Entegre Demir Çelik Tesisleri ve Proses Akışları Part 3

Yüksek Fırın (Blast Furnace)

Yüksek fırın temel olarak, sinterlenmiş ham demirle koklaştırılmış taş kömürünü sıcak hava yardımıyla reaksiyona sokarak, çelikhane için gerekli olan sıvı ham demiri (pik demir) üretir. Tabii ki cevher olarak sadece sinterlenmiş ham demir kullanılmadığı gibi (pelet, parça cevher) yakıt olarak sadece koklaştırılmış taş kömürü kullanılmaz (katran, fuel-oil vs.). Bunun en temel nedeni maliyeti düşürmektir. Bir önceki yazımda da söylediğim gibi kok kömürünün maliyeti oldukça yüksektir.

Yüksek fırın dış gövdesi bulunduğu bölgeye göre kalınlıkları değişen (30 – 50 mm) çelik sacdan imal edilmiştir. Fırın içerisindeki reaksiyonlar sonucu oluşan ısının gövde sacına zarar vermemesi için gövde sacı, fırın iç kısmından çeşitli kalitelerde refrakter tuğlalar ile korunmaktadır. 

Yüksek fırın şu kısımlardan oluşmaktadır:

a- Bogaz - Throat

b- Gövde - Stack

c- Bel - Belly

d- Karın - Bosh

e- Hazne -Hearth

Fırın üst bölgesinde çan sistemi veya daha modern bir sistem olan çansız tepe sistemi bulunmaktadır. Hammaddeler fırının üst bölgesinden bu sistemler vasıtasıyla içeriye gönderilmektedir. Bu bölgeden itibaren dikey eksende aşağı doğru bir kaç metre uzunluğunda boğaz kısmı bulunur. Boğazdan itibaren fırının toplam uzunluğunun yaklaşık 3/5’lik kısmında gövde bulunmaktadır. Malzemelerin ve gazın ısınması sonucu hacimlerinin artması nedeni ile rahat bir şekilde hareket edebilmeleri için gövde çapı aşağıya doğru genişlemektedir. Gövdenin bittiği yerde başlayan ve dikey eksende çapı sabit olan bel (Belly) bölgesi fırının en geniş bölgesidir. Cürufun ve metalin erimesi ve sonuç olarak hacimlerinin azalması bu bölgede başlar. Karın (Bosh) bölgesi ters koni şeklindedir. Üst kısmı bel, alt kısmı hazne ile birleşmektedir. Karın bölgesinde erime işlemi ve son curuf oluşma işlemi tamamlanır. Eriyen metal ve curuf, karın bölgesinin altında bulunan ve dikey eksende çapı sabit olan hazne bölgesinde birikir.

Yüksek fırına, şarj işlemi bittikten sonra sobalar yardımıyla sıcak hava kokun yanmasını sağlamak amacıyla gönderilir. Sobaları ısıtmak içinse yine yüksek fırından yararlanılır. Reaksiyon sonucu oluşan yüksek fırın gazı (%90) ile kok gazı (%10) sobaların ısınmasını sağlar. Kok gazının ilavesi, yüksek fırın gazının kalorisinin düşük olması sonucu yanmanın veriminin düşüklüğünden kaynaklanmaktadır. Yüksek fırın gazının kalorisi 870 Kcal/m3 iken kok gazının 4300 Kcal/m3’tür.  

Kokun ve diğer yakıt elemanlarının yanması ile reaksiyon başlar. Hematit olarak fırına şar edilen demir cevheri sırasıyla manyetit ve wüstit olacak, ardından demir’e indirgenecektir. Teorik olarak fırının üst bölgesinde bulunan gazların indirgenme potansiyeli wüstit oluşumu için yeterli olduğundan cevher şarj edilir edilmez hematit ve manyetit indirgenmeye başlar. Yüksek fırında silisin, fosforun, manganın indirgenme reaksiyonları da söz konusudur fakat ben bugün bu kadar derine girmeyeceğim.

Yüksek fırınlarda tüyer bölgesi önünde sıcaklık yaklaşık 2200-2400^oC, fırın tepesinde ise 200^oC civarındadır. Üflenen sıcak hava sıcaklığı da 1100^oC civarındadır. Fırın çelik zırhını ve soğutma sistemini yüksek sıcaklıklardan korumak amacıyla refrakterler yüksek fırınlarda çok önemlidir.

