bu konulara ilerde ayrıntıları ile döneceiz. Keza, C ve Mn gibi gamma fazını gelitiren elementlerin kaybı veya difüze olmasa nedeniyle austenit taneleri etrafında bir martensit ebekesinin oluması, dolgu elektrodu halinde kullanılan % manganezli austenitik çeliklerin de çatlama hassasiyetini olumsuz yönde etkiler. Bu sebepten aırı su almayı tevik- etmek üzere pasolar arasında su püskürterek hızlı soutmaya bavurulur. Karbon ve manganez oranının azlıı nispetinde çatlama meyli fazla olur. Kıl çatlaklarını azaltmak veya önlemek için % 0,9-1,2 C ve % Mn gereklidir. Keza, mikro- KARBONLU VE ALAIMLI ÇELKLERN KAYNAI, Burhan Ouz, OERLIKON Yayını,

3 çatlakları önleme yolunda, austenitlemeyi tevik eden nikel ilâvesi de iyi sonuç veren bir çözüm yoludur. Birleme bölgesinde ergimi metale doru b tipi kıl çatlakları (ek. 37, sa), süneklii az ara alaımlarının olumasına atfedilir. Çok farklı iki çeliin heterogen (homogen olmayan) kaynaında ana metal elementlerinin ergimi bölge içine yayılması (difüzyonu) nıikroçatlaklar hasıl edebilir. B ANA METALN ÇATLAMASI Deime veya birleme bölgesinde hasıl olan kıl çatlakları çou zaman alçak sıcaklıkta, 200 C civarında ve bazen de kaynak ileminden bir kaç saat veya bir kaç gün sonra vaki olur. Bu soukta çatlamaya çou kez kaynaklı çeliin IEB'sinde veya bunun yakınında rastlanır. Bunun, bir süneklik azaltmasına uramı IEB'de, tespit zorlamalarıyla hidrojenin varlıının müterek etkisi altında gecikmi bir çatlama olduu sanılır. Ana metalde meydana gelen soukta çatlaklar, vaki oldukları yer, davranıları, ekil ve kökenleri itibariyle farklı ekilde adlandırılırlar. Genellikle bunlar, balama mekanizmalarına göre üç büyük kategoride toplanırlar. a) Tek pasolu kaynakta kökte, diki altında ve birleme yerinde çatlak; b) Çok pasolu kaynakta lameller kopma; c) Çok pasolu kaynakta ekil deitirme (deformasyon) nedeniyle çatlama (kök ve birleme yerinde çatlama. Tahribatsız muayenede sadece nokta eklinde görünür). (a) Grubunda çeliin bileiminin, hidrojen ve tespit zorlamalarının çok büyük etkisi vardır; (b) tipindeki çatlaklarda, saçın yüzeyinde yabancı madde (örnein Mn S) girmeleri ve tespit zorlamaları esas olup hidrojenin etkisi göreceli olarak az önemlidir; (c) tipi çatlaklar birleme yerinin ya da çok pasolu kaynaın kökünün, büyük ölçüde kaynak sırasında vaki olan bir büzülme ve sekil deitirmeden ileri gelen bir mahalli deformasyona uraması halinde vaki olurlar. Her ne kadar burada hidrojenin varlıı gerekli deilse de su almı IEB'nin süneklii önemlidir. Lameller kopma durumunun dıında, su almı IEB'nin süneklii, soukta çatlamanın balıca etkeni olup ana metalin kimyasal bileimiyle kaynaktan sonra souma hızına büyük ölçüde balıdır. Kimyasal bileimin etkisi normal olarak aaıda ayrıntılı olarak irdeleyeceimiz edeer karbon tarafından saptanır. Ana metalin kaynak kabiliyetinin esas kriterini tekil eden ve çeitli ekiller arzeden bu kusur, kaynaın reddedilmesine neden olur. Deime (transformasyon) bölgesindeki t tipi çatlaklar (ek. 37, sa) (toe cracks) çou zaman birleme yeri çatlakları