305/2011/AB YAPI MALZEMELERİ YÖNETMELİĞİNE GÖRE ÇELİK YAPI İMAL EDEN FABRİKALARIN SİSTEM 2+ YA GÖRE FABRİKA ÜRETİM KONTROL SİSTEMİNİN BELGELENDİRİLMESİNDE KAYNAK KALİTE ŞARTLARI Eser TEMİZ TÜRK LOYDU Endüstriyel Belgelendirme Birim Başkanı etemiz@turkloydu.org ÖZET Yapı Malzemeleri Yönetmeliği nin Türkiye de yürürlüğe girmesi ile birlikte çelik yapı imal eden fabrikaların EN 1090-1 standardına göre belgelendirilmesi ve kaynaklı imalat için uyulması gereken kurallar için EN 1090-2 istekleri zorunlu hale gelmiştir. Çelik yapının uygulama sınıfına göre kaynaklı imalat ve kontrolleri bu standarda göre gerçekleştirilmelidir. Bu çalışma EN 1090-2 standardı kaynak kalite şartlarının uygulamasının nasıl şekillendirildiğine dair bir giriş niteliği taşımaktadır. Anahtar kelimeler: Kaynak Kalitesi, Uygulama Sınıfı, Çelik Yapı, Yapı Malzemeleri Yönetmeliği. ABTRACT After the Construction Products Regulation entered into force in Turkey, factory production control system certificate acc. to EN 1090-1 standard, and welding quality provisions acc. to EN 1090-2 became obligatory for steel structure manufacturers. Manufacturing and inspections of welded steel structures shall be complied with the relevant execution class acc. to the EN 1090-2 standard. This study is an introductory for determining the applications of welding quality provisions required by EN 1090-2 standard. Key words: Weld Quality, Execusion Class, Steel Structure, Construction products Regulation. 117
1. GİRİŞ 305/2011/AB yönetmeliğinin ülkemizde de yürürlüğe girmesi ile birlikte Eurocode a göre yapısal çelik imal eden fabrikaların EN 1090-1 e göre fabrika üretim kontrol sistemi kurup EN 1090-2 standardında belirtilen imalat kurallarına göre üretimlerinin gerçekleştirmesi zorunlu hale gelmiştir. Bu çalışmada imalatçıların uyması gereken EN 1090-2 standardına göre kaynak kalite şartları detayları açıklanmıştır. 2. UYGULAMA SINIFI Yapısal çelik ürünlerin imalatında takip edilecek olan kaynak kalite şartları tayininde öncelikle yapının uygulama sınıfı seçilmelidir. Uygulama sınıfının seçilmesi yapı uygulaması ve tasarım özelliklerini değerlendirildiği tasarım safhasında yapılır ve uygulama gereklerine ait bilgiler yapım uygulama şartnamesinde verilir. Hizmet Kategorisi EN 1090-2 Tablo B.1 den, İmalat Kategorisi EN 1090-2 Tablo B.2 den ve Sonuç Sınıfı EN 1990 Tablo B.1 den çekilir ve EN 1090-2 Tablo B.3 kullanılarak Uygulama Sınıfı (EXC) seçimi gerçekleştirilir. EXC1, EXC2, EXC3, EXC4 olmak üzere 4 adet uygulama sınıfı vardır. 3. KAYNAK KALİTE ŞARTLARI Yapısal çelik uygulama sınıfına göre imalatçı kaynak kalitesinin sağlanması için EN ISO 3834 standardının isteklerini yerine getirmesi gerekmektedir. EXC1 için EN ISO 3834-4 EXC2 için EN ISO 3834-3 EXC3 için EN ISO 3834-2 EXC4 için EN ISO 3834-2 de belirtilen kurallara imalatçı tarafından uyulmalıdır. 