Üretilecek borunun et kalınlığında olan sıcak veya soğuk haddelenmiş boru bandından direnç kaynağı yöntemi ile dikişli boru üretimi, dilme (farklı genişliklerde boru bandı kullanılması halinde), yüzeysel haddeleme, şekillendirme, kaynak, tavlama ve boyutlandırma kademelerini içerir.
Sıcak haddelenmiş boru bantlarının kullanılması durumunda, malzeme yüzeyi oksit tabakasından arındırılmalıdır. Dekopaj olarak da isimlendiren bu yüzey temizleme işlemi seyreltik sülfürik asit ile yapılır. Soğuk haddelenmiş bantlar ise, yüzeylerinde bulunan yağı ve kiri uzaklaştırmak amacı ile alkali çözeltilerden geçirilir.
Boru bantlarının farklı genişliklerde olması halinde, boru çevresine uygun genişlikte dilinir. Dilme işlemi dilme makinesinde takım çeliklerinden yapılmış disk biçimindeki bıçaklar vasıtası ile yapılır. Kesintisiz üretimi sağlamak amacı ile, dilinmiş olan bu rulolar hat üzerinde birbirine kaynak edilerek eklenir. Yüzeysel haddelemede amaç, yüzey pürüzlülüğünü gidermek ve boruya parlak bir görünüş kazandırmaktır. Gerektiğinde yapılan bu haddeleme işlemi ile malzeme kalınlığında önemli bir azalma olmaz. Şekillendirme işlemi bandı kıvırarak boru şeklini sağlayan form verme roleleri ile yapılır. Form verme rölelerinin sayısı, kaynak yapılacak borunun çap ve et kalınlığına bağlı olarak değişir.
Kaynak noktasının hemen önüne yerleştirilen bir bobin (indüktör) vasıtası ile, form verme grubunda bandın kıvrılması ile oluşturulan açık boruya, yaklaşık 400 kHz civarında yüksek frekanslı alternatif akım indüklenir. İndüktör, içinden geçen boruya temas etmez. Burada indüktör primer yüksek frekans transformatörü, açık boru ise sekonder transformatör gibi davranır.
Yüksek frekans akımı, birleşme noktası civarındaki bant kenarlarında ve birleşme noktasında yoğunlaşarak bu bölgelerde hızlı bir ısınma meydana getirir. Dolayısıyla bu bölgelerde kaynak için gerekli olan sıcaklık değerine ulaşılır. İşlem indüktör adı verilen özel bir aparattan değişken bir manyetik alan oluşturulması esasına dayanır. Bu olay elektriksel iletkenliği olan herhangi bir maddenin, değişken bir manyetik alan için olduğu zaman, elektro motor kuvvetinin indüklenmesi ve dolayısıyla akımın indüklenmesi prensibine dayanır. Bu akımlar üretildikleri maddede ısı meydana getirirler. Bunun hemen sonrasında kaynak baskı röleleri ile eğritilmiş bant kenarların basınç uygulayarak, kaynak oluşturulur. Diğer bir deyişle, kaynak işlemi basınç ve sıcaklık etkisi ile herhangi bir katkı maddesi olmaksızın gerçekleşir.
Kaynaklanan borular, kaynak sırasında uygulanan basınç etkisi ile iç ve dış yüzeylerinde oluşan çapaklardan temizlenir ve metalürjik gereksinimler nedeni ile kaynak sonrası ısıl işleme tabii tutulur. Tavlanmış borular soğutulduktan sonra, boyutlandırılmak üzere kalibrasyon haddesinden geçirilerek istenilen boru elde edilir. Bant dilme işleminden kaynak sonrası soğutmaya kadar olan tüm işlemler kesintisiz bir şekilde “kaynak yolu” adı verilen tek bir üretim hattı üzerinde gerçekleşir.
Önerilen Makale: Çelik lama malzemeler ve uygulamaları hakkında detaylı bilgi almak için
çelik lama nedir sayfamızı ziyaret etmenizi tavsiye ederiz.
Bant Dilme
Bant açma haddelenmiş çelik rulonun, boru imalatındaki gerekli ölçülere getirilmesi için yapılan işlemdir. Bant dilme tezgâhında, malzemenin kaynak hattına verilmeden önce istenilen ana ölçüye dilinmesi ve bant kenarlarının kaynak işlemi için yeterli doğrusallık ve yüzey kalitesinde olması sağlanır. Bunun için rulo açılarak, istenilen ölçülere göre dizilmiş dairesel bıçakların arasında, makaslama kuvvetleri altında dilinir, kenarları kesilir ve tekrar sarılır. Kenar yüzey kalitesini doğrudan etkilediğinden dairesel dilme bıçaklarının sürekli olarak kontrolü yapılır.