gibi (tip b) (root cracks) yüzeye çıkarlar, buna karılık diki altı çatlakları (da tipi) (underbead cracks) çou zaman mevziî kalır ve nadiren yüzeye çıkar. Dikey (tip d) çatlaklar (vertical cracks) yine ana metal içinde olup daha seyrek görülür; bunlar metalin strüktür deimelerine balanırlar. Ana metalin zayıf olması veya fazla yüksek gerilmeler (kalın saçlar) sebebiyle çou zaman çatlaına balı olarak devam KARBONLU VE ALAIMLI ÇELKLERN KAYNAI, Burhan Ouz, OERLIKON Yayını,

4 eden dg çatlakları hasıl olur. Belli bir birlemede çou zaman hep aynı tip çatlaklar meydana gelir. Deime bölgesi, gerilmelerle birlikte, martensit gibi kırılgan dokuları içeriyorsa çatlaik t veya de veya b tipinde olur. Bu sonuncular, ara dokuların olumasına elverili heterogen birlemelerde daha sık görülür. Gerilmeli veya gerilmesiz yaygınlamı korozyon, paslanmaz çeliklerde kristallerarası korozyon, parçanın kalınlıını tehlikeli ekilde azaltan abrazyon, saçtaki imalât kusurları, haddeleme gerilmelerinin kalması, mekanik gerilmeler vs. bu çatlakların adî nedenlerini tekil ederler. Ana metalde çatlakların metalürjik nedenleri burada da üç esasa dayanır. a Ana metalin kimyasal bileii Havada souma ile su alma dokuları verebilen bütün çelikler, deime bölgesinde çatlamalara çok hassastırlar; bu nedenle bir çok yüksek karbonlu veya alaımlı çeliin kaynak kabiliyeti çok azdır. Buna karılık austenitik çeliklerde bu tip çatlaklara çok az rastlanır. ngotun katılaması esnasında su alan element toplanma (segregasyon) alanları tekil eden C-Mn çelikleri gibi bazı çelikler, çatlamaya hassas olabilirler. Bu sakıncayı önlemek için saçın 1280 C'da normalizasyonla tamamen homogen hale getirilmesi gerekir. Karbon, metalin sıcakta sünekliini etkilediinden bu element oranının artması çeliin hızla kınlganlaması sonucuna götürür. Kükürt de metalin çatlamaya hassasiyetini artırır. Olumsuz etkisi manganez ilâvesiyle telâfi edilir. Çelikteki karbon oranı ne kadar yüksekse kükürtün etkisi o kadar fazla kendini hissettirir. Mutat konstrüksiyon çeliklerinde, tenasite ve lameller kopmaya mukavemeti artırma ve pipeline'lar için çeliklerde lameller segregasyonlar düzeyinde hidrojenin neden olduu çatlamalardan kaçınmak amacıyla genel olarak kükürt oranını düürme eilimi vardır. Bununla birlikte alçak kükürt oranlı çelikler IEB'de soukta çatlamaya duyarlılıklarıyla bilinirler. Bu özel duyarlılık (hassasiyet), MnS'den yana fakir çeliklerin artan su alma kabiliyetine ya da manganez sülfürü girileri tarafından hidrojenin engellenmesinin azaltılmasına atfedilir. Hirai ve arkadaları, alüminyumla desokside edilmi St 50 ve St 60 çeliklerinden Japon JIS-y (Tekken) tipinde deney çubuklarının dibinde çatlamayı önlemek için gerekli ön ısıtma sıcaklıı üzerinde kükürt oranının etkisini tetkik etmilerdir. Baka alaım elementlerinin deiik oranlarının etkisini telâfi etmek üzere aaıdaki hesaba bavurulmutur: T = T o (gözlenen) T o (öngörülen) Burada T o (gözlenen) = ön ısıtma kritik sıcaklıının gözlenmi deeri olup T o (öngörülen) = 1440 Pw Pw = P cm + H D / 60 + h / 600 Burada P cm, s. 89'da verilen (7) formülündeki edeer karbondur. Ayrıca h = saç kalınlıı, mm; H D (ml/100 gr.), 100 gr. kaynak metali baına yayılabilen hidrojen oranı (JIS Z 3113'e uygun olarak, gliserinin yer deitirmesi yöntemiyle saptanmı) dır. Bu deney sonuçlarından, her ne kadar gözlenen deerler hayli daınık iseler de ön ısıtma KARBONLU VE ALAIMLI ÇELKLERN KAYNAI, Burhan Ouz, OERLIKON Yayını,

