.:: yıldız kaynak ::.

KAYNAK YÖNTEMİ

Bu makale “Gekaser Kaynak Servisi San. ve Tic. Ltd.Şti.” tarafından hazırlanmıştır.

Bu makalede, kaynak öncesi ve sırasında dikkat edilmesi gereken hususlar ve hatalı kaynak durumunda bunun giderilme yöntemleri incelenmektedir.

Kaynak Telinin Gaz Örtüsünün Tam Ortasında Yanmasına Dikkat Edilmelidir

Arkın daima koruyucu gaz örtüsünün tam ortasında yanmasına dikkat edilmelidir.

Çünkü:
TIG kaynağında tungsten elektrod, gaz memesinin merkezinde bulunmalıdır. Bazen dış etkilerle TIG torcu hasar görür ve tungsten elektrod merkezden kaçık hale gelir. Yine, ince bir tungsten elektrod, taşlama sırasında eğilebilir. MIG/MAG kaynağında ise, kontak memesinin veya kontak borusunun sadece merkezlenmesine değil, aynı zamanda tel elektrodun kontak borusunun dışındaki kısmının bükülmemesine dikkat etmek gerekir. Tel elektrodun aşırı eğilmesi halinde, bir tel doğrultma aparatı kullanılmalıdır.

Dikkat edilmezse:
Gözenek oluşur. Hatanın giderilmesi için hatalı dikişler sökülmeli (örneğin taşlanarak, termik edilmelidir.) (İç gerilmeler çarpılma, ısının tesiri altındaki bölgede içyapı değişimleri bakımından).

Nozul ile Parça Arasındaki Mesafe
Gaz memesi ile parça üst yüzeyi arasındaki mesafenin çok büyük olmamasını sağlayınız.

Çünkü:
Mesafe büyük olduğu zaman, ark ve erimiş banyo bölgesinde kararlı bir koruyucusu gaz akışı oluşturmaz. Büyük mesafe ayarlarında gaz debisinin arttırılması hem sınırlı bir etkiye sahiptir. Hem de pahalıya mal olur. Özel düzeneklerle, örneğin TIG torcundaki gibi "gaz merceği" ile büyük mesafelere laminer ve girdapsız koruyucu gaz akışı sağlanabilir

Dikkat edilmezse:
Gözenek oluşur. Hatanın giderilmesi için hatalı dikişler sökülmeli (örneğin taşlanarak termik yöntemlerle oyularak) ve yeniden kaynak edilmelidir. Bu durumda yeniden ısı girdisi etkisine dikkat edilmelidir. (İç gerilmeler, çarpılma, ısının tesiri altındaki bölgede içyapı değişimleri bakımından).

Çalışma Ortamının Seçilmesi

Cr-Ni-çeliklerinin işlendiği çalışma ortamını, alaşımsız çeliklerin işlendiği ortamdan ayırınız.

Çünkü:
Alaşımsız çeliklerin işlendiği bir çalışma ortamında, çarpma veya sürtünme nedeniyle demir parçacıkları ile temas edebileceklerinden dolayı Cr-Ni-çeliklerinin yüzeyleri daima tehlikededir. Böyle bir ortamda Cr-Ni-çeliklerinin kimyasal olarak dirençli yüzey tabakaları hasar görür. Cr-Ni çeliklerinin yüzeyleri üzerine taşlama tozlarının gelmesi de, atmosferik paslanmaya neden olur\ korozyon dayanımı tehlikeye girer.

Dikkat edilmezse:
Cr-Ni-çeliklerinin yüzeyleri daha sonradan yapılacak bir kimyasal işlemle korozyon dayanımını sürdüremez. Hatanın giderilmesi için gerektiğinde birkaç kez dağlayıcıyla dağlayınız. Her dağlamadan sonra yıkayınız, gerektiğinde uygun bir pasivasyon çözeltisiyle pasivasyon yapınız.

Kaynak İlave Malzemesinin Seçilmesi

Kaynak ilave malzemesinin seçiminde, herşeyden önce aynı tür bir ilave malzeme seçiniz ve ilk olarak bu prensipten bir sapma olup olmadığını özenle kontrol ediniz.

Çünkü:
Cr-Ni çelikleri (örneğin VA) molibdenli veya molibdensiz, stabilizasyon elemanlı veya elemansız ve özellikle de düşük karbon içerikli (ELC-tipi) 'dir. Belirli amaçlarla kullanıcı bu malzemelerden birini seçer; daha sonra kural olarak kaynak dikişinin de esas malzeme ile aynı korozyon dayanımını sağlaması gerekir. Sadece bazı durumlarda-bazen maliyet açısından-bu kuraldan sapmalar olabilir. Bu kararı sadece malzeme seçici teknik personelin vermesi gerekir.

Dikkat edilmezse:
Yanlış kaynak ilave teli kullanımı sonucu kaynak dikişinin korozyon dayanımı düşer. Hatanın uzaklaştırılması için tüm kaynak dikişlerinin taşlanması ve doğru ilave telle kaynak edilmesi gerekir. Bu yapılmadığı taktirde tüm kaynaklı konstrüksiyon hurda olarak kullanılabilir.(bu riski göze alabilir misiniz?)

