Deniz sularında kullanılan çelik malzemelerin slurry erozyon aşınma davranışının incelenmesi

Slurry (çamur) erozyonu, içerisinde asılı halde katı tanecikler bulunan sıvının malzeme yüzeyi ile etkileşiminden kaynaklanan ve malzemelerin ağır hasara uğramasına neden olan bir aşınma prosesidir. Bu aşınma prosesinde partiküllerin malzeme yüzeyine tekrarlı temasları sonucunda kütle kaybı meydana gelmektedir. Pervaneler, valfler, türbin kanatları, çamur pompaları ve katı partikül taşıyan boru hatları slurry erozyonun sıklıkla karşılaşıldığı endüstriyel uygulama ekipmanlarıdır. Slurry erozyon akış alanı parametreleri, hedef malzeme özellikleri ve aşındırıcı partikül karakteristikleri gibi birçok faktör tarafından etkilenen karmaşık bir proses olduğu için henüz tam anlamıyla anlaşılabilmiş değildir. Bu faktörler arasında malzeme kaldırma prosesi üzerinde en önemli rol oynayan çarpma açısı ve hedef malzemenin mikro yapısıdır. Literatürde sünek ve gevrek malzemelerin slurry erozyon davranışları ve slurry erozyonunu etkileyen parametreler üzerine çeşitli çalışmalar yapılmakla birlikte araştırmalar derinlemesine devam etmektedir. Ülkemizin üç tarafının denizle çevrili olması ve birçok ülkeyle denizyolu bağlantılarının bulunması sebebiyle Türkiye dış ticaretinin hem ihracat hem de ithalatının yarıdan fazlası denizyolu taşımacılığı ile gerçekleştirilmektedir. Ayrıca ülkemiz, denizcilik hatlarındaki stratejik konumda yer alan limanlarıyla, doğu-batı ve kuzey-güney yönlü uluslararası ulaştırma koridorlarının kesişim noktasında çok önemli limanlara ev sahipliği yapmakta dolayısıyla yabancı bayraklı ticari, turistik ve transit filoları deniz sularımızda barındırmaktadır. Tüm bunların yanı sıra savunma ve güvenlik açısından Türk Deniz Kuvvetleri filoları da büyük önem arz etmektedir. Tüm bu sebeplerden dolayı Türkiye deniz sularındaki slurry erozyon aşınmasının incelenmesi önem teşkil etmektedir. Bu amaçla yapılan tez çalışmasında Türkiye kara sularındaki farklı deniz suyu konsantrasyonlarından dolayı slurry erozyon aşınması üzerine yoğunlaşılması gerektiği düşüncesinden yola çıkarak malzeme, aşındırıcı partikül özellikleri (türü, boyutu, çarpma açısı ve hızı) ve test süresi kombinasyonlarının özel olarak tasarlanan bir deney düzeneği kullanılarak karşılaştırması yapılmıştır. Slurry erozyon potası test cihazı tasarımının gerçekleştirilmesi ile gemi pervanelerinde, deniz/baraj/akarsu alanı içerisinde kalan köprü ayakları çevresinde, sulu ortamda çalışan makine ve parçalarında slurry aşınmasına maruz kalan malzemelerin kullanım ömürlerinin artırılmasına önemli bir katkı sağlanması hedeflenmiştir. Böylelikle slurry erozyon aşınmasına karşı davranışlar neticesinde aşınmaya maruz kalan sistemlerin ve parçaların en uygun ve en ekonomik şekilde korunma metotları araştırılarak önleyici sistemlerin geliştirilmesi ve parçaların ömrünün arttırılabilirliği ve ekonomik açıdan kazanımları sorgulanmıştır. Yapılan deneysel çalışmada, Alman standartlarında (DIN) St 12 kalite, Amerikan kalite standartlarında (ASTM - SAE – API) A366/CQ olarak geçen dekape sac malzemenin slurry erozyon aşınma davranışları su-kum bulamacında ve tuzlu su-kum bulamacında sırasıyla incelenmiştir. Bulamaç hazırlanırken 400 μm büyüklüğündeki Al2O3 ve çelik grid aşındırıcı partiküller kullanılmış olup Akdeniz, Karadeniz, Ege Denizinden alınan tuzlu su ile ayrıca mukayese yapabilmek için saf su karşılaştırılmıştır. Revize edilen tezgâh üstü sütunlu matkaba bağlanan numune tutucular vasıtasıyla numunelerin, 30⁰, 60⁰ ve 90⁰ çarpma açılarındaki slurry erozyon aşınma davranışları incelenmiştir. Deneyler, 1900 dev/dk mil dönme hızında 300 dk süreyle üç tekrarlı olacak şekilde gerçekleştirilmiştir. Aşındırıcı partikül boyutu, konsantrasyon yüzdesi, çarpma hızı parametreleri sabit tutularak çarpma açısının ve tuzluluk yoğunluğunun meydana getirdiği erozyon oranındaki değişime ait sonuçlar belirlenmiştir. Bulamaçtaki tuzluluk oranının yoğunlaşmasıyla slurry erozyon aşınmasının arttığını gözlemlenmiştir. Ayrıca çarpma açısı küçüldükçe numunelerdeki kütle kaybının arttığı sonucuna varılmıştır.