Fırın bölgelerindeki aşınma ve sıcaklık farklılıklarına göre kullanılan refrakterler değişmektedir.

Yüksek fırınlarda genel olarak; Karbon tuğlalar,

Grafit tuğlalar,

SiC tuğlalar,

Alümina tuğlalar kullanılır.

Döküm Holü

Pik demiri curüfüyla birlikte fırından almak amacıyla dizayn edilmiş ekipmanlar topluluğudur. Döküm holü, yüksek fırın ürünü olan sıvı ham demir ve curufun potalara ya da torpidolara (çelikhane için) yönlendirildiği yerdir. Döküm holünde;

Döküm ve curuf deliği,

Pik ve curuf kanalları,

Beşik oluk,

Köprü Vinci,

Döküm açma matkabı ve çamur topu gibi ekipmanlar bulunur.

Döküm Deliği: yüksek fırında ergimiş halde elde edilen ve fırın tabanındaki hazne bölgesinde bulunan sıvı ham demiri fırından almak için döküm delikleri bulunur.

Pik ve Cüruf Kanalları: Açılan dökümün potalara ulaşmasına yardımcı olan refrakter malzemelerden yapılmış kanallardır. Bu bölgede pik altta cüruf üstte olmak üzere birlikte akarlar ve yoğunluk farkı sayesinde birbirinden ayrılır ve ayrı kanalardan pik pik potasına, cüruf cüruf potasına alınır ya da cüruf granüle edilir.

Köprü Vinci: Döküm holünde malzemelerin taşınmasına yardımcı olur.

Döküm Açma Matkabı: Refrakter çamurlarla kapatılmış ve ısıyla sertleşmiş döküm değinin açılmasında kullanılır. 42-45 mm’lik matkap çubukları ile dairesel ve darbeli hareket yardımıyla döküm deliğini 2-2, 5-3, 5 m’lik mesafe de açarlar.

Çamur Topu: Hazne bölgesinde biriken pik ve cüruf alındıktan sonra çamur topu açık olan döküm deliğine, delik boyu ve çapına bağlı olarak çamur basar. Belli bir süre top delik üzerinde bekletilir, malzeme kalitesine bağlı olarak 2-7 dk. sonra döküm kapatılmış olur.

Sonuç olarak yüksek fırının amacı çelikhane için gerekli olan sıvı ham demiri cevher ve çeşitli yakıtlarla reaksiyona sokarak üretmek, ardından da ürettiği bu pik demiri cürufundan ayırıp torpidolara yüklemektir ki çelikhaneye, C miktarı azaltılıp çelik olabilsin. Üretilen cüruf ise atılmaz, çimento sanayisi için satılır. Görüldüğü gibi entegre tesisler ürettiği hiçbir malzemeyi boşa harcamıyor. Tıpkı Y.F. gazının sobaları ısıtmak için kullanılması gibi.

Entegre Demir Çelik Tesisleri ve Proses Akışları Part 2

Sinter Müdürlüğü

Demir cevherinin yüksek fırın için istenilen gaz geçirgenliğine, mukavemete, parça iriliğine getirilmesi işlemine sinterleme denir. Bu işlem belirli bir sıcaklık ve basınç ile yapılır. Sinterleme, toz partiküllerinin bu sıcaklı ve basınç yardımıyla bir araya gelerek birleşmesi şeklinde de açıklanabilir. Bu nedenle sinterleme sıcaklığı ve basıncının optimal ayarlanması nihai yapı için oldukça önemlidir. Sinterleme sıcaklığı, ham demirin ergime sıcaklığının altında seçilir. Basınç ise sinterleme sırasında fırının alt bölgesinden emiş gücü ile tozların bağlanmasına yardımcı olur.

Yüksek fırında kullanılan cevher sadece sinterlenmiş ham demirden oluşmaz. Genellikle hazır alınmış peletlerde kullanılır. Peletleme işlemi, sinterlemede kullanılan toz partiküllerinden daha küçük olanlara uygulanır. Ve tabii ki Fe tenörü %62’nin üzerinde olmalıdır.