5 sıcaklıının çok düük kükürt oranlı çelikler (S = % 0,002 ilâ 0,007) için daha yüksek olduu anlaılıyor. b Hidrojenin varlıı Alt tabakada veya birleme bölgesinde çatlama (root cracks) üzerine hidrojenin etkisi tespit edilmitir. Hidrojen çıkarabilen maddelerle örtülü bir ferritik elektrodla yapılan kaynaklarda dikie paralel olarak gelien çatlaklar en sert bölgede hasıl olur. Hidrojen nedeniyle çatlama 200 C civarında kırılganlamanın klâsik tipidir. Dikiler çıplak elektrod veya örtüsü ne selülöz ne de nem tutucu maddeler içeren Cr-Ni (18Cr-8Ni) austenitik elektrodlar veya 400 ilâ 500 C'a kurutulmu elektrodlarla tekil edildiinde alt tabaka çatlaklarından kaçınılabilir. Hidrojen atomları çeliin kristal ebekesi arasına yayılır, metal tamamen souyunca fazla doymu hale gelirler. Katı eriyikten ihraç edilen hidrojen atomları, metal içinde erimeyen H 2 molekülleri halinde anî olarak bileir ve kristal ebekesi içinde çelii mevziî olarak çatlatan çok yüksek basınçlar hasıl ederler. c ç gerilmelerin meydana gelii Kaynak devresinin ısıl gradieni iki eksenli ve özellikle kalın cidarlarda üç eksenli global gerilmeler hasıl eder. Keza strüktür (doku) deimeleri de mevziî gerilmeler meydana getirir. Parça kenarlarının tespiti suretile kaynak ısıl devresinin etkisi altında ve hidrojenin varlıı ile gerilme meydana getirilmesi çeliin fevkalâde kırılgan olmasıyla sonuçlanır. Bir kaynak souma esnasında çatlamamısa uygulanacak en iyi ısıl ilem, sadece gerilmeyi yok etmekle kalmayıp hidrojen kaçıını da kolaylatıran, kalınlıa göre 2 ilâ 4 saat süreyle 650 C'da bir gerilim giderme tavlamasıdır. Martensit oluması sonucunda a demirinin kübik ebekesinde bir ekil deimesi ile birlikte çok önemli gerilimler oluur ve bunlar bu bilekenin sertlik ve kırılganlıının kökenini tekil eder. Deime (transformasyon) bölgesinde martensitin varlıı,hidrojen karısında süneklik azalmasıyla ana metalin alt tabakasını Özellikle gevrek hale getirir. Ana metalde doku deimelerinin belirlenmesi için,seçilen kriter alt tabaka sertliidir. Bu deneyde çeliin kaynaklanabilirlii üzerine sonuçlar çıkarılamazsa da belki bir çelik cinsi için alt tabaka sertlik daılmasıyla çatlamaya hassasiyet arasında bir iliki kurulabilir. ek. 38 a ve b bu deneye iki örnek tekil ederler. Karbon ve mangenezin, ve özellikle karbonun, alt tabakada çatlama üzerinde ciddi etkisi vardır. C-Mn çeliklerinde karbon oranı yükseldikçe, alt tabakanın çatlamaya hassasiyeti artar. Aynı karbon oranında manganez oranı artarsa, çatlama üzerindeki etkisi belirgin ekilde azalır. Silisyumun etkisi de manganezinki gibidir C ÇATLAMALARIN ÖNLENMES a) Kraterde çatlamalar Münasip bir ön ısıtma ile souma hızı yavalatılarak kraterin gerisindeki kaynak KARBONLU VE ALAIMLI ÇELKLERN KAYNAI, Burhan Ouz, OERLIKON Yayını,

