unidersler1 Çelik: Bileşim ve Özellik
Çelik
Çelik = demir (Fe) + kontrollü miktarda karbon (C)
- Sınırlı tutulur: kükürt (S), fosfor (P), silisyum (Si). Kükürt ve fosfor çeliği kırılganlaştırdığı için en aza indirilir.
- Bilerek eklenir (alaşım elementleri): krom (Cr), nikel (Ni), manganez (Mn).
- Çelik, demir ingotlarının ısıl işlemlerle saflaştırılıp şekillendirilmesiyle elde edilir.
- Özellikleri kimyasal bileşimle ayarlanır: karbon miktarı değiştirilerek veya alaşım elementi katılarak çekme mukavemeti değiştirilir.
- Genel kural: karbon arttıkça sertlik artar. Gemi sacı, kolay kaynatılabilmesi için düşük karbonlu (yumuşak) çelikten yapılır.
2 Yumuşak Çelik ve Klas Sınıfları
- Gemi inşaatının standart malzemesi yumuşak çeliktir (mild steel): fiyat, özellik ve bulunabilirlik bakımından en uygun seçenek.
- Soğuk ve sıcak şekil vermeye ve kaynağa uygundur.
- Zayıf yanı: çok düşük sıcaklıkta darbe dayanımını kaybeder, kırılganlaşır ve gevrek kırılma tehlikesi doğar.
- Her sac klas kuruluşunca denetlenir, test edilir ve damgalanır.
| Klas sınıfı | Darbe deneyi sıcaklığı |
|---|---|
| A | aranmaz (genel) |
| B | 0 °C |
| D | −20 °C |
| E | −40 °C |
Nasıl okunur?
A ve B genel amaçlı yumuşak çeliklerdir. Harf ilerledikçe çelik daha düşük sıcaklıkta da tok kalır; soğuk sularda, kritik bölgelerde D ve E kullanılır (IACS UR W11).
3 Hangi Gemide Hangi Çelik?
Klas kuralları, hangi çeliğin hangi koşulda kullanılacağını ve mekanik özelliklerinin ne olması gerektiğini açıkça belirtir.
Yüksek gerilim çeliği
- Gerilmelerin yüksek olduğu büyük tankerler ve dökme yük gemileri.
- Ağırlığın önemli olduğu savaş gemileri, ro-ro feribotlar ve yolcu gemileri.
- Daha ince sac → daha hafif gemi.
Düşük sıcaklık çeliği
- Soğutularak sıvılaştırılmış LPG ve LNG taşıyan gemilerin tankları.
- LNG yaklaşık −163 °C’de taşınır.
- Soğukta kırılganlaşmayan çelik gerekir.
Korozyona dayanıklı çelik
- Korozif etkisi yüksek maddeler taşıyan (kimyasal) tankerlerin tankları.
- Yük tankı malzemesi yüke dayanmalı ve yükü kirletmemelidir.
4 Çelik Tekne İnşaatı
- Çelik, özgül ağırlığı yüksek olduğu için küçük tekneler için iyi bir seçim değildir; büyük gemilerde ise en çok kullanılan malzemedir.
- Özellikle deplasman tipi gövdeler neredeyse tamamen çelikten üretilir.
- Büyük gemiler için çok uygun ve güçlü bir malzemedir; geliştirilen yeni alaşımlarla sürekli güçlendirilmektedir.
- Çok sağlam ve darbeye dayanıklıdır, üretimi kolaydır ve malzeme fiyatı düşüktür.
- Diğer gövde malzemelerine göre yangına daha dayanıklıdır.
Resimde: Gövde, kaynak kolaylığı için baş aşağı (karina üstte) inşa edilir, sonra kreynlerle çevrilir. Arkada inşa hâlindeki başka tekneler de görülüyor.
5 Burkulma Mukavemeti
Sonlu elemanlar analizi
Renkler gövdedeki gerilme düzeyini gösterir (kırmızı yüksek). Gemi dalga üzerinde bir kiriş gibi eğilir; basınç altında kalan ince saclar yeterince desteklenmezse burkulur.
Yapısal hasarın sonucu
Fırtınada gövdesi hasar gören bir tankerin ikiye ayrılarak batması (Prestige, 2002). Gövde kirişinin boyuna mukavemeti ve burkulma dayanımı hayati önemdedir.
Kaynaklar
- Ders notu, Bölüm 10: “Gemi İnşaatında Kullanılan Malzemeler” (10.1 Giriş ve genel tanımlar, 10.2 Çelik malzemeler, 10.3 Alüminyum alaşımları).
- IACS UR W11, “Normal and higher strength hull structural steels”: klas sınıflarının darbe deneyi sıcaklıkları.
- Bering Yachts: çelik gövdenin çevrilmesi.
- Şemalar ve çizimler bu ders için hazırlanmıştır; eğriler şematiktir.