Sinterleme Yapılmasının Nedenleri

-Yüksek fırında reaksiyon sonucu oluşan gazların belirli bir gaz akışı vardır ve bu minimum bir kanallama olan yatakta sağlanabilir. Bunu da sinterlenmiş ham demir sağlar, toz halindeki değil. Toz gaz kanallamasını arttıracaktır. (Tıkanıklığa sebep olur)

- Cevherin içerisinde bulunan ve çeliğe geçmesini istemediğimiz kükürt, arsenik, nem gibi yapıların uzaklaşması aksi halde kükürt ve arsenik çelikte kırılmaya neden olacaktır. (Belirli bir yüzdeden sonrası istenmez.)

- Ham cevheri sinterlemeden kullanmak yüksek fırının kapasitesini düşürür.

Sinterleme Adımları

Sinter fırını 

Öncelikle sinter harmanlaması yapılmalıdır. Bunun için sinter tozu, ham cevherde bulunan yabancı maddelerden kurtulmak için dolomit ve kireç taşı ve yakıt malzemesi karışıma eklenir.

Cevher + dolomit + kireçtaşı + sinter tozu + katı yakıt = sinter

Cevher içerisindeki asit-baz durumu iyi ayarlanırsa yüksek fırında üretilen pik demirin kalitesi de bir o kadar iyi olacaktır.

Ayrıca K₂O ve Na₂O sinterin yapısında kaldığı zaman yüksek fırında devamlı olarak sirkülasyon yaparlar (900 – 1000 C⁰ civarında buharlaşırlar ve fırın külahında sıcaklık 700 C⁰ olduğu zaman aşağı inerler.) ve bu durum istenmez. sodyumklorür ve potasyumklorür olarak veya NaF, KF oluşumu ile atılması için CaF₂ veya CaCl₂ sinter harmanına direkt olarak ilave edilmelidir.

Sinterleme sırasında düz soğutucudan sonra sinter, elekte elenir. Elek üstü sinter direkt olarak yüksek fırına gönderilir. Elek altı ise sinter tozu ve yatak malzemesi olarak ayrılır. Elek altı sinter tekrar yatak malzeme eleğine alınır.

Sinter yatak altı malzemesinin kullanılma sebepleri şunlardır.

1) Izgaralar yüksek sıcaklıktan korunmuş olur. 
2) Sinter kütlesinin ızgara ve peletlere yapışması önlenir

3) Harman içindeki toz malzemeler emici kasalara dökülüp verim düşüklüğüne sebep olmaları önlenir.

Sinter Safhası

Karışım yapıldıktan sonra topaklanması için karıştırıcıya gönderilir. Topaklanmayı kolaylaştırması için içerisine %8 oranında nem de ilave edilir. Topaklanan malzeme sinterlenmesi için fırına şarj edilir. Kok sayesinde ateşlenen fırının yanma zonunda sıcaklığı 1300 – 1400 C⁰’ ye kadar çıkmaktadır. Bu sıcaklık sayesinde cevher ve katkı maddeleri parçalanarak içeriklerini kaybetmek te ardından basınç sayesinde birbirlerine bağlanmaktadırlar.

Sinterleme sonrası yüksek fırına uygun boyutlu olanlar (20-60 mm) ile olmayanlar (20 mm altı) ayrılır. Olmayanlar tekrar sinterlenmeye gönderilirken uygun olanlar yüksek fırına şarj edilmek ve pik demiri üretmek üzere yüksek fırına gönderilir. 

Entegre Demir Çelik Tesisleri ve Proses Akışları Part 1

Cevheri en başından, yani ham iken işleyip pik demir ve çelik üreten, her birimi ayrı bir işletme olarak çalışan entegre demir çelik kuruluşlarının proseslerine değinmek istiyorum. Bilindiği üzere Türkiye’de bu tesislerden 3 tane var. Erdemir, İsdemir ve Kardemir. Bende İsdemir’de 1.5 aylık bir deneyim sahibi olduğumdan işin ne kadar hassas, dikkat isteyen, rekabetçi, hırslı bir iş olduğunu biliyorum. Her geçen gün hedefi yukarıya çeken bir sistemleri olduğunu söylemem gerek. İşte bu yüzden üretim prosesi neredeyse hiç durmuyor ve günlük üretim miktarını en yüksek seviyeye çekmeye çalışıyorlar. Bende bugün o üretim proseslerine değinmek istiyorum.