6 dikiinde gerilmeler azaltılır; kaynak azı aralıı azaltılarak dudak açıklıının etkisi azaltılır; daha çok metal yıılır veya daha uzun bir ergime ile krater beslenir ve bazen de hafif bir geriye dönü uygulanır. b) Ana metalde çatlamalar Bazı bazik elektrodlar gibi düük hidrojenli elektrodlar kullanılır. Aynı bir elektrodda, çapın büyümesinin etkisi olumludur: arkın, kaynak dikii uzunluk birimi baına kalorifik enerjisi KARBONLU VE ALAIMLI ÇELKLERN KAYNAI, Burhan Ouz, OERLIKON Yayını,

7 artar. Çatlamaya hassasiyet KJ/cm'de bir asgariden geçer. Austenitik çekirdekli (18Cr-8Ni) elektrodun kullanılması da çok elverilidir zira ergimi austenitik metal daha çok moleküler hidrojen erittiinden alt tabakaya yayılması düünülen hidrojeni durdurur. Ferritik elektrodlarla çatlayan çeliklerde austenitik elektrod kullanılması, birleme ve deime bölgelerindeki mikroçatlakları yok etmek için bir çare olabilir; kuvvetle su alan veya kendiliinden su alan çeliklerin (zırh çelikleri) austenitik elektrodlarla kaynaı klasik örnektir. Parçaların ön ısıtması souma devresini azaltıp deime bölgesinin çatlaklarını önlemede en etkili önlemdir. Ön ısıtma birçok avantaj arzeder : a) Doku deimelerinin önemini, bunları denge dokularına doru kaydırarak azaltır; böylece bu deimelerden doan mevziî gerilmeler bir ölçüde azalır; b) çatlamaların ilk nedeni olan hidrojenin yayılmasını, ve aynı zamanda dier gazlrın kaçmasını kolaylatırır ve böylece boluk teekkülünü azaltır veya önler. Genel olarak ana çelik ne kadar fazla su alır cinstense ön ısıtma sıcaklıı o kadar yüksek olmalıdır. Çatlamaya hassasiyet sadece souma hızına balı olmayıp Özellikle ibu çatlamaların vaki olduu 150 ile 120 C sıcaklıkları arasından geçi hızına balıdır. Aaıdaki tablo bu konuda yeterli verir. Bazik elektrod çapı cm 2 baına C arasından geçi süresi (mm) mikroçatlak sayısı 3,25 2, ve l00 C'ta ön ısıtma ,5 75 Bugüne kadar deneysel olarak saptanan ön ısıtma sıcaklıı, son çalımalar sayesinde kimyasal bileim ve birlemelerin gerçekletirilmesindeki sair faktörlere (birleme ekli, elektrodların cins ve çapı, kalınlık vs.) balı olarak tayin edilebilmektedir. 200 ile 150 C arasındaki souma hızı, belirli bir «kritik hız» a balı. plarak çatlama probleminde en öndeki etkendir. Yukarda söylediimiz gibi, elektrodun etkisi çapıyla deil, zaman birimi içinde ortaya koyduu termik enerjiyledir. Bu enerji Q = EI t ile ifade edilir. Burada E = arkın gerilimi, volt I =akım iddeti amper KARBONLU VE ALAIMLI ÇELKLERN KAYNAI, Burhan Ouz, OERLIKON Yayını,

