“The unsinkable” yani batırılamaz gemi olarak bilinen, döneminin lüks anlayışının oldukça ötesindeki bu devasa transatlantik gemisi, nasıl oldu da daha ilk seferini bile tamamlayamadan denizin dibine gömüldü? Ya da Titanik batığına dalış yapan “Titan” isimli denizaltı günümüz mühendislik anlayışıyla nasıl faciaya sebep oldu?
Metalurji ve Malzeme Bilimi yardımıyla bu durumlar incelendiğinde, dönemin şartlarındaki malzeme bilgisi ve seyahat şartları dikkat çekici hale geliyor. Herkes Titaniğin buz dağına çarptığını ve ardından battığını biliyor fakat devasa gemi tonlarca çelik malzemeden oluşurken bu kadar kolay nasıl battı? Sizce batırılamaz olarak adlandırılan geminin batma sebebi, kullanılan çeliğin kimyasal kompozisyonu olabilir mi?
“Titan” Adı Verilen Denizaltı ile “Titanik” Arasındaki Ortak Yanlışlar Neydi?
Gemiler suyun altındaki hidrostatik basınca karşı uygun mukavemet gösterecek malzemelerden inşa edilirler. Temel amaç, malzemenin ısı değişimlerine ve basınca karşı elastik özellik gösterip, değişen stresler karşısında gevrek malzeme özelliği gösterip kolayca dağılmamasıdır. Teknik olarak bakıldığında bir çeliğin darbeler veya statik yükler karşısında göstermiş olduğu performansın ölçütüne “süneklilik” (ductile) denir. Yani çeliğimiz yeterinde sünekse aldığı darbe enerjisinin büyük bir kısmını absorblayacaktır. Bir diğer dikkat edilmesi gerek kavram ise malzemenin kırılganlığını temsil eden “gevreklik” (brittle) olarak karşımıza çıkar. Teknik olarak, bir çeliğin maruz kaldığı darbeler karşısında gösterdiği plastik deformasyon davranışları olarak yorumlanabilir. Buradan hareketle kullanım amacı ve yerine uygun malzeme seçiminin öneminden bahsedebiliriz. Titanik’te kullanılan çelik düşünüldüğünde ise, statik yükler altında kullanılabilecek ve darbe yükleri karşında dayanım sergileyecek bir çelik seçimi yapma gereği açıkça bellidir. Çünkü kullandığınız çelik fazla sünek olursa büyük statik yükler altında çalışamaz ya da fazla gevrek olursa darbe yüklerine karşı zafiyet oluşur.
Titanik için malzeme seçimi yapıldığı esnada değerlendirilmesi gereken bir başka parametre ise sıcaklıktır. Çünkü bu devasa gemi farklı iklim koşullarda kilometrelerce yol alacaktır. Titanik’in takip edeceği rota düşünüldüğünde ise eksi derecelere düşen hava sıcaklığı tahmin edilebilir bir şeydir. Hava sıcaklığının artışı ve/veya düşüşü bizleri etkilediği kadar hayatımızı her alanındaki malzemeleri de etkilemektedir. Demir ve demir dışı tüm metallerin kimyasal kompozisyonları kadar çalıştıkları sıcaklıklarında mekanik özelliklerini etkilediği düşünüldüğünde, sıcaklığın düşüşü ile birlikte gevrekleşirken artan sıcaklık ile sünek özellik göstermeleri beklenir. Bu durum grafikte detaylıca verilmiştir.