Kok Müdürlüğü - Part 1
Sinter Müdürlüğü - Part 2
Yüksek Fırınlar - Part 3
Çelikhane - Part 4
Sürekli Döküm - Part 5
Haddehaneler - Part 6 şeklinde yayınlanacaktır.

Entegre tesisleri ile ark ocaklı tesislerin proses akış şeması

Kok Müdürlüğü

Entegre tesislerin en önemli ve en pahalı girdilerinden biri kömürdür. Türkiye’de bu kömürün %85’i ithal edilmektedir. Bu nedenle yüksek fırında kullanılan kok kömürü maliyet açısından sıkıntı teşkil ettiğinden çeşitli alternatifler (kömür tozu, katran, zift, kömür briketleme, fuel-oil) geliştirilmiş olsa da tam olarak kok kömürünün yerini tutabilecek bir alternatif yoktur. Bugün koklaşabilir taş kömürü, entegre tesislerin en çok tüketilen ve maliyeti en yüksek olan girdilerinden biri olarak kullanılmakta

.

Temel yakıt olarak kullanılan kok, koklaşabilir kömürün kok fırınlarında koklaştırılması ile elde edilir. Kok aslında gazlarından arındırılmış taş kömürüdür. Kok fırınından çıkan gazlar kok gazı diye anılır. Koklaştırma işleminden yan ürün olarak birçok organik kimyasal da elde edilir.

Koklaşma işleminden önce taş kömürü karıştırma ve öğütme işlemlerine tabi tutulmalıdır. Öğütülen ve karışan kömür fırınlara şarj edilir. Fırında koklaşma yaklaşık 20 saat sürer. Koklaşma sıcaklığı ise yaklaşık 1100°C’dir. Koklaşma işlemi bittikten sonra fırından alınan kok kömürü su ile soğutulur. Böylece nem oranı da ayarlanabilir. Soğuyan koklaşmış taş kömürü, yüksek fırın müdürlüğüne gönderilir.

Tahribatsız Muayene Yöntemleri, NDT Part 4 -Son-

5. Girdap Akımları (Eddy Akımları) Yöntemi

Girdap akımları uygulamasının temeli oldukça basittir. Probda bulunan bobine alternatif akım uygulanır ve bobin etrafında bir manyetik alan oluşur. Bu manyetik alan iletken bir malzemeye yaklaştırıldığında malzeme manyetik alanı keseceğinden iletken malzemede akım indüklenir.

Yapılan kontrolde içinde bobin bulunan prob malzeme yüzeyine temas edecek şekilde konumlandırılır ve malzemeye indüklenen akım ile malzeme muayenesi gerçekleştirilir.  

Girdap akımları kontrolünde oluşan manyetik alan ve akımlar

Girdap akımı metodu, kesin teorik altyapısı ile olgunlaşmış ve güvenilir bir tahribatsız muayene yöntemidir. Otomotiv sektöründe ve uçak endüstrisinde geniş bir kullanım alanı vardır. Hatta uçak sektöründe en çok kullanılan tahribatsız muayene yöntemi eddy akımları yöntemidir.

Günümüzde girdap akımları en belirgin ve yaygın olarak kullanılan yöntemlerinden birisi haline gelmiştir. En yaygın kullanımlar, boyuna dikişli boru imalatları, dövme, döküm malzeme kontrolleri ve uçak bakım endüstrilerinde göze çarpmaktadır.

Girdap akımı testlerinin kullanım alanları

Uygulama Alanları

1. Ana malzeme üzerindeki kaplama kalınlıklarının ölçülmesinde,

2. Çatlaklar, boşluklar, izler, kesikler, delikler ve benzeri malzeme süreksizliklerini tespit etmek için,

3. Isıl işlem koşullarını ve metalik yapılardaki yanma kusurlarının tanımlanması ve kontrol edilmesi amacıyla,

4. Çelik ve bazı demir alaşımlarındaki sertlik ve sertlik derinliklerinin belirlenmesinde,

5. Yeraltı boruları, gömülü bombalar, mayınlar veya maden cevherleri gibi gizli metalik objelerin tespitinde,

yaygın olarak kullanılan yöntemdir.