8 t = elektrodun ergime süresi. Kaynak santimetresi baına joule veya cm baına watt-saniye olarak ifade edildiinde termik enerji EI 60 Q = (1) olur ki burada l, cm/dak cinsinden dakikada çekilen diki uzunluudur. l Örnein 6 mm çapında bir elektrodla, 250 A akım iddeti ve doruca elektrod üzerinde ölçülen ark gerilimi 30 V olmak üzere 20 cm/dak'lık bir kaynak hızı ile enerji Q = = 20 22,5 KJ olur. Aynı kalorifik enerjiyi haiz iki ark, (l) denklemindeki faktörlerin önemine göre çok farklı etkiler yaratabilir. Aynı bir ark enerjisi için nüfuziyet, kaynak hızı île artar. Buna karılık alt tabakada deime bölgesinin kalınlıı ilerleme hızı azaldıında iyice artar. Ana çeliin aynı bir kalınlıı ve ortaya konan aynı enerji için souma hızı, ön ısıtma sıcaklıı arttıkça, çok çabuk azalır. Saçlar ne kadar kalın olursa souma hızı da o kadar artar. D EDEER KARBON KAVRAMI Bazı aratırıcılar, doku deimeleri ile deien alt tabaka sertliklerini çeliin kimyasal bileimine balamılar, bunun için de her elemente karbona göre bir katsayı tanımılardır. William5 ve arkadaları, edeer karbon için teklif ettikleri Mn Si C = C + + (1) 4 4 ifadesine alt tabaka çatlamalarının ortaya çıkmasını balamılardır. Cottrell ve Bradstreed de [C] için aaıdaki ifadeyi önermilerdir: [ C] [ ] Mn Ni Cr + Mo + V = C (2) Séférian, aynı martensitik deime sıcaklıını haiz iki çeliin aynı su alma kabiliyetini, ve dolayısıyla, aynı metalürjik kaynak kabiliyetini haiz oldukları varsayımından hareket ederek [C] için bir denklem teklif ediyor. Karbon oranı % 0,10 ilâ 1 olan çeliklerde M s ( C) martensitik deime sıcaklıının karbona nazaran deimesi az çok lineer olup M s = [C] % (3) ile ifade edilir. Çelikteki ilâve elementler, bir edeerlik katsayısı altında, M s 'in durumuna müdahale ederler öyleki M s = [360 C + 40 (Mn + Cr) + 20 Ni + 28 Mo] (4) olur. Bu formüller sadece, tavlı halde ferritik karakterlerini muhafaza eden hafif alaımlı çelikler için geçerlidir. Aynı M s 'i haiz iki çeliin aynı su alma kabiliyetini haiz oldukları kabul edilirse (3) ve (4) KARBONLU VE ALAIMLI ÇELKLERN KAYNAI, Burhan Ouz, OERLIKON Yayını,

9 denklemleri eitlenebilir ve buradan Özel çeliin edeer karbonu bulunur: 360 [C] = 360 C + 40 (Mn + Cr) + 20 Ni + 28 Mo % 0,15 C; % 0,80 Mn; % 4,6 Cr ve % 0,6 Mo'li bir çelikle aynı su alma kabiliyetini haiz bir karbonlu çelik 360 [C] = (360x0,15) + (40x5,4) + ( 28x0,6) eitliinden bulunur. Buradan [C] = 0,80 Bu itibarla % 0,80 C'lu bir çelik yukarda bileimi verilmi olanla aynı su alma kabiliyetini, ve dolayısıyla, aynı metalürjik kaynak kabiliyetini haiz olacaktır. Bu çelik klâsik yolla pratik olarak kaynak edilemez. Onu çatlatmadan kaynak edebilmek için ön ısıtma gerekecektir. Aaıda bu ön ısıtma sıcaklıınm nasıl hesap edileceini göreceiz. IEB'nin, azami sertliini ya da ana malzemenin soukta çatlamaya hassasiyetini önceden görebilmek bakımdan çok önemli olan edeer karbon için daha birçok deneysel formül önerilmitir. Bunlardan bazılarını verelim. Ceq formülü : CE formülü Si Mn Ni Cr Mo V C = C (5) [ ] Mn Cu Ni Cr Mo V C = C (6) [ ] Bu formüller karbon oranı göreceli olarak yüksek (C % 0,18 veya % 0,20) ve çekme mukaveti de yaklaık 40 kgf/mm 2 ile 70 kgf/mm 2 arasında deien çelikler için saptanmıtır. Bu itibarla, daha düük karbonlu (C % 0,17) ve çekme mukavemeti de yaklaık 40 kgf/mm 2 ile 90 kgf/mm 2 arasında deien çelikler için saptanmı Ito and Bessyo formülü tercih ediliyor: Si Mn Cu Ni Cr Mo V = (7) [ C] C