SİLİNDİRİK ALEV DUMAN BORULU KAZANLARDA TAHRİBATSIZ MUAYENE

Transkript

1 SİLİNDİRİK ALEV DUMAN BORULU KAZANLARDA TAHRİBATSIZ MUAYENE Endüstride yoğun olarak kullanılmakta olan silindirik, alev duman borulu buhar, kızgın su ve sıcak su kazanlarında PED97/23 direktifi doğrultusunda uyulması gerekli olan kurallardan biri de kaynaklı imalat sonrasında gerçekleştirilecek tahribatsız muayenelerdir. Bu yazıda, tahribatsız muayene yöntemlerinin, kazanlarda EN standardının öngördüğü şartlar ve PED97/23 gerekliliklerine göre uygulamalarından bahsedilecektir. Ancak uygulama esaslarıyla tüm kaynaklı imalatlarda faydalanılabilecek bilgilere yer verilmiştir. Öncelikle, kısaca da olsa tahribatsız muayene nedir ve hangi metotları kapsamaktadır, bu metotların temel uygulama esasları ve prensipleri hakkında bazı bilgiler verilecektir. Bu bilgiler ışığında ilerde bahsedilecek ve standardın atıfta bulunacağı konular daha rahat anlaşılabilecektir. Amerikan Tahribatsız Muayene Cemiyetine (ASNT) göre Tahribatsız muayenenin (non destructive testing - NDT) tanımı şu şekilde yapılmıştır. Bir cismin kullanılabilirliğini bozmadan, onu inceleme amacıyla yapılan testlere tahribatsız muayene denir. Tahribatsız muayene de Bu cisimde herhangi bir problem var mı? sorusuna yanıt aranırken bu cisme zarar vermemek ve kullanılabilirliğini sürdürmek esastır. Tahribatız muayene yöntemleri nelerdir? 1- Gözle muayene Gözle muayene belki de en eski ve en çok uygulanılan tahribatsız muayene yöntemidir. Gözle muayene her ne kadar herkes tarafından kolaylıkla uygulanabilecek bir yöntem gibi görünse de bu yöntemle ilgili olarak da bir takım şartların yerine getirilmesi, uygun aparat ve cihazların kullanılması alınacak sonuç açısından belirleyici olmaktadır. Endoskopik cihazlar ve benzeri elektronik görüntüleme ve kayıt cihazları gözle muayene yönteminde, kayıt edilebilirlik, tekrarlanabilme ve uygulama alanının genişliği gibi özelliklerin oluşmasını sağlamıştır. 2- Sıvı Penetrant Testi - Kılcal boru etkisi, Capillary Tube Effect prensibine dayanan bu metot yardımıyla, yüzeye açılan hataları (çatlak, gözenek, v.b) tespit etmek mümkündür. Uygulaması kolay, oldukça ucuz ve yaygın olan yöntemin kendi içerisinde birkaç uygulama tekniği vardır. Yöntemin kolay anlaşılması için şu şekilde tarif etmekte fayda vardır. Çatlak, gözenek gibi açıklıklardan kolayca malzemeye doğru penetre edebilecek ve genellikle

2 gözle tespitinin kolay olması açısından beyaz ile en iyi kontrastı sağlayan kırmızı renkte seçilen penetrant boya sıvısı, malzeme yüzeyine uygulanır. Daha sonra, malzeme yüzeyi temizlenir. Developer denilen ve malzeme yüzeyine uygulanmasının ardından beyaz bir pudra benzeri tabaka oluşturan madde yüzeye uygulanır. Kılcal damar etkisi yaparak öncesinde uygulanan kırmızı renkli penetrant boyası yüzeye çıkar ve hatanın tespiti sağlanmış olur. 3- Manyetik Partikül Testi Bu yöntem ferromanyetik malzemelerin (mıknatıslanma etkisi gösteren) yüzeyinde veya yüzeye çok yakın bölgelerdeki süreksizliklerin tespitinde kullanılır. Test edilecek malzeme magnetlendikten sonra yüzeyde bulunan manyetik alan içerisindeki süreksizliklerde kaçak bir manyetik alan meydana gelir, bu manyetik alan içerisinde yüzeyden uygulanan manyetik partiküller yüzeye yapışır ve bu şekilde yüzeyde veya yüzeye yakın bölümdeki hatalar ve süreksizlikler tespit edilebilir. Tespitin kolaylığı açısından manyetik partiküllerin UV ışık altında parlayan bir solusyonla bilrlikte karanlık bir ortamda uygulanması sıklıkla karşılaşılan bir uygulamadır. 4- Akustik Emisyon Testi Katı bir malzemeye artan bir stres uygulandığında, öncelikle plastik deformasyon ardından da kırılma meydana gelmesi kaçınılmazdır. Bu süreç esnasında, biriken uzama enerjisi aralıklarla serbest kalmakta ve elastik dalgalar emisyonu (akustik emisyon) oluşmaktadır. AE (akustik emisyon) testi için geliştirilen cihazlara, birden fazla transducer bağlanmakta ve transducer lar test parçası üzerinde çeşitli noktalara yerleştirilmektir. Test parçası üzerindeki bir süreksizliğin veya çatlağın stres altındayken ilerlemesi sonucu çıkan ses dalgalarını tespit eden transducerlardan gelen sinyaller test cihazında işlenmekte ve süreksizliğin konumu ve yoğunluğu hakkında bilgi edinilebilmektedir. Akustik emisyon metodunun pratikteki uygulama alanı, büyük hacimli basınçlı tanklar gibi, belirli periyotlarla muayenesi yapılması gerekli olan ancak tüm yüzeyin %100 taramadan geçirilmesinin fiziksel olarak kolay olmadığı yerlerdir. Bu gibi durumlarda büyük yapıların kontrolü AE ile mümkün olmaktadır. 5- Girdap Akımları (Eddy current ) testi Bir bobin üzerinden alternatif akım geçirildiğinde değişken bir manyetik alan oluşmaktadır. Bu bobine veya