Kaynak Ayarı Nasıl Yapılır?
Kaynak makinasında doğru ayarları (doğru gerilim ve tel ilerleme hızı) yaparak sakin ve kararlı yanan bir ark oluşturunuz. Tablodaki değerleri sadece ilk ayarlar olarak gözönüne alınız ve gerektiğinde modifıye ediniz. Bunun için kaynak sırasında gözünüzü ve kulağınızı kullanınız.

Çünkü:
Yanlış ayarlar, sadece sıçramaların giderilmesi için daha çok dikiş sonrası işçiliğe değil aynı zamanda koruyucu gaz örtüsünün de bozulmasına yol açacak şekilde, sakin olmayan arkın ve sıçramanın oluşumunun artışına yol açar. Bu gibi durumlarda bu değerler kısmen değişebilir.

Dikkat edilmezse:
Gözenek, sıçrama; Dikişin düzensiz görünümü; Yetersiz nüfuziyet oluşur. Hatasız kaynak dikişlerinin oluşturulabilmesi için, kaynak işleminin başlangıcında kaynak makinası doğru değerlere ayarlanmalıdır.

Yapı çeliklerinin MAG kaynağı için ayar değerleri

Torç Tutuşu Kontrol Edilmelidir
Torcun tutuşunun nüfuziyete etkisini gözönünde bulundurunuz.

Kaynak Dikişinin Büzülmesini Önlemek için;

Kaynak dikişinin büzülmesini önlemek için doğru aralıkla ve uygun sayıda punta noktasından puntalama yapınız.

Çünkü:
Kaynak dikişleri her yönde büzülür. Büzülmelerin ölçü değişimlerine ve çarpılmalara yolaçamadığı yerde içgerilme oluşur. Büzülmenin yüksekliği, malzeme özelliklerine \ e kaynak yöntemine bağlıdır. Bu nedenle yukarıda verilen değerlerin her bir imalatçının pratiğine uygun olup olmadığı kontrol edilmelidir. Puntalamadan sonra kök ararlığı, kökün tamamen kaynak edilebilmesine yeterli j büyüklükte olmalıdır. Puntalama noktaları, daha sonraki kaynak işlemeleri ile bozulmayacak derecede sağlam olmalıdır.

Dikkat edilmezse:
Çarpılma, yüksek seviyede gerilme ve tam kaynak edilmemiş kök oluşur.

Kaynak Ortamı Hava Akımlarından Korunmalıdır;
Koruyucu gaz örtüsünün hava akımı ile üflenmesine izin vermeyiniz. Kaynak ortamını hava akımlarından koruyunuz.

Çünkü:
Gaz memesinin çevresindeki koruyucu gaz örtüsü herhangi bir yönden gelen hava akımı ile bozulabilir. Bunun farklı nedenleri vardır; açık kalmış kapı veya pencereler, sıcak hava üfleyicileri uygun yerde durmayan kaynak makinalarının fan menfezleri, Kaynak banyosunun koruyucu gaz tarafından tam korunamaması, gözenek oluşumuna yol açar. Hava akımlarının nedenleri (genellikle koruyucu paravanlar kullanılabilir).

Dikkat edilmezse:
Gözenek oluşur.

Birleştirme Hataları;
Tel pasolu kaynakta ve kökün kaynağında, kökün iki cidarında da birleşme hatası olmaksızın emniyetli şekilde kaynağı için torcun kenarlara simetrik şekilde tutulması gerekir, ara ve kapak pasolarında ise alttaki mevcut pasolarla iyi bir dikiş konturu oluşturmaya dikkat edilmelidir.

Çünkü:
İnce saclarda (üst şekil sırası) kaynak ağzının genişliği, mevcut pasoların üzerine torcun çoğunlukla simetrik tutuluşuna müsade eder. Ancak kalın saclarda dar kaynak ağızlarında (alt şekil sırası) bu uygulama pek mümkün değildir. Kontak borusu mesafesinin büyük olması da pek yardımcı olamaz. Çünkü sprey ark uygulamasında kontak borusu mesafesinin 20 mm' yi aşmaması gerekir.

Dikkat edilmezse:
Dikiş kenarlarında birleşme hatası; Gözenek (alt şekil sırasındaki b durumu) oluşur. Hatanın
giderilmesi: Muhtemel hata kaynakları, daha büyük bir ağız açısı ve dikiş konturuna göre simetrik torç tutuluşu ile giderilir.

Torç Tutuşu Kontrol Edilmelidir
Torcu çok eğik tutmayınız; tersine, mümkün olduğun kadar parça yüzeyine dik tutunuz.

Çünkü:
Koruyucu gaz akışı, malzeme yüzeyine çok eğik geldiğinde (soldaki şekil) "emme etkisi" nedeniyle ark bölgesine hava emilebilir. Bu halde koruyucu gaz formu bozulur. Sonuçta kaynak dikişinde gözenek (özellikle alüminyum esaslı malzemelerde) ve dikiş üst yüzeyinde de kuvvetli oksit (özellikle Cr-Ni-çeliklerinde) oluşur.