Avantajları

1. Otomatik ve hızlı teste izin verir.

2. Penetrant ve manyetik partikül metotlarında olduğu gibi yüzey temizliği ve hazırlığı gerektirmez.

3. Radyografik muayene yöntemine göre temiz, güvenli ve düşük maliyetlidir.

4. Yüksek sıcaklıklarda uygulama imkânı sağlayan birkaç yöntemden biridir.

5. Taşınması kolay sistemlerdir.

Dezavantajları

1. Sadece iletken malzemelere uygulanabilir.

2. Sadece yüzey ve yüzeye yakın bölgelerin testi mümkündür.

3. Yüzey pürüzlülüğünden etkilenir.

4. Yüksek hassasiyet ihtiyacı test işlemini karmaşıklaştırır.

5. Sadece test edilen yüzey ile açı yapan çatlaklara hassastır.

Girdap akımları kontrolü öncesi kalibrasyon işlemi ve alınan sinyaller

Uçak üzerinde girdap akımları kontrolünün gerçekleştirilmesi

Girdap akımları tekniği ile saptanan çatlak görüntüsü

6. Ultrasonik Muayene

Ultrason insanlar tarafından işitilemeyen ses demektir. Dalga boyu itibariyle kulağımızın duyarlığı dışında kalan seslere ultrason ismi verilmektedir. İnsan kulağı 16 Hz ile 20000 Hz arasındaki frekanslara duyarlıdır. Kulak bu sınırların dışında kalan frekansları algılayamaz. Ultrasonik Muayene 20000 Hz frekansının üzerinde ultrases dalgalar uygulanarak yapılır.

Bu dalgalar her türlü malzeme içinde farklı fakat sabit bir hızda yayınırlar. İşte bu hız önceden bilinirse gidiş ve dönüş sürelerinden malzeme içinde kat ettiği yol bulunur. Eğer malzeme içerisinde süreksizlikler var ise, dalga, olması gerekenden farklı bir seyir izleyeceğinden, hata tespiti mümkün olacaktır.

Bu yöntem sayesinde malzemenin şu özellikleri tespit edilebilir;

Elastik katsayıların tayini (Young Modülü, Poisson oranı gibi)

Metalurjik yapıdaki değişimlerin algılanması (kalıntılar, tane büyüklüğü, ayrışmış fazlar)

İç gerilimlerin irdelenmesi

Kalıp kumunda nem oranının tayini

Ultrasonik muayene prensibi

Bir ultrasonik muayene cihazı şu temel elemanlardan oluşur. Hız jeneratörü, elektronik darbe üretici, amplifikatör, prob, zaman devresi ve katot ışını osiloskobudur. Prob üzerinde piezoelektrik kristaller bulunur. Kristalin elektrik enerjisini mekanik enerjiye çevirme yeteneğine piezoelektrik özelliği denir. Elektrik enerjisi, piezoelektrik kristalin genişlemesi ve büzülmesi ile mekanik titreşimler oluşturur. Prob aldığı elektriksel pulslar üzerine titreşir ve parçada yayınan ultrasonik dalga sıralarını meydana getirir. Malzemedeki bir çatlak veya diğer süreksizliklerin sebep olduğu akustik dirençteki bir değişim probdaki piezoelektrik kristale dalgayı geri yansıtır.

Ultrasonik test probları; a. Normal prob, b. Açılı prob, c. Daldırma probu, d. Odaklama probu

Çatlak tespit edilen bir örneğin muayene çıktısı

Testi yapmadan önce yapılması gereken iki önemli olay vardır. Bunlardan ilki cihazın referans bir numuneye göre kalibrasyonunun yapılması ve test edilecek olan numunenin üzerine kublaj malzemesi sürülmelidir. Burdaki amaç ses iletimini arttırmak ve gereksiz ve bizi yanıltabilecek kirlilikten kurtulmaktır.

Böylece hemen hemen tüm tahribatsız malzeme muayene yöntemlerini, uygulayış, püf nokta, avantaj-dezavantaj yönlerinden açıklamış olduk. Daha önce bahsettiğim gibi öğrenciyseniz bu alanda dersler almaya, laboratuvar imkanlarını kullanmaya, yapabiliyorsanız sertifika programlarına yazılmaya çalışın.