3 manyetik alana yakın bir iletken yüzey üzerinde de Eddy Current veya Girdap akımları denen elektrik akımları oluşmaktadır. Eddy Current iletken yüzey üzerindeki süreksizliklerden etkilenmekte ve şiddetinde değişiklikler oluşmaktadır, bu değişiklikler manyetik alan yaratan bobinin empedansını etkiler, bu etkinin izlenmesi ile yüzey üzerindeki süreksizlikler veya hatalar tespit edilmiş olur. Seri üretim halindeki boruların hızlı kalite kontrolünün sağlanmasında ve uçak endüstrisinde yoğun olarak Eddy Current testi tercih edilmektedir. Bu yöntem yüzeyde veya yüzeye yakın bölgelerdeki hataların tespitinde, çok katmanlı yapıların incelenmesinde, metal ve kaplama kalınlıklarının ölçülmesinde, sertlik ve kalite yönünden metal sınıflandırmasında, elektrik iletkenliği ölçümlerinde kullanılmaktadır. 6- Radyografik test Radyografik test, sıklıkla ve neredeyse 100 yıldır medikal alanda kullanılmakta olduğu için ve hemen hemen herkes mutlaka en az bir kere bu testi kendi vücudu üzerinde uygulattığı için anlaşılması ve anlatılması görece kolay bir metottur. Temel prensibi, madde içerisinden geçebilme özelliği olan ışınların aynı zamanda film üzerinde iyonlaşma prensibi ile kalıcı etki bırakabilme özelliğine dayanmaktadır. X ışınları ve gama ışınları kısa dalga boylu elektromanyetik ışınlardır. Bu ışınlar yöneltildiği madde içerisinde geçiş, saçılma, soğurulma karakteristiği gösterirler, madde içerisinden geçerken maddenin kalınlığına içerisindeki yapının homojenliğine bağlı olarak etkilerinde değişiklikler oluşur. Maddeden geçen ve film yüzeyine ulaşan ışın miktarındaki farklılık film yüzeyinde farklı yoğunlukta görüntü oluşmasını sağlar. Film banyo edildikten sonra incelenerek bu farklılıklar yorumlanır ve malzeme içerisindeki süreksizlik veya hatalar hakkında bilgi sahibi olunur. X ışınları ve Gama ışınlar endüstride kullanılan ışın çeşitleridir, aralarındaki fark ortaya çıkma şekilleridir. X ışınları yapay olarak elektrik enerjisinden istifade ile oluşturulurken, Gama ışınları doğal izotopların kendi kendine ışıması sonucu ortaya çıkmaktadır. İnsan sağlığı açısından riskleri ve tehlikeleri bilinmekte olan bu ışınlardan etkilenmemek için bu yöntemin uygulanması esnasında kurallara ve şartlara uyumda çok fazla özen gösterilmelidir. Gerekli izin ve şartları haiz uzman firma ve ekipler bu yöntemde tercih edilmelidir. Bilinçsiz yaklaşımların ölümle sonuçlanacağı unutulmamalıdır. 7- Ultrasonik test Ultrasonik test yöntemi de radyografi gibi tıp alanında uzun yıllardır kullanılmakta olan ve pek çok kişinin aşina olduğu bir