B Bu (7) formülü, kökte çatlama deneyleri (JIS-y, tip Tekken) ile elde edilmi çatlama yüzdeleri deerleri arasında öbürlerine göre çok daha uygun iliki kurmak olanaını salamaktadır. Son yıllarda Yurioka ve arkadaları, (6) ve (7) formüllerini, karbon oranının fonksiyonu olan bir A düzeltme katsayısıyla çarparak tek bir formül içinde toplamak suretiyle geni bir karbon oranı yelpazesi içindeki çelikler için CEN formülünü ortaya koymulardır : Si 24 Mn 6 Cu 15 [ C] = C + A B A'nın deerleri de, çeliin karbon oranına göre öyledir: C % 0 0,08 0,12 0,16 0,20 0,26 A 0,500 0,584 0,750 0,916 0,980 0,998 Bu (8) formülü, kökte çatlama deneyleriyle elde edilmi çatlama yüzdeleri deerleri KARBONLU VE ALAIMLI ÇELKLERN KAYNAI, Burhan Ouz, OERLIKON Yayını, Ni 20 Cr 5 Mo 5 Nb 5 V 5 (8)

10 arasında en uygun ilikiyi (% r) salamaktadır : (6) : r = % 78,1 (7) : r = % 84,9 (8) : r = % 91,1 Deniz ina, bayındırlık, basınçlı kaplar, nükleer ve hidro-elektrik santrallar, açık deniz (offshore) inaatı, pipeline'ler, stoklama depolan ve endüstriyel makinalar sektörlerine hergün daha yüksek.kalite düzeyinde çelik aranmaktadır. Örnein deniz (tekne) ina ilerinde saçlar için daha yüksek bir mukavemet, daha düük bir edeer karbon, daha yüksek bir enerji girili daha üstün kaynak kabiliyeti istenmektedir. Deniz aırı petrol platformlarında, konstrüksiyon saçları çok daha kalın, lameller kopmalara dayanıklı, daha düük edeer karbonlu, daha yüksek tenasiteli ve IEB'de alçak sıcaklıklarda yeterli CTOD (kritik çatlak açıklıı yer deitirmesi) yı haiz olacaklardır. Alçak sıcaklıkta çalıacak alüminyumla desokside edilmi çeliklerin kimyasal bileimi ile bu çeliklerin birleme bölgesinin kritik CTOD deeri arasındaki iliki hususunda aaıdaki sonuçlara varılmıtır: a) Genel kaide olarak, ana metalin mukavemeti arttıkça CTOD nin deeri azalır. b) Alçak bir edeer karbon ile düük karbon ve manganez oranlan, CTOD'nin deerini yükseltmektedir. c) Nikel ve molibdenin birlikte ilâvesi ana metalin mukavemetini artırabilir; buna karılık CTOD'nin deeri, bu artıa göre az düer. d) çyapısal sertleme olayını tevik eden nicbium, vanadium ve baka elementler, CTOD deerini düürme eilimindedirler. e) Azot oranı ne kadar az olursa CTOD deeri o denli memnunluk verici olur. Alüminyum ve fosforun alıılmı oranlarının CTOD deeri üzerinde etkisi yoktur. E ÖN ISITMA SICAKLIININ TAYN British Welding Research Assodation (B.W.R.A) metodunda yukarda adı geçen COTTRELL ve BRADSTREET, [C] edeer karbonu ile dahil olan elementlerin kimyasal bileimi; T.S.N. termik önem sayısı (Thermal Severity Number) ile ifade edilen birleme ekli, parçaların boyutları; elektrodların çap ve cinsi gibi bütün faktörleri hesaba katmılardır. Ezcümle a) Yukardaki (2) formülü ile belirlenen edeer karbona A,B,C,... harfleriyle iaretlenen bir kaynak kabiliyet endisi tekabül eder; bu endis, bazik veya rutil elektrod kullanıldıına göre dei- ir. b) Birlemenin ekli, parçaların boyutları T.S.N. sayısını tayin etme imkânını verir. Isıya iki daılma yolu arzeden bir birleme (uç uca kaynak) 2 katsayısını; üç daılma yolu arzeden birleme (açı kaynaı) 3 katsayısını; dört daılma yolu arzeden haçvari birleme de 4 katsayısını haizdir. Kalınlık birimi 6 mm (1/4 inç)dir. T.S.N. sayısı bu ısı daılım katsayısı ile 6'mn bir katı olacak kalınlık faktörünü çarparak bulunur. Örnein uç uca kaynak edilmi 6 mm kalınlıkta iki saç için T.S.N. = 2 olur. Yine uç uca KARBONLU VE ALAIMLI ÇELKLERN KAYNAI, Burhan Ouz, OERLIKON Yayını,

