Doğru malzeme seçimi ve kullanımı bir imalat sürecinde dikkat

Doğru malzeme seçimi ve kullanımı bir imalat sürecinde dikkat edilmesi en önemli
hususların başında gelir. Yanlış malzeme kullanımı, imalat sürecini olumsuz
etkileyebileceği gibi; maliyetlerin artmasına, nihai ürün kullanım ömrünün azalmasına
ve kullanım giderlerinde artışa neden olabilir. Doğru malzeme seçiminde nihai ürünün
kullanım şartlarının çok iyi tanımlanması, malzemenin imalat özelliklerini iyi
değerlendirilmesi lazımdır.
Paslanmaz çelikler çok değişik kalitelerde üretilen malzemelerdir. Bu nedenle
malzeme seçiminde sadece mekanik ve kimyasal değerler göz önünde
bulundurulmalıdır. Bunun yanında malzemenin boyutları ve yü zey özellikleri gibi
unsurlar da dikkate alınmalıdır. Temin fiyatı ucuz olduğu için tercih edilen bir
malzeme ileriki kullanımda ciddi boyutta olumsuz sonuçlar doğurabilir.
Örneğin 316 kalite paslanmaz çelik kullanılması gereken bir yerde tasarrufa
yönelerek 304 kalite paslanmaz çelik kullanımı, maliyet açısından bir avantaj sağlıyor
gibi görünse de; ürünün kullanım
ömrüne olumsuz etki yapması yanında
kullanım şartlarına bağlı olarak personel
üzerinde yararlanma ve ölümlere neden
olabilecek kazalara da yol açabilir. Bu
bölümde piyasada en çok kullanılan
paslanmaz çelik türlerinin bazılarına ait
bilgiler verilmektedir. Ayrıca bu
malzemelerin uluslararası geçerliği olan
standartlara göre tanımları da belirtilmiştir.
Bu malzemelerle ilgili daha detaylı özellikler
ileriki sayfalarda yer almaktadır.
Genel Tanım
Normal alaşımsız ve a z alaşımlı çelikler
korozif etkilere karşı dayanıklı
olmadıklarından, bu tür uygulamalar için
genellikle paslanmaz çeliklerin kullanılması
gerekir. Paslanmaz çelikler mükemmel
korozyon dayanımları yanında, değişik
mekanik özelliklere sahip türlerinin
bulunması, düşük ve yüksek sıcaklıklarda
kullanılabilmeleri, şekil verme kolaylığı,
estetik görünümleri gibi özelliklere
sahiptirler. Paslanmaz çelikler diğer çeliklere
oranla fiyat bakımından daha pahalıdır,
ancak bakımlarının ucuz ve kolay olması,
uzun ömürlü olmaları, tümüyle geri kazanabilmeleri ve çevre dostu bir malzeme
olmaları çok büyük avantajlar sağlar.
Dolayısıyla parçanın tüm ömrü dikkate alınarak yapılacak fiyat analizlerinde,
tasarımlarda paslanmaz çelik kullanımının daha ekonomik olduğu görülür.
Paslanmaz çelikler bileşimlerinde en az %11 krom içeren bir çelik ailesidir. Bu
çeliklerin yüksek korozyon dayanımını sağlayan unsur; yüze yi ku vvetle tutunmuş,
yoğun, sünek, çok ince ve saydam bir oksit tabakasının bulunmasıdır.
Bütün paslanmaz çeliklerin korozyon dayanımı yüksektir. Düşük alaşımlı türleri
atmosferik korozyona, yüksek alaşımlı türleri ise asit, alkali çözeltileri ile klorür içeren
ortamlara dahi dayanıklıdır. Bu çelikler ayrıca yüksek sıcaklık ve basınçlarda da
kullanılabilir.
Krom miktarı yükseltilerek veya nikel ve molibden gibi alaşım elementleri katılarak
korozyon dayanımı artırılabilir. Paslanmaz çeliklerde içyapıyı belirleyen en önemli
alaşım elementleri, önem sırasına göre krom, nikel, molibden ve mangandır.
