Tahribatsız Muayeneler

DENEYİN AMACI: Malzemelerin muayenesinde kullanılan tahribatsız muayene yöntemlerinin tanımak.

TEORİK BİLGİ

Ultrasonik Muayene: Ultrasonik muayene piezoelektrik malzemeler tarafından üretilmiş insan kulağının algılayamadığı ses dalgalarının  muayene edilecek parçaya gönderilmesiyle gerçekleştirilen muayene türüdür. Piezoelektrik malzemelere elektrik akımı verilerek titreşim yapmaları sağlanır. Ortaya çıkan titreşimden ultrases dalgaları elde edilir. Ultra ses dalgaları boşlukta yayılamayan dalgalardır. Bu nedenle parça ile prob arasına vazelin, gres yağı veya su gibi ultra ses dalgalarının geçebileceği maddeler tatbik edilir. Utrasonik dalgalar Boyuna, Enine ve Yüzey dalgaları olmak üzere 3 şekilde yayınırlar.Malzemelerdeki ultrases dalgalarının yayınma hızı malzemenin Elastise modülüne, Poisson oranına ve Yoğunluğuna bağlıdır. Ultrasonik muayene yöteminde malzeme içerisine ultra ses dalgaları gönderilir ve ekrandaki pikler yardımıyla malzemede hata olup olmadığına karar verilir. Hatasız bir malzemenin ultrasonik muayene ekranında başlangıç ve bitiş pikinden başka bir pik gözlemlenmez.Bu pikler arası mesafe ekrandan okunarak malzeme kalınlığı saptanabilir. Eğer malzeme hatalı ise hataya çarpan ve yansıyan ses dalgaları başlangıç ve bitiş piklerinden farklı pikler oluşturur. Ekranda görülen ekonun durumuna göre hatanın derinliği ve cinsi algılanabilir. Bu yöntem metalik veya metalik olmayan malzemeler için kullanılabilir bir yöntemdir.Ayrıca muayene edilecek malzeme içinde ilerleyen ultra ses dalgalarının hızı ve referans grafikler kullanılarak malzemelerin mukavemet, porozite, yoğunluk gibi özellikleri tayin edilebilir.

Ultrasonik muayene ile;

Ø  Kalınlık Ölçülebilir

Ø  Süreksizliklerin varlığı kontrol edilebilir

Ø  Ultrasonik yayınma hızından yoğunluk ve mekanik özellikler tayin edilebilir

Kaynak dikişlerinin muayeneleri de ultrasonik muayene yöntemiyle yapılabilmektedir. Fakat ultrasonik ses dalgalarının hataya dik olması istendiğinden burada kullanılan problar açısal problardır. Açısal probla kaynak dikişinden P ve P/2 uzaklıkta zigzag hareketi yapılarak kaynak dikişi muayenesi gerçekleştirilir.Burada da ekoların şekline bakılarak hata cinsi belirlenir.    

Tandem Yöntemi: Bu yöntemde alıcı ve verici problar kullanılır.