Dikkat edilmezse:
Dikişte gözenek, Dikiş üst yüzeyinde oksit oluşur. Hataların giderilmesi için hatalı dikişler sökülmeli (örneğin taşlanarak, termik yöntemlerle oyularak) ve yeniden kaynak edilmelidir. Bu durumda yeniden ısı girdisi etkisine dikkat edilmelidir (iç gerilmeler, çarpılma, ısının tesiri altındaki bölgede içyapı değişimleri bakımından).

Aşağıdan Yukarıya Yapılacak Kaynakta;
Aşağıdan yukarıya pozisyonda "baca etkisi" 'ne ve çok büyük kaynak banyoları üzerindeki koruyucu gaz örtüsünde oluşabilen "termik yukarıya doğru basınç" 'a da dikkat edilmelidir.

Çünkü:
Aşağıdan yukarıya doğru dikişlerde, ısınan hava yukarıya doğru hareket eder ve bu akış koruyucu gaz örtüsünü bozabilir. Yatay kaynak edilen dikişlerin geniş salınımlı kapak pasolarında çok büyük kaynak banyoları oluşur. Bu tür durumlarda koruyucu gaz örtüsü yüksek sıcaklık nedeniyle aşırı ısınır ve sonuçta termik olarak yukarıya doğru basınç oluşturan türbülanslar meydana gelebilir.

Dikkat edilmezse:
Kaynak banyosunun koruyucu gazla korunması zayıflar ve gözenek oluşur. Hatanın giderilmesi için hatalı yerler uzaklaştırılmalı (örneğin taşlama ile, keski ile oyularak, termik yöntemlerle oyularak) ve yeniden kaynak edilmelidir. Bu durumda yeniden ısı girdisi etkisine dikkat edilmelidir (örneğin içgerilmeler, çarpılma, ITBA' da içyapı değişmeleri).

Kontak Memeden Çıkan Tel Boyunun Kaynağa Etkisi;
Kontak borusu mesafesini doğru olmasına dikkat ediniz. Sprey ark halinde bu aralık 18-22 mm ve kısa arkta 14 mm olmalıdır. Diğer durumlarda mesafenin artması, ince saclarda delinme tehlikesini düşürür; Mesafenin azalması kalın saclarda nüfuziyeti iyileştirir.

Çünkü:
Artan kontak borusu mesafesiyle nüfuziyet derinliği azalır. Bundan başka, tel ilerlemesinin ve koruyucu gaz örtüsünün kaynak ağzının merkezinde oluşumu tehlikeye girer. Azalan kontak borusu mesafesiyle ise kaynak banyosu torcun termik bakımından aşırı yüklenmesine ve memeye zarar verecek seviyede sıçrama oluşumuna yol açacak şekilde aşırı ısınabilir.

Dikkat edilmezse:
Nüfuziyet derinliği azalır; kaynak banyosu aşırı ısınır. Hatalar sonradan giderilemediğinden çalışma kurallarına dikkat edilerek hataların oluşmamasına dikkat edilmelidir.

Doğru Kutuplama Yapılmalıdır
Parça kutuplaması için manyetik kutup klemensi kullanıyorsanız, parça üzerine diğer klemenslerin tesbiti basitleştirmek için parça ile kutuplama klemensi arasındaki yüzeyin temiz olmasına dikkat ediniz. (sıçramalar olmayan yüzeyler).

Çünkü:
Kaynak akım devresindeki -ayrıca parça ile kaynak makinası arasındaki- yüksek direnç, sadece enerji sarfiyatına yol açmakla kalmaz, aynı zamanda ayar değerlerinin de bozulmasına yol açar. Direncin değişmesinin ve düzensiz ark oluşmasının parça üzerinde yol açtığı yanmış bölgelere dikkat edilmelidir. Bu durum, çoğu kez müşteri servisine muhtemel bir arıza nedeni olarak bildirilebilmektedir. Mıknatıslı parça kutup elemanına yapışmış tozlar nedeniyle, koruyucu hat dahi hasar görebilir.

Dikkat edilmezse:
Kötü kontak; düzensiz ark meydana gelir. Hatanın giderilmesi için mıknatısın hem kendi yüzeyi hem de tutturulduğu parça yüzeyi temizlenmelidir. Problem devam ettiği zaman başka türlü kutuplama tertibatları kullanılmalıdır.

Kullandığınız Tel Kaç Amperde Kaynak Yapacak?
Tel elektrodun tavsiye edilen akım yükünü sürdürünüz. Tel elektrodun çok yüksek kaynak akımı altında erimesinden kaçınınız. Bu durumda kaynak pozisyonuna da ayrıca dikkat ediniz.

Çünkü:
MAG kaynağında kaynakçı makina tekniği bakımından sınırlanmadığından, tel ilerleme hızını yüksek ayarlayarak yüksek eritme gücüne ulaşabilir, bu şekilde büyük miktarda erimiş hacme sahip kaynak banyosuna hakim olunması ve kaynak ağzında hatasız şekilde tesbit edilmesi gerekir. Eritme gücünün sınırları, parça kalınlığı, ağız formu, ağız hazırlığı ve kaynak pozisyonu tarafından tesbit edilir.