Grafikte görülen sıcaklıklar bahsedilen sünek-gevrek geçiş bölgesi için değerlendirilecek olursa bazı malzemeler için düşen sıcaklıkla bu geçiş aniden gerçekleşebilirken bazı malzemeler için daha geniş bir alana yayılabilir. Buna en iyi örnek aşağıdaki grafikte görülen karbona bağlı bu geçişteki değişimdir. Grafikte görüldüğü gibi artan karbon oranıyla birlikte çeliğin sertliğinde artış meydana gelir ve daha gevrek bir hale gelir. Aksi düşünüldüğünde ise karbon oranındaki azalmaya paralel olarak süneklilik artar ve enerji absorblama kapasitesi artarak kırılmayı geciktirir ve/veya engeller. Tüm bunlara bir de sıcaklık eklendiğinde alışık olunanın dışında malzeme davranışları gözlemlenebilir. Bu duruma en iyi örnek grafikteki gibi düşük karbonlu çeliklerin düşük sıcaklıklarda çok minimal ısı değişimlerine karşı zafiyet göstererek gevrek hale gelebildiğidir.
Malzeme bilimi ile Titanik arasında bir bağ kurulmaya çalışıldığında ise o dönemin teknolojisi ile üretilen çeliklerin içeriğindeki kükürt oranının fazla olduğu bilinmektedir. Çelikte kükürt varlığı düşünüldüğünde artan kükürt miktarıyla birlikte hem çeliğin gevrekleşmesine sebep oluyor hem de aşağıda verilen grafite görüleceği gibi malzemenin dayanımını etkileyerek malzemenin daha yüksek sıcaklıklarda gevrekleşmesine sebep oluyor.
Özetle, aşağıdaki tablo ve grafikte Titanik’te kullanılan çeliğin özellikleri ile A36 çeliğinin özellikleri kıyaslanmaktadır. Tüm bu bahsedilenlerden sonra titanikteki hayati hata mevcutta kullanılan çelik malzemenin seçimidir. Benzer bir durum ise Amerikan ordusuna ait Esso Manhattan Gemisinde de görülmüştür. Eğer Titanik’te kullanılan çelik aşağıdaki çeliğin özelliklerine sahip olsaydı, belki de o insanlar hayatını kaybetmeyecekti.
Peki Titan Denizaltında Durum Neydi?
Titanik’te yapılan hatanın bir benzeri de Titanda yapılmıştır. Yani yolun sonu yine malzeme seçimi ve malzeme davranışlarının doğru analiz edilmemesidir. Titan benzeri denizaltlarının tasarımında halihazırda kullanılan malzeme titanyumdur. Bunun sebebi yüksek basınçlara karşı gösterdiği yüksek dayanım olarak karşımıza çıkmaktadır. Fakat ticari kaygı güdülerek tasarımı gerçekleştirilen Titan’da gövde malzemesi olarak karbon fiberler kullanılmıştır. Karbon fiber malzemeler bir çok malzemeye göre (örneği alüminyum ve alaşımları) üstün mekanik ve yapısal özellikler gösterir. Fakat genel manada kullanıl alanların değerlendirildiğinde hava araçları gibi ağırlığın istenmediği ve düşük basınç alanlarında tercih edilmektedir. Titanda ise durum bundan farklıdır, yani deniz dibine battıkça yüksek basınçlar oluşmakta ve malzeme artan basınç değerlerine karşı dayanım göstermeye çalışmaktadır. Bunun yanı sıra, Titan denizaltı Titanik batığına yapacağı dalışa kadar ki süreçte birden fazla kez dalış gerçekleştirmiş ve kullanılan malzemeler dinamik yüklere defalarca kez maruz kalmıştır. Yapılan açıklamalara göre ise dalış görevine kadar yapılan denemelerde hiç bu denli derine dalış gerçekleştirmemiştir. Özetle, denemeler sırasında malzemeler üzerinde birden fazla kez çeşitli yüklere maruz kalmış ve malzemelerin içerisinde gerilim ve gerinimler oluşmuştur. Bu durum ise dalış günü bir faciaya yol açarak denizaltının tahribine sebep olmuştur. Titanik’te olduğu gibi Titanda da malzeme seçimi ve malzeme davranışları göz ardı edilerek birçok can kaybına sebep olmuştur.
Kaynakça
- nuclear-power.com
- tf.uni-kiel.de
- ceyrekmuhendis.com