Radyografi: Radyografi yöntemi malzeme içindeki hacimsel hataların belirlenmesi için kullanılan hassas bir muayene yöntemidir.Radyografide X ve Ɣ ışınları kullanılmaktadır.Fakat Ɣ ışınları insan sağlığına çok zararlı olduğundan dolayı X ışınları tercih edilmektedir.Radyografi yöntemi ile manyetik veya manyetik olmayan metaller muayene edilebilir. İncelenecek malzemeye X ışınları gönderilir ve numuneye nüfuz eden X ışınları numunenin diğer tarafına konulan filimleri etkiler.Bu filimler banyo işleminden geçirildiklerinde malzemede hata olup olmadığını gösterirler. Film olarak genellikle Gümüşbrobür ihtiva eden filimler kullanılır. Filmlerde kullanılan bu gümüşbromür X ışınları etkisinde ne kadar çok ayrışırsa o kadar koyu renk ortaya çıkmaktadır. Bu kontrast farkından yararlanılarak hata belirlenmektedir. Örneğin süreksizliğin olduğu bölgeler X ışınlarının geçisine daha çok izin vereceğinden dolayı flim üzerinde bu bölgeler daha koyu görünecektir. Diğer yandan filmlerin poz müddetlerine dikkat edilmelidir. Muayenenin sağlıklı olabilmesi ve görüntünün net algılanabilmesi için poz müddetinin tablolardan belirlenmesi standarda uygun şekilde yapılması gerekmektedir. Görüntü kalitesini belirlemek için panatrametreler kullanılır. Panatrametreler Telli, Delikli ve Basamaklı şekilde olabilirler. Daha çok telli panatrametreler kullanılmaktadır. Telli panatrametre 7 adet telden oluşan bir panatrametredir.Görüntü alındığında film üzerinde 7 adet tel görünüyorsa görüntü çok iyi, 5 ve üzeri tel görünüyorsa görüntü iyi, 5’in altında tel görünüyorsa görüntü kötü olarak tabir edilir.

Boroskop: Endoskopiye benzeyen ucunda kamerası olan bir düzenektir. Genellikle gözle göremediğimiz veya ulaşamadığımız alanların muayenelerinde kullanılır.

Penetrasyon Muayenesi: Bu muayene yüzeye açık olan hataların belirlenmesinde bir kullanılan muayene yöntemidir. Yüzeye açık olan hataların belirlenmesinde kullanıldığından dolayı incelenecek numune yüzeyi iyice temizlenmelidir.Malzemeye solventler aracılığı ile bir ön temizleme yapılır. Temizlik için her ne kadar su ve fırça kullanılabilirse de temizliğin solventlerle yapılması tercih edilir. Yüzey temizlendikten sonra penetrant sıvısı yüzeye uygulanır. Penetrant sıvısının yüzeye uygulanış şekli daldırma, püskürtme veya fırça ile olabilir.Penetrant sıvısının malzeme yüzeyindeki kılcal çatlaklara nüfuz edebilmesi dolayısıyla ıslatma kabiliyetinin iyi olması gerekmektedir.Penetrant sıvısı yüzeye tatbik edildikten sonra kılcal çatlaklara nüfuz edebilmesi için 10-60 dakika beklenir. Yeteri kadar beklenildikten sonra yüzeydeki penetrant sıvı solvent veya uygunsa su ile temizlenir. Yüzeyde penetrant sıvı kalmayana dek temizlendikten sonra yüzeye geliştirici sürülür ve bir süre beklenir. Geliştirici etkisi ile kılcallarda kalan penetrant sıvı yüzeye çıkar ve hatalar belirlenir.

Manyetik Parçacıklar ile Muayene: Bu muayene yönteminde Fe Ni Co gibi ferromanyetik malzemeler tahribatsız olarak muayene edilebilir. Bu yöntemde incelenecek numune üzerine manyetik tozlar konulur ve elektrik akımı kullanılarak parça magnetlenir ve parça üzerindeki manyetik tozlar malzeme içerisindeki hatanın şekline benzer bir şekilde toplanırlar. Bu ancak yöntem yüzeyden 6 mm derinlikteki hataları gösterebilir.Hatalar oluşturulan manyetik alana dikse hata mükemmel algılanır fakat hata manyetik alana paralel ise hata algılanamaz. Hatanın algılanma açısı 30 ^o dir. Manyetik parçacıklarla muayene yöntemi ıslak ve kuru olmak üzere 2 şekilde uygulanabilir.

