Giriş
Malzemelere uygulanan birçok test yönteminin temelinde; malzemeden numune alma, numuneyi test için uygun şartlara hazırlama, hazırlanan numunenin şartlara uygunluğundan emin olma gibi zaman ve para kaybına yol açan işlem adımları yer almaktadır. Sanayi devrimiyle birlikte endüstrinin hızla ilerleyişi, parça/zaman değerinin yıldan yıla azalış göstermesi, özellikle taşınması zor, üretim maliyeti yüksek parçaların test ve muayene yöntemlerinde farklılaşmaya gitmeye zorlanmıştır. Sürecin bu şekilde ilerleyişi tahribatsız muayene yöntemlerini doğurmuş, çeşitliliğini arttırmış ve uygulama sahasının genişlemesine sebep olmuştur. Bu yazıda da tahribatsız muayene yöntemlerinden “Manyetik Parçacık” yöntemini ele almaktayız [1-2].
Manyetik Parçacık Testi
Manyetik parçacık tahribatsız muayene yöntemi, uygulama alanı ferromanyetik malzemelerle sınırlı olan bir yöntemdir. Bunun nedeni ferromanyetik malzemelerin manyetik momentlerinin yüksek oluşundan kaynaklanmaktadır. Manyetik parçacık yöntemiyle malzemenin yüzeyinde ve yüzeye yakın bölgelerinde meydana gelen çatlaklar, katlanmalar, kaynak hataları, kalıntı inklüzyonlar ve boşluk hataları bu yöntem yardımıyla başarıyla analiz edilebilmektedir. Bu yöntem havacılık sektöründe, otomotiv sektöründe, petrol ve doğal gaz boru hatlarında, çelik konstrüksiyon yapılarda oldukça yoğun olarak tercih edilen bir yöntemdir. Muayene sırasında hata oranını minimize etmek adına testin uygulanacağı malzemenin yüzeyi temizlenmelidir. Temizlenen malzeme yüzeyine solüsyon halinde veya toz halindeki manyetik tozlar uygulanmalıdır. Bu tozlar veya solüsyon genellikle Fe3O4 tozlarını barındırmaktadır. Çeşitli yöntemlerle manyetize edilen parça üzerinde manyetik alan çizgileri meydana gelmektedir. Yüzeye uygulanan manyetik tozlar manyetik alan çizgileri boyunca yönlenmektedirler. Ancak incelenen parçada var olan bir süreksizlik manyetik alan çizgilerinde de süreksizliğe neden olmaktadır. Manyetik alan çizgileri boyunca yönlenen tozlar da bu durumdan etkilenerek hatanın olduğu bölgede yoğunlaşırlar ve Şekil 1’de görüldüğü gibi bizlere süreksizliğin yeri, boyutu, doğrultusu, derinliği hakkında bilgiler edinmemizi sağlarlar [2-3].
Şekil 1: Manyetik Tozların Hata Bölgesinde Birikme Şematik Gösterimi[2]
Manyetik parçacık yönteminde malzeme direk veya endirekt olarak manyetize edilebilmektedir. Direk manyetizasyonda malzeme üzerine AC veya DC akımlar uygulanarak malzemenin manyetizasyonu sağlanmaktadır. Uygulanan akımın şiddeti, frekansı, manyetik alanın yönü yüzey ve yüzey altı süreksizliklerin belirlenmesinde etkili olan parametreler arasındadır. AC akım uygulamalı testlerde yüzey hataları görülebilmekteyken DC akım uygulamalı testlerde yüzey altı hatalar da tespit edilebilmektedir [4].
Manyetizasyon Yöntemleri
Bilindiği gibi bu yöntemde öncelikli olarak incelenecek olan malzemenin manyetize edilmesi gerekmektedir. Bu yöntemler temelde boyuna ve dairesel manyetizasyon olarak iki başlık altında toplanmaktadır. Manyetize edilen, nicel ve nitel değerlendirmeleri geçiren malzeme son olarak demanyetize edilir [5].
1) Boyuna Manyetizasyon
a)Elektro mıknatıslar (YOKE Cihazı) ile mıknatıslama
Bu yöntem endüstride en çok tercih edilen yöntemlerden birisidir. İncelenecek parça üzerine cihazın ayakları temas ettirilir. Cihaza uygulanan elektrik akımı sonucunda, cihazın bacakları arasında bir manyetik alan oluşarak manyetik alan çizgilerinin kuzey uçtan güney uca akması sağlanmış olur (Şekil 2). Bu yöntemle manyetik alan çizgilerine dik yöndeki süreksizlikler tespit edilebilmektedir [1-5].
