13.1. Sertlik Testi
Sertlik testi, imalat kaynaklarında lokal PWHT‟nin yeterli seviyede yapılıp yapılmadığının kontrolünde yaygın olarak kullanılan bir kalite kontrol adımıdır. Yöntem özellikle hidrojen gerilme çatlağının önlenmesi için PWHT sonrası yeterli temperleme oluĢup oluĢmadığının tespit edilmesinde (kaynak metalinin makro sertliği ölçülerek) kullanılır. NACE 8X194‟de konu gözlem sonuçlarından elde edilen raporlara göre “Sertlik testi kaynak sarflarının yanlıĢ kullanımı ve/veya yanlıĢ imalat tekniklerinin tespit edilmesinde büyük çapta fayda sağlamıĢtır” Ģeklinde ifade ediliyor. Bununla beraber Ģunun da altını çizekte fayda var ki sertlik testi, kalıntı gerilme seviyesinin değerlendirilmesinde uygun bir metod değildir. Bu nedenle kaynaklı malzemelerin servis koĢullarından kaynaklı gerilme çatlak eğilimnin tespit edilmesinde sertlik testi tek baĢına doğru bir yöntem değildir.
Belli bir kesinlik oranı yakalabilmek için sertlik testi bilinen endüstriyel standartlar çerçevesinde yapılmalıdır. ASTM A 83-84 karĢılaĢtırmalı yöntemle Brinell sertlik testi için gereklilikleri içerir. NACE RP0472 de bu ASTM uygulamasını kullanarak servis koĢul kaynaklı çatlak olĢumlarının kontrol yöntemlerine dair tavsiyeler içerir. HAZ alnının aslında çok dar bir bölge olması nedeniyle yaygın olarak kullanılan toplu tip portatif ölçüm araçlarıya maksimum sertlik değerini yakalamak çok zordur. Bunun yerine kompozit değerler elde edilir. Özellik düĢük ısı girdisi ile yapılan kaynaklarda bu alan oldukça daraldığından ölçüm yapmak imkansız bir hal alır [89]. TWI (The Welding Insitute), UCI (Ultrasonic Contact Impedance) yöntemi ile sertlik ölçümü üzerine bir grup çalıĢma yapmıĢtır. UCI yönteminde, üç boyutlu bir iz yaratan Vickers tipi piramit bir batıcı uç kullanılır. Her ne kadar ölçüm bu iz üzerinden yapılsa da operatorun becerisi, yeterli yüzey hazırlığı, batmaya yetecek kadar bir alan gerekliliği ve istatistik çıkarabilecek kadar çok sayıda ölçüm yapılması ihtiyacı gibi bazı soru iĢaretleri de yok değildir.
115
13.2. Çentik Darbe Deneyi
Darbeli yükler altında bir malzemenin kırılması için gerekli enerji miktarının belirlenmesini bulmak için yapılır. Çentik darbe deneyi sarkaçlı vurma cihazında yapılır. Cihazın sarkaç çekici önceden belirlenmiĢ bir yükseklikten düĢer ve en alt noktada arka yüzüne vurduğu çentikli deney numunesini kırılmaya zorlar. Bu sırada vurma hızı 4 m/s ile 7 m/s arasında olmalıdır [94]. Çentik darbe deneyinin çalıĢma prensibinin gösterimi ġekil 13.1‟de verilmiĢtir.
ġekil 13.1. Çentik darbe deney cihazının çalıĢma prensibi [94]
13.3. Çekme Deneyi
Mühendislik malzemeleri rijit olmadığından kuvvet altında deforme olup, Ģekil ve boyut değiĢiklikleri gösterirler. Malzeme özelliklerini anlamak üzere mekanik testler yapılır. Bunlardan en önemlisi “çekme deneyi”dir.
Çekme deneyinin amacı; malzemelerin statik yük altındaki elastik ve plastik davranıĢlarını belirlemektir. Bunun için boyutları standartlara uygun daire veya dikdörtgen kesitli deney parçası; çekme cihazına bağlanarak, eksenel ve değiĢken kuvvetler uygulanır.
116
Çekme cihazı esas olarak; birbirine göre aĢağı ve yukarı hareket edebilen, deney parçasının bağlandığı iki çene ve bunlara hareket veya kuvvet veren, bu iki büyüklüğü ölçen ünitelerden oluĢur. Çenelerden birisi sabit hızda hareket ettirilerek deney parçasına değiĢken miktarlarda çekme kuvveti uygulanır ve ġekil 13.2‟de görüldüğü halde bu kuvvete karĢılık gelen uzama kaydedilir.
ġekil 13.2. Çekme deneyinin uzama eğrisi
Küçük kuvvet düzeylerindeki uzama miktarları kuvvet ile doğru orantılıdır. Malzemenin elastik davranıĢı içindedir, yani kuvvet kaldırıldığında uzama sıfırlanır. Bu karakter P noktasına kadar devam eder. Orantı limiti P den sonra lineer fonksiyon eğimini değiĢtirir. Ancak elastik davranıĢ devam eder. Elastik davranıĢ E “Elastik Limiti” noktasında sona erer. E den sonra kalıcı plastik deformasyonlar baĢlar. Kuvvet azaltıldığında ise lineer fonksiyona paralel bir yol izler. Fakat kuvvetin sıfır olduğu yerde deformasyon artık sıfır olmaz, belirli bir plastik deformasyon kalır. Malzeme yüklenmeye devam edilirse Y noktasında akar. Akma noktasında kuvvet aynı iken büyük miktarda plastik deformasyon oluĢur. Akan malzeme “çalıĢma sertleĢmesi”ne uğrar ve daha mukavim hale gelerek daha fazla kuvvet alabilir hale gelir.