Kuru yöntem: Bu yöntemde manyetik metal tozları yüzeye püskürtülür. Tozların aniden çökmemesi için ortamdaki hava akımı önemlidir.300 ^oC ’ye kadar çalışmak mümkündür. Yüzeye püskürtülen tozların topaklaşmasını önlemek amacıyla yüzeyde nem olmamalıdır. Genellikle tercih edilen bir yöntem değildir. Yüksek sıcaklıklarda  muayene yapılması gerekiyorsa bu yöntem kullanılır.
Islak Yöntem: Bu yöntemde manyetik tozlar taşıyıcı bir sıvı ile yüzeye uygulanmaktadır. Kuru yöntemde yüksek sıcaklıklarda muayene yapılabiliyorken ıslak yöntemde kullanılan sıvının buharlaşması problemi yüzünden muayene sıcaklığı 60^oC ile sınırlıdır. Metal tozlarının manyetik alan etkisinde hareketini kolaylaştırması için kullanılan sıvıların viskoziteleri düşüktür.Kuru yönteme kıyasla daha hassas muayene yapılabilir.

Prodlarla Muayene: Bu muayene magnetlemenin zor olduğu nparöalarda kullanılır. Prodlar standarda göre aralarında belli bir mesafe olacak şekilde yerleştirilir. Muayenenin sağlıklı olabilmesi için prodlar arasındaki mesafe standardın üzerinde veya altında olmamalıdır. Eğer aralarındaki uzaklık çoksa manyetik alan oluşmaz, az ise sönümleme gerçekleşir. Bu yöntemde alternatif veya DC akım kullanılabilir ve prodlarla alanın yönü değiştirilerek enine ve boyuna hatalar bulunabilir. Bu yöntem ıslak olarak kullanılamaz. 2-6 kA/m² manyetik alan şiddeti gerekmektedir.

Girdap Akımlar ile Muayene: Bu muayene yönteminde iletken malzemelerin yüzey hataları tespit edilir. Bu yöntem ile iletken bir malzeme üzerindeki korozyon çatlak boya gibi tabakaların kalınlıkları ölçülebilir. İçerisinden alternatif akım geçen bobin malzemeye yaklaştırıldığında malzeme içinde girdap akımlar oluşur. Girdap akımlar kullanılarak sertlik, ısıl işlem bilgileri, fiziksel özellikler,çatlaklar, boşluklar vb. hatalar  belirlenebilir. Ayrıca Manyetik malzemeler üzerindeki manyetik olmayan kaplamaların kalınlıkları da  ölçülebilir.

DENEYİN YAPILIŞI:

Kaplama Kalınlığı Ölçülmesi: İlk olarak girdap akımlar ile muayene yapıldı. Girdap akımlar kullanılarak çinko kaplama kalınlığı ölçüldü. Öncelikle cihaz malzeme üzerinde kaplamanın olmadığı (zımparalanmış) bir bölgede kalibre edildi. Cihaz bu bölgede 0 değerini göstermektedir. Daha sonra zımparalanmış bölge üzerinde 29 μm kalınlığında kalibrasyon kartı konularak tekrar kalınlık ölçümü yapıldı ve kalibrasyon tamamlandı. Kalibrasyon işlemi bittikten sonra  galvaniz  kaplamanın kalınlığı ölçüldü ve 23 μm olarak bulundu.Daha sonra kendi yaptığımız uygulamada kaplama kalınlığı 40 μm olarak hesaplanmıştır.

dZn = 7,13 g/cm³  

Ultrasonik Muayene: Ultrasonik muayene cihazı ve çalışma prensibi anlatıldı. Daha sonra Kalibrasyon çubuğu ile cihaz kalibre edildi. Kalibrasyon işlemi 25 mm kalınlığında yayınma hızı 5940 m/s olan S-355 materyali üzerinde yapıldı. Kalibre işlemi tamamlandıktan sonra incelenecek numunenin kalınlığı kumpas ile ölçüldü ve 38 mm bulundu.Daha sonra ultrasonik muayene yöntemi ile  prob yardımı kalınlık ölçüldü ve ekrandan  kalınlığın 38 mm olduğu okundu. Probun yeri değiştirildiğinde ekranda yeni bir pik oluştu ve 20 mm derinlikte bir hata olduğu belirlendi.

