TAHRIBATSIZ MUAYENE Tahribatsz malzeme muayene, kalite kontroln en nemli bir blm olup, retimin tamamlayc son ksmdr. Tahribatsz muayene, incelenen malzemelere herhangi bir zarar vermeden muayene edilerek, dinamik ve statik yaplar hakknda bilgi edinilen muayene yntemlerinin tmne verilen addr. Tahribatsz muayene yntemi ile malzemeler imalat esnasnda veya belli bir sre kullandktan sonra rnein, korozyon veya anma gibi nedenlerden dolay oluan atlak, i yapda meydana gelen boluk, kesit azalmas vb. hatalarn tespiti gerekletirilir. Bu ilemlerde, malzemelerden herhangi bir numune alma ihtiyac yoktur. Testler dorudan i paras zerinde yaplr ve bylece paralarn % 100 muayenesi gerekletirilebilir. Kullanma uygun olmayan veya kullanma uygunluunu yitirmi olan paralar ounlukla kullanmdan kaldrlr. Tablo 1. Tahribatsz muayene deneylerinin makina mhendislii endstrisinde uygulama alanlar. Uygulama AlanAratrma Gelitirme

levi

Uygulama rnekleriMetallerin i yaplarnn ve yorulma belirtilerinin incelenmesi, kaynak dikilerinde atlaklarn tespiti. Radyografik ve ultrasonik yntemle kalnlk lme ve imalat parametrelerinin tespiti. Zayf yapma, kaynaklarda atlama, metallerde homojen olmayan gzenekler ve malzeme hatalarnn belirlenmesi. Depolarda ve borularda korozyonun ve yerinin tespiti, eitli aralarda erken uyar sistemleri.

ve Malzemelerin yapsal deerlendirilmesi, retim ve montaj yntemlerinin karlatrlmas ve bulgularn deerlendirilmesi. retim Yntemi retim yntemi deikenlerinin Kontrol belirlenmesi ve kontrolnn salanmas. Kalite Kontrol Kusurlu paralarn ve anormalliklerin tespiti, retim montaj kusurlarnn, yerlerinin ve ynteminin deerlendirilmesi. Servis Sresince Kullanm sresince anma ve Deerlendirme anormalliklerin erken belirlenmesi.

Tahribatsz muayene yntemleri eitli fiziksel prensiplerle, farkl ekillerde uygulanr. Seilecek yntem, incelenen malzemenin cinsine ve aranan hata trne gre belirlenir. Her bir yntemin dierine gre stn taraflar olup, genellikle birbirlerinin tamamlaycs durumundadrlar. Tahribatsz muayenede uygulanan yntemler srasyla u ekilde sralanabilir: 1. 2. 3. 4. 5. 6. Gz ile Muayene Sv Emdirme (Penetran Svs) ile Muayene Girdap akmlar (Eddy Akm) ile Muayene Manyetik Parack ile Muayene Ultrasonik Muayene Radyografik (Rntgen) Inlar ile Muayene

1. GZ LE MUAYENE Bir rnn yzeyindeki sreksizlikler, yapsal bozukluklar, yzey durumu gibi kaliteyi etkileyen parametrelerin optik bir yardmc (byte gibi) kullanarak veya kullanmakszn muayene edilmesidir. Gzle muayene ok basit bir metot olarak grnse de en nemli muayene yntemidir. Genellikle bir baka tahribatsz muayene metodunun uygulanmasndan nce yaplmas gereken bir almadr. Zaten dier tahribatsz muayene yntemleri iin hazrlanm uygulama standardlarnn ounda da ncelikle gzle muayene yaplmas ve bulgularn kaydedilmesi istenir. Bu yntem, metalik veya metalik olmayan btn malzemelere uygulanabilir. Muayene yzeylerine ulaabilirlik durumuna gre gerektiinde endoskoplar gibi yardmc gereler de kullanlarak uygulanabilir. ou durumda muayene yzeyi hazrl olarak yzey temizlii yaplmas istenmez. Daha dorusu yzeyin, beklenen hatalarn en iyi grnecei ekilde olmas gerekir. Yeterli k artlar altnda ve uygun bakma alarnda inceleme yaplmaldr. 2. SIVI EMDRME (PENETRAN SIVISI) LE MUAYENE Yzey hatalarnn tespiti iin kullanlan bir muayene metodu olup, Tespit edilmek istenilen hatalarn muayene ilemi uygulanan yzeyine ak olmas gerekir, bu nedenle yzey altnda kalan veya herhangi bir nedenle yzeyle balants kesilmi bulunan hatalar bu metotla tespit edilemez. Metalik veya metalik olmayan btn malzemelerde ar gzenekli olmamalar koulu ile beklenen yzey hatalarnn tespiti iin kullanlabilir. Yntemin uygulanaca test malzemesinin yzeyi dzgn ve temiz olmaldr (yzey temizliinin uygun yaplmam olmas) aksi taktirde deerlendirmelerde yanlgya dlebilir. Muayene sonrasnda ilave olarak bir son temizlik ilemi gerekebilir. Kimyasal maddelerin kullanm zel bir zen gerektirmektedir.

