Batrı kökenli denizaltıların mukavim tekne inşaatları yaygın olarak HY sınıfı (ve türevi) suverilmiş ve tavlanmış düşük alaşımlı çelikler ile gerçekleştirilmektedir. Bu çelikler bazı ülkeler tarafından hassas bölgeler için gemiler üzerinde de kullanılmaktadır. Diğer taraftan HY ailesi doğası gereği kaynak bölgesinde Hidrojen çatlağına yatkın olduğu için hatasız olarak kaynaklanabilmesi için özel yöntemler ve uygulamalar gerektirir ve bu husus hem inşa maliyetlerini oldukça yükseltir, hem de inşa sürelerini belirgin şekilde uzatır. Bütün bunları zaten yıllar önce ele almıştık...

Bu zorlukların önüne geçerek, inşa süresini ve maliyetini azaltabilmek ve onarımı kolaylaştırabilmek amacıyla başlayan arayışta HY ailesinde olduğu gibi, yine ABD donanması tarafından, ilk hedef olarak HY-80'in kısmen veya tamamen yerini alabilmesi amacıyla HSLA-80 araştırma programı başlatıldı ve bunu HSLA-100 çalışması tâkip etti..

Bu çalışmalar sonucunda ABD donanmasının suüstü gemilerinde HSLA ailesi büyük ölçüde HY'nin yerini almayı başardı, denizaltılarında ise ancak mukavim tekne dışı alanlarda kullanılarak kısmî bir başarı elde edebildi. Bununla birlikte HSLA-80 ile tarihte ilk kez bir denizaltı mukavim teknesinin inşası Çin Cumhuriyetinde gerçekleştirildi ve bu denizaltının 2025'de denize indirilmesiyle HSLA mevzusu ele almak artık gerekli oldu. Söz konusu denizaltının hikâyesini yakında ele almak mümkün olabilir gibi görünüyor, bu sebeple o konunun ayrıntılarını atlayabiliriz...

HSLA çelik geliştirme programı için; 19mm kalınlığa kadar asgari minimum 551MPa (80 ksi ki adlandırmadaki sayısal değer buradan gelmektedir) akma mukavemeti gereksinimini karşılayan, düşük sıcaklıklarda yüksek V-çentik (charpy) darbe enerjisine sahip ve mükemmel kaynaklanabilirlik gösteren bir dizi mevcut ticâri HSLA çelik levha ürünü arasından ASTM A710 çeliği en uygun aday olarak belirlemiş ve değerlendirmiştir. HSLA; aslında genel bir adlandırmadır ve "Yüksek Mukavemet Düşük Alaşım" anlamındaki ingilizce tanımlamanın kısaltılmasından ibârettir. İlk HSLA çwlikleri petrol ve doğalgaz boru hatlarının ihtiyaçları için 1960'larda geliştirilmişti.

İşte bunlardan biri olan A710 çeliği, hâlihazırda ticari üretimde olduğu ve kısa vadeli değişikliklerle HY-80'in yerini alabilecek, ön-ısıtma yapmadan kolayca kaynaklanabilir bir seçenek haline getirilebileceği için tercih edilmişti. Değerlendirmeye alınan diğer çelikler genellikle -18/49^oC aralığında 47,5Nm'lik asgari V-çentik darbe dayanımı gereksinimini karşılayamıyordu.

Çalışma 1984 yılında HSLA-80!in gemi inşa için kullanılmasının onaylanmasıyla başarıyla sonuçlandı. İlk olarak Ticonderoga sınıfı kruvazörler üzerinde kullanılan HSLA-80 çeliği sonrasında Arleigh Burke sınıfı [Resim.1] muhriplerin, Wasp sınıfı çıkarma gemilerinin ana yapısal çeliği oldu.

HSLA-80 çeliği, büyük kalınlıklardaki (>20mm) tutarsız kırılma dayanımı nedeniyle gemi üzerindeki hassas noktalardaki kalın levha uygulamalarında kullanılmamıştır. HSLA-80 çeliğinde yapılan temel kırılma süreci çalışmaları; iri taneli, poligonal ferrit ve ikincil dönüşüm ürünlerinin (karbür bakımından alanlar) yerel birikiminin düşük sıcaklıklardaki kırılma direncine zararlı olduğunu göstermiştir.

HSLA-80 programın başarıyla sonuçlannması neticesinde bu kez HY-100'ün yerini alabilmek için 690MPa asgari akma mukavemetine sahip olacak HSLA-100 çalışmaları başlatıldı ve bu da 1989'da tamamlandı. Bu çalışmada özellikle daha kalın (30-50mm) levhalar hedeflenmişti ve bihassa uçak gemileri üzerinde kullanım amaşlanıyordu. 7. Nimitz sınıfı uçak gemisinden ve 11. Virginia sınıfı denizaltıdan itibaren HSLA-100 kullanılmaya başlandı. Şunu da belirtmek gerekir ki Virginia sınıfında mukavim tekne yine HY-100 ile inşa edilir, HSLA-100 ise mukavim tekne dışındaki yapılar üzerinde kullanılmaktadır.