Dikkat edilmezse:
Yetersiz nüfuziyet; Bazı durumlarda birleşme hatası

Farklı Kalınlıklardaki Malzemelerin Kaynağında;
Farklı kalınlıktaki sacların iç köşe dikişlerinin kaynağında, ya torcun eğimini, arkı daha çok kalın saca doğru yönlendirecek şekilde ayarlayınız (aşağıdaki 2. şekilde gösterildiği gibi torcun eksen çizgisi kök noktasından geçecek şekilde tutulmalıdır) veya torç eğimim açısını 45°' ye ayarlayınız. Ancak bu durumda torcun eksen çizgisi 2-3 mm kalın saca doğru kaydırılmalıdır (sağalttaki şekil)

Çünkü:
Farklı kalınlıktaki saclar sol üstteki şekilde de gösterildiği gibi kaynak edilirse, (ince sactan geçen) düşük akım şiddetinde kalın sac gerektiği şekilde kaynak edilemez, bu durum, birleşme hatasının başlıca nedenidir. (Kalın sactan geçen) yüksek akım şiddeti halinde ise, ya yanma olduğu meydana gelir veya ince sacta delinme olur.
Yatay iç köşe dikişlerinde kalın sac mümkün olduğu kadar yatay pozisyonda olmalıdır. Bu
şekilde kaynak banyosu hiçbir durumda kontrolden çıkmaz.

Dikkat edilmezse:
Birleşme hatası ve/veya yanma oluğu meydana gelir. Bu tip hatalar daha sonradan giderilemez;bu nedenle oluşmamaları sağlanmalıdır.

Koruyucu Gaz Miktarını Doğru Seçiniz;
Kaynak işiniz için gerekli koruyucu gaz miktarını doğru seçiniz - ne çok az ne de çok fazla.

Çünkü:
Koruyucu gazı düşük debiye ayarlayan, düşük gaz koruması elde eder. Bu herkes için geçerlidir. Ancak koruyucu gazı çok büyük debilere ayarlayan, gaz korumasını iyileştirmez. Bu durumda gaz memeden yüksek hızda çıkar ve buda koruyucu gaz akışının girdaplı olmasına yol açar. Girdap ise havayı koruyucu gaz içine emer.

Dikkat edilmezse:
Gözenek oluşur. Hata oluştuğunda hatalı dikişler sökülmeli (örneğin taşlanarak, termik yöntemlerle oyularak) ve yeniden kaynak edilmelidir. Bu durumda yeniden ısı girdisi etkisine dikkat edilmelidir. (içgerilmeler, çarpılma, ısının tesiri altındaki bölgede içyapı değişimleri bakımından).

Karoser saclarının kaynağında;
Karoseri saclarının tamiri amacıyla kaynak yapılacaksa, kaynaktan önce taşıttaki tüm yanıcı parçaları ve malzemeleri kaynak yerinin dışına çıkarınız. Gerekli durumlarda kullanmak üzere bir yangın söndürücü bulundurunuz.

Çünkü:
1983' te bir otomobilin döşeme saclarının kaynağı sırasında alt sacların muhafazası yanmaya
başladı. Yakıt borusu uzakta değildi ve bir patlamayla parçalandı. Sonuçta oto yandı, tamirhane
önemli şekilde hasar gördü ve kaynakçının elleri ağır şekilde yaralandı.

Dikkat edilmezse:
Yaralanma ve yanık oluşur. Hatalara önceden engel olunmalıdır. Çünkü sonradan giderilemezler.

Kaynak Bitişinde Dikkat;
Arkın sönmesinden sonra, torcu, dikiş ucunda katılaşmakta olan kaynak metali üzerinde tutarak, kısa bir süre koruyucu gaz art akışı oluşmasını sağlayınız.

Çünkü:
Henüz sıvı haldeki kaynak metalinin oksitlenebileceği havada değil, bir koruyucu gaz atmosferi altında katılaşması önemlidir. Bu nedenle arkı yanar halde iken torcu kaldırmayıp, üzerindeki tetiğe basarak kapatınız.

Dikkat edilmezse:
Dikiş ucu oksitlenir. Uc krater şiddetli şekilde oksitlenir. Hatanın giderilmesi için gerektiğinde hatalı dikişler sökülmeli (örneğin taşlanarak,termik yöntemlerle oyularak) ve yeniden kaynak edilmeli Bu durumda yeniden ısı girdisi etkisine dikkat edilmelidir, (iç gerilemeler, çarpılma, ısının tesiri altındaki bölgede iç yapı değişimleri bakımından).

