Gemi inşa alanında kalın levha kaynak bağlantılarının kalitesi, gemi yapısının güvenliğini, dayanıklılığını ve yorulma direncini doğrudan etkiler. Kalın levha kaynağının temel işlemi olan çift taraflı kaynak kökü temizleme ve şekillendirme teknolojisi (gemi bölümlerinin büyük montajı, güçlü güverteler ve kilit parçalardaki yan üst perdeler gibi), çift taraflı kaynak yaparak ve kök kusurlarını tamamen ortadan kaldırarak kaynak dikişine tam nüfuz etmeyi ve iç kusurların bulunmamasını sağlar. Bu, Çin Sınıflandırma Topluluğu (CCS) tarafından gemi kaynak kalitesi için belirlenen zorunlu gereksinimlerden biridir. Bu makale, çift taraflı kaynak kökü temizleme ve şekillendirme teknolojisinin spesifikasyon gereksinimlerini, proses kilit noktalarını ve mühendislik uygulamalarını, 'Çelik Ticaret Gemileri Sınıflandırma Kuralları' (2021), 'Gemiler için Kaynak Testi' ve 'Çelik Kaynaklı Atmosfer Basınçlı Kaplar' (NB/T 47015) gibi standartlarla birlikte sistematik olarak analiz etmektedir.

I. Kök Giderme İçin Çift Taraflı Kaynağın Teknik Özü ve Normatif Konumlandırılması

Çift taraflı kaynak kök temizleme şekillendirme teknolojisi, ön kaynak dikişinin kaynağı tamamlandıktan sonra, kaynak dikişinin kökündeki erimeme, cüruf ve gaz gözenekliliği kusurlarını gidermek için mekanik veya termal yöntemlerle çift taraflı kaynak yöntemlerinin (toz altı kaynağı, CO₂ gaz korumalı kaynak vb.) kullanılması ve ardından arka taraf kök temizleme kaynağının gerçekleştirilmesi sürecini ifade eder. Temel amacı, kaynak dikişinin tamamen nüfuz etmesini ve hiçbir iç kusura sahip olmamasını, CCS'nin gerektirdiği kaynak kalite derecelerini (A sınıfı, B sınıfı gibi) karşılamasını sağlamaktır. CCS'nin 'Çelik Gemi Sınıflandırma Şartnamesi' Bölüm 3, Bölüm 2, Madde 2.2.4'e göre, 'Statik veya dinamik yük taşıyan kritik yapıların (gövde kirişleri, güçlü çerçeveler, yan dış plakalar vb.) alın kaynakları için, levha kalınlığı standartta belirtilen tek taraflı kaynağın etkin kalınlığını aştığında, çift taraflı kaynak veya çift taraflı kaynağa eşdeğer tam nüfuziyetli kaynak benimsenmelidir.' 'Kök temizleme oluşturma', 'tam nüfuziyet' elde etmenin temel adımıdır ve kalitesi, kaynak dikişinin taşıma kapasitesini ve çatlak yayılma direncini doğrudan etkiler.

II. Çift Taraflı Kaynak Kökü Temizliği için CCS Şartnamesinin Teknik Gereksinimleri

CCS, çift taraflı kaynak kök açıklığı oluşturma teknolojisi için malzeme seçimi, eğim tasarımı, temizleme süreci, denetim standartları ve yeniden işleme kontrolü gibi hususları kapsayan sistematik bir spesifikasyon önermiştir. Önemli noktalar aşağıdaki gibidir: 1. Malzemeler ve kaynak malzemeleri için gereksinimler: Çift taraflı kaynak kök açıklığı, gemi yapıları için CCS yönetmeliklerinde belirtilen yapısal çelikler (AH32, DH36, EH36 vb., yüksek mukavemetli çelikler) için geçerlidir ve 'Gemiler için Yapısal Çelik' gerekliliklerini karşılamalıdır. Kalınlığı 30 mm'yi aşan levhalar için, katmanlara ayrılma, kalıntılar veya diğer kusurların olmadığından emin olmak için ultrasonik testin (UT) yeniden incelenmesi gerekir ('Gemilerin Sınıflandırılmasına İlişkin Çelik Kuralları' Madde 3.2.1).

