RESEARCH ON JOINING GRADE A AND AH 36 QUALITY SHIP STEELS USING SUBMERGED ARC WELDING METHOD

Abstract

In this study, Grade A and AH 36 shipbuilding steel sheets, commonly used in shipbuilding, were joined using submerged arc welding using three different welding parameters. Specimens prepared from the joints were first examined microstructurally using macro and optical microscopes. Microhardness, tensile, bending, and notch impact tests were then applied to determine the mechanical properties of the samples. Insufficient fusion/poor penetration was observed in the samples obtained from welding operations using welding parameter 1. Microstructural analyses of the welded samples revealed a distinct fusion line (weld metal/HAZ), and coarsening of grain sizes as the base material progressed into the weld metal. Hardness tests revealed that the highest hardness values were obtained from the weld metal in all welded joints, followed by the HAZ and base material, respectively. Tensile tests indicated that in the welding operation using welding parameter 1, fracture occurred in a brittle, non-deformable manner in the weld zone. In joints made with other welding parameters, the fracture was determined to be ductile, yielding to the base material. In bending tests, some errors occurred during a 30-40° bending in weld parameter 1, while no errors occurred during a 180° bending in other welding parameters. Finally, when weld metal and HAZ impact toughness values obtained from notch impact tests were compared, it was determined that the HAZ impact toughness values were higher than the weld metal impact toughness values.

Keywords

• Grade A
• AH 36
• Ship Steel
• Submerged Arc Welding

Supporting Institution

Karabuk University

Project Number

KBÜBAP-25-YL-093

Ethical Statement

The authors of this article declare that the materials and methods used in this study do not require ethical committee permission and/or legal-special permission

Thanks

We would like to thank Karabük University for supporting this article within the scope of Scientific Research Project number KBÜBAP-25-YL-093.

GRADE A VE AH 36 KALİTE GEMİ ÇELİKLERİNİN TOZALTI ARK KAYNAK YÖNTEMİ KULLANILARAK BİRLEŞTRİLMESİNİN ARAŞTIRILMASI

Abstract

Bu çalışmada, çoğunlukla gemi imalatında kullanılan Grade A ve AH 36 gemi sacları üç farklı kaynak parametresi kullanılarak tozaltı ark kaynak yöntemiyle birleştirilmiştir. Yapılan birleştirmelerden hazırlanan numuneler öncelikle makro ve optik mikroskopla mikroyapı olarak incelenmiştir. Daha sonrasında numunelerin mekanik özelliklerinin belirlenmesi içinde mikrosertlik, çekme, eğme ve çentik darbe testleri ile uygulanmıştır. Yapılan makro incelmelerde 1 numaralı kaynak parametresi kullanılarak gerçekleştirilen kaynak işlemlerinden alınan numunelerde yetersiz ergime/nüfuziyet eksikliği olduğu tespit edilmiştir. Kaynaklı numunelere gerçekleştirilen mikroyapı incelemelerinde, ergime çizgisinin (kaynak metali/ITAB) belirgin olduğu, ana malzeme tarafından kaynak metaline ilerledikçe tanelerin irileştiği görülmüştür. Sertlik testleri, tüm kaynaklı birleştirmelerde en yüksek sertlik değerinin kaynak metalinden elde edildiğini onu sırasıyla ITAB ve ana malzemenin takip ettiği izlemiştir. Çekme testleri, 1 numaralı kaynak parametresinin kullanıldığı kaynak işleminde kırılmanın kaynak bölgesinde şekil değiştirmeden gevrek bir şekilde olduğu belirlenmiştir. Diğer kaynak parametrelerinde yapılan birleştirmelerde ise kopmanın ise ana malzemeden boyun vererek sünek bir şekilde olduğu tespit edilmiştir. Eğme testlerinde ise 1 numaralı kaynak parametresinde 30-40º bir eğme sırasında bazı hatalar oluşurken diğer kaynak parametrelerinde 180° eğme işlemi gerçekleşmiş ve herhangi bir hata oluşmamıştır. Son olarak çentik darbe testleri ile elde edilen kaynak metali ve ITAB darbe toklukları kıyaslandığında, ITAB darbe tokluğu değerlerinin kaynak metali darbe tokluğu değerlerinden yüksek olduğu belirlenmiştir.

