IX KROMLU ÇELKLER GENEL ÖZELLKLER

Transkript

1 IX KROMLU ÇELKLER GENEL ÖZELLKLER Burada bahis konusu olan çelikler % 3 ilâ 30 krom içerenlerdir. Saf kromlu çeliklerde bazen az oranda nikel, tungsten, molibden, alüminyum, selenium veya azot bulunur. Saf kromlu çelikler, austenitik doku hasıl etmeye veya özellikleri deitirmeye yetecek miktarda nikel içerenlerden farklıdırlar. Aaıdaki tablolarda, ASIM ve AISI (American Iron and Steel Institute) sınıflandırmalarına göre % 3 30 kromlu çeliklerin bileimleriyle bunların mekanik özellikleri görülür. Kaynak bakımından % 0,07 ilâ % karbonlu kromlu çelikler iki ana gruba ayrılabilir: sertleenler ve sertlemeyenler. Sertleen grubundakiler % 3-10 kromlu, molibdenli çelikler olup bunlar esas itibariyle bainitiktir; martensitik çeliklerde % 10 ilâ 14 krom bulunur. Bu çeliklerin hepsi havada sertleme nitelii ile soumada daılma deimeleri arz eder. Daılma deimeleri genellikle bainit ve/veya martensitin yanısıra bir miktar ferrit ve perlit ile sonuçlanır. Sertlemeyenler grubundaki çelikler ferritik olur, % 18'den 30'a kadar krom içerirler. Bunlar, kaynak sıcaklıından itibaren hızlı soutulsalar dahi sertlemezler zira normal karbon oranı ile bunlarda genellikle kritik deime olmaz. Bu iki grup arasında % 14 ilâ 18 krom içerip kısmen martensitik, kısmen de ferritik olan ve tutumu karbon oranına göre krom miktarına balı olan bir çelikler serisi bulunur. Sıcaklık altında çalıan çeliklerin ASTM ve DIN normları kıyaslamasını yapmak da çok yararlı olacaktır. Aaıdaki tabloda boru, kaba saç, dökme parça ve döme parçalar için bu her ikisinde geçerli normlar verilmitir. Alman normunda geçerli DIN No.su mevcut deilse, (Verlag der Technische Ueberwachungsverein) Werkstoffblâtter leri, bu da yoksa SEW (Stahl-Eisen-Werkstoffiblatter) lere bavurulur. Bunda bazı zorluklar kaçınılmaz olduundan bazı hususları saptamakla yetineceiz. Bazı çelik tipleri, örnein + V; 1,25 Cr + 1 Mo + V ve Cr Mo W V 12 1 çelikleri sadece Alman normunda bulunup Amerikan normunda görülmez. Buna karılık 1 Cr + ; 2 Cr + ; 3 Cr + 1 Mo ve 7 Cr ;+ çelikleri sadece ASTM da normlandırılmıtır. Bunun yanısıra Amerikan normunda göze çarpan bir husus, aynı bir alaımı tipi ve belli bir ürün ekli için genellikle iki ve bazen de sekize kadar nüansı içine almı olmasıdır. Alman normunda sadece ; 1,25+ ve 2,25 Cr + 1 Mo çelikleri her dört tip üründe bulunmaktadır. Çounlukla tek bir çelik veya bir ürün tipi sadece malzeme föyü ile temsil edilmekte olup sözü edilen malzeme föyü tek bir çelik üreticisi için geçerli olabilmektedir. KARBONLU VE ALAIMLI ÇELKLERN KAYNAI, Burhan Ouz, OERLIKON Yayını,