Bu malzeme üzerindeki kuvvet daha da arttırılarak U noktasına ulaĢılır. U noktası “maksimum gerilme” noktası olup, burada malzeme kesitinde lokal daralmalar baĢlar. Buna malzemenin “ boyun vermesi ” denir. Boyun verme de malzemenin çalıĢma sertleĢmesine uğramasına sebep olur ve malzeme daha fazla gerilimler alabilir; ancak boyun bölgesinde kesit alanı daraldığından taĢıdığı net kuvvet azalır. Numune genellikle kontrolsüz bir Ģekilde K noktasına ilerler ve orada kopar.
117
Kuvvet-uzama eğrisinin altında kalan alan o numuneyi bozunuma uğratmak için gereken enerjiyi eĢit olup; tokluk adı verilir.
Kuvvet-uzama eğrisi daha sonra yeniden ölçeklendirilir. Uzamalar malzemenin ilk uzunluğuna bölünerek “birim-uzama” „ya çevrilir. Aynı Ģekilde kuvvet numunenin ilk kesit alanına bölünerek “gerilim” hesaplanır ve dikey eksen tekrar ölçeklendirilir. Malzeme kopana kadar önemli miktarda deformasyona uğradıysa “sünek” , az deforme olmuĢsa “gevrek” yapıya sahiptir.
13.4. Eğme Deneyi
Eğme deneyleri, orta noktadaki test malzemesini deforme eder ve kırılma meydana gelmeden iç bükey bir yüzey veya bükülme oluĢturur ve tipik olarak bu malzemenin kırılmasının direncini veya sünekliliğini belirlemek için yapılır. Esneklik testinden farklı olarak, amaç baĢarısızlığa kadar malzemeye kuvvet uygulamak değil, malzemeyi belirli bir Ģekle dönüĢtürmektir. Test örneği, testin yapıldığı standarta göre belirlenen eğrilik yarıçapı ile orta noktada içbükey bir yüzey oluĢturacak Ģekilde yüklenir [95].
Çoğu kaynak kodu, kaynakçı ve kaynak prosedürü özelliklerini niteliklendirmek için gereken testin bir parçası olarak eğme deneyleri gerektirmektedir. Kaynaklar için eğme testi kavramı basittir, iki plaka birbirine kaynaklanır ve düz bir metal kayıĢ kaynaklı plakalardan kesilir. Daha sonra, öngörülen boyuttaki düz kayıĢ U Ģeklindeki malzemeye bükülür ve materyali "U" dıĢ yüzeyi üzerine uzatır ve materyali iç yüzey üzerinde sıkıĢtırır.
Amaç, kaynağın ve taban metalin uygun bir Ģekilde kaynaĢtırıldığından ve kaynak metalinin ısıyla etkilenen bölgesinin (HAZ) uygun mekanik özelliklere sahip olduğundan emin olmaktır [96].
13.5. Spektral Analiz Deneyi
Spektral analiz deneylerinin gerçekleĢtirilmesinde spektrometreler kullanılarak iĢ parçası malzemesinin kimyasal analizi araĢtırılır. Kullanılan spektometreler belirli bir frekansa göre çalıĢmaktadır. Analiz sırasında iĢ parçasının yüzeyinden birkaç
118
miligram malzeme buharlaĢtırılarak elementlerin analizleri gerçekleĢtirilmektedir. Analizin çalıĢma prensibi ise spektrometrenin ark odasında elektrik arkı ile elementlerin atomlara ayrıĢtırılmasıdır. AyrıĢtırılma iĢlemi yapılırken analiz odası argon gazı ile doldurulur. Her elementin farklı ıĢın oluĢturumasından dolayı ıĢınların dalga boyları ayrıĢtırılarak ıĢınların Ģiddetleri ölçülür. Ölçülen Ģiddetler ile iĢ parçasında bulunan elementlerin miktarları elde edilir.
13.6. Makro Ġnceleme Deneyi
Stereomikroskoplarda 50x'e kadar büyütmeler kullanılırsa makro incelemeye girmektedir. Makro muayene esas olarak kaynak kalitesini kontrol etmek için kullanılır. KaynaklanmıĢ malzemenin enine kesiti alınarak temizlenir ve muayene için hazırlanır. Gözeneklilik, kaynak penetrasyonu eksikliği, yan duvar füzyonu eksikliği, kötü kaynak profili ve diğer önemli kusurlar ilgili kaynak standardına göre kontrol edilir. Bu muayene, BS EN ISO 5817, ASME SEC IX, AWS D1.1 gibi uluslararası kaynak standartlarının bir gereğidir. Ayrıca makro özelliklerinin incelenmesi, kaynaklı bağlantılarda aĢağıdakilerin belirlenmesinde kullanılır:
Kaynak geometrisi
Nüfuz derinliği
HAZ'ın Kapsamı (Isıdan etkilenen bölge)
Çatlaklar, alttan kesme, dıĢbükeylik gibi yüzey kusurları.
Çatlaklar, porozite, metalik inklüzyonlar, ergime eksikliği, nüfuziyet eksikliği ve cüruf gibi iç kusurlar.
Kök boĢluğu, kök yüzü, pah kırılması ve yanlıĢ hizalama gibi eklem geometrisi kusurları. [97,98]
119