   C_çelik= 5940 m/s’dir.   

Manyetik Tozlarla Muayene(Çatal Yöntemi): Islak ve Kuru şekilde uygulandı .Kuru muayenede demir tozları kullanıldı. Bu yöntemde incelenecek plaka yüzeyine demir tozları tatbik edildi. Daha sonra parça çatal yöntemi ile magnetlendi. Sonuç olarak demir tozlarının belli bir noktada yoğunlaşıp hata şekline benzer bir şekil oluşturduğu görüldü. Buradaki süreksizlik kaçak akılar sayesinde belirlenmiştir. Islak yönteme geçildiğinde burada da çatal yöntemi kullanılmıştır. Fakat kuru yöntemden farklı olarak solvent kullanılmıştır. Kuru yöntemde olduğu gibi parça magnetlenir. Elde edilen manyetik alan 2-6 kA/m olmalıdır. Deneyde kullanılan solvent florans etkili soventtir. Hata ışık altında gözlemlenmiştir.

            Bizim deneyimizde parçanın ortasında çizgi şeklinde bir hata tespit edildi. Çatal muayene aletinin açısı değiştirilerek farklı açılarda hata belirlenmeye çalışıldı. Cihaz ile hata arasındaki açının 30oC’den küçük olması durumunda hatanın belirlenemediği, dik olduğunda ise hatanın çok belirgin olduğu görüldü.

Penetrasyon Deneyi: Deneyde krank mili muayene edilmiştir. Penetrasyon muayenesinde incelenecek parça öncelikle temizlendir. Bu temizlik mekanik, kimyasal veya ultrasonik temizlik olabilir. Deneyde solvent ile temizlik yapıldı. Numune temizlendikten sonra penetrant sıvısı incelenecek yüzeye tatbik edildi. Penetrant sıvısı yüzeye püskürtme şeklinde uygulandı. Penetrantın kılcal çatlaklara nüfuz etmesi için bir süre beklendi. Daha sonra yüzeydeki penetrant sıvı temizlendi. Yüzeyi penetrant sıvıdan arındırılmış numune üzerine geliştirici sürüldü ve kılcal çatlaklara vb. hatalara girmiş penetrant sıvının yüzeye çıkması sağlandı. Yüzeyde penetrant sıvının sıvının belirdiği yerler hatalı olarak belirlendi.

Radyografi Deneyi: Bu deneyde X ışınları tüpünde üretilen X ışınlarından yaralanıldı. Kaynak dikişi muayene edilmiştir. Kaynak dikişine alınan görüntünün kalitesini ölçmek amacıyla telli panatrometre kullanıldı. Üzerinde telli panatrometre bulunan kaynaklı parçanın altına film konuldu ve üst bölgeden X ışınlarına maruz bırakıldı. X ışınlarının alt yüzeye geçiş şiddetlerine göre gümüşbromür içeren film üzerinde farklı kontrastlar oluştu. Bu kontrast farkından yararlanılarak hatalar belirlendi. Görüntü alındıktan sonra 5 ten fazla telin görünmesi görüntünün çok iyi, 7-5 arasında tel görüntüleniyorsa görüntü iyi, 5 ten az tel görünüyorsa görüntünün kötü olduğu anlamına gelir. Radyografide poz süresi önemlidir.

Kaynak dikişinden alınan görüntü değerlendirildiğinde;

Ø  Çelik Malzemedir.

Ø  Metal ark kaynağı ile birleştirilmiştir.

Ø  V tipi kaynak dikişidir.

Ø  ≤150 kV

Ø  Derecesi Kırmızıdır.( Siyah < Mavi < Yeşil < Kahverengi < Kırmızı Hata Ciddiyeti sıralaması)

Boroskop Deneyi: Deneyde yandaki gibi silindirik, ortasından kaynaklı bir malzemenin iç kaynağı incelendi. İnceleme sonunda Eksik kaynama ve az miktarda korozyon gözlemlendi. Kaynak dikişinin süreksiz olduğu gözlemlendi.