Kaynak: Gekaser Kaynak Servisi Kaynak Eğitim Klavuzu

DOĞALGAZ BORU HATLARININ KAYNAKLA BİRLEŞMESİ

Cevdet MERİÇ*, Bekir Sadık ÜNLÜ*,
Selim Sarper YILMAZ**, Mehmet YILMAZ*
*Celal Bayar Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Makine Mühendisliği Bölümü
**Celal Bayar Üniversitesi, Gölmarmara Meslek Yüksekokulu

Özet
Doğal gaz ve petrol taşıma işinde en ekonomik çözüm olarak boru hattı sistemi kullanılmaktadır. Boru hattı borularının imalatından servise alınışına kadar temel işlem kaynaktır. Genellikle boru hatlarında kullanılan dikişli borular elektrik direnç kaynağı, TIG, MIG/MAG veya tozaltı kaynak usulü ile spiral veya düz kaynaklı borular kullanılarak üretilirler. Ayrıca boruların birbirleriyle birleştirilmesi de kaynakla yapılmaktadır. Bu çalışmada doğal gaz boru hatlarının birleştirilmesinde kullanılan kaynak yöntemleri tanıtılıp bu konuda yapılan çalışmalar anlatılacaktır.

Giriş
Teknolojinin hızla ilerlediği günümüzde enerji ihtiyacı en önemli sorunlardan birisi olmaktadır. Belli başlı enerji kaynağımız su, gaz ve petroldür. Bunların doğal kaynaklarından çıkarılarak rafineri istasyonlarına, buradan da kullanılma yerlerine taşınmaları gerekmektedir. Taşınma işlemleri bir ülke içinde belirli bölgelere olabileceği gibi ticari amaçla ülkeden ülkeye çok uzun mesafelere de olabilir [1, 2].

Boru hatların en uygun çözüm olarak kullanılmaya başlanmasından sonra bu konuda çeşitli araştırmalar yapılmış, malzeme ve üretim yöntemlerinin gelişmesi sonucunda mikroalaşımlı yüksek dayanımlı malzemelerden üretilen ince et kalınlığına sahip büyük çaplı boruların kullanılmasına başlanmıştır. Yüksek dayanımlı boru çeliklerinin geliştirilmesi ve buna bağlı olarak söz konusu boruların kaynak teknolojilerinde de ilerlemeler kaydedilmiştir. Kaynak teknolojilerindeki gelişmelerin yanı sıra bu işlemleri yapacak olan kaynakçılarında çok iyi yetiştirilmeleri gerekmektedir [2, 4, 5].

Boru hatlarına ihtiyaç arttıkça metalürjik gelişmelerin yanı sıra standardizasyona da gidilme zorunluluğu duyulmuştur. Bu konuda, boruların üretilecekleri malzeme seçimi, birleştirilme yöntemleri, birleştirmeden sonra yapılacak tahribatlı ve tahribatsız testler sonucunda ortaya çıkabilecek hataların kabul edilme veya reddedilme kriterleri de geliştirilmiştir [6, 7, 8].

Çeşitli boru kaynağı standart ve yönetmeliklerinde belirli miktardaki kaynak hatalarına izin verilir. Bunlar gözenekler, cüruf kalıntıları ve taşmalardır. Bu hataların belirlenmesi ve kabul kriterleri çok çeşitlilik göstermektedir. Bunun için yapılan kaynak işleminde hangi standartların kullanılacağının açık bir şekilde belirlenmesi önemlidir [9, 10, 11].

Bugün artık boru hatlarının Türkiye’de de kullanım alanları artmış olan petrol hatlarının yanı sıra doğal gaz taşınması da gündeme gelmiş bulunmaktadır. Ülkemizin özelliği itibariyle boru hattı güzergahları çok değişiklik göstermektedir. Topografik şartlara göre düz arazilerin yanı sıra eğimli bazen de su altından geçmeleri söz konusudur (Şekil 1). Bölgelerin iklim koşullarını da boru hattı projelendirilmesinde göz önünde tutmak gerekir [11].

Bu çalışmada; doğal gaz boru hatlarının kaynağında kullanılan kaynak yöntemleri, kullanılan teçhizat, sarf malzemeleri ve uygulamalardan örnekler sunulmaktadır.

Boru Hatlarında Kullanılan Malzemeler
Doğal gaz boru hattı borularında kullanılacak malzeme seçimi önemlidir. Çelik borularda yetersiz izolasyon nedeniyle korozyon ortaya çıkmaktadır. Bu da malzemenin ömrünün kısalmasına neden olmaktadır. Kireçlenme gibi kesit daralmasına ve tıkanmasına neden olacak oluşumlar meydana gelmektedir. Dayanım ve korozyon dikkate alınarak yapılan seçimde malzeme içindeki alaşım elementlerinin kaynak kabiliyetine etkisi de dikkate alınmalıdır [11].

Örneğin; boru hatlarında kullanılan boruların ekonomik olması için C, Mn; 250 °C servis sıcaklıklarında sürünme dayanımının iyileştirilmesi için Mn, Mo, Cr; -15 °C, -20 °C gibi düşük kullanılma sıcaklıkları veya çevre şartlarında darbe dayanımını yükseltmek ve dinamik yükleri karşılayabilmek amacıyla Cr ile Ni elementleri çeliğe katılır. Bu elementlerden özellikle C ve Mn malzemenin süneklik ve tokluğunu düşürdüklerinden, kaynak bölgesinde martenzit oluşturarak sertliğin artmasına ve dikiş altı çatlaklarının meydana gelmesine neden olurlar. Dolayısıyla bu tip çeliklerde ya C, Mn yerine V, Cr, Ni gibi değişik elementler veya ön tavlama şeklinde ilave tedbirler almak gerekir [11, 12, 13].