4. KAYNAK KOORDİNASYON PERSONELİ EXC2, 3, 4 uygulama sınıfları için imalatçıda kaynak koordinasyon personeli yer almalıdır. Kaynak koordinasyon personeli EN ISO 14731 de belirtilen vasıf ve deneyime sahip olmalıdır. Bunun yanı sıra EN 1090-2 standardına göre Tabl0 14 ve 15 teki karbon çelik ve paslanmaz çeliklere yönelik teknik bilgiye haiz olmalıdır. 5. KAYNAK İŞLEMLERİ Kaynak, ilgili olan EN ISO 15609 veya EN ISO 14555 veya EN ISO 15620 standartlarının ilgili bölümlerine göre Kaynak Prosedürü Şartnamesi (WPS) kullanılarak, vasıflandırma prosedüre uygun olarak yapılmalıdır. Kaynak Prosedürü Şartnamesinde, kafes yapılarda kullanılan içi boş profil birleştirmeleri için, kaynak başlama ve bitirme bölgeleri ve köşe kaynağından alın kaynağına geçişin olduğu yerlerde güçlükleri aşabilmek amacıyla kullanılacak yöntemler tanımlanmalıdır. 118
Kaynak metodu 111, 114, 12, 13 ve 14 için prosedürlerin vasıflandırılmasında EN 1090-2, Tablo-1 esas alınmalıdır. Tablo-1 Kaynak işlemleri 111, 114, 12, 13 ve 14 için prosedürlerinin vasıflandırılması; Vasıflandırma yöntemi EXC 2 EXC 3 EXC 4 Kaynak prosedürü deneyi EN ISO 15614-1 X X X İmalat öncesi kaynak deneyi EN ISO 15613 X X X Standart kaynak prosedürü EN ISO 15612 X a - - Önceki kaynak tecrübesi EN ISO 15611 Denenen kaynak sarf malzemeleri EN ISO 15610 X b - - X : izin verilir - : izin verilmez a : sadece çelik tipi S 355 olanlar ve sadece elle veya kısmi mekanizasyonla yapılan kaynaklar için. b : sadece çelik tipi S 275 olanlar ve sadece elle veya kısmi mekanizasyonla yapılan kaynaklar için. Kaynak işlemi (EN ISO 4063 e göre) İşlem numarası 21 22 Tablo-2 Kaynak işlemleri 21, 22, 23, 24, 42, 52, 783 ve 784 için prosedürlerinin vasıflandırılması; Adlandırma Nokta Kaynağı Dikiş Kaynağı 119 Kaynak Prosedür Şartnamesi (WPS) Kaynak prosedürlerinin vasıflandırılması EN ISO 15609-5 EN ISO 15612 23 Projeksiyon Kaynağı 24 Alın yakma kaynağı EN ISO 15609-5 EN ISO 15614-13 42 Sürtünme Kaynağı EN ISO 15620 EN ISO 15620 52 Lazer Kaynağı EN ISO 15609-4 EN ISO 15614-11 783 Seramik yüksüklü veya koruyucu gaz altında saplama ark kaynağı. EN ISO 15555 EN ISO 14555 a 784 Kısa çevrimli saplama ark kaynağı a EXC2 için kaynak prosedür vasıflandırmasının daha önceki kaynak tecrübelerini esas almasına müsaade edilir. EXC3 ve EXC4 için kaynak prosedür vasıflandırması, kaynak prosedürü deneyi veya ön kaynak deneyi ile yapılmalıdır. Kaynakçılar EN ISO 9606-1 e göre, kaynak operatörleri ise EN 1418 e göre yeterlilik bakımından onaylanmalıdır. EN 1993-1-8 de tanımlandığı gibi, içi boş profillerin 60 den küçük açılı tâli bağlantıların kaynaklarını yapan kaynakçıların, yeterlilikleri, özel deneyler yapılarak onaylanmalıdır. Bütün kaynakçıların ve kaynak operatörlerinin yeterlilik onaylama kayıtları saklanmalıdır.