2 Kromlu Çeliklerin Kimyasal Bileimi ASTM veya AISI tip no Kimyasal Bileim. % C. max Mn, alanı veya max. Si. alanı veya max. p. max s. max Cr. alanı Dier elementler A213-T21 0,50 2,75-3,25 0,80- Mo A213-T5 0,50 4,00-6,00 0,45-0,65 Mo A213-T13-2,00 4,00-6,00 0,45-0,65 Mo A213-T7 0,50-6,00-8,00 0,45-0,65 Mo A213-T9 0,50-6,00-8,00 0,90-1,10 Mo 502 0,10 0,50 4,00-6, ,50-13, ,08 11,50-13,00 0,10-0,30 Al ,50-13, ,50-13,00 1,25-2,50 Ni 430 0,12 14,00-18, ,20 15,00-17,00 1,25-2,50 Ni 442 0,20 18,00-23, ,20 18,00-23,00 0, Cu 446 0,35 23,00-27, max.n ASTM veya AISI no Min. kopma Min. akma 50mm(2") Brinell sertlii mukavemeti sınırı üzerinden kopma (max) kg/mm2 kg/mm 2 uzaması (min.) % A 213-T A 213-T A213-T A213-T A213-T KARBONLU VE ALAIMLI ÇELKLERN KAYNAI, Burhan Ouz, OERLIKON Yayını,

3 Boru Kaba saç Dökme parça Döme parça Malzeme ASler DIN ASTM DIN DIN ASTM DIN ASTM TM A 161,A 209 A 204 A 217 A 250,A A A 352 A ,81 A 533 A 348 A V 1 Cr + 1,25 Cr + 1,25 Cr + 1 Mo+V 2 Cr + 2,25 Cr + 1 Mo 3 Cr + 1 Mo 5 Cr + 7 Cr + CrMo WV 12 1 A 199,A 200 A 369 A 199,A213 A 335,A 369 A426 A 199,A 200 A 199,A 200 A 199,A A , , , ,5-58 SEW A 387 A A 387 A A 387 A ,80 SEW A 217 A 389 A 217 A 487 A , , ,77 A 336 A 541,A 336 A 357,A 541 A 336 A 336 A ,082 Federal Almanya'da basınçlı kaplar ve basınçla yüklenmi aksamın yorumlanması kaide olarak AD (Arbeitsgemeinschaft Druckbehâlter), TRG (Technische Regeln Druckgase) ve TED (Technische Regeln für Dampfkessel) tarafından saptanmıtır. A.B.D. ve Kanada illerinde geçerli olan standard ASME (American Society of Mechanical Engineers)'in «Cases of ASME Boiler and Pressure Vessel Code, Cases 1592» dır. Kaynaklı basınçlı kaplar ve basınca tabi aksam için AD -Merkblatt BO'da paragraf 6.5'ın saptamaları geçerlidir : «Konstrüksiyon parçalarında tam olarak yüklenmi ve zaman durum mukavemetinin yardımıyla hesap edilecek olan kaynak dikileri, ana malzemelerin mukavemet tanımlama deerlerinin % 20'si üzerinden hesaplanacaklardır zira kaynaklı birlemelerde zaman durum deeri önde gelmektedir». Burada özellikle vurgulanması gereken husus, bu paragrafa göre tamamen yüklenmi kaynak dikilerinin, kaynaklı birlemenin zaman durum deeri elde bulunduu halde, sadece ana malzemenin zaman durum mukavemet deerleriyle hesaplanmasına izin verildiidir. KARBONLU VE ALAIMLI ÇELKLERN KAYNAI, Burhan Ouz, OERLIKON Yayını,