API standardına göre X42, X46, X52, X60, X65 gibi semboller psi olarak minimum akma dayanımlarını gösterir. Örneğin: X46 gösteriminden; akma dayanımı 46.000 psi olan malzeme anlaşılır [8, 9].

Boru hatlarında standartlar, yönetmelikler ve servis şartları dikkate alınılarak en uygun boru et kalınlığı seçilir. Yüksek basınçlı gaz taşıyan doğal gaz boru hatlarında yüksek kaliteli (X70 veya X80) boru çelikleri kullanılarak boru et kalınlığının azaltılması ile kalın etli borularda ortaya çıkan gevrek kırılma problemi önlenmeye çalışılır [11, 12].

Kullanılan Kaynak Elektrotları
Genellikle, 0.9 mm çapında kaynak telleri tercih edilir. Bu teller AWS standardına göre ER 70S-6 kalitesinde üretilirler ancak mukavemet özelliklerini iyileştirmek ve kaynak metalinin tanelerini inceltmek için içine Ti ilave edilir. X70 boru çeliğinin özel olarak üretilmiş bu teller ile yapılan kaynağında kaynak dikişindeki hidrojen gevrekleşmesi tehlikesi önlenmiştir [11, 12, 13].

X80 kalite boru çeliklerinin kaynağında çentik-darbe dayanım değerlerini elde edebilmek için bazik örtülü elektrotlar kullanılır. Bu tür uygulamalar için metal özlü tel elektrotlar geliştirilmiştir ve E81T1-Ni1 teli en çok kullanılan teldir. İçinde %1 civarında Ni bulunan bu özlü teller, karbonlu ve az alaşımlı çeliklerin her pozisyonda kaynağında kullanılabilir. Kaynak metalinin düşük sıcaklıklarda çentik darbe dayanımı yüksektir. Ark kararlılığı iyidir. %100 CO2 ile veya %75 Ar + %25 CO2 karışım gazı ile kullanılabilirler ve karışım gaz kullanımı ile oksitlenme ile oluşacak alaşım elementi kaybı azalacağından kaynak dikişinin dayanım özellikleri de artar [14, 15].

Kök paso olarak E6010 türü örtülü elektrot ve sıcak pasolar ve dolgu pasoları olarak da E8010-G türü örtülü elektrot ile yapılarak kaynak yapılabildiği gibi, ER70S- 6 teli ile yapılan kök ve sıcak pasolar yapılarak kaliteli boru bağlantıları oluşturmuştur. Bazı borularda API spesifikasyonlarında belirtilen ön tavlamaya gerek olabilir [12, 14].

Şekil 1: Doğal Gaz Boru Hattı Döşenmeden Önceki Genel Görünümü.

Şekil 2: Boru Sabitleme Makinesi ve Portatif Kaynak Kulübesi.

Kaynak Yöntemleri
Boru hatları kaynaklarında en çok kullanılan iki yöntem Gaz Metal Ark Kaynak (GMAW) ve Örtülü Elektrotla Ark Kaynak (SMAW) yöntemidir. Toz altı Ark Kaynak (SAW) ve Gaz Tungsten Ark Kaynak (GTAW) teknikleri arazi uygulamalarında çeşitli başarısızlıklar gösterir. Oksi-asetilen kaynak tekniği ise büyük çaplı borularda yetersiz eritme kabiliyeti sebebiyle kullanılamaz. Ayrıca Toz altı Ark Kaynak ve Gaz Tungsten Ark Kaynak teknikleri, büyük çaplı hasarlar nedeniyle servis dışı kalmış olan boruların atölyede yapılan ön onarım işlemlerinde kullanılabilir [6, 8].

Şekil 3: Otomatik Gazaltı Kaynak Makinası.

Şekil 4: Kaynak İşlemi Yapılma Anı.

Orbital Kaynak
Doğalgaz boru hatlarında 36 inç (914.4 mm) boru kullanılmaktadır. Bir borunun boyu ise yaklaşık 13-14 m dir. Bir kaynak makinası ile günde 75 adet borunun kaynakla birleştirilmesi yapılabilmektedir. Doğalgaz boru hatlarında uygulanan kaynak yöntemi, gazaltı kaynak yöntemidir. Bütün kaynakla birleştirme işlemi otomatik olarak yapılmaktadır [3].