Kenar dilme payının artırılması ile elde edilen yüzey kaliteleri artmaktadır. Geçiş kenar dilme payları ile çalışmak ilk bakışta maliyeti artırır gibi gözükse de elde edilen kaliteli yüzeylerle, kaynaktaki fire oranı düşecek ve toplam maliyetler azalacaktır.
Büyük çaplar için bandın sadece kenar çapaklarının dilinmesi ile istenilen dlme genişliğine ulaşılırken, ufak çaplar için ise bant, kenar çapağının yanı sıra kimi zaman 4 hatta 5 ayrı parçaya dilinirler. Bu durumda ise bant ortasında kalan mevcut segregasyonlar dilme işleminden sonra yeni oluşan bantlarda kenar olarak karşımıza çıkar.
Her kaynak hattının imalatçısı tarafından hazırlanmış, imal edilecek boru ölçülerine karşın gelen bant genişlikleri tabloları mevcuttur.
Kaynak esnasında operatörler binme miktarını kontrol ederler. Aynı boru çapında daha fazla binme uygulayabilmek için daha geniş bant ihtiyacı olduğundan, hat imalatçısının verdiği değerler ancak teorik bir yaklaşımdan ibarettir. Çoğu zaman sıkıştırma miktarının artırılması ile birçok hatanın meydana gelmesi önlenebilse de iyi bir kaynak kalitesi için uygun sıkıştırma miktarının tatbik edilmesi gereklidir. Daha fazla binme için daha geniş dilinmiş bant ihtiyacı vardır ve daha fazla binme, kaynak fitili olarak adlandırılan bağ düzleminden fışkırtılan malzemenin artması demektir buda maliyeti yükseltir.
Bant Açma
Bant açma tezgâhında dilinmiş veya sadece hatta kenar kesilmesi yapılacak bantlar, bant açma ünitesinden kaynak hattına alınırlar. Boru üretim prosesinin başlangıç noktası burasıdır. Bir önce hatta alınmış bant ile yeni verilen bandın kaynak edilebilmesi için haddelemenin doğasından gelen eğri bant uçunun kesilmesi de bu ünitede yapılır.
Hat çalışırken operatör bandın makaralar üzerinde doğrusal bir yol izlemesini kontrol eder.
Hatta Kenar Kesme
Nispeten büyük çap ve düşük et kalınlıklarındaki boru imalatında sadece bant kenarındaki çapakların alınabilmesi için katta kenar kesme işlemi uygulanır. Prensip olarak dilme tezgâhında yapılan kenar kesmenin aynısıdır. Hatta ilerleyen bant kenar kesme ünitesine girer ve burada kenar çapakları dilinir. Dilinen kenarlar kırıcı olarak adlandırılan üniteye doğru yönlendirilir ve 15–20 cm’ lik parçalara kesilir.
Boru Formunun Verilmesi
Boru formunun verilmesi çelik boru imalatında en önemli ve karmaşık proseslerden biridir. Hattın mekanik ayarlarının yapılması çok uzun sürer ve ufak bir hata fire oranının artmasına yol açar.
Boru formunda kullanılan merdaneler genellikle DIN 1.2379–1.2080–1.2344 malzeme kodlarıyla tanımlanan takım çeliklerinde imal edilirler. İmalatı biten merdanelere sertleştirme ve sonrasında taşlama, parlatma işlemleri uygulanır.
Ön Bükme
Hat üzerinde ilerleyen malzemenin ilk şekillendirmeye başlandığı kısımdır. Malzeme boyutlarına ve hat dizaynına bağlı olarak değişen adetlerde çift olarak yerleştirilmiş merdaneler arasından geçen bant kademeli olarak iç bükey bir form alır.
Kafesleme
İç bükey formu verilmiş olan malzeme kafesleme olarak adlandırılan bölümde, bir dizi makaradan oluşturulmuş bir sistemde şekillendirilir. Kafesleme sisteminde malzeme üzerinde birçok noktaya temas eden ve her birinin kendi ayar imkânı bulunan makaralar mevcuttur. Kafesleme esnasında malzemedeki geri yaylanma kuvveti çok yüksektir.
