EN
AR
BG
HR
CS
DA
NL
FI
FR
DE
EL
HI
IT
JA
KO
NO
PL
PT
RO
RU
ES
SV
TL
VI
TH
TR
GA
CY
BE
IS
Duplex Çelik Kaynaklarının Ultrasonik Testi: Ferrit-Astenit Dengesinin Belirlenmesi ve Potansiyel Kusurlar
Duplex Çelik Kaynaklarının Ultrasonik Testi: Ferrit-Astenit Dengesinin Belirlenmesi ve Potansiyel Kusurlar
Duplex paslanmaz çelikler, modern endüstrinin temel taşıdır ve yüksek mukavemetleri ve korozyona karşı dirençleri ile bilinir. Ancak, kompleks iki fazlı mikroyapıları (austenit ve ferrit), tahribatsız muayene (NDT) için benzersiz zorluklar ortaya çıkarır. Ultrasonik Test (UT), duplex çelik kaynaklarının bütünlüğünü garanti altına almak için kritik bir araçtır; ancak, malzeme özelliklerinin muayene sürecini nasıl etkilediğini derinlemesine anlamayı gerektirir. Bu kılavuz, duplex paslanmaz çeliklerde hem kaynak kalitesini hem de mikroyapıyı değerlendirmek için UT kullanımına dair pratik bir çerçeve sunmaktadır.
Neden Duplex Kaynaklar İçin Ultrasonik Test Kritiktir
Duplex paslanmaz çeliğin kaynak yapılması hassas bir denge işidir. Bu işlem, iki temel amacı gerçekleştirmelidir:
-
Hatasız Bir Kaynak: Çatlaklardan, kaynağın sağlanamamasından (lack of fusion), gözeneklilikten (porosity) ve inklüzyonlardan arındırılmış olmalıdır.
-
Dengeli Bir Mikroyapı: Mekanik özellikleri ve korozyon direncini korumak için yaklaşık %50 austenit ve %50 ferrit faz dengesinin korunması.
UT, ilk amacın doğrulanmasında temel yöntemdir. Ancak ikinci amaç, UT muayenesinin kendisini doğrudan etkiler. Dengesiz bir mikroyapı, kusurları gizleyebilir veya yanlış göstergeye neden olabilir; bu nedenle her iki konunun da ayrıntılı olarak anlaşılması hayati öneme sahiptir.
Zorluk: Çift Yapıda (Duplex) Mikroyapılarda Akustik Anizotropi
Çift yapıda çeliklerin muayenesindeki temel zorluk, bunların akustik anizotropisidir . Bu, ses dalgalarının malzemenin kristal yapısı içinde hareket ettiği yöne bağlı olarak değişen hızlarda ilerlediği anlamına gelir.
-
İzotropik malzemelerde (standart östenitik veya ferritik çelikler gibi), ses dalgaları tüm yönlerde aynı hızla ilerlediğinden yorumlanması kolaydır.
-
Anizotropik malzemelerde (duplex çelikler ve kaynak dikişleri gibi), ses ışını saçılabilir, çarpılabilir ve bölünebilir. Bu durum şunlara yol açar:
-
Işın Eğilmesi: Ses ışını doğrusal ilerlemeyebilir ve dolayısıyla bir kusurun konumunu doğru şekilde belirlemek zorlaşabilir.
-
Zayıflama: Sinyal gücü kaybı, nüfuziyeti ve küçük veya derin kusurları tespit etme kabiliyetini azaltır.
-
Yüksek Gürültü Seviyeleri: Karmaşık tane yapısı, arka plan "otu" veya gürültü olarak bilinen yüksek düzeyde bir gürültü oluşturur ve bu durum gerçek kusurları gizleyebilir.
-
Bu anizotropi, özellikle kaynak metalinde en belirgin şekilde görülür; burada yönlenmiş olarak katılaşmış yapıda kaba taneler bulunur ve ciddiyeti doğrudan ferrit-austenit dengesiyle ilişkilidir.
US Procedürü: Duplex Çelikler İçin Temel Hususlar
Bu zorlukları aşmak için US prosedürü dikkatlice hazırlanmalı ve uygunluğu onaylanmalıdır.
1. Cihaz ve Transdüser Seçimi:
-
Teknik: Time-of-Flight Diffraction (TOFD) duplex kaynakları için oldukça etkilidir çünkü ışın çarpıklığına daha az duyarlıdır ve düzlemsel hataların boyutlandırılmasında mükemmel sonuçlar sağlar. Faz Dizili Ultrasonik Test (PAUT), aynı zamanda geleneksel UT'ye göre birden fazla ışın açısı oluşturabilme yeteneğine sahip olması ve kaynak hacmiyle ilgili detaylı görsel haritalar sunabilmesi nedeniyle daha üstündür.
-
Açılar: Sinyal-gürültü oranını iyileştirmek için daha düşük kırınım açıları (örneğin, 45°) kullanın. Standart 60° veya 70° problar daha fazla ışın bozulmasına neden olabilir.
-
Sıklık: Daha düşük bir frekans (örneğin, 2 MHz) daha iyi nüfuziyet sağlar ancak çözünürlüğü düşüktür. Daha yüksek bir frekans (örneğin, 4-5 MHz) daha iyi çözünürlük sağlar ancak daha yüksek zayıflama gösterebilir. Malzeme kalınlığına göre bir denge kurulmalıdır.