Doğalgaz boru hatlarında kullanılan gazaltı kaynak yönteminde 2 tip tüp kullanılmaktadır. Birinci tüpte %75 Ar + %25 CO2, ikinci tip ve siyah renkte olan tüplerde saf C bulunmaktadır. Tamamen otomatik olarak yapılan kaynakta önce içten kök kaynağı, dıştan paso ve daha sonra da 1. ve 2. dolgu en sonunda da kapak kaynağı yapılır. İçten kök kaynağı, dıştan sıcak paso ve kapak kaynağında birinci tip tüpte bulunan gazlar kullanılır. Bu karışım ile kaynak metalinin gözenek oluşum tehlikesi azaltılarak sıçrama olmaksızın kaynak yapmak mümkün olur [11, 12]. 1. ve 2. dolgu kaynaklarında ise ikinci tüpte yani siyah tüplerde bulunan saf C kullanılır [8].

Kaynak ağızlarının iyi temizlenmesi dikişte gözenek oluşmasını azaltan diğer bir faktördür. Yapılacak kimyasal temizlemelerde zehirli gaz oluşumlarından korunmak için iyi bir havalandırma yapılmalıdır [15].

Orbital kaynak olarak da bilinen bu yöntemle borunun içinden ve dışından kaynağı yapılabilmektedir. Yöntemde kullanılan koruyucu gazın arazi koşullarında esen rüzgar ile koruyucu etkisini kaybetmemesi için kaynak yerini örten ve taşınabilen portatif kulübe sistemi kullanılmaktadır (Şekil 2).

Boruların otomatik MIG/MAG kaynağında kullanılan sistemin üç ana ünitesi vardır. Kaynak ağzı açma makinası, içten kök paso kaynağı yapma ve boru sabitleme makinası (Şekil 2) ve orbital kaynak makinası (Şekil 3).

Doğalgaz boru hatları kaynağında boru ağızlarının birbirine doğru bir şekilde merkezlenmesi önemlidir. Boru ağızlarında belli bir açıda (300) talaşlı üretim ile kaynak ağzı oluşturulur. Kaynak ağzı örtülü elektrot için hazırlanan kaynak ağzına nazaran daha dardır. Daha sonra hidrolik tahrikli makinalarla uç uça getirilen ve merkezleyen aletlerin iç pabuçları birleştirilerek ilk boru sabitlenmiş olur. Kök pasosunun iç kısımdan kaynak edilmesini sağlamak için boru içine orbital kaynak makinası yerleştirilmiştir. Bu makina, borunun hidrolik tahrikle merkezlenmesini sağlayacak ekipman ile kombine edilmiştir. Makine üzerine yerleştirilen birden fazla torc kök ağzı eksenini takip ederek yörüngesel olarak kaynak yapar [12].

Merkezlenmiş ve kök pasosu gerçekleştirilmiş borunun dış kısmının kaynaklanması için boru dışına yerleştirilmiş orbital kaynak makinası ise, sıcak paso, dolgu pasoları ve kapak pasosunun yapılabilmesini sağlar. Boru çevresine monte edilen krameyer dişli sistemi veya ray üzerinde yörüngesel olarak hareket eden arabaya monte edilerek bir veya birkaç torcu aynı anda hareket eder. Elektrotlar aynı zamanda osilasyon hareketi yaparak kaynak işlemini gerçekleştirir (Şekil 4). İki torcun birarada birbirini takip eden şekilde kaynak yapan makinalar geliştirilmiştir. Böylece, dolgu pasoları için daha fazla metal yığılarak işlem daha kısa sürede tamamlanabilmektedir [12]. Şekil 5 de kaynak edilmiş olan doğal gaz boru hattının genel görünümü ve Şekil 6 da ise kaynak dikişinin yakından görünümü verilmiştir.

Bu makinalarda son geliştirilmiş otomatik kontrol teknolojileri ile arkın hareketi kontrol altında tutulmakta ve kullanılan inverter türü kaynak akım üreteçleri ile kaliteli kaynak dikişleri oluşturulmaktadır. Gelinen son nokta, mikroproses kontrolü ile kaynak parametrelerinin bir ekrana aktarılması ile kaynağın tüm uygulanma aşamalarının kontrol altında tutulmasıdır [4, 7, 12]. Otomatik orbital kaynak makinaları ile hız ve güvenilirlik arttırılmış ve kaynakçıların doğrudan müdahalesi azalmıştır. Ayrıca, bu konuda kaynakçıların eğitimi de kolaylaşmıştır [2, 12].

Şekil 5: Kaynak Edilmiş Boruların Genel Görünümü.

Şekil 6: Kaynak Dikişinin Yakından Görünümü.

Kaynaklı Borulara Uygulanan Deneyler

Çekme Deneyi
Kaynaklı bölgedeki ve ısı etkisi altında kalan bölgedeki çekme dayanımı ana metalin çekme dayanımından fazla olmalıdır. Eğer deney örneği kaynaklı ve ısı etkisi altında kalan bölgeden kopmazsa ve spesifikasyonlardaki minimum çekme kuvvetinden fazla ise kaynak kabul edilebilir. Eğer deney örneği kaynaklı bölgeden yada ısı etkisi altında kalan bölgeden koparsa ve hesaplanan minimum çekme kuvveti boru malzemesinden fazla ise kaynak yine kabul edilebilir. Eğer deney örneği kaynaklı bölgeden veya ısı etkisi altında kalan bölgeden koparsa ve minimum çekme kuvveti ana malzemenin çekme kuvvetinden düşük ise kaynak kabul edilmez ve yeni deney parçası hazırlanması gerekir [5, 6, 11].