4 yöntemdir. Prensip, ultrasonik ses dalgalarının ( hz ve üzeri) madde içerisinde ilerlemesi ve duvarlardan yansıması ile bu ses dalgalarının alınarak tespit edilmesine dayanmaktadır. Kullanımı oldukça güvenli olan bu yöntem, uzman personel tarafından uygulandığında çok doğru sonuçlar verebilmektedir. Özellikle kalın malzemelerin muayenesinde etkili olan bu yöntem, radyografinin uygulanamadığı pek çok yerde rahatlıkla uygulanabilmektedir. Yukarıda bahsettiğimiz yöntemler en sık uygulanan ve çeşitli normlarda uygulama şekilleri tarif edilmiş tahribatsız muayene yöntemleridir, bunların yanı sıra genlik ölçümü (strain measurement), fractografi gibi uygulamalarda bir tahribatsız muayene uzmanının yakın olması gereken konulardır. Tahribatsız muayene yöntemlerini uygulayacak kişilerin sadece o yöntemi iyi uygulayabiliyor olması yeterli değildir. Kontrolü yapılacak ürün hakkında iyi bir temel bilgiye sahip olunması önemlidir, şöyle ki bir basınçlı kap muayenesi yapacak olan uzmanın bu basınçlı kapın kritik kaynak bölgelerinin nereler olduğunu, imalat esnasında hangi safhaların yapımının zor olduğunu, hangi bölgeye nasıl ulaşabileceğini bilmesi gerekir. Olası kaynak hataları konusunda bilgilerini taze tutmalı, kaynak yöntemlerinin prensiplerini iyi bilmeli, WPS leri yorumlayabilmelidir. Döküm parça kontrolü yapacak bir uzmanın da olası döküm hataları, imalat teknikleri hakkında bilgisi olması şarttır. Bunun dışındaki yaklaşımlar kalite kontrolünde istenilen neticeyi veremeyeceği gibi, hem üretici hem de muayene personeli açısından aşılamaz sorunlara sebep olur. Tahribatsız muayene yöntemlerini inceleyen kimselere sıkça sorulan sorulardan biri de hangi yöntemin daha iyi olduğu sorusudur. Bu soru, yöntemlerin özelliklerinin iyi bilinmemesi sonucu ortaya atılan yanlış bir sorudur. Yöntemlerin birbirlerine karşı üstünlüğü veya eksikliği yoktur, ancak uygulama alanı ve test parçasının özelliklerine göre tercih edilmelerini gerektirecek koşullar vardır. Hangi yöntemin seçileceği konusunda imalata esas oluşturan standartlar çoğu zaman üreticiye veya NDT uzmanına zaten yeterli rehberliği yapmaktadır. Ancak belirli bir standardı veya uyulması gerekli müşteri şartları olmayan durumlarda seçim serbestîsi, üreticiye veya NDT uzmanına bırakılmaktadır. PED 97/23 EC basınçlı kaplar direktifinde, tahribatsız muayene ile ilgili olarak şu ifadeye yer verilmektedir. Tahribatsız testler : Basınçlı ekipman ve donanımlar için sabit birleştirmelerin tahribatsız testleri uygun nitelikteki personel tarafından yapılmalıdır. Kategori III ve IV sınıfı basınçlı ekipman için personel 13 üncü madde de belirtildiği gibi bildirilmiş üçüncü taraf uygunluk değerlendirme kuruluşunca onaylanmalıdır. Bu madde bize

5 uygulanacak tahribatsız yönteminin hangi koşulları sağlayan personel tarafından yapılması gerekliliği konusunda bir sınırlama getirmektedir. Buna göre tahribatsız muayeneyi yapacak personelin basınçlı kaplar direktifi madde 13 te tanımlanan özellikleri haiz bir 3 ncü taraf uygunluk değerlendirme kuruluşunca onaylanması gerekliliği açıkça ifade edilmiştir. PED 97/23 basınçlı kaplar için gerekli güvenlik şartlarının sağlanması için çerçeve koşulları ortaya koymaktadır, bunun ötesinde uygulama detaylarında seçilecek yöntemler ve sınırlamaların tespitinde seçimi imalatçıya ve onaylı kuruluşlara bırakmaktadır. Bu bağlamda uygulanacak ölçütlerin uluslar arası standartlar arasından seçilecek olması da kaçınılmazdır. Çeşitli ürünler için ortaya konan normlar imalatçıya tasarım ve imalat kriterlerini dikte etmektedir. Bu yazının konusu olan silindirik kazanlarda uygulamada olan Avrupa normu EN olup TSE ce TS 377 EN olarak yürürlüğe girmiştir. Standart oldukça geniş ve detaylı olarak tasarım, imalat ve kalite kontrol konularını ele almaktadır. Bu yazımızda TS EN Kazanların Basınçlı Parçalarının İmalatı, Dokümantasyonu ve İşaretlenmesi Esnasında Muayene Inspection during construction, documentation and marking of pressure parts of the boiler bölümü referans alınarak uygulanacak tahribatsız muayenelerden bahsedilecektir. Standardın tamamı bir bütün olarak ele alınmalı ise de, özel olarak tahribatsız muayene ile ilgili olarak burada detay vereceğimiz için, burada standardın tamamını ele almadığımız akıldan çıkarılmamalıdır. İmalatçının, kazanın standardın özelliklerine uygunluğundan sorumlu olduğu ortaya konmuştur. Bu sorumluluğun yerine getirildiğinin ispatı noktasında, gene standardın içerisinde yer alan 29 adet bir seri muayene işlemlerinin tamamlanması gerekliliği vardır. Bu işlemler; 1- Tasarım ve genel dokümantasyon 2- Malzeme 3- İmalat ve kaynak 4- Kaynakların tahribatsız muayenesi 5- Kaynak sonrası ısıl işlem 6- Son muayene ve işaretleme Başlıkları altında toplanmıştır. Görüldüğü gibi kaynakların tahribatsız muayenesi ayrı bir başlık olarak ele alınmıştır. Bu başlık altında standardı incelememize devam edecek olursak, 4 alt başlık karşımıza çıkar. Bunlar;

6 A- Tahribatsız muayene işlemleri : Uygun tahribatsız muayene işlemlerinin var olduğu doğrulanır ve bu muayene işlemlerini tasarımlayanın yeterliliğinin uygun olduğundan emin olunmalıdır. B- Tahribatsız muayene operatörünün yeterliliği : Tahribatsız muayene operatörünün yeterliliğinin uygun olduğu doğrulanır. C- Tahribatsız Muayene işlemi : Herhangi bir radyografi dikkatlice gözden geçirilir ve kabul kriterlerine uygunluğu kontrol edilir. D- Tahribatsız muayene raporu : Bilgilerin ve sonuçların kabul kriterlerine uygunluğu doğrulanır. Bu maddelerdeki şartların sağlanması için gereklilikler, muayene ile ilgili detaylar verilirken zaten ele alınmış olacağından, tekrar burada da bahsetmek ihtiyacı hissedilmemiştir. EN , madde 5.5 e göre tahribatsız muayeneler nasıl yapılacaktır? Tahribatsız muayene, diğer pek çok standartta da belirtildiği gibi eğer uygulanacaksa ısıl işlemden sonra yapılmalıdır. PWHT (post weld heat treatment), kaynak sonrası ısıl işlemler, EN e göre, kaynak edilen herhangi bir bağlantının et kalınlığının 35 mm yi geçtiği durumlarda yapılmalıdır. Bu gibi durumlarda ısıl işlem gerçekleştirildikten sonra tahribatsız muayene yapılacaktır. Buradaki temel prensip ısıl işlem esnasında ve sonrasında ortaya çıkabilecek hataların da tespit edilmesidir. Yapılacak tahribatsız muayenelerin kapsamları, EN Çizelge de şu şekilde verilmiştir.