6. KAYNAK KABUL KRİTERLERİ Kaynak kusurlarının kabulü için uygulanacak kriterler, EN ISO 5817 den alınarak, aşağıda verildiği gibi olmalıdır. Ancak EN ISO 5817 ye yapılan atıfta, Yanlış kaynak kenarı (505) ve Ergime noksanlığı (yetersiz ergime) (401) dikkate alınmamıştır. Kaynak geometrisi ve kaynak profili için belirlenmiş ilave gerekler dikkate alınmalıdır. - EXC1 için kalite seviyesi D, - EXC2 için kalite seviyesi C, (kaynak kusuru 5011, 5012, 506, 601, 2025 için kalite seviyesi D) - EXC3 için kalite seviyesi B, - EXC4 için kalite seviyesi B+ (Kalite seviyesi B ye ilaveten Tablo-3 te verilen gerekler) Kusurun kısa gösterilişi Sürekli yanma oluğu Kesintili yanma oluğu (5011, 5012) Gaz deliği Düzenli dağılmış gözenek Doğrusal gözenek (2011 ile 2014) Katı kalıntılar (300) Tablo-3 Kalite seviyesi B+ için ilave gerekler; Alın kaynağı Köşe kaynağı Alın kaynağı Kusurların sınırları a İzin verilmez d 0,1s ancak en çok 2mm d 0,1a ancak en çok 2mm h 0,1s ancak en çok 1mm l s ancak en çok 10mm Köşe kaynağı h 0,1s ancak en çok 1mm l a ancak en çok 10mm Doğrusal kaçıklık (507) h 0,05t ancak en çok 2mm Kök iç bükeyliği(çukurluk) (515) İzin verilmez Köprü tabliyeleri için ilave kurallar a b Gaz deliği Sadece tekil küçük gözenek kabul edilebilir. Düzenli dağılmış gözenek Doğrusal gözenek (2011, 2012 ve 2014) Toplu(mevzii) gözenek (2013) Gözeneklerin toplamı en çok : %2 Uzamış oyuk Uzamış oyuk olmamalı Kurt delikleri (2015 ve 2016) İç köşe kaynakları için doğru olmayan kök aralığı (6017) Enlemesine kaynakların tamamı kontrol edilecek, küçük kök aralığının sadece lokal olarak h 0,3 mm+ 0,1a (ancak en fazla 1mm) olması durumunda kabul edilebilir. Sürekli yanma oluğu (5011) a) Alın kaynaklar : h 0,5 mm sadece lokal olanlar kabul edilir. b) Köşe kaynakları: gerilme yönüne dik olanlarda kabul edilemez, sürekli yanma olukları taşlanarak giderilmelidir. Her bir enine kesitteki çoklu kusurlar (n 0 4.1) İzin verilmez Katı kalıntılar (300) İzin verilmez a Semboller EN ISO 5817 de tanımlanmıştır. b Bu kurallar B+ ya ilave edilmiştir. 120
7. KAYNAKLARIN MUAYENESİ Kaynak öncesi ve kaynak esnasındaki muayene EN ISO 3834 ün ilgili bölümlerinde verilen gereklere uygun olan muayene plânında bulunmalıdır. Tahribatsız muayene yöntemleri, EN 12062 ye göre seçilmelidir. Genellikle ultrasonik veya radyografik deneyler alın kaynaklarına, penetran deneyi veya manyetik partikül muayenesi ise köşe kaynaklarına uygulanır. Tahribatsız muayene yöntemleri, gözle muayene istisna olmak üzere, EN ISO 9712 de tanımlanan Seviye 2 ye göre vasıflandırılmış personel tarafından yürütülmelidir. Gözle muayene, bir bölgedeki kaynak işlemi tamamlandıktan ve diğer herhangi tahribatsız muayene uygulanmadan önce yapılmalıdır. Gözle muayene aşağıda verilenleri kapsar: a) Bütün kaynakların mevcudiyeti ve yeri, b) EN 970 ye uygun olarak kaynakların muayenesi, c) Rastgele arklar ve kaynak serpinti alanları. İçi boş profiller kullanılarak yapılan kaynaklı çapraz bağlı birleşmelerde kaynak yüzeylerin muayenesinde aşağıda verilen yerlerde yapılanlara özellikle dikkat edilmelidir: a) Boru profiller: taban ortası, ökçe ortası ve iki yanak ortasında, b) Kare veya dikdörtgen (Kutu ) profiller: dört köşesindeki konumlar. Kaynağın tahribatsız son muayenesi, genel olarak, muayene edilecek kaynakların yapılmasından itibaren Tablo-4 te verilen en kısa bekleme süresi geçinceye kadar sonuçlandırılmamalıdır. Tablo-4 En kısa bekleme süreleri Bekleme süresi Kaynak ölçüsü Giriş ısısı (mm) a Q (kj/mm) b (saat) c S235 ile S460 arası S460 üzeri Sadece soğutma a veya s 6 Bütün 24 periyodu s 3 8 24 6<a veya s 12 >3 16 40 a veya s>12 >3 24 48 a Köşe dikişinin anma boğaz kalınlığı a ya veya tam