4 ASME - Code Sec. VIII. Div 1 (Appendix P) ye göre, zaman durum alanının altında sıcaklıklar için (R m ) çekme mukavemeti gibi R p0,2 ) 0,2 akma sınırı da, aaıdaki deerlerin en küçüü esas alınmak üzere, saptanacaktır : (1) 0,25 x R m oda sıcaklıında (2) 0,25 x R m iletme sıcaklıında (3) 0,66 x Rp O, 2 oda sıcaklıında (4) 0,66 x Rp O, 2 iletme sıcaklıında Zaman durum alanında hem saatte % 0,1 zaman uzama sınırı, hem de saat için zaman durum mukavemeti (Rm/10 5 ), aaıdaki üç deerin en küçüü esas alınmak üzere, saptanacaktır : (1) saatte % 0,1 zaman uzama sınırı (2) 0,67 x R m /10 5 (ortalama deer) (3) 0,80 x R m /10 5 (asgari deer) Alman ve Amerikan normlarında hesap gerilmeleri her zaman birbirlerini tutmamaktadır. ek. 53, bunu göstermektedir: 1 erisi, Vd TÜV malzeme föyünde, sıcaklıa göre akma sınırı asgari deerlerinin seyrini verir. 2 erisi, yine aynı föye göre saat için zaman durum mukavemet deerlerini verir. Bu deerler, Vd TÜV malzeme föyünün deyimine göre «buraya kadar ele alınmı alanın ortalama deerleri» olup Vd TÜV föylerinin çounda «bu ele alınmı alanın alt sınırının, verilen sıcaklıklarda ve bahis konusu çelik tipi için, verilmi ortalama deerin % 20 kadar altında bulunduu» açıkça ifade edilmektedir. Zaman durum mukavemet alanında hesap deerine bu ek indirim ek. 53'de dikkate alınmamıtır. Z noktası sıcaklık alanını bölmektedir: Tz sıcaklıının altında, akma veya uzama sınırlarıyla; bu sıcaklıın üstünde, zaman durum mukavemeti ile hesap edilecektir. 3 erisi, S = 1,5 emniyet katsayısiyle azaltılmı sıcak akma sınırlarını, yani akma sınır alanında hesap gerilmelerini verir. 4 erisi yine aynı ekilde zaman durum mukavemet alanında uygun hesap gerilmelerini gösteriyor. Basınçlı kabın tam yüklenmi bir kaynak dikiini haiz olması halinde müsaade edilen gerilmeler % 20 oranında azaltılacaktır. ek. 53'de 5 erisi bunu gösterir. Aynı çeliin ASME Code'ında geçerli hesap gerilmeleri 6 erisince verilmitir. KARBONLU VE ALAIMLI ÇELKLERN KAYNAI, Burhan Ouz, OERLIKON Yayını,

5 Bu esaslara göre basınca yüklemi aksamın cidar kalınlıı hesaplan, T z sıcaklıının altında ASME'de, AD kaidesine göre KARBONLU VE ALAIMLI ÇELKLERN KAYNAI, Burhan Ouz, OERLIKON Yayını,

6 Vd TÜV - MB /1 ve AWS D 'e göre önerilen kaynak ilâve malzemeleri Ana malzemenin alaım tipi C-Mn Mo Mo-V CrMo1 CrMolV CrMo2 CrMo5 CrMo9 Cr Mo WV12 Mo C-Mn Mo Mo - Mo - Mo - - TÜV C-Mn Mo - Mo - Mo Mo Mo - AWS MoV Mo-V C-Mn - MoV CrMo1 Cr MolV CrMo CrMoW V12 Ni Cr Fe TÜV AWS Cr Mo 1 C-Mn Mo CrMo1 CrMo1 CrMo1 CrMol TÜV C-Mn Mo - CrMo1 - CrMol CrMol CrMol - AWS Cr Mo 1 Cr Mo 1 V V Cr - CrMo1V CrMo1 CrMolV CrMo2 - - MoWV1 TÜV 2 Ni Cr Fe AWS Cr Mo 2 C-Mn Mo CrMo2 CrMo1 CrMo CrMo2 CrMo 2 CrMoW V12 Ni TÜV Cr Fe C-Mn Mo - CrMo1 - CrMo2 CrMo2 CrMo2 - AWS Cr Mo 5 1) TÜV C-Mn Mo _ CrMo1 CrMo2 CrMo 5 CrMo 5 - AWS Cr Mo 9 2) TÜV C-Mn Mo - CrMo1 - CrMo 2 CrMo 5 Ni Cr Fe - AWS Cr MoWV 12 MoV CrMoWV1 2 CrNFe CrMolV CrMoWV1 2 Ni Cr Fe CrM CrMoW V12 Ni Cr Fe CrMoW Vl2 Ni Cr Fe TÜV AWS % 5 ilâ 20 kadar daha büyük sonuç vermektedir. Oysa ki ASME -Code'a göre, zaman durum mukavemet alanında cidar kalınlıı AD kaidesine göre bulunandan daima daha azdır. 5 erisinde verilmi müsaade edilen gerilmelerin gerçekte % 20 oranında azaltılmasının gerektiini, 2 erisinin asgari deil, ortalama deerleri verdiini bir kez daha vurgulayalım. KARBONLU VE ALAIMLI ÇELKLERN KAYNAI, Burhan Ouz, OERLIKON Yayını,