7 Bu maddeleri inceleyeceke olursak;

8 1- Bütün kaynaklar görsel olarak %100 muayeneye tabii tutulacaktır. Tasarım aşamasında kaynak faktörünün 1 veya 0,85 seçilmesi herhangi bir farklılık oluşturmamaktadır. Gözle muayeneyi kim ve nasıl yapacaktır. EN madde tahribatsız muayene personelinin onaylanması başlığında bu konuyu şu şekilde açıklar. Yorumlama, değerlendirme ve rapor etmeyi içeren tahribatsız muayeneden sorumlu personel EN 473 e göre sertifikalandırılmalıdır. EN 473 ün uygulanamadığı kaynakların gözle muayenesi ve kazanların son kontrolü bu kuralın bir istisnasıdır. Gözle muayene EN 970 e göre yapılmalıdır. Gözle muayenede bize kılavuzluk edecek standart EN 970 dir. Buna göre aşağıdaki şartları sağlamak gerekliliği oluşur. Muayene şartları ve ekipman; Muayene yüzeyinde en az 300lx kuvvetinde aydınlatma olmalıdır. 500 lx önerilmektedir. Direk gözle muayene yapılabilmesi için muayene yüzeyine 600 mm mesafe içerisinde ve 30 dereceden az olmayan bir açıyla görüş sağlanmalıdır. Muayene esnasında, boroskop, kamera vb. cihazlar kullanılacaksa, bu cihazların kullanımına yönelik şartlara uyulmalıdır. Gerekli durumlarda yüzeydeki hatalardan emin olunamazsa, diğer tahribatsız muayene yöntemlerine başvurulmalıdır. (örn. PT, MT). Görsel muayeneyi uygulayan personelin, kaynak tekniği, kaynak hataları ve genel tahribatsız muayene yöntemleri bilgisinin yanı sıra kabul seviyelerini belirten EN standardı ve ISO6520 standardı hakkında da bilgisi olmalıdır. Gözle muayene kaynak hazırlığı, kaynak işlemi ve kaynak sonrası safhalarında gerçekleştirilebilir. Zaten standardın gerekliliği olan ve yukarıda bahsettiğimiz 29 adet muayene işlemlerinden imalat ve kaynak kısmındaki muayenelerin gerçekleştirilebilmesi de görsel muayene ile mümkün olmaktadır. Konuyu bu bağlamda ele aldığımızda görsel muayene konusunu imalat safhalarında da ele almakta fayda vardır.

9 Kaynak birleşim yerlerinin hazırlığında görsel muayene. a) Kaynak ağızlarının şekli ve ölçüsünün kaynak prosedüründe belirtilen özelliklere göre hazırlanıp hazırlanmadığı. b) Kaynak birleşme ve yakın yüzeylerinin temizliği. c) Birleştirilecek parçaların çizimlerde verilen şekilde ve pozisyonda olup olmadığı. Kaynak işlemi sırasında görsel muayene. a) Her kaynak pasosundan önce gerekli yüzey temizliğinin yapıldığının kontrolü. b) Göze çarpan çatlak, boşluk, çöküntü varsa bunun tespiti ve sonraki pasolara geçilmeden tamirinin sağlanması. c) Bir sonraki pasoda yeterli ergimeyi sağlayabilecek, kaynak formunun oluşup oluşmadığının kontrolü. d) Taşlamanın uygun seviyede yapılıp yapılmadığının kontrolü. Kaynak işlemi sonrasında gerçekleştirilecek gözle muayene ile ilgili şartlar ve kabul sınırları EN standardında çizelge de aşağıdaki gibi verilmiştir. Bu çizelgeyi detaylı bir şekilde inceleyerek her maddesi hakkında yorumlarda bulunmakta fayda vardır. Görsel muayene tüm muayenelerin temelidir ve buradaki hataların tarifi ve kabul kriterlerinin bilinmesi, imalat sürecinde iyileştirmeye de esas teşkil edecektir. Çizelgeden anlaşılacağı üzere, hataların sınıflandırılmasında, referans Standard EN ISO dir. Bu standart genel manada hataları tarif eder. Bu standart, kaynaklı birleştirmelerdeki hataları 6 ana grupta toplar. Bunlar; a- Çatlaklar b- Boşluklar c- Katı kalıntılar d- Yetersiz ergime ve nüfuziyet e- Kusurlu biçim f- Yukarıdaki grupların kapsamında olmayan diğer hatalar. Her bir grup alt başlıklar ve onların da altındaki çeşitli maddelerden oluşmaktadır. Bunların detaylarına aşağıdaki çizelgenin incelenmesinde girilecektir. Hataların kalite seviyelerinin, belirlenmesinde ise referans standart EN dir. Bu standarda göre kalite seviyeleri B (sıkı), C (orta), D (gevşek) olarak belirlenmiştir, bu seviyelendirmenin yanı sıra aşağıdaki çizelgede S olarak öze bir kalite seviyesi EN de verilmiştir.