ekil 1. Penetrant muayene yntemi uygulanm iki para

Bir penetrant sv, vizkositesi, yzey gerilimi ve younluu ile nitelendirilip, grnrl ise boya veya fluoresant ile temin edilir. Penetrant testte kullanlan dier elemanlar ise temizleyici ve developerdir. Penetrant muayene ynteminin uygulanma aamalar 1. Muayene yzeyinde n-temizlik 2. Penetrantn uygulanmas 3. Penetrasyon iin bekleme 4. Ara-temizlik 5. Gelitirme 6. nceleme 7. Deerlendirme ve rapor hazrlama 8. Son-temizlik

Penetrant sv

Her trl ya, kir ve pasdan mekanik yada kimyasal yolla arndrlarak n temizleme ilemine tabi tutulan numune yzeyine penetrant sv bir film halinde tatbik edilerek, penetrantn kapiler etki ile hatalara yeterince nfuz edebilmesi iin 5-30 dakika arasnda beklenilir.

Yeterince beklenilerek hatalara nfuz etmi penetrantn yzeyde kalan fazla ksm su, gaz tipi zcler veya emulgatr ile temizlenerek incelenen yzey bez veya scak hava flenilerek kurutulur.

Hatalara penetrant nfuz ettirilmi ve kalntlar temizlenmi yzeye, gl emicilie sahip ve penetrant ile yeterli kontrasta sahip gelitirici ince bir tabaka halinde incelenecek uygulanr. Yzeye yaylan gelitirici hatalar ierisindeki penetrant emerek yzeye kmasn ve gelitirici sayesinde bytlm olarak grlmesini salar. Sekil 2. Penetrant muayenesi ilem kademeleri

Penetrant Muayenede Kullanlan Malzemeler Penetrant: a) Renklenmesine gre: Floresan ve floresan olmayan olmak zere ikiye ayrlmaktadr. b) Ykanma ekline gre: Su ile ykanabilen, sonradan su ile ykanabilen ve solventle ykanabilen olmak zere e ayrlmaktadr. Emulgatrler: Penetrant uygulanmasndan sonra su ile ykanamayan penetrantlarn zellikle przl yzeyden temizlenebilir hale getirilmesi iin kullanlan zclerdir. Yal ve sulu emulgatrler olmak zere iki tipe ayrlrlar. Temizleyiciler: Yzeylerin muayeneye hazrlanmasnda ve muayeneden sonra yzeylerden uzaklatrlmalar iin kullanlan zclerdir. Temizleyiciler, su ve solventler (alevlenebilen ve alevlenmeyen) olarak iki tiptedirler. Gelitiriciler (developer): Hatalara emdirilmi penetrant grnebilir hale getirmek iin kullanlan yksek emicilie sahip eitli tozlardr. Gelitiriciler, kuru ve sv taycl olarak iki tipe ayrlrlar.