2. Kalibrasyon ve Referans Blokları:
-
Temel Uygulama: Kalibrasyon, aşağıdaki referans blok üzerinde yapılmalıdır: aynı duplex kalite ve ürün formunda (örneğin, boru, plaka) muayene edilen komponent ile aynı olanı
-
Neden önemli: Karbon çelik referans blok kullanılması, akustik hızın farklı olmasından dolayı önemli ölçüde hatalara neden olur. Duplex blok, anizotropik malzemedeki gerçek ses hızını ve zayıflamayı dikkate alır.
3. Tarama ve Veri Yorumlama:
-
Operatörlerin aşağıdaki durumlar arasında ayrım yapabilecek şekilde eğitilmeleri gerekir:
-
Geometrik gösterimler: Kaynak köklerinden, kapaklarından veya havşalardan yansıyanlar.
-
Mikroyapısal gürültü: Tane yapısından kaynaklanan sürekli ve pul pul arka plan deseni.
-
Gerçek kusurlar: Gürültü seviyesinin açıkça üzerine çıkan ve farklı prob açılarında izlenebilen keskin ve belirgin gösterimler.
-
UT ile Mikroyapısal Dengesizliğin Belirlenmesi
Kantitatif faz dengesi ölçümü metalografik laboratuvar teknikleri gerektirir (örneğin nokta sayımı analizi), ancak UT sorunun güçlü nitel göstergelerini sağlayabilir:
| UT Gözlemi | Olası Mikroyapısal Sorun |
|---|---|
| Aşırı Yüksek Gürültü Seviyesi | Beklenenden belirgin şekilde daha yüksek arka plan gürültüsü, genellikle kaynak sırasında oluşan kaynak sırasında aşırı ısınma ya da bir yanlış çözelti tavlama ısıl işlemi . |
| Beklenmedik Sinyal Zayıflaması | Malzeme boyunca sinyal gücünde önemli kayıplar şunların varlığını düşündürebilir: ikincil fazlar 600-1000°C arasında oluşan ve ses dalgalarını çok etkili biçimde saçılan fazlar (örneğin sigma fazı, chi fazı) |
| Tutarlı Olmayan Hız Kalibrasyonu | Referans blokta temiz bir kalibrasyon elde etmedeki zorluk, esas malzemenin mikro yapısındaki genel tutarsızlık ve anizotropiyi göstermesi olabilir. |
Önemli not: Eğer USG, mikro yapısal bir anormallik gösteriyorsa, bu kesin teyit için tahrip edici testlerle (örneğin metalografik analiz için numune kesme) doğrulanmalıdır. USG, mikro yapı için bir ön tarama aracıdır, kesin bir ölçüm değildir.
Yaygın Kaynak Hataları ve Duplex Çeliklerdeki USG İmgeleri
| Hata Türü | Tipik USG İmgesi (Duplex Çelik) |
|---|---|
| Kaynamama (LOF) | Genellikle kaynak kökü veya yan duvarda yer alan sürekli, çizgisel bir görüntü. Karbon çeliğe göre zayıf sönümleme nedeniyle daha soluk veya dağınık görünebilir. |
| Fissür | Keskin, yüksek genözlü, genellikle "dişli" bir görüntü. Çatlaklar sıcak çatlaklar (katılaşma) ya da gerilme korozyon çatlamasına (SCC) bağlı olabilir. TOFD, çatlak yüksekliğini ölçümlemede çok etkilidir. |
| Porozite/Kümeler | Kaynak dikişinde birden fazla, küçük, nokta şeklinde gösterimler. İzole gözenekler genellikle zararsızdır, ancak gruplanmış gözenekler yorulma dayanımını azaltabilir. |
| Kalıntılar (Tungsten) | Keskin, yüksek genlikli gösterim. Elektrot aşınmasından kaynaklanan tungsten kalıntıları özellikle yoğundur ve çok güçlü bir sinyal oluşturur. |
Güvenilir Muayene için En İyi Uygulamalar
-
Prosedür Niteliği: Gerçek, temsili hatalar (örneğin, testere kesileri, EDM çentikleri) ve mikro yapısal dengesizliğin bilindiği alanları içeren bir maket üzerinde UT prosedürünü nitelendirin.
-
Eğitilmiş Personel: Sadece düzey II ve düzey III UT teknisyenlerini kullanın; bu kişilerin çift fazlı paslanmaz çelik ve kaynak dikişleri gibi anizotropik malzemeleri muayene etme konusunda özel deneyimi olmalıdır.
-
Veri Kaydı: Tüm A-taramalarını kaydedin ve PAUT/TOFD için tam sektörel taramaları da saklayın. Bu, geriye dönük analiz ve yorumu zor gösterimler konusunda ikinci görüşlere olanak sağlar.
-
Diğer YND ile korelasyon: Şüphe durumunda, USG bulgularını diğer yöntemlerle korele edin. Sıvı Penetrant Testi (PT), yüzey kusurları için oldukça uygundur; Radyografik Test (RT) ise hacimsel kusurlar hakkında farklı bir bakış açısı sunabilir.
Sonuç
Duplex paslanmaz çelik kaynaklarının ultrasonik testi, standart uygulamalardan farklı bir yaklaşım gerektirir. Başarı, malzemenin mikroyapısının sadece ölçülecek bir özellik değil, aynı zamanda muayene sürecini doğrudan etkileyen temel bir değişken olduğunu fark etmeye bağlıdır. PAUT ve TOFD gibi gelişmiş tekniklerin kullanılması, temsili referans bloklar üzerinde kalibrasyon yapılması ve kusurların yanı sıra mikroyapısal anomalilerin akustik imzalarının anlaşılmasıyla, muayeneciler kritik duplex paslanmaz çelik bileşenlerinin bütünlüğünü ve performansını güvenilir şekilde garanti altına alabilir.