Tahribatsız Muayene Yöntemleri, NDT Part 3

3. Manyetik Parçacık ile Muayene

Bu yöntem ferromagnetik malzemelerin yüzey veya yüzeye yakın süreksizliklerini tespit etmede kullanılır. Belirli koşullar altında döküm parçalarda ve kaynak dikişlerinde yüzeye yakın hatalar da belirlenebilir. Manyetik parçacık ile muayene yöntemi döküm, dövme ve kaynak dikişi kontrollerinde yoğun olarak kullanılmaktadır. Otomotiv, çelik yapı, güç santralleri, petrokimya ve havacılık sektörlerinde uygulama alanı bulmaktadır.

Manyetik bir malzemede manyetik alan oluşturmak için elektrik akımı kullanılır Manyetik parçacık kontrolünün prensibi, test parçası içinde manyetik alan meydana getirmeye dayanır. Bundan dolayı kontrol edilecek olan malzemelerin iyi mıknatıslanması gerekir.

Ferromagnetik malzemeler en iyi mıknatıslanabilen malzemelerdir. Demir, çeliklerin birçoğu, nikel, kobalt ve bunların alaşımlarının çoğu ferromagnetik malzemelerdir. Manyetik olmayan malzemeler, alüminyum, pirinç, bakır, magnezyum, bronz, kurşun, titanyum, bakır ve paslanmaz çeliklerdir.

Malzemeler mıknatıslanma özelliğine göre kendi aralarında sınıflara ayrılır.

Diamanyetik Malzemeler: Mıknatıs geçirgenliği az olan malzemelerdir. Bu malzemeler manyetik alan tarafından itilirler.

Paramanyetik Malzemeler: Manyetik alan tarafından çekilen malzemelerdir. Bu tip malzemeleri bir miktar mıknatıslamak mümkün olsa da manyetik parçacık muayenesi için yeterli değildir.

Ferromanyetik Malzemeler: Paramanyetik sınıfında olan ve sadece birkaçı mıknatıs tarafından kuvvetlice çekilen malzemelerdir. Demir, çeliklerin çoğu, nikel, kobalt ve bunların alaşımları örnek gösterilebilir.

Manyetik Olmayan Malzemeler: Paramanyetik malzemelerin ferromanyetik sınıfı dışında kalan kısmıdır. Çinko, alüminyum, bakır gibi demir dışı metalleri kapsar.

Değişik türdeki malzemelerde manyetik akının manyetik alan şiddeti ile değişimi

Kontrol edilecek olan malzemeye cihaz tarafından akım verilerek malzemenin mıknatıslanması sağlanır. Mıknatıslanması sonucunda rastgele dizilmiş moleküller, düzgün sıralı bir şekilde geçer ve bir mıknatıs görevi yapar. Moleküller bu şekilde dizildiğinde demir parçaları bir kuzey ve bir güney kutbuna sahip olacaktır. Her molekülün kuvvetlerinin toplamına eşit bir toplam kuvvet ortaya çıkar.

Kuvvet çizgileri ve hareketi

Uygulama sırasında her zamanki gibi numunenin kirliliğini ortadan kaldırmak için çeşitli temizleyici spreyler ile yüzey yağ, toz gibi partiküllerden arındılır. Ardından numune yoke adı verilen cihaz yardımıyla tek yönde mıknatıslandırılır. Son işlem ise manyetik parçacıkların yüzeye püskürtülmesidir. Tekrar kısa bir mıknatıslanma yapılır ve bir süre sonra hataların tespiti için florasan ışık altında inceleme yapılır. 

Yoke’nin çalışması ve kaynak hatalarının tespiti

İnceleme bittikten sonra malzeme tekrar eski haline döndürülmeli yani mutlaka mıknatıslanma giderilmelidir. Bunun için, deney sırasında mıknatıslanmanın uygulandığı tarafın tersine doğru bir mıknatıslanma yapılmalıdır. 

4. Radyografik Muayene

χ ışınları malzemelere zarar vermeden iç yapılarını inceleme olanağı sağladığından, tahribatsız muayenede yaygın olarak kullanılmaktadır. Malzemeyi delip geçebilen  χ ve γ ışınları, ışık ile aynı özelliklere sahip olup, gümüş kristallerini fotoğraf filmi üzerinde metalik gümüşe çevirirler ve filme ulaşan radyasyon yoğunluğu oranına göre bir resim oluştururlar.

Tıpkı insanlar için yapılan tomografi olayına benzeyen bu muayene yöntemi sayesinde malzemenin içyapı tespiti yapılabilir. 