a

b

c

ekil 3. a) Gelitiricinin uygulanmas ve b-c) inceleme

3. GRDAP AKIMLARI (EDDY AKIMI) LE MUAYENE Girdap akmlar (Eddy-Current) yntemi yzey ve yzeye yakn sreksizliklerin (hatalar) belirlenebilmesi iin uygun bir yntem olup, elektrik iletkenliine sahip olan btn metal ve alamlarna uygulanabilir. Bu yntem kullanlarak atlak, korozyon, iletken bir malzeme zerindeki boya veya kaplama kalnlnn llmesi ve iletkenlik lm mmkndr. Bir sarmdan deiken akm (AC) geirildiinde bu sarm etrafnda bir manyetik alan meydana gelir (ekil 4). Bu sarm elektriksel olarak iletken bir malzeme yzeyine yaklatrldnda, sarmn deiken manyetik alan malzeme yzeyinde indksiyon akmlar oluturur. Bu akmlar kapal bir devre halinde akarlar ve Girdap akmlar olarak

adlandrlrlar. Girdap akmlar da kendi manyetik alanlarn yaratrlar. Yaratlan bu ikincil manyetik alan llerek yzey hatalar bulunabilir.

ekil 4. Girdap akmlarnda etkileim ekil 5 girdap akmlar ynteminin uygulan admlarn ematik olarak gstermektedir. Bu ekilde a- bir alternatif akm bobini ve i parasn, b- uyarlan bobinde oluan deiken manyetik alann malzeme yzeyinde dairesel girdap akmlarnn oluturulmasn, cbobinde oluan manyetik alan ile etkileime girerek bu manyetik alana zt ynde ikinci bir manyetik alan oluumunu gstermektedir. Test parasnda girdap akmlarnn olutuu blgede bir sreksizlik var ise, test malzemesi ve sreksizlik arasndaki elektrik direnci farkndan dolay akmlar farkl bir yrnge izlemek durumunda kalaaktr. Bu farkllk bobin (prob) tarafndan alglanarak sreksizlik deerlendirilir.

a

b

c

ekil 5. Girdap akmlar ile muayene: a) Bobin, b) Bobinde manyetik alan oluumu, c) Manyetik alan incelenen para etkileimi

a

b

ekil 6. Bir girdap akmla muayene cihaznn grnm: a) cihaz, b) eitli problar

4. MANYETIK PARACIK LE MUAYENE Manyetik parack yntemi yzey ve yzeye yakn hatalarn tespitinde ve yerlerinin belirlenmesi ileminde kullanlan olduka basit, hzl ve dk maliyetle uygulanabilirliinden dolay ferromanyetik malzemelere uygulanan olduka geni bir kullanma sahiptir. Bu yntemde yzey hatalarnn belirlenebilmesi hatann boyutuna ve yzeye yaknlna bal olup sadece ferromanyetik yani mknatslanabilen malzemelere uygulanr. Yntemin temel esas incelenen malzemenin manyetikletirilmesi esasna dayanmaktadr. Manyetikletirme ilemi, paradan elektrik akm veya dorudan manyetik ak geilerek gerekletirilir. Ferromanyetik malzemeler bu manyetik akya hi bir diren gstermezler aksine bu manyetik aknn gemesine katkda bulunurlar (ekil 7). ekil 8den de grlecei gibi eer manyetik alan ierisinde hata varsa, hatadaki boluk alan izgilerini engelleyecek ve saptracaktr. Bu durum hata zerinde youn bir kaak akm oluturur ve kaak akmn bykl hatann buyutu ile doru orantldr.

a

b

ekil 7. Metalik malzemelerin manyetik davran: a) Manyetik olmayan malzeme, b) Manyetik malzeme

KAAK AKIM

aekil 8. Manyetik alan izgileri a) yzeysel, b) yzey alt

b

Bnyesinde hata bulunan bir malzeme yzeyine manyetik alan uygulanm durumunda, yzeye ferromanyetik tozlar serpilirse bu tozlar hatalarn bulunduu blgelerde oluan kaak aklar tarafnda ekilerek bu sreksizlikler zerinde toplanarak kaak aknn geii

iin kpr olutururlar. Bylece, mevcut sreksizliklerin yerleri tespit edilmi olunur. ekil 9 manyetik parack ynteminin ematik uygulann gstermektedir.