10

11 Yukarıdaki çizelgede 1 nci sütun EN ISO 6520 deki gruplamaya göre sıralanmıştır. Bu sıralamaya göre 1 nci sırada incelenecek hata grubu çatlaklardır. Çatlaklar kaynaklı birleştirmelerde en kritik ve en olumsuz hata biçimleridir. Sadece yapılarına göre EN ISO 6520 de 7 ana grup ve ve gruplara bağlı 19 alt tipi tanımlanmıştır. Oluşma mekanizmaları değişkenlik gösterir ve çatlakların incelenmesinde bu mekanizmaların tanımlanması önemli rol oynar. Kaynak hatalarının detaylı incelenmesi ayrı ve çok geniş bir konudur. Çatlaklara EN25817 nin hiçbir kalite seviyesinde müsaade edilmez. (yalnızca krater çatlaklarına seviye D de müsaade edilmektedir.). Çatlakların bu kadar önemli olmasının en büyük sebebi kırılmaya yol açma risklerinin büyüklüğüdür. Çatlaklar, stres altında büyüme eğilimi gösteren ve stres yoğunlaşmasının (stress concentration) ileri düzeyde gerçekleştiği bölgelerdir. Diğer maddeler çizelgedeki şartlar doğrultusunda tek tek ele alınmalıdır. Ancak referans standartlarla uyumlu olması açısından, maddelerin tanımlanmasında kullanılan kelimelerin EN ISO 6520 stadartındaki karşılıklarını numaralarından kontrol etmekte fayda vardır. Örneğin yukarıdaki çizelgede erişilmeyen kısım olarak tanımlanmıştır, ancak EN6520 de EN25817 de ve günlük kullanımda da bilindiği üzere yanma oluğu (undercut) olarak geçmektedir. Bu hususlara dikkat etmek kaydı ile çizelgenin doğru takibi neticesinde görsel muayene tamamlanabilir. 2- Branşman Kaynakları ve Tamponlar : Gövde kısmındaki bu kaynaklar için yüzeydeki kusurların tespiti noktasında manyetik partikül testi (MP) veya sıvı penetrant (DP) testi yapılması ön görülmüştür. Burada dip not a da sadece P355NH malzeme kullanılması halinde bu testin yapılacağını belirtilmektedir. Bu incelemede kaynak faktörü 1 ise %25, 0,85 ise %10 muayene kapsamı olarak bildirilmiştir. EN standartında Manyetik parçacık testi EN 920 ye göre ve sıvı penetrant testi de EN e göre yapılmalıdır ibaresi yer alır ancak manyetik partikül testi için geçerli standart EN 1290 dır, muhtemel bir yazım hatası vardır. Bu yöntemlerin uygulanması için EN 473 e göre sertifikalandırılmış bir uzman personelin muayeneleri gerçekleştirmesi şarttır. Kabul seviyeleri olarak EN de şu ifadelere yer verilmiştir. a) Uzunluktan bağımsız olarak çatlaklar, ergime veya nüfuziyet eksikliği olarak yorumlanan süreksizlikler, b) Çizelge ye göre kabul seviyelerinden daha büyük herhangi bir hata. 3- Bu bölümde, gövde kısmında yani dış örtü olarak da adlandırılan bölümdeki kaynakların kontrolüne yönelik şartlardan bahsedilmiştir. Bu konuyla ilgili olarak standart incelemesine başlamadan önce gövde veya dış örtü saçı üzerinde hangi kaynakların daha kritik olduğunu aşağıdaki şekil ile bir kez daha açıklamaya çalışalım.

12 Gövde saçı iç basınca maruz kalmaktadır. İç basınç etkisiyle oluşan yükler, kaynak birleşimlerinin ve malzemenin çekme mukavemeti ile karşılanmaktadır. F 1 D t F 2 L Kazanımızın dış gövde çapı D, uzunluğu L, et kalınlığı ise t olsun. Kazan tasarım basıncımız ise P. P basıncının oluşturduğu kuvvet F1 ve F2 olarak y ve x eksenlerinde etki etmektedir. Temel kuvvet formülü F=PxA dır. A basıncın etki ettiği kesit alandır. F1 ve F2 kuvvetlerini dengeleyen ise kaynaklı birleşimlerdeki et kalınlığı ve malzemenin (kaynaklı birleşim noktasındaki) çekme mukavemetidir. Bu durumu formüllerle izah edersek. F 1 = P x A 1 = P x D x L F 2 = P x A 2 = P x D 2 x π / 4 F 1 i dengeleyen boyuna birleşimlerin oluşturduğu kuvvet; F 1 = σ 1 x 2 x t x L F 1 = σ 1 x 2 x t x L = P x D x L σ 1 = P x D / (2 x t) F 2 i dengeleyen boyuna birleşimlerin oluşturduğu kuvvet; F 2 = σ 2 x D x π x t (t << D) F 2 = σ 2 x D x π x t = P x D 2 x π / 4 σ 2 = P x D / (4 x t ) P x D / t ye φ dersek σ 1 = φ/2 σ 2 = φ/4 bu sonuçlara göre boyuna ek yerlerine gelen yük çevresel ek yerlerine gelen yükün tam 2 misli fazladır. Boyuna kaynaklara ve onların kontrolüne göstermemiz gereken hassasiyet en basit anlatımıyla çevresel kaynaklara nazaran 2 misli fazla olmalıdır. Bu yüzden standart, boyuna kaynakların kontrolünde kaynak faktörü 1 alınmış ise %100 muayene, 0,85 alınmış ise %10 muayene ön görmektedir. Çizelgede de referans gösterilen şekil (EN A-1), boyuna ve çevresel kaynakların alın kaynağı ile