1. Kaynak malzemesi sertifikasyonu: Kaynak malzemeleri (kaynak çubukları, kaynak telleri, kaynak akısı) CCS ürünleri tarafından onaylanmalıdır ('Gemi Kaynak Malzemelerinin Tanınmasına İlişkin Test Kuralları' gibi) ve mukavemetleri, ana malzemeninkiyle eşleşmelidir. Örneğin EH36 çeliği kaynak yaparken, kaynak metalinin mukavemetinin, tokluğunun ve çatlama direncinin ana malzemeninkinden daha düşük olmamasını sağlamak için düşük hidrojenli alkali kaynak çubukları (J507RH gibi) veya yüksek tokluğa sahip tozaltı kaynak telleri (ER50-6 gibi) seçilmelidir.

2. Oluk tasarımı ve ön işlem oluk formu: Plaka kalınlığına ve yapısal konuma bağlı olarak CCS, X şeklinde veya çift V şeklinde olukların kullanılmasını önerir (Şekil 1). Çift taraflı kaynak için kökün eksik kaynaşması riski azaltılabilir. Oluk açısı α genellikle 60° ila 70°, köşe yarıçapı p ≤ 2 mm (levha kalınlığı ≤ 25 mm için) veya p ≤ 3 mm (levha kalınlığı > 25 mm için) ve kök boşluğu b ≤ 2 mm'dir ('Gemi Yapısı için Kaynak Olukları'na göre).

Ön işlem gereklilikleri: Kaynak yapmadan önce, oluğun ve her iki taraftaki 20 mm'lik alanın yağ, pas ve oksit tabakası gibi yabancı maddeleri gidermek için temizlenmesi gerekir ('Gemi Kaynak İşlemi Onay Testi' Madde 5.2.1); yüksek mukavemetli çelikler (EH36 gibi) için, kaynak dikişinin soğuma hızını azaltmak ve soğuk çatlakları önlemek için alevle ön ısıtma (≥ 100°C ön ısıtma sıcaklığıyla) gerekir.

3. Kök Temizleme Süreci ve Çalışma Özellikleri Kök temizleme yöntemi: CCS tarafından izin verilen kök temizleme yöntemleri arasında karbon arkı oluk açma (CJP), frezeleme veya plazma kesme yer alır. Karbon arkıyla oluk açma tercih edilen yöntemdir (düşük maliyeti ve yüksek verimliliği nedeniyle), ancak karbürlenmiş katmanların veya bakır noktalarının (sonraki kaynak kalitesini etkileyen) oluşumunu önlemek için gaz kesme parametrelerinin sıkı bir şekilde kontrol edilmesi gerekir (akım 180-250A, basınçlı hava basıncı 0,5-0,6MPa).

Kök temizleme derinliği ve şekli: Kök temizliğinden sonra metal yüzey metalik bir parlaklıkla ortaya çıkarılmalı, kökte eksik füzyon veya cüruf birikmesi gibi kusurlar olmamalıdır; eğimin kök yarıçapı r ≥ 2 mm (X şeklinde eğim için) veya r ≥ 1,5 mm (V şeklinde eğim için) ve dolgu kenarı p ≤ 1 mm (GB/T 19868-2005 uyarınca). Plaka kalınlığı 30 mm'den büyük olan kaynaklarda, arka kaynağın düzgün bir şekilde oluşmasını sağlamak için kök temizlemenin iki aşamada (ilk aşamada arka yüzeyden 2-3 mm'ye kadar açık, ikinci aşamada tamamen temiz) yapılması önerilir.