Kaynak
Yüksek frekans indüksiyon elektrik direnç kaynağı yönteminde yüzey oksitlerinin tamamı ergimekte ve binme esnasında bağ düzleminden dışarı atılmaktadır. Bu olay sadece oksidin ergime sıcaklığı ana malzemeden malzemelerde gerçekleşir. Ergime kontaklardan verilen yüksek frekans akımının bant kenarlarından geçerken meydana getirdiği direnç etkisinde gerçekleşir. Bant kenarlarının kaynak merdaneleri arasından geçmesiyle birleşme sağlanır. Kaynak merdaneleri operatör tarafından baskı miktarını ayarlayacak şekilde dizayn edilirler.
Temel Kavramlar Ve Birleşmenin Analizi
Yüksek frekans elektrik direnç kaynağının prosesi önce kenarların ısıtılması ve daha sonra mekanik olarak bastırılması işlemleriyle gerçekleştirilir. Isınma bölgesinin tersi yönündeki tüm aşamalar ısınmanın başlangıcına düzenli malzeme akışı gerçekleşmesi amacı ile yapılır. Isınma kaynak kontakları ile bant kenarlarının ilk temas ettiği, kaynak üçgeni boğaz noktası arasında gerçekleşir. Gerçek birleşme ise kaynak boğazı ile kaynak merdaneleri merkez ekseni önündeki herhangi bir noktada meydana gelir.
İdeal bir birleşmeyi analiz etmek için aşağıdaki kabulleri yapmak gerekir.
• Malzeme hızı sabittir.
• Her iki kenardaki malzeme kalınlığı aynı ve sabittir.
• Malzeme elektriksel ve metalürjik özellikleri homojen dağılmıştır.
• Kaynak üçgeni içerisinde ısıtılan uzunluklar her iki kenarda da aynıdır.
• Kaynak üçgen içerisinde bant kenarları her zaman paraleldir.
• Kaynak akımı sabittir.
• Malzemenin manyetik ve termik özellikleri sıcaklıkla değişmez.
Kaynak Akımının İletilmesi
Jeneratörde üretilen kaynak yüksek frekans kaynak akımı Şekil 4.9’ de görüldüğü gibi kaynak noktasının biraz önünde, kontaklar tarafından bant kenarlarına verilir. Akım bir kenardan diğerine kaynak üçgeni olarak adlandırılan bölgeyi dolanarak geçer. Kaynak üçgeni içerisinde yüzey ve yakınlaşma etkilerinden dolayı akım yoğunluğu çok yüksektir ve bant kenarları, boğaz noktasında kaynak sıcaklığında olacak şekilde ergir. Kaynak hızı, kaynak üçgeni içerisinde meydana gelen ısının kondiksiyonla borunun daha soğuk kısımlarına yayılmasını engelleyecek kadar yüksektir. Buna rağmen uygulamada 6 m/dak hıza kadar inilebilir.
Bant kenarları kaynak merdanelerine gelmeden önce temas ederek kaynak boğazını oluşturur. Kaynak üçgeni olarak adlandırılan kısım yüksek frekans direnç kaynağındaki en önemli bölgedir.
Kaynak Boğazının Kaynak Noktasına Olan Mesafesi
Bant kenarlarının birbirine temas ettikleri nokta, kaynak merdaneleri merkez ekseninin belirli bir miktar önündedir. Bunun sebebi kaynak esnasında ergiyen malzemenin dışarı fışkırtılması gerekliliğidir. Bu noktada elektriksel devre tamamlanır ve bandın kenarından akan yüksek frekans akımı diğer kenardan geriye döner ve bu dönüş noktasının önündeki malzemede fazla ısınma yapılmadığı için ani olarak soğuma gerçekleşir. Bu yüzden kaynak üçgeni boğaz noktası kaynak merdaneleri merkez eksenine ne kadar yakın tutulursa o kadar kaliteli bir kaynak elde edilir.
Temas noktasında sıcaklık en üst değerde olduğu için soğuma oranı da en yüksek değerindedir. Temas noktasını kaynak noktasına yakın tutmak amacıyla kaynak üçgeni tepe açısı mümkün olduğunda büyük tutulur.