13 birleştirilmesi için plaka hazırlığını göstermektedir. Burada tek taraflı kaynak detayları da verilmiş ise de, çift taraftan yarılmak suretiyle kaynak edilmesi kesinlikle tavsiye edilir. Gövde kısmındaki boyuna kaynakların muayenesi için radyografik veya ultrasonik test metodu uygulanması zorunluluğu getirilmiştir. Test metotlarının uygulamasının detaylarına geçmeden önce dip notlarda belirtilen noktaları izah etmekte fayda vardır. b dip notunda şöyle denilmektedir. İncelenecek kaynakların yüzdesi, uzunlamasına ve çevresel dikişlerin her bir kesitini içermelidir. Her bir uzunlamasına çevresel dikiş için, en az bir radyografik veya ultrasonik deneyin belirtildiği yerde en az 200 mm lik uzunlukta muayene edilmelidir. Bu dip notta kaynak faktörünün 0,85 alındığı tasarımlarda, %10 kontrol yapılacak bölümlerin nasıl belirleneceği açıklanmıştır. Buna göre her bir uzunlamasına ve çevresel kaynak dikişinden en az %10 luk kısım muayene edilmelidir ve muayene edilecek dikiş boyunun %10 u daha kısa olsa dahi en az 200 mm lik bir uzunlukta dikiş muayene edilmelidir. c dip notu şunu söyler. Her bir durumda, deneye tabi tutulacak kaynak kısmı rastgele seçilmelidir. Bu ifade gayet açıktır ve her bir imalatta aynı kazandan yapılıyor olsa bile muayene yapılan bölgenin rasgele seçilmesini önerir Muayene, 4 boyuna dikişte de ayrı ayrı gerçekleştirilmelidir. 1

14 Muayene sonucu olarak elimizde yukarıdaki kazan örneği için 4 ayrı rapor olmalıdır. Radyografik muayene gerçekleştirilmesi halinde şu noktalara dikkat edilmelidir. Kaynakların radyografik incelemesi EN 1435 sınıf A ya göre yapılmalıdır. EN 1435 de 2 inceleme sınıfı tarif edilmiştir sınıf A ve sınıf B. Sınıf B daha ileri düzeyde ve hassas bir inceleme yapmamızı sağlarken, sınıf A temel gereklilikleri sağlar. Daha önce kısaca bahsettiğimiz gibi radyografik incelemeler piyasada yaygın olarak X-ray cihazları veya Gamma-ray cihazları ile gerçekleştirilmektedir. Film pozlamasının alınacağı şekil EN1435 Madde 6.1 de tarif edilen 18 adet yerleşimden uygun olanı seçilerek uygulanır. Örnek şekiller:

15 Radyasyon kaynağı seçimi, önemli bir faktör olmasına rağmen genelde bu konuya dikkat edilmemektedir. Endüstride yoğun olarak imal edilen kazanlarda ve yazımızda hedef ürünler olarak seçtiğimiz ürün sınıflarında en fazla imal edilen ve satışı yapılan kazan kapasitelerinde, gövde et kalınlıkları en fazla 30 mm ye kadar çıkmakta iken ağırlıklı olarak 8 20 mm arasında kalmaktadır. EN e göre alev borusu (külhan) kısmında en fazla 22 mm et kalınlığına müsaade edilmektedir. Bu bilgiler ışığında, radyasyon kaynağı seçimindeki önemli kriterlerden olan et kalınlığı konusunun göz ardı edilmemesi lazımdır. Piyasada gama ışın kaynakları kolay taşınabilmeleri ve uygulama sahasındaki avantajları sebebiyle sıkça tercih edilmektedir. X ışın kaynakları çok daha güvenli olmalarına rağmen uygulama ve taşıma zorlukları sebebiyle yaygın olarak kullanılmamaktadır. EN 1435 de X ışınları ve gama ışınları için uygulanabilecek et kalınlıkları grafik ve çizelgesi aşağıda verilmiştir.

16 Bu grafiğe göre kazanlarda et kalınlığına bağlı kullanılabilecek X ışını gerilimi 110 kv ile 350 kv arasındadır. Daha yüksek gerilim ve gama ışınları için uygulanabilecek et kalınlıkları tablosu ise şöyledir. EN 1435 de ilgili taraflar arasında varılan anlaşmayla Ir192 için değer 10 mm ye Se 75 için 5 mm ye kadar azaltılabilir ifadesine yer verilirken şu hatırlatma yapılmaktadır. İnce çelik numuneler üzerinde Se 75, Ir192 ve Co 60 dan gelen gama ışınları, uygun teknik parametrelerle kullanılan x-ışınları cihazının sağladığı kadar iyi bir hata tespit hassasiyetine sahip radyograflar sağlayamaz. EN1435 e göre kullanılacak film sistemleri ve metal ekran özellikleri aşağıdaki tablo ile verilmiştir.