Keywords

• Grade A
• AH 36
• Gemi Çeliği
• Tozaltı Ark Kaynağı

Supporting Institution

Karabük Üniversitesi

Project Number

KBÜBAP-25-YL-093

Ethical Statement

Bu makalenin yazar(lar)ı çalışmalarında kullandıkları materyal ve yöntemlerin etik kurul izni ve/veya yasal-özel bir izin gerektirmediğini beyan ederler.

Thanks

Bu makaleyi KBÜBAP-25-YL-093 nolu Bilimsel Araştırma Projesi kapsamında desteklediği için Karabük Üniversitesi'ne teşekkür ederiz.

References

1. [1] Akkaya A. R., Sekban D. M., “Örtülü Elektrod Ark Kaynağı ve Gazaltı Kaynağı Kullanılarak Birleştirilen Gemi İnşa Çeliğinde Kaynak Bölgesinin İçyapı Ve Mekanik Özelliklerinin Karşılaştırmalı Olarak İncelenmesi”, Gemi ve Deniz Teknolojisi Dergisi, 218, 54-64, 2020.
2. [2] Çağlayan M. M., Menteş A., “Metallic Materials Used In Ship Construction- Fabrication Techniques, Classifıcation And Certification”, GİDB Dergi, 21, 23-31, 2022
3. [3] Sekban D. M., Kılıçaslan R., “Investigation Mechanical Properties of Shipbuilding Steel Joined By Submerged Metal Arc Welding And Gas Metal Arc Welding Methods”, Karadeniz Fen Bilimleri Dergisi, 13:(3), 1107-1116, 2023. DOI: 10.31466/kfbd.1295655
4. [4] Sekban D.M., Aktarer S.M., Xue P., Ma Z.Y., Purcek G., “Impact toughness of friction stir processed low carbon steel used in shipbuilding”, Materials Science&Engineering A 672, 40–48, 2016. http://dx.doi.org/10.1016/j.msea.2016.06.063
5. [5] Çolak Z., Ayan Y., Kahraman N., “Gerçek deniz ortamında su altı kaynağı ile birleştirilen Grade AH36 gemi sacının kaynak bölgesinin karakterizasyonu”, 35:(2),775-785. 2020. DOI: 10.17341/gazimmfd.519055
6. [6] Küçüköner, H., Karakoç, H., Kahraman, N., “Investigation of microstructure and mechanical properties of AISI2205/DIN-P355GH steel joint by submerged arc welding”, Journal of Manufacturing Processes, 59, 566-586, 2020.
7. [7] Mohal S., Chaitanya S., Singh M., Goyal R., Kumar A., Saini G., “Analyzing the response of submerged arc welding process parameters on Form factor and dilution”, Materials Today: Proceedings, 56 (5), 2556-2562, 2022. https://doi.org/10.1016/j.matpr.2021.09.143
8. [8] Conte, R., Battista, F.R., Ambrogio, G., “Submerged arc welding process: enhancement of production performance based on metallurgical observations”, Int J Adv Manuf Technol 134, 781–793 (2024). https://doi.org/10.1007/s00170-024-14153-