ekil 9. Manyetik parack ynteminin ematik grnm Ferromanyetik olmayan malzemelere uygulanamaz. Sreksizlik uygulanan manyetik alan ynne uygun ada konumlanmam durumda ise belirlenemez. Byk paralar iin ok yksek mknatslama akmlar gerekebilir. Muayene yzeyinin ok przl olmas sonucu olumsuz etkiler. Muayene yzeyinde boya veya kaplama varsa bunun kalnl muayene sonucunu dorudan etkiler. Manyetik tozlar kuru ise un grnmnde toz eklindedir. Tozlar, kullanldklar yere gre ya ve kuru olarak iki tiptedir. Ayrca, bu tozlar kullanlacaklar zemin ile kontrast oluturacak renkte veya floresans ierikli olarak seilirler. Bu yntemle para zerinden geirilen akm ynne parallel veya oluan manyetik Alana dik olan en az 10 m derinliinde, en az 1 m geniliinde ve 0,2 mm boyundaki yzeysel ve yzeyin en fazla 40 m altndaki hatalar belirlenebilir.

a

b

c

ekil 10. Manyetik parack yntemleri a) Elektro bobbin ile manyetikletirme, b) Enine manyetikletirme, c) Hareketli elektrot kullanm

Manyetik parack ynteminin uygulan aamalar 1. Muayene yzeyinde n temizlik 2. Gerekiyorsa mknatslk giderimi 3. Mknatslama akmnn uygulanmas 4. Ferromanyetik tozlarn pskrtlmesi 5. Mknatslama akmnn kesilmesi 6. nceleme 7. Deerlendirme ve rapor hazrlama 8. Mknatslk giderimi ve son temizlik

a

b

c

d

ekil 11. Manyetik parack muayenesi uygulanm eitli paralarn fotoraflar; a) Kaynak dikii, b) Yatak zarf, c) Mentee, d) Tahrik mili

5. ULTRASONIK DALGALAR LE MUAYENE Bu tahribatsz muayene ynteminde incelenmek istenilen malzemedeki sreksizlikleri tespit edebilmek iin mayene probu tarafndan retilen yksek frekanstaki (0.1-20 MHZ) ses st dalgalarnn test malzemesi ierisinde yaylmas ve bir sreksizlie arptktan sonra tekrar proba yansmas ve bylece prob tarafndan alglanmas temeline dayanmaktadr. Tipik bir ultrasonik probun yaps ekil 12de grlmektedir. Prob tarafndan alglanan dalgalar (piezoelektrik olay ile) elektrik sinyallerine dntrlr ve katod nlar tb ekrannda malzeme iyapsnn habercisi olan yanklar (ekolar) eklinde grlr. Ekran zerinde gzlenen ekolarn konumlar ve genlikleri sreksizliin bulunduu yer ve boyutlar hakknda bilgi verir (ekil 13 ve 14).

ekil 12. Tipik bir ultrasonik probun yaps

ekil 13. Modern bir ultrasonik muayene cihaznn grnm

ekil 14. Ultrasonik muayene ynteminin alma pirensibi Metalik veya metalik olmayan malzemelerde beklenen hacimsel hatalar ile atlak tr yzey hatalarnn tespiti iin kullanlabilir.Sreksizlikler ultrasonik demete dik dorultuda olduklarndan en iyi ekilde alglanrlar, kaba taneli yaplar zellikle stenitik malzemeler iin ultrasonik yntem uygulanmas zordur. Malzeme iine gnderilen yksek frekansl ses dalgalar ses yolu zerinde bir engele arpmas durumunda yansrlar. arpma asna bal olarak yansyan sinyal alc proba gelebilir veya gelmeyebilir (ekil 15). Alc proba ulaan yansyan sinyal ultrasonik muayene cihaznn ekrannda bir yank belirtisi oluturur. Yanknn konumuna gre yanstcnn muayene paras iindeki koordinatlar hesaplanabilir. Ayrca yanknn ykseklii de yanstcnn bykl hakknda fikir verir. Yank sinyalinin ekline baklarak yanstcnn tr hakknda da bir yorum yapmak mmkn olabilir.