11 kaynak edilmi 24 mm'lik saçlarda 24 T. S. N = 2 = ve 12 mm'lik iki saçın açı kaynaında T. S. N = 3 = mm'lik bir plâka üzerine bir tarafa 18, dier tarafa 12 mm'lik saçların hacvari kaynaında T.S.N. = 13 olur. Aaıdaki tablo bazı klâsik örnekler için T.S.N.'leri verir. KARBONLU VE ALAIMLI ÇELKLERN KAYNAI, Burhan Ouz, OERLIKON Yayını,

12 KAYNAK KABLYET ENDS [C] Edeer karbon Rutil elektrodla Bazik kaynakta elektrodla kaynakta Kaynak kabiliyeti endisini gösteren harf 0,20'ye kadar 0,21 ilâ 0,23 0,24 ilâ 0,27 0,28 ilâ 0,32 0,33 ilâ 0,38 0,39 ilâ 0,45 > 0,45 0,25'e kadar 0,26 ilâ 0,30 0,31 ilâ 0,35 0,36 ilâ 0,40 0,41 ilâ 0,45 0,46 ilâ 0,50 > 0,50 A B C D E F G Aaıdaki tablo T.S.N, edeer karbondan çıkarılan kaynak kabiliyeti endisi (2 denkleminden) ve elektrod çapının fonksiyonu olarak ön ısıtma sıcaklıklarını verir. KARBONLU VE ALAIMLI ÇELKLERN KAYNAI, Burhan Ouz, OERLIKON Yayını,

13 Bazik elektrod için kaynak kabiliyeti endisi E olacaktır. T.S.N. = 4. Tablodan, 3,25 φ elektrodla 125 C, 4 φ elektrodla 75 C'lık ön ısıtmaya gerek olduu, daha büyük çapta elektrodlar için ön ısıtmaya gerek olmadıı görülür. Rutil elektrod kullanılması halinde yine aynı T.S.N. = 4 için kaynak kabiliyeti endisi F olduundan 3,25 φ elektrod için ön ısıtma 175 C, 4 φ elektrod için 125 C ve 5 φ elektrod için de 75 C olacaktır. Séférian, çeitli hafif alaımlı çelikler üzerindeki aratırma ve alt tabaka sertlii tahkikleri sonucunda T p ön ısıtma sıcaklıı için T p = 350 [ C ] 0, 25 formülünü veriyor. Burada [C] = toplam edeer karbondur. [C] = [C] c + [C] e [C] c = kimyasal edeer karbon (çeliin kimyasal bileiminden); [C] e = saç kalınlıklarına balı kalınlık edeer karbon. Adi çeliklerin kaynak kabiliyeti için 0,25 oranı karbonun üst sınırına tekabül eder. Yukarda tarif edildii gibi kimyasal edeer karbon 360 [C] e = 360 C + 40 (Mn + Cr) + 20 Ni + 28 Mo dir. Kalınlık edeer karbonu bir taraftan saç kalınlıına balı olduu kadir çeliin su alma kabiliyetine, dolayısıyla kimyasal edeer karbona da balıdır. yakındır. [C] e = 0,005 e [C] c e = kalınlık (mm). Kalınlık konstantı deneysel olarak tayin edilmitir. Buradan Yukardaki örnei ele alırsak (e = 12 mm) [C] = [C] c (1 + 0,005 e) bulunur. 360 [C] c = (360 0,25) + 40 (0,8.+ 1) + (28 0,25) [C] c = 0,46 [C] =0,46 (1 + 0,005 12) = 0,48 Burada da T P = 350 0,48 0, 25 = 170 C bulunur ki netice B.W.R.A.'nınkilere çok Aaıdaki diyagram kimyasal edeer karbonla saçların kalınlıının fonksiyonu olarak ön ısıtma sıcaklıklarını verir (Séférian). KARBONLU VE ALAIMLI ÇELKLERN KAYNAI, Burhan Ouz, OERLIKON Yayını,

14 KARBONLU VE ALAIMLI ÇELKLERN KAYNAI, Burhan Ouz, OERLIKON Yayını,