Bant Kenarlarının Durumu
Bant kenarları kontrolü bir dilme işleminin uygulanmasıyla iyi bir yüzey kalitesi elde edilmeli ve kaynak üçgeni içerisine paralel ve düşey düzlemde açı yapmadan girmelidir. Ayrıca paralel kenarların meydana gelen karşı kuvvetleri azalttığı unutulmamalıdır. Kenarların paralelliği sağlanmazsa çift kaynak üçgeni denilen durum meydana gelir.
Kenarların paralelliği sağlandığında, ısı dağılımı homojen olur, en ideal birleşme durumudur. Yüksek frekans indüksiyon kaynak yönteminin sağladığı en büyük avantajlardan biri de sadece bant kenarlarının ısıtılması (yani ısınan malzemenin minimum düzeyde olması) dolayısıyla oksitlerin ve istenmeyen yabancı maddelerin baskı vasıtası ile kaynak bölgesinden dışarı atılarak temiz ve yüksek kalitede kaynak elde edilmesidir. Bant kenarlarının paralelliği ile oksitlerin her iki yönde (iç ve dış) atılma olanağı elde edilir. Başka bir deyişle, paralel kenar birleşmesi oksit kalıntı riskini minimize eder. İç ve dış yüzeyde oluşan çapaklar birbirine benzer.
Bant kenarları paralel olarak birleştirildiklerinde ergime esnasında meydana gelmiş oksitler, borunun hem iç çap hem de dış çap doğrultusunda dışarı fışkırtılabileceklerdir. Bu ideal durumdur ve oksitlerin dışarı atılması için ilerleyecekleri yol, boru et kalınlığının yarısından fazla olamaz.
Ayrıca bant kenarlarının iç kısımda daha önce temas etmesi dış kısımlarda yetersiz ergime gerçekleşmesine yol açar ve meydana gelen oksitler buradan dışarı atılamazlar.
Kaynak Kontakları
Temel olarak kaynak kontaktları gövdesinde soğutma kanalları olan bakır parçalardır ve görevleri yüksek frekans akımı kaynak bölgesine iletmektir. Kontaklar sekonder bağlantılara cıvatalar veya adaptörlerle bağlanır.
Kontakt uç malzemeleri boruya verilecek yüksek akım ve kaynak yapılacak malzeme mukavemet değerleri göz önünde tutularak seçilir. Kontakt uçları kontakt gövdesine lehimlenerek bağlanır. Sıcak haddelenmiş çelik sacların kaynağında kullanılan kontakt uçları, bakır ve tungsten-karbür alaşımı malzemelerden imal edilirler. Kontakt uçları küçük çaplı borularda boru arkasına kaçacak akımı engellemek için oldukça dar, büyük çaplı borularda ise baskı alanı genişleterek kontaklarda deformasyonun önlenmesi için geniş uçlar kullanılır.
Yüksek Frekans Akımının İzlediği Elektriksel Yollar
Yüksek frekans elektrik direnç kaynağında, kaynak kontaktları arasındaki elektriksel devre üç paralel yoldan oluşmuştur.
a) Kaynak üçgeni içerisindeki faydalı akım
b) Boru etrafındaki faydasız akım
c) Hat veya izole edilmemiş kılavuz arasındaki faydasız akım
Kaynak Baskısı
Dairesel forma getirilmiş ve kenarları ısıtılmış bant kenarlarına, kontrollü bir yük ile baskı uygulanarak kaynak oluşturulur. En basit role düzeneği sadece yatay düzlemde hareket edebilen rölelerden oluşan çiftli röle düzeneğidir. Baskı miktarı, açık borunun birleşme noktasından hemen sonraki çevresel uzunluğu ile baskı sonrası çevresel uzunluğu arasındaki farktır. Baskı miktarı genel olarak 1-5 mm arasında değişir. Baskı miktarının az ya da çok olması kaynak mukavemet ve tokluk değerlerini etkiler. Baskının az olması birleşme bölgesinde kalıntılara neden olur ki buda kaynağın zayıf olması demektir. Bant kenarlarının kaynak ekseninden ve bant kalınlığı ortasından eşit oranda baskı uygulanıp içe ve dışa doğru eşit oranda ergimiş kısmın dışarı çıkartılması (oksitin dışarı atılması) ve bu işlemin eşit hızda yapılması gerekir. Form verilmiş boru baskı noktasına geldiğinde, paralel değilse (bindirme varsa), kaynak ekseninden sapmış ise dengesiz yeni eşit olmayan bir baskı ile ergimiş kısım ve oksitler yeteri kadar dışarıya atılamayıp kaynak dikişi içinde kalacaktır ki buda gerilme çatlaklarının oluşmasına neden olacaktır.