a

b

ekil 15. ncelenen para zerindeki prob konumuna gre yansma ekilleri

Muayene parasnda ses hz ve ses zayflatmas zelliklerinin blgesel olarak gl deiimler gstermesi durumunda doru deerlendirme yapmak gleir. ri tane yaps veya sourma nedeniyle ses zayflamasnn ok fazla olduu malzemelerde muayene bazen imkansz olabilir. Muayene iin ulalabilir durumda yeterince geni bir yzey hazrlanmaldr. Yzey durumu muayene parametrelerini dorudan etkiler. nce paralarn muayenesi nispeten gtr. Ses demeti eksenine paralel konumlanm dzlemsel sreksizliklerin tespiti mmkn olmaz. Genellikle referans standard bloklara ihtiya vardr. Bu bloklar toplu olarak ekil 16da grlmektedir. Yksek frekansl ses dalgalar prob ad verilen bir para iindeki piezoelektrik zellikteki kristal tarafndan retilir. Metalik malzemelerin ultrasonik muayenesinde kullanlan frekans aral 500 kHz ile 10 MHz arasnda olabilir. Muayene parasnn mikroyap zelliklerine gre uygun frekans belirlenir. Prob muayene yzeyine temas ettirildiinde ses dalgalarnn malzeme iine nfuz edebilmesi iin (sez dalgalar bolukta yaylamaz) uygun bir temas svs (ya, gres, su, vb.) kullanlmaldr. Prob muayene yzeyinde gezdirilerek para geometrisinden kaynaklanan yanklarn konumlar ve ykseklikleri deerlendirilerek hata zmlemesi yaplr. Ultrasonik muayene iin en yaygn kullanlan dalga trleri boyuna (basn) ve enine (kesme) dalgalardr. Normal prob denilen sfr derece giri asna sahip problarla allrken malzeme iinde ilerleyen dalgalar boyuna dalgalardr. Al problar ise malzeme iine genellikle 45, 60 ve 70 giri as ile (bu deerler elik malzeme iindir) enine dalgalar gnderir.

ekil 16. Ultrasonik muayenede kullanlan eitli kalibrasyon bloklar

6. RADYOGRAFK MUAYENE YNTEM Radyografik muayene yntemi, olduka hassas bir muayene yntemi olmas ve muayene sonularnn kalc olarak kaydedilebilir olmasndan dolay sanayide en yaygn olarak kullanlan tahribatsz muayene yntemilerinden biridir. Test paras bir kaynaktan kan radyasyon demeti (x veya gama nlar) ile nlanr. Radyasyon malzeme iinden geerken malzemenin zelliine bal olarak belli oranda yutularak kayba urar ve sonra parann arka yzeyine yerletirilmi olan filme ulaarak filmi etkiler. Sreksizlikler radyasyonu farkl zayflatacaklarndan, sreksizliklerin olduu blgelerden geen radyasyonun iddeti ve film zerinde oluturaca kararma da farkl olacaktr. Filmin banyo ileminden sonra film zerindeki kararmalar sreksizliklerin belirtisi olarak grnr hale gelir (ekil 17).

ekil 17. Radyografik muayenenin alma pirensibi

Bu yntem ferromagnetik olan ve ferromagnetik olmayan metaller ve dier tm malzemelere uygulanr. X nlar malzemelere zarar vermeden i yaplarn inceleme olana saladndan, tahribatsz muayenede yaygn olarak kullanlmaktadrlar. X nnn retiminde kullanlan tpn ematik resmi ekil 18den grlmektedir. X ya da gama

nlaryla malzemelerdeki kalnlk deiimleri, yapsal deiiklikler, iteki hatalar, montaj detaylar tespit edilebilmektedir.