nüfuziyetli kaynağın malzeme anma kalınlığı s ye uygulanan ölçüler. Münferit kısmi nüfuziyetli alın dikişleri için yönlendirici kriter a anma dikiş derinliğidir. Ancak kısmi nüfuziyetli alın dikişinin her iki tarafı için a kaynak dikişleri boğaz kalınlıklarının toplamıdır. b Isı girişi Q, EN 1011-1:1998 Madde 19 a göre hesaplanmalıdır. c Kaynağın tamamlanması ile tahribatsız muayenenin başlaması arasındaki süre tahribatsız muayene raporunda belirtilmelidir. Sadece soğutma süresi olması durumunda bu süre en son olarak kaynak dikişinin tahribatsız muayene başlamasına yetecek kadar soğuması için geçen süredir. 121
Ön ısıtma gereken kaynaklar için, kaynaktan bir süre sonra EN 1011-2:2001 EK C ye göre son-ısıtma işleminin yapılan kaynak işleminde, bu bekleme süresi azaltılabilir. Daha sonra yapılacak işlemler sonucunda ulaşılamayacak duruma gelecek kaynak dikişleri, müteakip işlemler yapılmadan önce muayene edilmelidir. Ulaşılamayan bölgedeki çarpıklığın düzeltilmesi halinde, bu bölgede bulunan kaynaklar yeniden muayene edilmelidir. Kaynaklar uzunluğunun tamamında gözle muayene edilmelidir. Yüzey kusurları tespit edildiğinde muayene edilen kaynak üzerinde penetran deneyi veya manyetik partikül muayenesi yapılmalıdır. Aksi belirtilmedikçe, EXC1 kaynak dikişleri için ilave tahribatsız muayene gerekli değildir. EXC2, EXC3 ve EXC4 kaynak dikişleri için ilave tahribatsız muayene aşağıda belirtildiği gibi yapılmalıdır; İlave tahribatsız muayene, hem yüzeyin, hem de uygulanabildiğinde iç kusurların muayenesini kapsar. Yeni Kaynak prosedürü şartnamesine göre yapılan ilk 5 kaynak birleştirmesi için, aşağıdaki gerekler yerine getirilmelidir: a) İmalat şartlarında kaynak prosedürü şartnamesinin uygulanmasının gösterilmesi için kalite seviyesi B gereklidir. b) Denenecek % miktarı, Tablo-5 te verilen değerlerin iki katı olmalıdır (en az %5, en çok % 100) c) Muayene edilecek en az uzunluk 900 mm dir. Kabul muayene sonuçlarının, uygunsuz olarak tanımlaması halinde, bu uygunsuzlukların sebeplerini bulmak için çalışma yapılmalı ve 5 adet yeni birleşme takımı deneye tabi tutulmalıdır. EN 12062:1997 EK C de verilen kılavuz takip edilmelidir. Kaynak prosedürü şartnamesine uygun imalat kaynak sistemi, kalite kurallarını karşılayacak şekilde kurulduğunda, aynı WPS ye göre daha sonra yapılacak birleştirme kaynakları devam eden tek bir muayene partisi olarak kabul edilerek, ilaveten yapılacak tahribatsız muayenenin kapsamı Tablo-5 te verilenlere uygun olmalıdır. İlave tahribatsız muayene kapsamına uygulanan yüzdeler, her bir muayene partisindeki kümülatif miktar olarak kabul edilir. Muayene etmek amacıyla birleştirmeler, Tablo-5 e göre, EN 12062:1997 Ek C esas alınarak, en az toplam uzunluk bir muayene partisi için 900 mm olarak seçilmelidir. Bu seçimde alınan numunelerin, aşağıda verilen çeşitleri mümkün olduğu kadar ihtiva etmesi sağlanmalıdır: birleştirme tipi, bileşen malzemesi mamül tipi, kaynak ekipmanı ve kaynakçılarının yaptığı işler. Yapı uygulama şartnamesi, muayene için özel birleştirmeleri, deney metodu ve deney kapsamı ile birlikte tanımlayabilir. Muayenede kabul kriterinde belirtilmiş muayene uzunluğundan fazla olan bir yerde kaynak kusuru tespit edilmiş ise, muayenenin birisi kusuru bulunduran uzunluğun bir tarafında olmak üzere tekrar muayene yapılmalıdır. Muayene sonucunda bir tarafta veya öbür tarafta uygusuz sonuçlar bulunursa, sebeplerini araştırmak üzere çalışma yapılmalıdır. 122