Radyografik muayenede pozlama

Kaynak:

A. DOĞRU, "Uçak gövde ve kanatlarında oluşan hasarların tahribatsız muayene yöntemleriyle tespiti", Yüksek Lisans Tezi

Kocaeli Üniversitesi Tahribatsız Muayene Ders Notları 

M. ONURSAL, "Uçaklarda kullanılan metal malzemelere uygulanan tahribatsız muayeneler", Yüksek Lisans Tezi

Tahribatsız Muayene Yöntemleri, NDT Part 2

Tahribatsız Muayene Yöntemleri

Günümüzde israfı önlemek mühendislik açısından da önemli bir hale gelmiştir. Bu nedenle üretilen ve/veya daha sonradan kalite kontrolden geçen malzemelerin kaybını önlemek, dolayısıyla şirketin maliyetini azaltmak adına tahribatsız/hasarsız muayene yöntemleri geliştirilmiştir. Kısacası tahribatsız muayene yöntemleri gerek dış yüzeydeki hataları gerekse içyapıdaki kusurları ortaya çıkarır ve uygulandığı sırada malzemeye hiçbir zarar vermez.

Bir malzemenin yapısal bütünlüğünün bozulmasının nedeni, süreksizlik olarak tanımlanır. Bu süreksizlikler tabakalaşmalar, çatlaklar, dövme katlanmaları, dikişler, yabancı madde kalıntıları ve gözeneklerdir. Malzemede bulunan süreksizliklerin belirlenmesi, parçanın ömrü ve işlevi için önemlidir.

Avantajları

-Testler doğrudan malzeme üzerine uygulanır. Ayrı bir numuneye ihtiyaç yoktur.

-Testler üretim bandında gerçekleştirilir.

-Yöntemler malzemenin birçok fiziksel özelliğine duyarlıdır. Böylece tek bir testle birçok özellik belirlenebilir.

-Çok yüksek olan maliyet bir nebze de olsa düşürülür.

-Fazla hazırlık gerektirmez, kolayca uygulanır.

-İnsan gücüne çok az ihtiyaç vardır.

Tahribatsız muayene yöntemleri uygulanacak olan malzemeye, hatanın (tahminen) nerede olup olmadığına, maliyete göre belirlenir. Her bir yöntemin diğerine göre üstün tarafları olup, genellikle birbirlerinin tamamlayıcısı durumundadırlar.

Bunlar;

1. Görsel Yöntemler ile Muayene

2. Sıvı Emdirme (Penetrant Sıvısı) ile Muayene

3. Manyetik Parçacık ile Muayene

4. Radyografik (Röntgen) Işınları ile Muayene

5. Girdap akımları (Eddy Akımı) ile Muayene

6. Ultrasonik Muayene yöntemleridir.

1. Görsel Yöntemler ile Muayene

Tahribatsız muayene yöntemlerinin ilk adımını oluşturur. Böylece operatör büyüteç kullanarak veya kullanmaksızın yüzeydeki süreksizlikleri tespit edebilir. Demir döküm sektöründe üretilen malzemelerin %100’ünde kullanılması gereklidir.

Gözle muayene çok basit bir metot olarak görünse de en önemli muayene yöntemidir. Özel ışıklandırmaya gerek vardır. Parçaların dış yüzeyleri gözle kontrol edilebilir, gerektiğinde stereo mikroskop incelemesi yapılabilir. Görsel kontrol, döküm fabrikalarında final kalite kontrolün temel kontrol tekniğidir. Ancak tüm kırık yüzey incelemelerinde başvurulan ilk yöntemdir.

Görsel kontrol çok hızlı olması, pahalı bir kontrol metodu olmaması, diğer tahribatsız muayene metotlarına ihtiyacı azaltması, minimum yüzey hazırlamaya ihtiyaç göstermesi, her zaman uygulanabilirlik ve hatayı direk olarak kuşku götürmez bir şekilde ortaya çıkarması gibi pek çok avantajlara sahiptir.

Boroskop ile Kontrol: Bu optik kontrol cihazlar ile normal şartlarda gözle görülemeyen iç yüzeylerin incelenmesinde kullanılır. Dâhili bir aydınlatmaya sahip ince uzun bir alettir. Bu aletler ulaşımı sınırlı, görüş alanı dışındaki alanların muayenesi için üstün özelliklere sahiptirler. Direk gözle kontrolün dışında, bir kamera yardımıyla dijital ekrana aktarılan görüntünün incelenmesi avantajı da mevcuttur. Ayrıca görüntünün kalıcı kaydı alınarak arşivlenebilir.