9. [9] Liu, Y., Gu, H., Leng, Z., Peng, C., Wang, Z., & Zhang, S., “Study on the Optimization of Process Parameters for Submerged Arc Welding of Hydrogen Production Reactor Material”, Coatings, 14(12), 1548 (2024). https://doi.org/10.3390/coatings14121548.
10. [10] Sirisatien T., Mahabunphachai S., Sojiphan K., “Effect of submerged arc welding process with one-side one-pass welding technique on distortion behavior of shipbuilding steel plate ASTM A131 grade A”, Materials Today: Proceedings 5, 9543–9551, 2019.
11. [11] Sekban D.M., Aktarer S.M., Purcek G., “Friction Stir Welding of Low-Carbon Shipbuilding Steel Plates: Microstructure, Mechanical Properties, and Corrosion Behavior”, Metallurgical And Materials Transactions A, 50A, 4127, 2019. https://doi.org/10.1007/s11661-019-05324-8
12. [12] Akay, A. A., “Farklı özellikteki malzemelerin tozaltı ark kaynak yöntemi ile birleştirilmesi ve birleştirmelerin tahribatlı ve tahribatsız muayenesi’’, Yüksek Lisans Tezi, Karabük Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Karabük, 1-99 (2012).
13. [13] Atılgan, Y., Yıldırım, M.S. Kaya, Y. “Application of submerged arc welding at different amperages in the manufacture of storage tanks and examination of the weld zone”, Politeknik Dergisi, 27 (6), 2079-2092 (2024).
14. [14] Küçüköner, H., “Dubleks paslanmaz çelik ve basınçlı kap çeliğinin tozaltı kaynak yöntemi ile birleştirilmesi ve birleştirmelerin mekanik/mikroyapı özelliklerinin araştırılması”, Yüksek Lisans Tezi, Karabük Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Karabük, Türkiye, (2019).
15. [15] Aksöz, S., Ada, H., Fındık, T., Çetinkaya, C., Bostan, B., Candan İ., 2017. API 5L X65 Çeliklerinin Elektrik Ark Kaynak Yöntemi ile Birleştirilmesinde, Kaynak İşleminin Mikroyapı ve Mekanik Özelliklere Etkisinin İncelenmesi. El-Cezerî Fen ve Mühendislik Dergisi Cilt: 4:(1), 72-81. DOI: 10.31202/ecjse.289639
16. [16] Kaya, Y., Kahraman, N., Durgutlu, A., Gülenç, B., “Tozaltı ark kaynağı ile birleştirilen farklı kalınlıktaki Grade A gemi saclarının mekanik özelliklerinin araştırılması” e-journal of New World Sciences Academy Engineering Sciences, 1A0088, 5 (2), 348-357 (2010).
17. [17] Canlı, A., İmdat, K., Yıldırım, M. S., Kaya, Y., “Basınçlı kap çeliklerinin tozaltı ark kaynak yöntemiyle birleştirilebilirliğinin incelenmesi” III. Uluslararası Avrasya Multidisipliner Çalışmalar Kongresi Uygulamalı Bilimler Kitabı, 4-7 Nisan Gaziantep-Türkiye, 412-419 (2019).
18. [18] Atılgan, Y., “Depolama tankı imalatında tozaltı ark kaynağı uygulaması ve kaynak bölgesinin incelenmesi”, Yüksek Lisans Tezi, Karabük Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Karabük, Türkiye, (2022).
19. [19] Asarkaya, M., “Gemi inşasında kullanılan kaynak yöntemlerinin mekanik özelliklere etkisi”, Yüksek Lisans Tezi, Sakarya Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Sakarya, Türkiye, (2006).
20. [20] Akay, A. A., Kaya Y., Kahraman N., “Tozaltı ark kaynak yöntemi ile birleştirilen X60, X65 ve X70 çeliklerin kaynak bölgesinin etüdü”, Karaelmas Fen ve Mühendislik Dergisi/Karaelmas Science and Engineering Journal, 3 (2) 34-42 (2013).
21. [21] Çetinkaya, C., “Düşük karbonlu çeliklerin tozaltı ark kaynak yöntemi ile kaynak edilebilirliği ve mekanik özelliklerinin incelenmesi”, Gazi Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, (11): 1-8 (2002).