Çelik, petrokimya, gemi ve elektrik enerjisi endüstrilerinin gelişmesiyle birlikte kaynaklı yapılar büyük ölçekli, büyük kapasiteli ve yüksek parametreli olma yönünde gelişme eğilimi göstermekte olup, bazıları hala düşük sıcaklıklarda, kriyojenik, aşındırıcı ortamlarda ve diğer ortamlarda çalışmaktadır.
Bu nedenle, çeşitli düşük alaşımlı yüksek dayanımlı çelikler, orta ve yüksek alaşımlı çelikler, süper dayanımlı çelikler ve çeşitli alaşımlı malzemeler yaygın olarak kullanılmaktadır. Ancak, bu çelik sınıflarının ve alaşımlarının uygulanmasıyla, kaynak üretiminde birçok yeni sorun ortaya çıkmaktadır; bunların arasında en yaygın ve en ciddi olanı kaynak çatlaklarıdır.
Çatlaklar bazen kaynaklama sırasında, bazen de yerleştirme veya işlem sırasında ortaya çıkar ve bunlara gecikmeli çatlaklar denir. Bu tür çatlaklar üretim sırasında tespit edilemediğinden, bu tür çatlakların hasarı daha da ciddidir. Kaynaklama sürecinde oluşan birçok çatlak türü vardır. Mevcut araştırmalara göre, çatlakların doğasına göre, bunlar kabaca aşağıdaki beş kategoriye ayrılabilir:
No1. Sıcak çatlak
Sıcak çatlaklar kaynak sırasında yüksek sıcaklıklarda üretilir, bu nedenle bunlara sıcak çatlaklar denir. Kaynak yapılan metalin malzemesine göre, sıcak çatlağın şekli, sıcaklık aralığı ve ana nedeni de farklıdır. Bu nedenle, sıcak çatlak üç kategoriye ayrılır: kristalleşme çatlağı, sıvılaşma çatlağı ve poligonal çatlak.
1. Kristal çatlakları
Kristalizasyonun geç evresinde, düşük hacimli ötektiğin oluşturduğu sıvı filmi, taneler arasındaki bağlantıyı zayıflatır ve çekme geriliminin etkisi altında çatlaklar oluşur.
Bu durum esas olarak karbon çeliği ve daha fazla safsızlık içeren (yüksek kükürt, fosfor, demir, karbon ve silisyum içeriği) düşük alaşımlı çeliklerin kaynaklarında ve tek fazlı ostenitik çelik, nikel bazlı alaşımlar ve bazı alüminyum alaşımlarının kaynaklarında ortaya çıkar. Bazı durumlarda, ısıdan etkilenen bölgede kristal çatlaklar da oluşabilir.
2. Yüksek sıcaklıkta sıvılaşma çatlağı
Kaynak termal çevriminin tepe sıcaklığının etkisi altında, ısıdan etkilenen bölgede ve çok katlı kaynağın katmanları arasında yeniden erime meydana gelir ve gerilme etkisi altında çatlaklar oluşur.
Esas olarak krom ve nikel içeren yüksek dayanımlı çeliklerde, ostenitik çeliklerde ve bazı nikel bazlı alaşımlarda dikiş bölgesinde veya çok katmanlı kaynaklar arasında meydana gelir. Temel metal ve kaynak telindeki kükürt, fosfor ve silisyum karbon içeriği yüksek olduğunda, sıvılaşma çatlaması eğilimi önemli ölçüde artacaktır.
3. Çok taraflı çatlaklar
Katılaşmış kristalleşme cephesinde, yüksek sıcaklık ve gerilimin etkisi altında, kafes kusurları hareket ederek birleşerek, yüksek sıcaklıkta düşük plastik durumda olan ikincil bir sınır oluşturur ve gerilimin etkisi altında çatlaklar oluşur.
Çok taraflı çatlaklar çoğunlukla saf metallerin veya tek fazlı östenitik alaşımların kaynaklarında veya kaynak bölgesine yakın bölgelerde oluşur ve sıcak çatlaklar tipine girer.