Boroskop örneği

Optik Mikroskop İle Kontrol: Mikroskoplar mikro yapı analizlerinde kullanılmalarının yanı sıra, tahribatsız kontrol analizlerinde yüksek büyütme aralığında hizmet vermektedirler. Büyütme işlemi için mikroskoplar, yakınsak bir mercek içermektedirler.

Diğer yandan görsel kontrolün çok çeşitli dezavantajları da vardır. Bunlar; yalnızca parçaların yüzeylerinin görünebilmeleri, içyapı hakkında bir bilgi vermemesi, parça üzerindeki bulguların kontrol eden personelin tecrübesine göre değişkenlik göstermesi, yüzey hazırlama ve temizleme işlemlerinin uygunsuzluğu, göz yanılmaları, yetersiz aydınlatmalar, personelin dalgınlığı, dikkatinin dağılması (iş körlüğü) gibi olumsuzluklardır.

Özet olarak malzemesi çeşitli ölçü aletleri, büyüteçler, ışık kaynakları ve baroskoplar olan bu teknik her türlü ürüne uygulanabilen çok kolay ve bir o kadar dikkat gerektiren bir teknik olup, akıllıca kullanıldığında mükemmel bir problem çözme yöntemidir.

2. Sıvı Emdirme (Penetrant Sıvısı) ile Muayene

Sıvı penetrant testi hızlı, basit, ucuz ve hassas bir tahribatsız muayene metodudur. Tüm malzemelere uygulanabilen bu yöntem malzeme yüzeyinde oluşan süreksizliklerin tespiti için kullanılır. Sıvı penetrant muayenesinde yüzeye açık olan süreksizliklerin algılanmasında parçanın yüzeyinin temizliği ve uygulayan personelin görüşünün sorunsuz olması büyük önem taşır. Bunun için yöntem uygulanmadan önce solventler yardımıyla ön temizleme yapılır ki yüzeydeki kir, yağ, toz gibi partiküller testin sonucunu etkilemesin. Aksi takdirde testi uyguladıktan sonra hata olmayan bir yerde hata çıktığı sonucuna dahi varılabilir.

Ardından penetrant sıvı malzeme yüzeyine 90 derece açı yapacak ve miktarı fazla olmayacak şekilde uygulanır. Ardından sıvının süreksizliklere etki etmesi için belirli bir süre beklenir ve ikinci temizleme işlemi yapılarak yüzeydeki fazla sıvı temizlenir. Daha sonraki işlem developer adındaki kimyasal maddeyi uygulamak olacaktır ki bu sayede süreksizliklere işlemiş olan sıvı kendini kırmızı renkte “kusmuş” olsun. Böylece hatanın yeri tespit edilmiş olur. 

Penetrant uygulanması

Penetrant Test Seti (Temizleyici – Penetrant – Developer)

Yüzey temizliğinde kullanılan solventler

Sıvı Penetrant Yöntemi, aşırı derecede gözenekler içermeyen her metalik malzeme (alüminyum, magnezyum, titanyum, demir, bakır, pirinç, bronz vb.) ve metalik olmayan malzemelere (seramik, cam, plastik vb) uygulanabilir. Uçaklarda da uygulanan 4 hasarsız malzeme muayene yöntemlerinden biridir.

Uygulamadaki Kısıtlamalar

Penetrant yöntemi yanıltıcı sonuçlar vereceği ya da malzeme zarar göreceği için;

 Aşırı korozyona uğramış yüzeylerde,

 Gözenekli (sinterlenmiş) malzemelerde,

 Penetrantla kimyasal reaksiyona giren malzemelerde kullanılmaz.

Kaynak:

A. DOĞRU, "Uçak gövde ve kanatlarında oluşan hasarların tahribatsız muayene yöntemleriyle tespiti", Yüksek Lisans Tezi

Kocaeli Üniversitesi Tahribatsız Muayene Ders Notları 

M. ONURSAL, "Uçaklarda kullanılan metal malzemelere uygulanan tahribatsız muayeneler", Yüksek Lisans Tezi