ekil 18. Bir x n tpnn ematik grnm Elektriksel olarak retilen x nlar ve radyoaktif izotoplardan yaylan gama nlar, ierisinden getikleri malzeme tarafndan abzorbe edilirler. Kalnln artmasyla beraber abzorbe edilen miktarda artar. Dolaysyla, daha youn malzemede daha fazla radyasyon abzorbe edilir. X ve gama nlar elektromanyetik dalgalar olup aralarndaki fark dalga boylarnn farkl olmasdr. X ve gama nlarnn dalga boylar ok kk olduundan gzle grlemezler ve malzemelerden geebilme yetenekleri vardr. X ve gama nlar, k ile benzer zelliklere sahip olup, film zerindeki gm bromr kristallerini etkiler. Filme ulaan radyasyon younluu oranna gre bir grnt olutururlar. Endstriyel radyografide en temel kural, malzemenin bir tarafnda n kaynann, dier tarafnda ise bir alglaycnn (detektr) bulunmasdr. Radyasyon kayna olarak x yada gama n kayna, detektr olarak da film kullanlmaktadr. Radyasyon kaynann enerjisi malzemenin yutacandan daha yksek gte seilmelidir. Enerjinin geebilme kabiliyetini belirleyen parameter n dalga boyudur. Dalga boyu kldke nfuz edebilme gc artar. X n radyografisinde x nlarnn nfuziyet gc, x n tpne uygulanan voltaj ile ayarlanr. Malzemeyi geerek dier tarafa ulaan nlar alglayan film genellikle k geirmez bir zarf ierisine konularak test edilen malzemenin arka tarafna yerletirilmektedir. Burada dikkat edilmesi gereken kural zarfn n yzeyi nlar kolaylkla geirebilecek malzemeden yaplm olmasdr. X nlarnn film zerinde oluturduu grnt, normal bir k kaynann oluturduu glgeye benzemektedir. Glgeden farkl olarak malzemenin kalnlna ve younluuna bal olarak film zerinde oluan grntnn younluuda deimektedir. Grntnn netlii ve bykl, radyasyon kaynann byklne, radyasyon kaynann filme olan uzaklna, malzemenin filme olan mesafesine baldr. Kaset ierisindeki film, test parasnn arkasna yerletirildikten sonra belli bir sre x nlar ile pozlanr. Pozlanm film, banyo edildikten sonra kararma miktarna baklr. Filmin kararmas ksaca younluk olarak adlandrlmaktadr. Filmde farkl younluklarn olmas, test edilen parada farkl yaplarn olduunu gstermektedir. Filmin fazla radyasyon alan ksmlar daha fazla kararr. Bunun anlam, bu blgede film younluu yksektir. rnein, malzemenin incelenen blgesinde bir boluk varsa, n bu boluu kaypsz olarak geecek ve dolaysyla film zerinde bu blge daha siyah olarak grlecektir. Filmin salkl okunup degerlendirilebilmesi iin kl film okuma cihazlar kullanlmaldr ve ayrca, uygulanan muayene ynteminin yeterli olup olmadn, grnt kalite seviyesini (hassasiyetini) belirleyebilmek iin delikli, telli ve basamakl olarak tipte

olan penetrametreler kullanlmaldr. Radyografik muayene ynteminin avantaj ve dezavantajlar aadaki ekilde sralanabilir. Avantajlar - Sonu resim olarak grntlenir. Dezavantajlar - Genel olarak kaln paralarda uygun degildir. - ki boyutlu hatalar iin direkt sn gereklidir. - Otomasyona uygun degildir. Radyasyon kayna x n veya gama n olabilir. Bu grnt malzeme iindeki boluklar veya kalnlk / younluk deiiklikleri nedeniyle oluur. Malzemenin iyapsnn bu ekilde grntlenmesi radyografik muayene olarak adlandrlr. Eer malzemenin arka tarafna film yerine radyografik bir dedektr yerletirilerek malzemeden geen nm alglanarak bir monitre aktarlmas durumunda teknikte Radyoskopi olarak adlandrlan yntem elde edilir. Radyoskopi ynteminin ematik grnm ekil 19de verilmitir. Bu yntem sayesinde metalik veya metalik olmayan btn malzemelerde beklenen hacimsel ve yzey hatalarnn tespiti anlk olarak belirlenip ekranda grntlenerek, kalc olarak kaydedilebilinir.

.

ekil 19. Radyoskopi ynteminin ematik grnm

KAYNAKLAR Tekiz Y., Tahribatsz Deneyler, T Makina Fakltesi, 1984 Albayrak M., Kaynak Dikilerinin Kontrol ve Muayenesi, GDA, 1997 http://www.ndt-ed.org, 28. 02. 2007 http://www.wtndt.metu.edu.tr, 28. 02. 2007 TRK LOYDU, stanbul TS EN 571, EN 13018 Tahribatsz muayene-Gzle muayene ISO 3057 - Tahribatsz muayene TS EN 444, TS EN 462 Tahribatsz muayene-Metalik malzemelerin X ve gama nlaryla radyografik muayenesi iin genel prensipler 9. TS 5415 - Tahribatsz muayene metodlar 10. TS 7481 - Tahribatsz muayene 11. EN 13860-1 Tahribatsz muayene-Girdap akmlar muayenesi 12. EN 1712, EN 1713 Kaynaklarn tahribatsz muayenesi 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.