No2. Çatlakları tekrar ısıtın
Kalın sac kaynaklı yapıya sahip çelikler ve bazı çökelme-güçlendirici alaşım elementleri için, gerilim giderme ısıl işlemi veya belirli bir sıcaklıkta servis sırasında kaynak ısısından etkilenen bölgenin iri taneli kısımlarında oluşan çatlaklara yeniden ısıtma çatlakları denir. Yeniden ısıtma çatlakları çoğunlukla düşük alaşımlı yüksek dayanımlı çelikler, perlitik ısıya dayanıklı çelikler, östenitik paslanmaz çelikler ve bazı nikel esaslı alaşımların kaynak ısısından etkilenen bölgesinin iri taneli kısımlarında oluşur.
No4. Soğuk çatlaklar
Soğuk çatlaklar, kaynakta üretilen yaygın bir çatlak türüdür ve kaynaktan sonra sıcaklık daha düşük bir sıcaklığa soğutulduğunda oluşur. Soğuk çatlaklar çoğunlukla düşük alaşımlı çelik, orta alaşımlı çelik, orta karbonlu ve yüksek karbonlu çeliklerin kaynak ısısından etkilenen bölgesinde oluşur. Ultra yüksek dayanımlı çelikler veya belirli titanyum alaşımları kaynaklandığında olduğu gibi bireysel durumlarda, kaynak metalinde de soğuk çatlaklar görülür.
Kaynak yapılacak farklı çelik tiplerine ve yapılara göre, soğuk çatlakların da farklı tipleri vardır; bunlar kabaca aşağıdaki üç kategoriye ayrılabilir:
1. Gecikmeli çatlak
Soğuk çatlağın yaygın bir şeklidir, başlıca özelliği kaynaktan hemen sonra ortaya çıkmaması, genel bir kuluçka süresine sahip olması, sertleştirilmiş yapı, hidrojen ve tutma geriliminin birleşik etkisi altında oluşan gecikmeli karakterli bir çatlaktır.
2. Çatlakların söndürülmesi
Bu tip çatlaklar genelde gecikmeli olarak oluşmaz, kaynaktan hemen sonra bulunur, bazen kaynakta oluşur, bazen de ısıdan etkilenen bölgede oluşur.
Esas olarak sertleşmiş bir yapı söz konusudur, kaynak geriliminin etkisi altında çatlaklar oluşmuştur.
3. Düşük plastik kırılganlık çatlağı
Düşük plastisiteye sahip bazı malzemeler için, soğuktan düşük sıcaklığa gelindiğinde, büzülme kuvvetinin neden olduğu gerilme, malzemenin kendi plastik rezervini veya malzemenin kırılgan hale gelmesiyle oluşan çatlakları aşar. Daha düşük bir sıcaklıkta üretildiği için, bu da soğuk çatlağın başka bir biçimidir, ancak gecikme olayı yoktur.
No4. Laminer yırtılma
Büyük petrol üretim platformları ve kalın cidarlı basınç kaplarının imalat sürecinde bazen haddeleme yönüne paralel kademeli çatlaklar meydana gelir, buna laminer yırtılma denir.
Esas olarak çelik levhanın içinde (haddeleme yönü boyunca) katmanlı kapanımların varlığı ve kaynak sırasında haddeleme yönüne dik oluşan gerilme nedeniyle, yangından uzakta ısıdan etkilenen bölgede "basamaklı" katmanlı bir şekil oluşur.
No5. Gerilim korozyon çatlaması
Bazı kaynaklı yapılarda (kaplar ve borular gibi) aşındırıcı ortam ve stresin birlikte etkisiyle oluşan gecikmiş çatlaklar meydana gelir.
Gerilim korozyon çatlağını etkileyen faktörler arasında yapının malzemesi, aşındırıcı ortamın türü, yapının şekli, üretim ve kaynak işlemi, kaynak malzemesi ve gerilim giderme derecesi yer alır. Gerilim korozyonu servis sırasında meydana gelir.