Kaynak Dikiş ve ITAB Geometrisi
Changchun, 1996 tarafından yapılan bir çalışmada elektrik direnç kaynaklı boruların metalografik muayeneye bağlı olarak üretim parametrelerinin denetlenmesi hedef alınmıştır. Bu amaçla yapılan çalışma sonucunda kaynak dikişinin ve ITAB’ ın kaynak hatalarına göre kabul, kritik ve ret olacak şekilde geometrik açıdan sınırları çıkarılmıştır.
Buna göre, kaynak baskısı sabit iken, enerji girdisi artırılarak veya kaynak hızı düşürülerek, kaynak sıcaklığı artırılırsa birleşme bölgesi genişliği (fn) artar. Kaynak sıcaklığı değişmeksizin, indüktör ile kaynak noktası arasındaki mesafe artırılır veya V açıklık açısı büyütülürse fn artar. Belirli bir sıcaklık altında malzeme lif akış açısı (α) baskı miktarı ile direk orantılıdır. Sabit kaynak sıcaklığı altında baskı miktarı azaltılırsa α büyür, yine benzerşekilde sabit basınç altında kaynak sıcaklığı artırılırsa α büyür. Genel olarak, ısı tesiri altındaki bölge (ITAB) genişliğini dış yüzeyde indüktör ve iç yüzeyde impeder belirler. Eğer indüktör ve impederin her ikisi de kaynak noktasından geriye çekilirse (uzaklaştırılırsa) iç ve dışta daha geniş bir ITAB elde edilir. Bu durumda aynı kaynak hızını muhafaza edebilmek için daha fazla güç kazanır ve dolayısıyla ısıtılan malzeme miktarı artar. Bu ise ITAB’ ın genişlemesine neden olur ki böylesi bir durumda baskı miktarı artar.
İç Kazıma
Kaynak bağ düzleminden boru iç ve dış çapı doğrultusunda fışkırtılan erigiyik haldeki metal ve oksitler, ani soğumanın etkisinde katılaşarak, kaynak dikişi üzerinde kaynak fitili olarak adlandırılan sürekli tabakaları meydana getirirler. Boru formunun oluşması için bu tabakaların kazınması gerekebilir. İç kazıma bıçakları genellikle tungsten-karbür malzemeden imal edilirler.
Hat yürümeye başladığında iç kazıma bıçağı taşıyan aparat yukarı doğru hareket ettirilerek bıçağın uygun derinlikte dalması sağlanır. Bıçağın fazla dalması tolerans dışı derin kazımaya, yetersiz dalması ise kaynak fitilinin tamamen kazınamamasına yol açar. Boru hareketi ile kazınan kaynak fitili dairesel bıçak ortasındaki boşluktan geçerek çoğu zaman hiç kopmadan boru içinde kalır. İç kazıma bıçağı temas ettiğinde kaynak fitili sıcaklığı hala çok yüksek ve görünüş kor halindedir. Böylece iç kazıma bıçağının fitili borudan ayırması oldukça kolay olur.
Uygulamada en çok karşılaşılan sorunlardan birisi iç kazıma bıçağının kırılması sonucu iç fitilin alınmamasıdır. Operatörün iç kazıma prosesini görme şansı yoktur.
Dış Kazıma
Dış kazıma, iç kazımaya benzer bir prosestir. Dış çap üzerinde oluşan kaynak fitilinin kazınmasında iç bükey kesme takımları kullanılır. Dış kazıma işlemi kaynaktan hemen sonra malzeme sıcaklığı gözle görülecek derecede yüksekken yapılır. Bıçağın yapacağı dalma operatör tarafından kontrol edilir.
Tavlama
Kaynak sonrasında meydana gelen martenzitik yapının giderilmesi ve büyüyen tanelerin inceltilebilmesi için dış kazıma işleminden hemen sonra dikiş normalizasyonu olarak adlandırılan ısıl işlemin uygulanması gerekir.
Bu işlemin uygulanmaması ancak çok düşük basınçlarda çalışacak borularda, müşteri talepleri doğrultusunda maliyetleri düşürmek amacıyla olabilir.