Bunlardan öncelikle krom ve nikel içyapının ferritik veya ostenitik olmasını
belirler.Paslanmaz çelikler 5 ana grupta toplanırlar:
· Ferritik
· Martenzitik
· Ostenitik
· Ferritik-Ostenitik (dubleks)
· Çökeltme sertleşmesi uygulanabilen alaşımlar
Ostenitik Paslanmaz Çelikler
Ostenitik çeliklerin temel bileşimi %18 krom ve %8 nikeldir. Ostenitik paslanmaz
çelikler, biçimlendirme, mekanik özellikler ve korozyon dayanımı bakımından çok
uygun bir kombinasyon sunarlar.








Mükemmel korozyon dayanımına sahiptirler.
Kaynak edilebilme kabiliyetleri mükemmeldir.
Sünek olduklarından kolay şekillendirilebilirler.
Hijyeniktirler, temizliği ve bakımı kolaydır.
Yüksek sıcaklıklarda iyi mekanik özelliklere sahiptirler.
Düşük sıcaklıklarda mekanik özellikleri mükemmeldir.
Manyetik değildirler.(tavlanmış halde)
Dayanımları sadece pekleşme ile artırılabilir.
Bileşimlerinde en az yaklaşık %11 krom bulunan çeliklerde, yü ze ye kuvvetle
tutunmuş, yoğun, gevrek olmayan, çok ince ve görünmeyen bir oksit tabakası
bulunur. Dolayısıyla bu malzemeler kimyasal reaksiyonlara karşı pasif olduklarından;
indirgeyici olmayan ortamlarda korozyona karşı direnç kazanırlar. Söz konusu oksit
tabakası, oksijen bulunan ortamlarda oluşur ve dış etkilerle bozulduğunda, kendi
kendini onarır. Krom miktarı yükseltilerek veya nikel ve molibden gibi alaşım
elementleri katılarak korozyon dayanımı artırılabilir,örneğin;
• Niyobyum ve titanyum :
Tanelerarası
• Azot:
dayanımını
• Kükürt ve
Talaşlı
korozyonu önler
Mukavemet ve koro zyon
artırır.
selenyum:
işlenebilme özelliğini artırır.
Paslanmaz
en önemli
sırasına göre
mangandır.
nikel içyapının
olmasını
çeliklerde içyapıyı belirleyen
alaşım elementleri önem
krom, nikel, molibden ve
Bunlardan öncelikle krom ve
ferritik ve ya ostenitik
belirler.
Ostenitik Paslanmaz
Gerek kullanım, gerekse
Çelikler
alaşım
kalitelerinin çokluğu
açısından en
zengin grup ostenitik
çeliklerdir.
Ostenitik paslanmaz çelikler
genellikle %16
ile %26 krom, %35’e kadar
nikel ve
%20’ye kadar mangan
içerirler. Nikel
ve mangan temel ostenit
oluşturucularıdır.
304 kalite çeliklere molibden katılarak 316 ve 317 kaliteleri üretilir ve klorürlü ortamda
noktasal korozyona dayanım sağlanır. “L“ ve “S” uzantılı alaşımlarda (316L, 309S
gibi) tanelerarası korozyonu önlemek için karbon oranını düşük tutma yoluna
gidilmiştir.
Kükürtsüz olan korozif ortamlarda ostenitik çelikler, ferritiklerden daha iyi sonuç
verirler.
Molibden katılması ile organik ve çeşitli mineral asitlere karşı dayanımları artar. Tam
ostenitik çelikler ısıya ve asitlere dayanıklı, yüksek sıcaklık özellikleri iyi olan
malzemelerdir.
Ostenitik çeliğin mikro yapısı
Ostenitik çelikler sünek ve toktur, ayrıca ısı etkisiyle sertleşmediklerinden, kaynak
bağlantıları için uygundur, ancak ısınan ve soğuyan bölgede karbür çökelmesi
oluşmaması için stabilize edilmiş türleri seçilmelidir.
Korozyon ve Türleri
Korozyon metallerin ortam ile kimyasal veya elektrokimyasal reaksiyonu sonucu
malzeme özelliklerinin olumsuz yönde etkilenmesidir. Metal genellikle ortamdaki
oksijene elektron verir ve reaksiyon sonucu metal oksit oluşur. Oksidasyon
özellikle yüksek sıcaklıklarda belirgindir ve bu durumda oluşan korozyon ürününe
teknik dilde tufal denir.