17 Film alınması esnasında uyulması gereken diğer kurallar (film-kaynak arası mesafe, saçılmanın engellenmesi, pozlama alanı v.s.) EN1435 de detaylı olarak belirtilmiştir. Bunların yanı sıra önemli bir nokta da banyo edilmiş film görüntü kalitesidir. Görüntü kalitesini belirli referanslara oturtabilmek adına görüntü kalite göstergeleri uygulanmaktadır. IQI (image quality indicators) denen bu göstergelerin değişik tipleri vardır. EN standartında bunlarla ilgili gerekli şartlar belirtilmiştir. Piyasada yaygın olarak telli tip IQI lar kullanılmaktadır. W1 den W19 a kadar tel numarası vardır. W1 in tel çapı 3,2 mm iken W19 un tel çapı 0,05 mm dir. Tel tip göstergelerin düşük alaşımlı çeliklerde kullanılanları FE1, (W1-W7), FE6 (W6-W12), FE10 (W10-W16) ve FE13 (W13-W19) olarak gruplandırılmıştır.

18 IQI kullanılmamış bir radyografi değerlendirilemez. Değerlendirme şartları ise aşağıdaki çizelgede verilmiştir. Bu çizelgelere göre FE10 IQI kazanlarda sıklıkla görmemiz gereken göstergedir.

19 Film yoğunluğu da değerlendirme kriterlerinden biri olup, filmin incelenebilmesi için gerekli şarttır. Banyo edilmiş filmin ışık geçirgenliğine karşı direnci olarak tanımlanabilecek yoğunluk, ışık densitometreleri ile ölçülebilmektedir. Gerekli şartlar aşağıdaki tabloda verilmiştir. EN1435 e göre bir muayene raporu en az aşağıdaki bilgilere yer vermelidir. a- Muayene kuruluşunun adı b- Cisim c- Malzeme d- Isıl İşlem e- Kaynak dikişinin geometrisi f- Malzeme kalınlığı g- Kaynak işlemi h- Kabul şartları dahil, muayene özellikleri i- Radyografi tekniği ve sınıfı, bu standarda göre gerekli IQI hassasiyeti j- EN1435 madde 6.1 e göre muayene düzenlemesi k- Kullanılan işaretleme sistemi l- Film konum planı m- Radyasyon kaynağı, odak noktasının tip ve boyutu ile kullanılan teçhizatın tanımı n- Film ekranlar ve filtreler o- Kullanılan tüp gerilimi ve akımı veya kaynağın aktivitesi p- Poz süresi ve kaynak film mesafesi q- Banyo işlemi tekniği (elle / otomatik?) r- Görüntü kalite göstergelerinin tipi ve konumu s- Film yoğunluğu, IQI okuma verileri dahil olmak üzere muayene sonuçları t- Özel anlaşmayla bu standarttan herhangi bir sapma olup olmadığı u- Sorumlu kişinin / kişilerin adı ve belge durumu v- Pozlama ve muayene rapor tarihi / tarihleri

20 Gövdedeki kaynakların Ultrasonik muayene edilmesine yönelik şartlar ise şu şekilde açıklanabilir. Ultrasonik test güvenli, eşzamanlı uygulamaya açık ve geniş uygulama alanı olması sebebiyle giderek artan oranlarda endüstride tercih edilmektedir. Ultrasonik test uygulaması pratik bir uygulama olmasına rağmen operatörün bilgi birikimi, tecrübesi ve kabiliyetine fazlaca bağlı olması bu yöntem için bir dezavantaj oluşturmaktadır. Modern cihazların yaygınlaşması ve TOFD ve Phased Array uygulamalarının artıyor olması bu yöntemin gelecek de çok daha fazla tercih edileceğini bize göstermektedir. EN de Ultrasonik muayeneye yönelik şu ifadelere yer verilmiştir. Kaynakların incelenmesi EN 1714 Seviye A ya göre yapılmalıdır. EN1714 Kaynaklı Birleştirmelerin Ultrasonik Muayenesi- standardı muayenenin hangi şartlar altında ve nasıl yapılacağını belirten bir standarttır. Bu standarta göre tarama sayıları, muayene kapsamı, kullanılacak prob ve cihaz özellikleri belirlenebilmektedir. Standartın kapsamı kısmında Bu standart esas metal kalınlığı 8 mm veya daha fazla olan ve esas olarak saçılmadan kaynaklanan ses zayıflamasının düşük olduğu metalik malzemelerdeki ergitme kaynak dikişlerinin elle ultrasonik muayenesini kapsar. Bu standart öncelikle ferritik çelikler ve tam nüfuziyetli kaynak dikişlerine uygulanır İfadesi yer alır. Alt kısmında ise taraflar arasında anlaşma sağlanması halinde -farklı malzemeler -tam nüfuziyetli olmayan kaynak dikişleri -otomatik muayene sistemleri için de kullanılabilir. Denilmektedir. AWS (american weldind society) e göre Ultrasonik muayene yapılacak malzeme et kalınlığı minimum 6 mm olarak belirlenmiştir. Modern cihazlar ve uygun problarla düşük et kalınlıklarında da muayene yapılabilmektedir. EN1714 de A,B,C seviyelerinde muayeneleri tarif etmektedir. A dan C ye doğru daha sıkı bir muayene tarifi yapılmaktadır. Bu sıkılık muayene sayısının ve açısının artması olarak pratikte karşımıza çıkar. Radyografik testte ihtiyaç duyulduğundan daha fazla kaynak geometrisi, hazırlığı ve uygulaması hakkında ön bilgiye ihtiyaç vardır. Bu bilgiler doğrultusunda muayene kapsamı, şekli ve detayları ortaya çıkarılarak uygun bir muayene talimatı hazırlamak mümkündür. Ultrasonik muayene öncesinde kağıt üzerinde kısa bir geometrik ve trigonometrik çalışma yapmak muayeneyi hızlandırır. Daha önce de bahsedildiği üzere EN473 e göre sertifikalı bir NDT uzmanı tarafından (seviye 2 belgeli) bu muayene gerçekleştirilmelidir. Problar ve cihazda olması gereken şartlar standartta belirtilmiştir. Bilinmesi gereken bir diğer konuda prob tabanı ile muayene yüzeyi arasında 0.5 mm den fazla bir boşluk olmaması gerekliliği ve silindirik veya küresel bir yüzeyde tarama yapılıyor ise