Dikiş normalizasyonu kaynak bölgesini tav sıcaklığına ısıtmak için doğrusal indiksiyon sistemini kullanan bir prosestir. Dikiş normalizatörü, kaynak prosesi sonrasında boruda kalan ısıdan faydalanmak için hat üzerinde kaynak ünitesinin hemen ilerisine yerleştirilir. Dikiş normalizasyonundaki yöntem kaynak bölgesi ve ITAB’ın kristal yapısının ferritikten östenitiğe dönüşmesi için indüktörlerle yapılan ısıtmadır.
Kristal yapıda ki dönüşümler kaynak esnasındaki dönüşümlerle benzer olsa da normalizasyon işleminde iki temel fark vardır;
a) Isının kenardan bağ düzlemine doğru değil, dış çaptan iç çapa doğru tüm ITAB ve kaynak bölgesini tarayarak geçmesi
b) Yeniden ısıtılmış bölgenin martenzit oluşumunun önlenmesi için yeterli bir süre boyunca serbest soğumaya bırakılması
ITAB’ın yeniden sertleşmesi gibi metalurjik değişimlerden kaçınmak için kaynak dikiş sıcaklığı 650 oC’ nin altına inmeden hat soğutma suyu uygulanmamalıdır. Bu yüzden boru normalizasyon işleminden sonra belli bir süre serbest soğumaya bırakılmalıdır.
Eğer normalizasyon sonunda dikiş sıcaklığı fazla olursa serbest soğuma için gerekli zaman artacak bu da serbest soğuma bölgesinin daha uzun tutulmasını gerektirecektir.
Normalizasyon sıcaklığı 1010 oC’ nin üzerine çıkarsa tane büyümesi problemi karşımıza çıkar. Bu tip bir tane büyümesi mikroskop altında kolaylıkla gözlemlenebilir.
Büyük tane yapısı yassıltma testinde borunun yırtılmasına yol açar ve kaynak bölgesi korozyonuna sebep olur.
Tüm borunun normalizasyonu veya temperleme ve su vermenin birlikte uygulandığı yeni çalışmalar mevcuttur.
Bu proseste kaynak bölgesi, kaynak ünitesinden hemen sonra bir indüktör yardımıyla yaklaşık 900 oC’ ye kadar ısıtılır ve ITAB’da kasıtlı olarak martenzitik yapı oluşturmak için su verilir. Daha sonra ikinci indüktör ile kaynak bölgesi yaklaşık 670 oC’ye ısıtılır. Tüm bu proseste hedeflenen ilk önce martenziti oluşturmak daha sonra daha çok düşük bir sertlik değerini alana dek temperlemektir.
Bu tekniğin geliştirilmesindeki amaç normalizasyon sonu ile soğutma sıvısı uygulama noktası arasındaki serbest soğuma bölgesi olarak tanımlanan mesafeyi azaltmaktır. Uygulamada kaynak hatları serbest soğuma bölge uzunluğu 50–70 m seçilerek kurulurlar.
Temperleme ve su vermenin birlikte yapıldığı yöntemde kaynak bölgesinin hızlı soğutulmasından dolayı dikiş normalizasyonuna kıyasla çatlak meydana gelme potansiyeli daha yüksektir ve kaynak bölgesinde istenilen mikro yapının sağlanabilmesi için daha fazla proses kontrolu gerekir.
Dikiş normalizasyonunda tüm boru cidarında tavlamanın nufüz edebilmesi için işlem frekansı boru et kalınlığına ve indüktör ile boru arasındaki mesafeye göre tespit edilir.
Normalizasyon işleminden sonra bile genellikle beyaz kaynak hattı olarak tanımlanan ince çizgi görülebilir ve bu çizgi normalizasyonun merkezlenmesinin kontrolünde referans olarak kullanılır.
Normalizasyon nufuziyetini gözlemlemek için en iyi yol uygun ışık altında, dağlanmış numuneye çıplak gözle bakmaktır. Eğer birden fazla indüktör kullanıldıysa görülen şekil üst üste binmiş tavlı bölgeler halindedir. Normallenmiş bölgedeki mikroyapı hemen hemen ana malzeme ile aynıdır. Eğer tavlanmış bölgedeki tane yapısı ana malzemedeki yapıdan büyükse normalizasyon sıcaklığı çok yüksek tutulmuş demektir.
Tavlanmış bölgedeki sertliğin ise tav sıcaklığının düşük tutulduğunu gösterir. Nispeten küçük taneler içerisinde birkaç büyük tane mevcutsa tam kenar bölgedeki sıcaklık çok yüksektir.