Tablo-5 İlave tahribatsız muayene kapsamı Kaynak tipi Çekme gerilmesine maruz alın kaynak birleşmelerinde enlemesine alın dikişleri ve kısmi nüfuziyetli kaynaklar: Fabrika ve şantiye kaynak dikişleri EXC2 EXC3 EXC4 U 0,5 U<0,5 % 0 % 20 0 % 50 Enlemesine alın dikişlerive kısmi nüfuziyetli kaynaklar: (+) işaretli (haçvari) birleşmelerde T birleşmelerde % 5 % 20 %100 % 50 Çekme veya kayma yüküne maruz enlemesine köşe dikişleri a>12 mm veya t>20 mm % 5 % 20 a 12 mm ve t 20 mm % 0 % 5 Kren kirişinin köprüsünün gövde ile üst başlık arasındaki tam nüfuziyetli uzunlamasına dikişler % 20 0 Diğer uzunlamasına dikişler ve takviyelerdeki dikişler % 0 % 5 Not 1 Uzunlamasına kaynak dikişleri bileşen eksenlerine paraleldir. Diğer bütün dikişler enlemesine dikiş olarak kabul edilir. Not 2 U=yarı statik etkiler için dikişlerin faydalanma derecesi U=E d /R d, burada E d kaynağı etkileyen en büyük etkidir. R d ise nihai sınır durumunda bu kaynak dikişinin direncidir. Not 3 Terimler a ve t sırasıyla boğaz kalınlığını ve birleştirilen malzemenin kalınlığını gösterir. Aşağıda verilen tahribatsız muayene yöntemleri, EN 12062 de verilen genel prensiplere ve her bir yönteme mahsus standard gereklerine uygun olarak yürütülmelidir: a) Penatrant deneyi (PT), EN 571-1 e göre, b) Manyetik partikül muayenesi (MT), EN 1290 e göre, c) Ultrasonik deney (UT), EN 1714 ve EN 1713 e göre, d) Radyografik deney (RT), EN 1435 e göre. Tahribatsız muayene yöntemlerinin uygulama alanları, bu yöntemlerin standardlarında verilmiştir. EXC2, EXC3 ve EXC4 için, kaynakların tamir edilmesi vasıflandırılmış kaynak prosedürlerine uygun olarak yürütülmelidir. Tamir edilen kaynaklar kontrol edilmeli ve orijinal kaynakların gereklerini karşılamalıdır. 123
8. KAYNAKLARDA İMALAT DENEYLERİ Belirtimiş ise, EXC3 ve EXC4 için, imalat deneyleri aşağıda verildiği gibi yapılmalıdır; a) Çelik tipi S460 üstü çelikler için kullanılan her kaynak prosedürü vasıflandırması, imalat kaynağı ile kontrol edilmelidir. Deneyler, gözle muayeneyi, penatrant deneyini veya manyetik partikül muayenesini, ultrasonik deneyi veya radyografik deneyi (alın dikişleri için), sertlik deneyini ve makroskopik incelemeyi kapsamalıdır. Deneyler ve sonuçları, kaynak prosedürü deneyine ait ilgili standardlarına uygun olmalıdır; b) Köşe dikişleri derin nufüziyetli kaynak işlemi kullanılarak yapılmış dikişlerin nufüziyeti kontrol edilmelidir. Gerçekleşen nufüziyet sonuçları dokümante edilmelidir. c) Köprü tabliyesine ortotropik (orthotropic) çelik levhalar için; 1) Tabliye levhasına tam mekanize kaynak işlemi yapılarak kaynaklanmış takviyeler, bir köprü için en az bir adet imalat deneyi olmak üzere, köprünün her 120 m uzunluğu için bir imalat deneyi yapılarak ve makro gözden geçirme suretiyle muayenesi yapılarak kontrol edilmelidir. Makro kesit deneyleri dikişin başında veya sonunda ve ortasında hazırlanmalıdır. 2) Takviyelerin ekleme parçaları kullanılarak diğer takviyelere birleştirilmesi, imalat deneyi ile kontrol edilmelidir. 9. SONUÇ Yapısal çelik üreten fabrikaların ana imalat prosesi olarak görülen kaynaklı imalat, 305/2011/AB ye göre onaylanmış kuruluş tarafından düzenlenecek Kaynak Sertifikası ile belgelendirilir. Fabrika Üretim Kontrol Sistemi haricinde düzenlenen bu belgede asgari olarak kaynaklı imalatın kapsamı, ilgili standartlar, uygulama sınıfı, kaymak metotları, kaynak edilen malzemeler, kaynak koordinasyon personeli gibi bilgiler yer alır. 10. KAYNAKÇA [1] EN 1090-1:2009+A1:2011 Execution of steel structures and aluminium structures - Part 1: Requirements for conformity assessment of structural components. [2] EN 1090-2:2008+A1:2011 Execution of steel structures and aluminium structures - Part 2: Technical requirements for steel structures. [3] ECCS TC 9. Guide to the CE Marking of Structural Steelwork. 1st Edition, 2011. ECCS European Convention for Constructional Steelwork. [4] 305/2011/AB Yapı Malzemeleri Yönetmeliği 124