Şekil 2: Yoke Cihazı Şematik Gösterimi[6]
b) Bobin ile manyetizasyon
İçinden bir sarım geçen bobine uygulanan elektrik akımı ile bobin üzerinde ve içine yerleştirilmiş test malzemesi üzerinde manyetik alan oluşması sağlanır. Oluşturulan bu manyetik alan çizgileri süreksizliğin yerini tayin etmede kullanılır [1-5] (Şekil 3).
Şekil 3: Bobin İle Manyetizasyon İşleminin Şematik Gösterimi[1]
2) Dairesel Manyetizasyon
a) İç iletken yardımıyla manyetizasyon
Bu yöntem dairesel şekilli parçalara uygulanmaktadır. Örnek olarak; borular, dişliler, bağlantı parçaları gibi. Şekil 4’te görüldüğü gibi parça içerisinden geçirilen iletkene uygulanan akım sonucunda parça manyetik bir hal alarak parçanın muayenesi yapılmış olmaktadır [1-5].
Şekil 4: İçerisinden İletken Geçen Parçanın Muayene İşleminin Şematik Gösterimi[1]
b) Prodlar ile manyetizasyon
Bu yöntemde üzerine akım uygulanan prodlar malzeme üzerinde birbirine zıt yönlerde manyetik alanlar oluştururlar. Bu cihazın da çalışma mantığı yoke cihazına benzemektedir (Şekil 5). Ancak bu yöntemde prodlar arası mesafe parça boyutuna ve kalınlığına göre önem arz etmektedir. Tavsiye edilen prodlar arası optimum uzaklık 80-120 mm arasıdır. Daha uzak mesafeler uçlar arasındaki manyetik akı yoğunluğunun azalmasına sebep olacağından testin hassasiyetini düşürecektir. Bunun yanında belirtilen mesafelerin altında da küçük süreksizliklerin tayin edilmesi pek mümkün olmayacaktır [1-5].
Şekil 5: Prodların Şematik Gösterimi[1]
Demanyetizasyon İşlemi
Malzemenin muayenesi sonrasında malzeme biraz da olsa manyetizedir. Bu durum malzemenin çalışma şartlarına veya uygulanacak olan sonraki işlemlerde sorun teşkil edecek unsurdur. Örneğin, kaplama yapılacak ise veya kaynak yapılacak ise arkın hedeflenenin aksine farklı bölgelerde meydana gelmesine neden olabilir. Talaşlı imalat sırasında talaşların malzeme üzerinde kalmasına, bilyeli bir yatakta kullanılacaksa uygun çalışma şartlarının önüne geçen bir etken olarak karşımıza çıkmaktadır. Demanyetizasyon işleminin yapılması bir anlamda yüzeyindeki manyetik tozlardan da kurtulma yani yüzey temizliği anlamına gelmektedir. Bu tozlar malzemenin çalışması sırasında tahribatlara neden olmaktadır [5].
Yöntemin Avantajları
Uygulaması kolay ve hızlıdır, detaylı yüzey temizliğine ihtiyaç duymaz, kesin sonuçlar elde etme olasılığı yüksektir [4-5].
Yöntemin Dezavantajları
Uygulanabilirliği ferromanyetik malzemelerle sınırlıdır. İşlem sırasında aşırı ısınmalar, arklar meydana gelebilir. Bu gibi durumlar malzemenin fiziksel özelliklerine ve geometrisine etkiyecek durumlardır. Demanyetizasyon işleminin iyi yapılmadığı takdirde çeşitli sorunlar doğurabilecektir [4-5].
Onur Ay
KBT Metroloji ve Kalite Mühendisliği Çalışma Grubu
Kaynaklar
[1] https://www.asnt.org/MinorSiteSections/AboutASNT/Intro-to-NDT – 04.05.2017
[2] Seçim, C., (2011). Tahribatsız Muayene Yöntemleri ve Uygulama Alanları, Yüksek Lisans Tezi, Mustafa Kemal Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü
[3] http://www.iaea.org/inis/collection/NCLCollectionStore/_Public/31/005/31005449.pdf – 05.05.2017
[4] http://www.tmmndt.com/content_images/NDT_Yontemler.pdf – 05.05.2017
[5] Salma, A., (2011). Tahribatsız Muayene Metotları ve Doğal Gaz Boru Hatlarındaki Kaynaklı Bağlantıların Radyografik Araştırılması, Yüksek Lisans Tezi, Erciyes Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü
[6] http://nodesco.com.tr/site/tahribatsiz-muayene/ – 05.05.2017