Ultrason Deneyi: Kısaca cihaz ve çalışma prensibi anlatıldı. Daha sonra cihaz muayene başlamadan kalibrasyon çubuğu ile kalibre edildi.25-50-75-100 mm’de pikler görüldü. Muayene edilecek numune ile prob arasında boşluk kalmamasına özen gösterildi. Bu nedenle her aşamada prob-numune yüzeyine vazelin sürüldü. Cihaz standart kalibrasyon çubuğu ile kalibre edildikten sonra deneye geçildi. Öncelikle incelenecek numune boyutları kumpas ile ölçüldü. Kumpas le ölçüm sonucu 102 mm bulundu. Daha sonra prob numune üzerine tutularak kalınlık ultrasonik yöntemle ölçüldü. Ultrasonik cihaz ekranında 51 mm ‘de bir pikler gözlemlendi. Ultrasonikte okunan değerin kumpasla alınan değerin yarısı olmasının iki numunenin arasındaki boşluktur. Ultrasonik dalgalar havada yayınamazlar.

2. numuneye geçildi. Farklı kalınlıkta kesitler içeren yandaki numune incelendi. Numune boyutları öncelikle ilk aşamada olduğu gibi kumpas ile ölçüldü ve 41,3mm, 27 mm, 12 mm bulundu. Daha sonra ultrasonik yöntemlerle kalınlık tayini için prob numune üzerinde faklı kesitlere konuldu. Prob - numune arasında herhangi bir boşluk olmaması için arayüzeye vazelin uygulandı. Ultrasonik test  sonucu kalınlıklar 41mm, 27 mm ve 12 mm olarak belirlendi.

Son olarak 3. Numune incelendi. 3. Numune bir tarafı kaynaklı şekildeki gibi bir numunedir. Çentikten dolayı kalınlık 21 mm olarak ölçüldü. Bu yöntemde kaynak dikişi kontrol edilememiştir. Kaynak dikişi açılı olduğundan yani üst yüzeye paralel olmadığından burada muayene yapmak için açılı prob gerekmektedir.

İstenenler ve Ödevler:

1-Manyetik Akılar Nasıl,Neden Oluşur?

Parçacık Muayenesindeki Manyetikleştirme işlemi, parçadan elektrik akımı veya doğrudan manyetik akı geçilerek gerçekleştirilir. Ferromanyetik malzemeler bu manyetik akıya hiç bir direnç göstermezler aksine bu manyetik akının geçmesine katkıda bulunurlar Şekilden de görüleceği gibi eğer manyetik alan içerisinde hata varsa, hatadaki boşluk alan çizgilerini engelleyecek ve saptıracaktır. Bu durum hata üzerinde yoğun bir kaçak akım oluşturur ve kaçak akımın büyüklüğü hatanın boyutu ile doğru orantılıdır. Bünyesinde hata bulunan bir malzeme yüzeyine manyetik alan uygulanmış durumunda, yüzeye ferromanyetik tozlar serpilirse bu tozlar hataların bulunduğu bölgelerde oluşan kaçak akılar tarafında çekilerek bu süreksizlikler üzerinde toplanarak kaçak akının geçişi için köprü oluştururlar. Böylece, mevcut süreksizliklerin yerleri tespit edilmiş olunur.

2- Penetrasyon sıvısı hangi özelliğinden dolayı geliştirici tarafından yüzeye çıkarılır?

Developer  (geliştirici)  fazla  penetrant  temizlendikten  sonra  malzeme  üzerin sürülerek  çatlaklar  içindeki  penetrantın  dışarı  çıkmasını  sağlar.  Developer (geliştirici) sıvısı aynı peçete gibi penetrantı emmek suretiyle yüzey doğru çeker. Böylece yüzeye açık hatalar belirlenmiş olur.