Korozyon Biçimleri
Ostenitik çeliğin mikro yapısı
Malzemede korozyona bağlı hasar başlıca üç biçimde gerçekleşir: genel korozyon,
noktasal korozyon ve korozyon çatlağı.Genel korozyon bütün yüze yi etkilerken,
noktasal korozyonda krater (pitting) ya da iğne şeklinde yerel çukurlar oluşur veya
yü zeyin altı o yulur. Noktasal korozyonda ise ortaya çıkan korozyonun yarattığı
maddeler fark edilmeyecek kadar azdır, bundan dolayı parça delinip sızma gibi bir
belirti görülmeden fark edilmez. Bu duruma gelindiğinde ise sistemin bütününde
dolaylı oluşacak hasar, korozyon hasarının kendisinden çok daha ağır sonuçlara yol
açabilir.
Paslanmaz Çeliklerin Korozyonu
Paslanmaz çeliklerin korozyona karşı dayanımının yüksek olması, yüze yinde bulunan
ince oksit filminin sonucu olarak düşünülür. Paslanmaz çelikler metal oksit filmi
olmadan iyi bir korozyon direncine sahip değildirler ve pasif filmlerini
koruyamayacakları durumlarda hızla çözünürler. Dolayısıyla malzemenin korozyon
direnci ya “iyi“dir ya da “kötü“dür.Pasif filmin yerel olarak bozulması durumunda da
aynı şey olur. Bu durumda pitting, aralık korozyonu, taneler arası korozyon ve ya
gerilmeli korozyon oluşabilir.
Sonuç çok kötü olabilir, ancak malzemenin çok küçük bir kısmı korozyona uğradığı
için, hasarın önceden fark edilmesi güçtür.
Paslanmaz çeliklerin korozyon dayanımı kromun varlığına bağlıdır ve krom miktarı
artırıldıkça bu dayanım artar. Ayrıca yü zeyde pasif bir filmin oluşum hızı da krom
miktarına bağlıdır.
Nikelin bulunması oksijen bulunmayan belirli ortamlardaki korozyon da yanımını
artırır. Molibden; halojen tuzlar ve deniz suyundaki noktasal korozyon dayanımını çok
olumlu etkiler. Molibden katılması pasif filmin belirli ortamlardaki dayanımını artırır.
Taneler arası korozyon oluşumu, krom karbürün tane sınırlarında çökelmesi ve
komşu bölgelerde bileşimdeki krom miktarının azalması nedeniyledir. Bileşimdeki
karbon miktarının düşürülmesi ve bu şekilde çelikte karbür oluşumu eğiliminin
za yıflaması ile taneler arası korozyon eğilimi azaltılabilir.
Mesela kaynak bağlantılarında kaynak metali ve ana metal korozyona uğramaz iken,
ısı tesiri altındaki bölgede söz konusu sıcaklıkların kısa süre var olduğu yerlerde
korozyon görülür. Bu durum,tavlama, stabilize edilmiş çelik türleri kullanma (321,
347) veya ekstra düşük karbonlu türler (304L, 316L) seçilmesi ile önlenebilir.
Paslanmaz Çeliklerde Pitting
Tüm yüze yde pasif olan paslanmaz çeliklerde herhangi bir yerel korozyon olursa
başlangıç noktasında hızlı bir ilerleme olur. Çünkü pasif (katot) ve aktif (anot) alanlar
arasında bir elektrolitik pil (hücre) ortaya çıkar ve pitting ilerler.
Ortamda klorür içeren çözeltiler varsa aktif-pasif
elektrolitik hücreleri hızlanır. Yapıda molibden bulunması ise noktasal korozyon
dayanımını artırır.
Kimyasal Ortamlarda Korozyon Dayanımı
Kimyasal ortamlarda paslanmaz çelikler genel korozyon, tanelerarası korozyon,
gerilme korozyonu çatlaması, pitting, aralık korozyonu ve/ve ya galvanik korozyona
maruz kalır. Ortamdaki küçük değişiklikler bazen önemli performans değişikliğine yol
açabilir; bu nedenle tasarım ve malzeme seçimleri titizlikle yapılmalıdır. 175°C üstü
sıcaklıklarda pitting ve genel korozyonun önlenebilmesi için 316 türü
paslanmaz çeliklerin kullanımı gerekir.