Uygun olarak tavlanmış kaynak dikişi mat gri renkli olur ve ince pullanmalar gösterebilir. Dış kazıma işleminden sonra tavlamadan soğumaya bırakılan kaynak dikişi ise genellikle koyu mavi renktedir.
Serbest Soğuma
Dikiş normalizasyonundan çıkan boru kaynak dikiş bölgesinde martenzitik yapının oluşmaması için hat soğutma suyunun uygulanacağı sıcaklık 650 oC’ nin altında olmalıdır. Isıl şok sonucu oluşabilecek distorsiyonlar da dikkate alındığında dikiş sıcaklığı yaklaşık 370 oC’ nin altına inmeden hat soğutma suyunun uygulanmaması tavsiye edilir.
Bu açıklanan sebeplerden dolayı kaynak hatları normalizasyon sonrasında yaklaşık 60 m’ lik bir serbest soğuma bölümü ile kurulurlar. Bu bölümde makaralar üzerinde ilerleyen boru dikiş bölgesi, çevre atmosferi ile teması sonucu serbest olarak soğur.
Hat Soğutma Sıvısı İle Soğutma
Serbest soğuma bölgesinin ardından, boru, hat soğutma sıvının yüksek bir debiyle birçok nozülden püskürtüldüğü soğutma ünitesine gider. Bu ünitenin çıkışında kaynak dikiş sıcaklığı yaklaşık 70 oC’ye kadar düşer.
Kalibrasyon
Kalibrasyon ünitesi 4’er merdaneli 4 set olarak dizayn edilmiştir. Merdaneler arasından geçen borunun çapı istenilen toleranslar içerisindedir ve ovalleşme ortadan kalkmıştır.
Uçar Makas
Uçar makas, boru hat üzerinde ilerlerken üretimin sürekliliğini bozmadan boru imalat uzunluğuna göre 30 m,48m veya 60 m gibi ilk boy kesiminin yapıldığı ünitedir.
İstenilen boy ayarlanır ve uçar makas kelepçeleri, önünden geçen boy istenilen uzunluğa ulaştığında hidrolik kontrolle otomatik olarak kapanarak, yatay kızaklar üzerinde boru ilerleme yönünde hareket edebilen dairesel testere yardımıyla borunun yüksek hızla eğritilerek kesimi gerçekleştirilir. Kelepçelerin açılmasıyla dairesel testere ve kelepçe sistemi başlangıç noktasına geri döner. Kesilen boru ise makaralar vasıtasıyla hızla hat yolundan uzaklaştırılır ve fırlatıcı kollar ile transfer tablasına atılır.
Boy Kesme
Uçar makas ünitesinin ilk kesimi yapılan borunun boy kesme tezgâhına 6, 8, 12 m veya istenilen diğer bir boyda kesimi yapılır. Ayrıca yassıltma testi numuneleri de burada alınır. Geri izlenebilirlik prosedürleri gereğince her boruya ait bir numara verilmesi de bu ünitede yapılır. Böylelikle kalite kontrol aşamasında veya boru hatta çalışırken ortaya çıkan bir hatanın araştırılması mümkün olur. Boru numarasından yola çıkılarak, borunun imal edildiği vardiyadaki, daha önceden kayıt edilmiş kaynak parametreleri, boru malzemesi şarj numarası v.b. bilgilere ulaşılabilir.
Doğrultma
Boy kesimi tamamlanan borular düzlemselliklerini tekrar kazanabilmeleri için doğrultma tezgâhında merdane çiftleri arasından geçirilir. Yapılan soğuk bir şekillendirme prosesidir ve işlem esnasında merdane yüzeylerine sürekli olarak bor yağı emülsiyonu püskürtülür.
Kaynak Kalitesine Etki Eden Proses Faktörleri
Kaynak Isı Girdisi
Yüksek kaynak güvenirliliği ve üretimde iyileştirme sağlamak amacı ile elektrik direnç kaynaklı (ERW) çelik borular için bir kaynak tekniği olarak yüksek frekans akımı ile indüksiyon ısıtma yöntemi geliştirilmiştir. Ancak, kaynak akımının band kenarlarının köşe bölgelerinde yoğunlaşmasından dolayı, bu yöntem ile kalınlık boyunca homojen olmayan bir ısı dağılımı elde edilmektedir. Bu durum da aşağıda belirtilen kaynak hatalarına ve işletme zorunluluklarına yol açmaktadır.