Çentik Darbe Deneyi
Deney parçasının görünen yüzeyi tam nüfuziyet ve birleşme göstermelidir. En büyük boyutlu gaz boşluğu 1/16″ (1.56mm ), birden fazla gaz boşluğu varsa bu toplam kaynak yüzeyinin % 2’sini geçmemelidir. Cüruf 1/32 ″ (0.79 mm) den daha derin, 1/8″ (3.17 mm) veya nominal et kalınlığının yarısından daha fazla olmamalıdır. İki cüruf arasındaki en kısa mesafe 1/2″ (12.7 mm) olmalıdır [8, 11, 13].

Tahribatsız Deneyler
Doğalgaz boru hatlarına uygulanan kaynak işlemi sonrası kaynak dikişlerinde oluşan hataları belirlemede başlıca iki yöntem kullanılmaktadır. Bunlar X-Işını ve penatren sıvı yöntemidir.

X-Işını yönteminde, X-ışını tüpü boruların içinde hareket edebilecek şekilde bir arabanın üzerine yerleştirilir. Bu arabanın hareketini sağlamak için gerekli enerji akü'den sağlanmaktadır. Araba yardımıyla X ışını tüpü kaynak dikişi bölgesine getirilir. X ışını tüpünden kaynak dikişine X-ışınlarını göndermesi sağlanır. Bu arada daha öncesinde kaynak dikişinin dış yüzeyine fotoğraf filmi yerleştirilir. Gönderilen X-ışınları kaynak dikişinden geçerek filmi etkiler. Böylece elde kaynak dikişlerinde eğer bir hata oluşmuşsa bu hataları gösteren bir film olur. Bir kaynak dikişinin fotoğraf çekimi yaklaşık 1 dakika 15 sn sürmektedir. Bu tahribatsız deney sırasında etrafa yayınan radyasyondan etkilenmemek için borulardan uzaklaşmak ve gerekli tedbirleri almak gerekmektedir.

Şekil 7: Penatrometre ve Fotoğraf Filminin Görünümü.

Kaynak dikişindeki hataları görmede ikinci yöntem ise penatrometre kullanmaktır (Şekil 7). Penatrometre farklı kalınlıklardan olan ve alt alta dizilen 7 adet telden oluşur. Penatrometre kaynak dikişi üzerine yerleştirilir. İnceden kalına doğru yerleştirilmiş tellerden hangisi öncelikle belirginleşiyorsa hatanın derecesi ona göre belirlenir.

Kaynaklar
1. Madazalıoğlu, A., Pipe-Line Kaynağı, Kaynak Bilimi, Oerlikon, 1988, İstanbul.
2. Olgun, S., Boru ve Kaynak İşçiliği, İsdemir, İskenderun, 1990.
3. Widgery, D. J., “Linepipe Welding Beyond 2000”, Svetsaren, No. 3, 1999, pp. 8- 10.
4. Lennart, H., “A Brief Review of Pipeline Development”, Svetsaren, No.1, 1991, pp. 20-23.
5. Blackman, S.S., Dorling, D.V., “Technology Advancements Push Pipeline Welding Productivity”, Welding Journal, August 1999, pp. 39-44.
6. Johnsen, M.R., “Pipeline Industry Enters New Era”, Welding Journal, November 1999, pp. 37- 41.
7. Beeson, R., “Pipeline Welding Goes Mechanized”, Welding Journal, November 1999, pp. 47- 49.
8. Lancarter, J., “Handbook of Structural Welding”, McGraw- Hill, Inc., İngiltere, 1993.
9. Jang-Bog Jua, Jung-Suk Lee, Jae-il Jang, Woo-sik Kim, Dongil Kwon “Determination of Welding Residual Stress Distribution in API X65 Pipeline Using a Modified Magnetic Barkhausen Noise Method” International Journal of Pressure Vessels and Piping 80 (2003) 641–646
10. Anık, S. Dikicioğlu, A., Oğur, A., 1989.Pipe-Line Boruların Kaynağında Hata Standartları, İTÜ Makina Fakültesi Malzeme ve İmal Usulleri Birimi II. Ulusal Kaynak Sempozyumu Bildiri Kitabı, s.64-79, İstanbul.
11. Olgun, S., Yüksek Lisans Tezi, Gazi Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, 1988, Ankara
12. Kaluç, E., Tülbentçi, K. “Boru Hatlarında Otomatik MIG/MAG Kaynak Yönteminin Kullanımı” Mühendis ve Makine, Ekim 2002, Sayı 513.
13. Deming Fang, Zhenliang Gao, Kangda Zhang “Microstructure and Mechanical Properties of STFA26 Tube Before and After Service at High Temperature” International Journal of Pressure Vessels and Piping 76 (1999) 209–213
14. http://www.gedik.com.tr
15. Engindeniz, E., “Gazaltı Özlü Telleri ile MAG Orbital Kaynağı”, Kaynakça, 1996, sayı 1, İstanbul.