Yüksek frekans indüksiyon kaynaklı çelik borularda meydana gelen çatlaklara trız yaklaşımı

Abstract

Dünyada en çok kullanılan yenilenemeyen enerji kaynaklarından biri petroldür. Son yıllarda petrolün yerini yenilenebilir enerji kaynakları almaya çalışsa da petrole olan ihtiyaç gün geçtikçe artmaktadır. Petrole olan bu bağlılık daha fazla petrol rezervleri açılmasına ve ham petrolün çıkarılması için kullanılacak ekipmanlara olan ihtiyacın da artmasına sebep olmaktadır. Bu ekipmanların arasında en önemli paydaya sahip olanlar ise borulardır. Rezervin açılmasından, sondajın yapılması ve petrolün aktarılmasına kadar olan her süreç, bu süreç için özel çap ve et kalınlıklarında dikişli veya dikişsiz üretilmiş borularla sağlanmaktadır. Dikişli üretim yöntemlerinden biri olan Yüksek Frekans İndüksiyon Kaynağı (HFI) diğer dikişli üretim yöntemlerine göre sarf malzeme kullanılmaması ve kolay uygulanabilir olması açısından daha avantajlıdır. Sıcak haddelenmiş çeliğin plastik deformasyonla şekil alıp, boru halini aldıktan sonra kaynaklanmasından oluşan bu prosesi etkileyen birçok kaynak parametresi vardır. Bunlar; ana malzeme yani kullanılan sıcak haddelenmiş çeliğin yapısını etkileyen parametreler, kaynağın voltaj, amper ve ısı girdisini kontrol etmeye yarayan fiziksel parametreler ve kaynaklandıktan sonraki metalin kimyasal özelliklerini etkileyen parametrelerdir. Eğer bu parametreler optimize edilmez ise doğru bir kaynak işlemi yapılamamakta ve kaynak hatalarıyla karşılaşılmaktadır. 1972 yılında İran Körfezi'nde iletim borularında meydana gelen hasar ve 1974'de Suudi Arabistan iletim hattında meydana gelen hasarlar birçok araştımacıyı çelik borulardaki hasar mekanizmalarını incelemeye ve test sonuçlarını araştırmaya itmiştir. O yıllardan günümüze literatüre birçok çalışma kazandırılmış ve kaynak hataları azaltılmaya çalışılmıştır. Bu tez kapsamında, yüksek frekans indüksiyon kaynaklı borulardaki çatlaklar metalürjik olarak ve mühendislik problemlerinin çözümlerinde kullanılan TRIZ methodu ile incelenmiştir. Yapılan çalışmalarda, su verme ve temperleme işlemlerinden sonra hasarsız muayene yöntemlerinden biri olan ultrasonik testte kaynak bölgesi içerisinde çatlak olduğu tespit edilmiş borulardan alınan numuneler ile çalışılmıştır. Numuneler zımparalama, parlatma ve dağlama gibi numune hazırlama işlemlerine tabi tutulmuş ve akabinde optik ve elektron mikroskopisi yöntemleri ile analiz edilmiştir. Numunelerin kimyasal analizleri için Optik Emisyon Spektroskopisi (OES) ve Enerji Dispersiv Spektrum (EDS), çatlağın karakteristik özelliklerini yüksek büyütmelerde gözlemlemek için optik ve taramalı elektron mikroskobu (SEM) kullanılmıştır. Kaynak dikişi bölgesinin martenzitik yapıda olduğunun gözlenmesi çatlağın sertleştirme ısıl işlemleri sonrasında oluştuğunu doğrular niteliktedir.