7 Kromlu çeliklerin uygulama alanı geni olup bunlar özellikle oksitlenme ve korozyona mukavemet için kullanılırlar: çalıma sıcaklıına ve korozif çevreye göre çelik seçilir. Oksitlenmeye mukavemet krom oranı ile artar. % 3 ilâ 10 kromlu tipler, kaide olarak, % 0,50'den % 1,5'a kadar deien molibden içerirler; böylece sürünme mukavemeti artırılıp menevi gevreklemesi önlenir. Bunlar geni ölçüde yüksek sıcaklıklarda, özellikle oksitlenme ve korozyonun nispeten ılımlı olduu petrol rafinerilerinde kullanılırlar. % 3 ilâ 5 'krom, % 0,5 ilâ 1 molibdenli tip, daha az ölçüde olmakla beraber, buhar kazanlarında ve 625 C'a kadar buharlı santralların boru tesisatında kullanılır. Her ne kadar bu uygulamalarda krom, oksitlenme mukavemeti yaratıyorsa da kaynak ve ısıdan etkilenmi bölgenin grafitleme tehlikesini küresellemi veya stabil karbür dokusu hasıl ederek önlemektedir. Bu grafitlemeye bazı krom-molibden çeliklerinde rastlanır. Ana malzemenin alaım tipi Kaynaktan Sonra Isıl lem çin Önerilen Tavlama Sıcaklıı -MB45182/ AWS D DN 8575 Malzeme föyü aynı 1) deiik 2) aynı 1) deiik 2) Mo C C C C C MoV C C C Veri yok. Sürünme zorlanması için Cr Mo) C C C C H 2 ' ye karı direni için C C CrMo1V Veri yok C Veri yok. CrMo2 CrMo5 CrMo ) ) Kaynak ısısından C C C C C Veri yok C C C ön - ısıtma sıcaklıından önce soutulacak, (min. 205 C) C CrMoWM C C önce 130 C nin altına inmemek 80 C'nin altına üzere soutulacak C önce l 'ye soutulacak. 1) E ana malzeme arasında kaynaklı birlemede Veri yok. 2)Farklı ana malzeme arasında kaynaklı birlemede. 3)Ana malzeme tavlandıında 4)Ana malzeme ıslah edildiinde. KARBONLU VE ALAIMLI ÇELKLERN KAYNAI, Burhan Ouz, OERLIKON Yayını,