Kükürt dioksit ve sülfürik asit ortamında molibden katkılı alaşımların korozyon
açısından daha da yanıklı oldukları gözlenmiştir. Bu ortamlarda aralık
korozyonunun önlenmesi için yüzeyler temiz ve pürüzsüz tutulmalı, parçacık
yapışması önlenmeli, 90°’lik dirsekler ve bindirme kaynaklarından sakınılmalıdır.
Sülfürik asit ortamında kullanılacak paslanmaz çeliklerde, pekleşme sonucu sertlik
değeri 96 HRB’nin üstüne çıktığında gerilme korozyonu çatlağı tehlikesi ortaya
çıkabilir ve bu durum ancak ısıl işlem ile önlenebilir.
Paslanmaz Çelik,
Atıkgaz Sisteminde Optimum Malzeme
Isıtma ünitelerinin, jeneratörlerin ve diğer cihazların, gaz, sıvı ve katı türü yakıtlardan
açığa çıkan atıkgazları güvenle çevreyi kirletmeden verimli bir şekilde atmosfere
iletmek için en doğru, en ekonomik ve optimum malzeme paslanmaz çelik 316L (DIN
1.4404) kalitedir.
Sadece ısıtma ünitelerine ait atıkgazların değil, çeşitli kimyasal proseslerin meydana
getirmiş olduğu çeşitli saldırganlıktaki asidik asitlerin, farklı sıcaklık aralığına ve farklı
basınç (fark basınç) aralığına sahip atıkgazlara en uygun kalitede malzeme seçilerek
korozyon maksimum düzeyde engellenmiş olur, bunun sonucunda da en uzun sistem
ömrü sağlanmış olur.
Paslanmaz çeliğin kısa sürede rejime girmesi, doru yalıtımla uzun süre rejimde
kalması, dur-kalk esnasında yaşanan kayıpları minimize ettiği gibi, çok farklı sıcaklık
ortalamalarına sahip (Antalya-Erzurum) illerimizde, uygun hesaplar yapılarak en
verimli şekilde kullanılabilmektedir.
Atıkgazların atmosfere optimum (güvenli, verimli, ekonomik) şekilde iletilmesi, baca
malzemesinin doğru seçilmesinden daha da önemlisi, baca dizaynı çok i yi şekilde
yapılıp hesaplarla (EN13384) simüle edilmeli ve baca sistemi özel ve çe vresel
faktörlere göre en iyi şekilde uygulanması gerekmektedir.
Paslanmaz çeliğin atıkgaz sisteminde dominant özellikleri:




























soğuk işlenebilir,
kaynak edilebilir,
kaynak korozyonu asgari düzeydedir,
fiziksel mukavemet kazandırılabilir
istenilen çapta, et kalınlığında, boyda imal edilebilir,
kolay kesilebilir,
kolay şekil verilebilir,
rejim süresi çok kısadır,
yerine özgü orijinal parçalar üretilebilir,
diğer yapı elemanlarıyla birlikte kullanılabilir,
hem düşeyde hem de yatayda kullanılabilir,
parça eklenebilir, çıkartılabilir, değiştirilebilir,
prefabrike avantajları (montaj-demontaj avantajı),
kolay nakil edilebilmesi,
montajı kolaydır,
işlenebilir,
hafiftir,
pürüzsüzdür,
esnektir (sünektir)
kırılmaz-çatlamaz,
sızdırmazdır,
yanmaz,
kolay temizlenir,
estetiktir,
hijyendir-bakım gerektirmez,
kendi kendini yeniler (oksit tabakası)
Ekonomiktir (amortisman, bakım-onarım, za yiat, enerji tasarrufu, vb. konular
hesaba katılınca)
en önemli avantajı ise çeşitli kimyasal gaz, atıkgaz ve sıvıların asidik
özelliklerine göre zengin çeşitlilikte kimyasal bileşikler elde edilebilir,
Örnegin:



Doğalgaz, feul oil,LPG: 316L (1.4404)
Yüksek sıcaklıklar: 316Ti (1.4571)
Odun,kömür,kok: 309 (1.4828)
ve pek çok saymakla bitirilemeyen nitelikleriyle rakip malzemeleri seramik ve PP
(polypropilen)’e karşı dominant üstünlük sağlamaktadır.
Kaynaklar:
Paslanmaz Çelik – Prof.Ahmet Aran-Mehmet Ali Temel
DVGW kaynakları,Edelstahl-rostfrei