Düşük ısı girdisi durumunda, kalınlığın orta bölgelerinde, köşe bölgelerine kıyasla, ısı yetersizliği dolayısıyla “soğuk kaynak” oluşumu.
Yüksek ısı girdisi durumunda, köşe bölgelerinde, erimiş metal transferinde düzensizliklere yol açacak düzeyde, aşırı ile “nufüziyet hatası” yani oksit kalıntı teşekkülü ile birlikte aşırı miktarda kaynak çapak oluşumu ve dolayısıyla çapak alma işleminde zorluklar meydana gelir. Ayrıca yine yüksek ısı girdisi durumunda, elektromanyetik kuvvet etkisi ile erimiş metal püskürtülerin toplanması ile, yüzey bozulmaları (pitting) söz konusudur.
En önemli kaynak parametreleri kaynak hızı, basınç ve sıcaklık olup bu ana parametrelerden, kaynak hızı ve basınç kolaylıkla ayarlanabilir ve kontrol edilebilirken sıcaklık kontrolünde bir takım teknolojik zorluklar vardır.
Oksit Oluşumu
Bant kenarlarının ısıtılması ile ısınan kısımların atmosfer (O2) teması sonucu bant kenarlarında oksitler oluşur. Doğal olarak, yüksek sıcaklıklarda bant kenarlarının oksitlenme tehlikesi daha da artmaktadır. Bu oksitlerin miktarı malzemenin kimyasal kompozisyonuna (Al, Mn, Si gibi alaşım elementlerinin oranına) ve ısınma zamanına bağlıdır. Ayrıca bant kenarlarındaki kalıntı çapak, tufal ve oksitler ergime sırasındaki diğer oksit oluşum kaynaklarıdır. Oksitler genellikle sıvı kısımda bulunmakta olup baskı ile tamamen dışarıya atılmaktadır. Kaynak dikişinin boydan boya koyu renkli olması düşük kaynak ısısı ile çalıştığını gösterir ki bu durumda oksitlerin tamamını dışarı atmak olası değildir. Elektrik direnç kaynağında tokluk özelliklerinin bozulmasında rol oynayan en önemli faktör birleşme bölgesindeki oksit kalıntılarıdır. Uygun kaynak parametreleri ile çalışılması durumunda bu oksitlerin önemli bir bölümü baskı ile dışarıya atılabilir. Ancak 10 ile 20 mikron boyutundaki ince oksitleri atmak çoğu zaman mümkün değildir. Çok az bir oranda da olsa bu tip oksit kalıntılarının varlığı kaynak tokluk değerlerini olumsuz etkilemektedir. Oksitlenmeyi engellemek amacı ile çok farklı yöntemler geliştirilmiş olup, azot kullanımı ile soy gaz koruyuculu kaynak yöntemi bunların en yaygınıdır. Bu yöntemde ısıya maruz kalan bölge azot gazı ile kaplanır, böylelikle kaynak atmosferindeki oksijen miktarı minimize edilerek oksit oluşumu azaltılır.
Ark Atlaması
Bu hata tipinde kaynak dikiş bölgesi içerisinde sıkışan herhangi bir yabancı madde olmamasına karşın bir nüfuziyetsizlik söz konusudur.
Bant kenarlarının uygun dilinememesi sonucu ortaya çıkan kıymıklar veya kirli hat soğutma suyu ve diğer yollardan kaynak bölgesine gelen tufaller yüksek frekans akımının kaynak üçgeni önünde ani bir kısa devre yapmasına yol açar, böylelikle kaynak üçgeni içerisinde ısı kaybı olur.
Kaynak bölgesinde bir kısa devre oluşması çoğu zaman boru et kalınlığından uzun olmayan bir hata meydana getirir. Yassıltma testinde kaynak bölgesi kırılarak açıldığında kaynak alanının normal yapısı ile çevrili düz ve parlak yüzey kolaylıkla gözlemlenebilir.
Ark atlamalarının önlenmesi için, kaynak üçgeni tepe açısı 4o < p < 6o aralığında tutmak, kıymık oluşumunu önlemek için dilme prosesinde önlemler almak, bant kenarlarının bilhassa dilme tezgahından bant açma ünitesine taşınması esnasında hasar görmesini engellemek, soğutma suyunun kaynak bölgesine iletken parçacıklar getirmesini önlemek için filtrelemesine ve kaynak üçgeni dışına yönlendirilmesine dikkat etmek gerekir.