8 % 10 ilâ 14 krom içeren çeliklerin geni kullanma alanı vardır. Paslanmaz tipten olmaları ve yüksek hızlı sıvı akıında karılaılan erozyona mukavemetle birlikte iyi mekanik özelliklere sahip olmaları itibariyle türbin kanadı imaline ve supap yataı dolgusuna elverilidirler. % 14 ilâ 18 kromlu gruptan % 15 ilâ 16 krom içeren çelikler nitrik aside mukavemetleri ve saf kromlu çeliklerin en kolay kaynak edilebileni olmaları itibariyle önemli bir grup tekil ederler. % 18 ilâ 30 kromlu çelikler, özellikle % arasındakiler, en çok, yüksek sıcaklıkta oksitlenmeye karı kullanılırlar. Bunlar aynı zamanda katalitik rafineri uygulamalarında, daha iyi kaynak edilebilen krom-nikel çelikleri yerine, nikelin bazı kimyasal proseslerde olumsuz etkisinin bulunduu sanılması itibariyle, kullanılırlar. KROMLU ÇELKLERN METALÜRJK VE MEKANK ÖZELLKLER % 0,50 ilâ 1 molibdenli % 3-10 kromlu çeliklerle % saf kromlu çelikler havada sertleirler yani kaynak dikii ve ısıdan etkilenmi bölgeler, kaynak sıcaklıından itibaren havada soutulduklarında sertleirler. Sertleme kabiliyeti ve ısıl atalet krom, karbon ve molibden oranı ile arter ve böylece yüksek sıcaklıklardan itibaren soumada daılma deimeleri hasıl ederler. Sertleme miktarı, bir ölçüde souma hızına balı olup bu keyfiyet özellikle %.3-10 krommolibden çeliklerinde belirlidir. Yaklaık % 0,08'in altında karbon oram ile yava souma hızında hiç geri kalmı deime olmaz veya çok az olur. Yaklaık % 0.10'dan fazla karbonla ise deimeler genellikle geri kalır ve bunda souma hızının rolü olmaz. Geri kalmı deimelerde önemli olan husus bunların, metalin artık elastik olmadıı sıcaklıklarda vaki olması, ve dolayısıyla, iç gerilmeler hasıl etmesidir. Bunlar, münasip yollarla giderilemezse kaynakta çatlak meydana gelebilir. Krom aynı zamanda kuvvetli bir ferrit tekil edicidir. % 14'ün üzerine çıktıında alfagamma deimesi tedricen yok olur ve % krom ve % 0.10'dan az karbonla tek ferrit alaımı meydana gelir. % kromlu demir-krom alaımlarına «geçi alaımları» denir. Bir geçi alaımında martensit ve ferrit oranı bileimle deiir. Martensiti tevik etmek bakımından karbonun rolü büyüktür. % 18 ilâ 30 kromlu çelikler tamamen ferritik olup genellikle kritik noktaları yoktur. Ticarî tiplerdeki karbon oranının dier kromlu çeliklerinkinden yüksek olmasına ramen gözle görülür bir havada sertleme hasıl etmez. Ferritik çeliklerde yüksek karbon oranı, tane boylarını küçültüp gevreklii azalttıından faydalıdır; halbuki martensitik ve bainitik tiplerde karbon tercihen % 0,10' un altında olmalıdır: böylece, çatlamaya daha az hassas olan ısıdan etkilenmi bölgede düük sertlik elde edilmi olur. Ferritik çelikler, az miktarda karbür dıında genellikle tek fazlı alaımlar olduklarından ısıl ileme cevap vermezler. Bu itibarla, mekanik ilenme dıında, kaba taneleri inceltme imkânı bulunmaz. Bu kaba taneler hem ana metalin ısıdan etkilenmi bölgesinde, hem de tabakalar halinde yıılmı kaynak metalinde, kaynak sıcaklıından hasıl olur. Ferritik kromlu çelikler yüksek sıcaklıklarda genellikle sünek olup 100 C'ın atında gevrektirler. KARBONLU VE ALAIMLI ÇELKLERN KAYNAI, Burhan Ouz, OERLIKON Yayını,

9 % 3 ilâ 14 kromlu çeliklerin mekanik özellikleri, ezcümle kopma mukavemeti, akma.sınırı, uzama ve sertlikleri ısıl ilemle; daha yüksek kromlu çeliklerde bu özellikler sadece souk veya sıcak mekanik ilemle deitirileibilir. Bütün bu çelikler çou zaman oda sıcaklıında mekanik özelliklerinden çok, yüksek sıcaklıkta sürünme mukavemetleri sebebiyle kullanıldıklarından güvenilir sürünme verilerinin bilinmesi gerekir. % kromlu çelikler 550 ile 900 C arasında uzun süre ısıtıldıında, sigma fazına balı olarak gevrekleme hasıl olur. 375 ile 550 C arasında uzun süre ısıtmalar ve bu arada yava souma da gevreklemeye yol açıp bazı otoritelere göre olay menevilemeden sonra yava soumadan ötürü daha alçak alaımlı çeliklerde vaki olan menevi gevreklemesiyle aynı mahiyettedir. Uygun tavlama bu çeliklerin sünekliini iade eder. KARBONLU VE ALAIMLI ÇELKLERN KAYNAI, Burhan Ouz, OERLIKON Yayını,