Çizelge.1) Eşdeğer mukavemet değerlerindeki HY ve HSLA çeliklerinin ağırlıkça alaşım elementleri.
HSLA-80 ve 100'ü HY-80 ve 100'den ayıran iki temel farktan bahsedilebilir; çok düşük Karbon ve yüksek Bakır oranları.

Mukavemet, HSLA çeliklerinde önemli bir değişkendir ve malzemenin plastik akışa karşı direncinin bir ölçüsü olarak tanımlanır. Suverme ve tavlama ısıl işlemleriyle mukavemet kazanan HY çeliklerinden farklı olarak, HSLA çelikleri mukavemetlerini tane inceltme, çökelme ile sertleştirme ve katı çözelti ile sertleştirme gibi diğer mekanizmalarla kazanır. Mekanik işleme veya martensitik/beynitik tip faz dönüşümüyle üretilen kayma alt yapıları da malzemenin mukavemetine katkıda bulunur. Yukarıdaki sertleştirme mekanizmalarının tümü, kayma hareketliliğini azaltır ve bu kaymaları çelik içinde hareket ettirmek için gereken gerilimi artırır.

zzz

zzz

Resim.1) Yıllar önce Yemen kıyısında demirli iken patlayıcı yüklü bir teknenin saldırısı sonucunda ABD donanmasına ait bir Arleigh Burke sınıfı (DDG-51) geminin bordasında açılan delik. Taşıyıcı geminin güvertesindeki insan boyutlar hakkında iyi bir fikir verebilir.

Yıllardır sırasını bekleyen yukarıdaki resim üzerindeki hadisenin teknik açından ele alınması konsu bir tür türlü tamamlanamadıysa da buradaki içerikle ilgisi nedeniyle burada kısaca yazıya dahil olabilir.

DDG-51 muhriplerinin bordalarındaki malzeme kullanımı resimler üzerinde gösterilmiştir. Bu geminin genel inşa malzemesi HSS tanımlamalı çeliktir ki bizim de savaş gemilerimizi inşa ettiğimiz ve milli olarak üretilen DH-36 çeliğinin eşdeğeridir ve asgari 355MPa akma muuavemetine sahiptir. HSLA-80 için ise bu değer yukarıda da bahsi geçtiği üzere asgari 555MPa'dır.

DDG-51'in şiyer ve sintine dönümü sac sıralarında, resimde gösterildiği gibi HSLA-80 kullanılmaktadır. Böylece öncelikle daha iyi boyuna mukavemet/ağrılık oranı elde edilebilir. Bilhassa şiyer sırasının kalın tutulması ise burulma yüklerine karşı yapının davranışını da iyileştirir.

Diğer taraftan bu örnekte açıkça görülebildiği üzere şiyer sırası sacı patlamanın etkisini adeta durdurmuştur. Bu bölgede HSLA-80 yerine HSS kullanılmış olsaydı çok büyük ihtimalle güverte köşesi de tamamen yırtılacaktı. Aynı şekilde çok daha ince olmasına rağmen sintine dönümü sırasındaki sac da patlamanın etkisinin omurgaya daha fazla yaklaşmasını önlemiştir denilebilir. Bu geminin daha başka hassas yerlerinde de HSLA-80 mukavemet artıı yanında zırhlama amacıyla kullanılmaktadır. Geminin zırhlanmasını meselea bir kara aracının zırhlanması gibi anlamamak gerekir. Bunun gemilerdeki anlamı alınan isabetin etkisinin olabildiğince küçük bir hacme hapsedilerek geminin hayatta kalmasını ve çatışmayı sürdürebilmesini sağlamaktır.

Neyse şimdilik konunun bu tarafını fazla uzatmaya gerek yok. Bu gerçek örnek yüksek mukavemetli çeliklerin denizaltılarda olduğu kadar savaş gemisi tasarımlarında da son derece önemli ve aslında vazgeçilmez olduğunu göstermeye yeterli olabilir. DDG-51'lerin temel tasarımları HY-80 kullanımına dayanıyordu. HSLA-80'in geliştirilmesi neticesinde, ön sıtmaya gerek duymadan ve daha kolay şekilde kaynaklanabilir olmasıyla 1990'lar için ton başına 2,500dolar civarında tasarruf ve daha hızla inşa sağlayan bu çeliğe geçildi.

Türkiye de artık HY sınıfı çelikleri yerli olarak üretmeye başladı ve bunları artık savaş gemilerinde kullanabilir ve kullanmalıdır da. Diğer taraftan daha üstün maliyet-etkinlik için ülke içinde bir de kolay kaynaklanabilir yüksek mukavemetli düşük alaşımlı çelik sınıfının geliştirilmesi gereklidir ve bu tür çelikler gemi inşa sanayii dışında da kullanım alanı bulacaklardır.

Ama en önemlisi, eğer milli HSLA-80 ve HSLA-100 türevi çelikler geliştirilirse gelecek nesil milli insanlı ve insansız sualtı araçlarının inşa sürelerinde ve maliyetlerinde belirgin kazançlar da sağlanabilir.