4. Kaynak sırasında arka kaynak ve ısıtma sonrası işlem: Kök temizliğinden sonra, ön tarafla aynı kaynak malzemeleri ve işlemleri kullanılarak hemen arka taraf kaynağı yapılmalıdır (örneğin tozaltı kaynağında akım 180-220A, voltaj 28-32V ve hız 35-45cm/dak). Çift taraflı kaynak dikişinin kalınlığının eşit olduğundan ve alttan kesik olmadığından emin olun (alttan kesik derinliği ≤ 0,5 mm olmalı ve uzunluk, kaynak dikişinin toplam uzunluğunun ≤ %10'u olmalıdır).

Son ısıtma ve yalıtım: Yüksek mukavemetli çelikler için (EH36 gibi) veya ortam sıcaklığı 5°C'nin altında olduğunda, kaynak tamamlandıktan sonra, kaynak artık gerilimini ortadan kaldırmak ve hidrojen kaynaklı çatlakları önlemek için kaynak sonrası ısıtma işlemi (200~300°C sıcaklıkta, 1~2 saatlik yalıtım süresiyle) gereklidir (CCS 'Çelik Gemi Sınıflandırma Şartnamesi' 3.3.4'e göre).

5. Kalite Kontrol ve Kabul Standartları - Tahribatsız Muayene (NDT): Çift taraflı kaynakların kaynak dikişleri için %100 radyografik muayene (RT) yapılmalıdır. RT, GB/T 3323-2005 'Metal Füzyon Kaynağında Kaynaklı Bağlantıların Radyografik Testi' uyarınca gerçekleştirilecek ve B seviyesinde (seviye II'yi aşmayan kusur dereceleriyle) nitelikli kabul edilecektir. (UT de yapılabilir ama bu konuda fazla bilgim yok. Zamanım olursa UT'nin denetimi nasıl yaptığına dair mutlaka daha fazla çalışma yapacağım.)

Görünüm muayenesi: Kaynak dikişinin yüzeyi pürüzsüz ve kesintisiz olmalı, çatlak, gözenek veya cüruf kalıntıları olmamalıdır. Fazla yükseklik 0 ila 3 mm (X şeklindeki oluk için) veya 0 ila 4 mm (V şeklindeki oluk için) olmalıdır. Genişlik, oluğa göre her iki tarafta 2 mm'den fazla artırılmamalıdır ('Çelik Gemilerin Sınıflandırılması Kodu' Ek 1).

6. Kalite kontrolüne ilişkin önemli noktalar ve kaçınılması gereken genel sorunlar: Yetersiz kök temizliği: Bu, kökte eksik füzyonla sonuçlanabilir. UT yeniden incelemesi yoluyla temizleme derinliğinin teyit edilmesi (plaka kalınlığının ≥ %80'i) ve özel mastarlar (oluk mastarları gibi) kullanılarak şeklin kontrol edilmesi gerekir.

Hidrojenden kaynaklanan çatlaklar: Yüksek mukavemetli çeliğin kaynaklanması sırasında, soğuk çatlakları önlemek için ön ısıtma sıcaklığının (≥100°C) ve ara katman sıcaklığının (≤250°C) sıkı bir şekilde kontrol edilmesi gerekir.

Yeniden çalışma kontrolü: Muayene sırasında kusur tespit edilirse, CCS 'Gemiler için Kaynak Prosesi Yeterlilik Testi' gerekliliklerine uygun olarak yeniden çalışma yapılmalıdır (aynı alan için yeniden çalışma sayısı 2'yi geçmeyecektir). Yeniden çalışmanın ardından UT/RT testlerinin tekrar yapılması gerekir.

Çözüm

Çift taraflı kaynak kök temizleme şekillendirme işlemi için Çin Sınıflandırma Topluluğu tarafından belirlenen teknik özellikler, gemi inşasının kalitesi açısından 'zor kısıtlamalardır'. Malzeme eşleştirme, oluk optimizasyonu, kök temizleme prosesinin kontrolü ve sıkı denetimler yoluyla, kaynak dikişinin tam nüfuzunu etkili bir şekilde sağlamak ve böylece gemi yapısının emniyetini ve güvenilirliğini arttırmak mümkündür.