21 D>= 15a durumunun dışındaki hallerde prob adaptasyonu yapılması gerekliliğidir. D muayene parçasının çapı, a ise prob tabanının muayene yönündeki uzunluğudur. Muayene hacmi kaynak dikişi ve dikişin her iki yanında en az 10 mm genişliğindeki esas metali veya ısıdan etkilenen bölge (HAZ) genişliğini kapsamalıdır. Ultrasonik muayenede mesafe ve hassasiyet kalibrasyonları standart test blokları vasıtasıyla yapılmaktadır. Prob ve cihaz birleşiminin ekrana yansıttığı sonuçları etkileyen, geliş açısının ve hatanın konumlandırılmasına yarayan prob indeksinin doğru tespiti ve kontrolü EN ye göre yapılmakta ve bu işleme mesafe ve hassasiyet kalibrasyonları denilmektedir. Muayene boyunca her 4 saatte bir yapılmalı ve sonuna kadar kontrol edilmelidir. Ultrasonik muayene yansıyan ses dalgasının ekran üzerinde aşağıdakine benzer yükseltiler oluşturması ve bunların yorumlanması olarak özetlenirse bu yankı yüksekliğinin yorumlanabilmesi için referans bazı değerlere sahip olunması gerekliliği kaçınılmazdır.

22 Referans yüksekliğin tespiti için uygulanan 3 metod EN1714 de tarif edilmiştir. En yoğun olarak kullanılan metod, Metod 1 : yandan açılmış 3 mm çaplı delik için DAC eğrisidir. Bu yazımızın devamında bu metoda göre yapılacak muayeneler üzerinde durulacaktır. Değerlendirme seviyesi DAC -10 db dir (DAC eğrisinin %33 ü). Yani bu değerin altında kalan yükseklikteki belirtiler değerlendirilmeye alınmaz. Hata sınıflandırılması EN 1713 e göre yapılacaktır. Kabul seviyeleri T alın kaynakları haricinde EN 1712 seviye 2 olarak istenmektedir (madde ). Bu standarta göre DAC -6 db (DAC eğrisinin %50 si) seviyesindeki belirtiler kayıt edilmelidir. Kabul seviyeleri için ise aşağıdaki çizelge verilmiştir. Standartta belirtilen diğer bazı kuralların da yer aldığı 2 adet ultrasonik muayene raporu örneği ekte verilmiştir. Ultrasonik muayene teorik bilginin ileri seviyede uygulandığı bir metot olduğu için daha fazla ayrıntıya girmek uygun olmayacaktır.

23

24

25 T alın kaynaklarındaki muayeneler için geçerli olacak kabul seviyeleri EN de özel olarak ele alınmıştır. Standarttan aynen alıntı yaparsak; T-alın kaynakları için kabul seviyeleri, kapak plâkası kaynaklarının EN Şekil A.13a) ilâ Şekil A.13c) de gösterilen tiplerine, EN Şekil A.15 te gösterilen ocak kapak plâkası ile tersinir hazne arasındaki kaynaklara, EN Şekil A.14a) ilâ Şekil A.14c) de gösterilen tersinir hazne kapak plâkaları ile ceket plâka arasındaki kaynaklara ve EN Şekil A.16a) ilâ Şekil A.16c) de gösterilen erişim borusu ile kapak plâkaları arasındaki kaynaklara uygulanmalıdır.

26 Ultrasonik muayene ile bulunan hataların kabul seviyeleri için, tam nüfuziyetin istendiği ikinci kenarı yuvarlatılmış kaynaklar (EN Şekil A.13, Şekil A.14 ve Şekil A.15) haricinde Madde ün kuralları uygulanmalıdır, ancak tabandaki nüfuziyet eksikliği aşağıdaki sınırlar dahilinde olmalıdır:

27 l = 200 mm en fazla, h = 3 mm en fazla. Burada, h : Kusurun yüksekliği, l : Kusurun uzunluğu, dur. Bu, ers/erh < 1,25 oranıyla uygulanmalıdır. 4- Kazanların diğer parçalarındaki (ocak, cehennemlik-tersinir hazne, patlama kapağı, destek kirişler ve bulonlar) muayenelerde gene yukarıdaki prensipler esas alınmak kaydı ile gerçekleştirilmelidir. Hazirlayan : A. Cevat Akkaya (Mak. Müh. NDT L2)