Joining of Pressure Vessel Steels Using MAG Welding Method and Investigation of Mechanical Properties

Year 2024, , 1889 - 1901, 02.10.2024

Ferhat Yalçın , Mehmet Serkan Yıldırım , Yakup Kaya

https://doi.org/10.2339/politeknik.1385257

Abstract

In this study, P265GH and P355NH steels, which are mostly used in pressure vessel production, were joined by MAG welding. Visual (VT), radiographic (RT) and ultrasonic (UT) examinations, as well as optical microscope, microhardness, tensile, notch impact and bending examinations were carried out in the welding areas of the obtained joints. No errors out of tolerance were detected in visual inspection practices. In addition, no discontinuity was detected in the welded samples during radiographic and ultrasonic examinations. In the microstructural examinations, the formation of large and columnar-shaped weld metal grains oriented in the direction of heat flow was observed. In addition, in the microhardness measurements, the highest hardness value was obtained in the weld metal, followed by HAZ and the main material, respectively. In all tensile tests, necking and rupture occurred ductilely from the main material. In the notch impact tests performed, it was determined that the impact toughness value of the HAZ region was higher than that of the weld metal. In bending tests, no visible defects were detected in the welded samples.

Keywords

P265GH, P355NH, MAG welding

Basınçlı Kap Çeliklerin MAG Kaynak Yöntemi Kullanılarak Birleştirilmesi ve Mekanik Özelliklerinin Araştırılması

Abstract

Bu çalışmada, çoğunlukla basınçlı kap üretiminde kullanılmakta olan P265GH ve P355NH çelikler MAG kaynağı uygulanarak birleştirilmiştir. Elde edilen birleştirmelerin kaynak bölgelerinde, gözle (VT), radyografik (RT) ve ultrasonik (UT) muayeneler ile optik mikroskop, mikrosertlik, çekme, çentik darbe ve eğme incelemeleri gerçekleştirilmiştir. Gözle muayene uygulamalarında tolerans dışı herhangi bir hata oluşumu tespit edilememiştir. Ayrıca radyografik ve ultrasonik olarak yapılan incelemelerde kaynaklı numunelerde herhangi bir süreksizlik tespit edilmemiştir. Yapılan mikroyapı incelemelerinde ısı akış yönünde yönelen iri ve kolonsol yapılı kaynak metali tanelerinin oluşumu görülmüştür. Ayrıca yapılan mikrosertlik ölçümlerinde en yüksek sertlik değerinin elde edildiği yer kaynak metali olup onu sırasıyla ITAB ve ana malzeme takip etmiştir. Tüm çekme testlerinde boyun verme ve kopma ana malzemeden sünek olarak gerçekleşmiştir. Gerçekleştirilen çentik darbe testlerinde ITAB bölgesinin darbe tokluğu değerinin kaynak metaline göre daha yüksek olduğu belirlenmiştir. Eğme testlerinde ise kaynaklı numunelerde gözle görülür bir hata tespit edilmemiştir.

Keywords

P265GH, P355NH, MAG kaynağı

References

• [1] Widen H., Toussaint P., Courdreuse L., “Past, present and future of weldablesupermartensitic alloys Supermartensitic Stainl Steel”, KCI Publishing, 1, Brussels, Belgium, (2002).
• [2] Zaharia G.M., Stanciu S., Cimpoesu R., Ionita I., Cimpoesu N., “Preliminary results on effect of H2S on P265GH commercial material for natural gases and petroleum transportation”, Applied Surface Science , 438 : 20-32, (2018).
• [3] Canlı, A. “Östenitik paslanmaz çelik ve IF çeliğinin nokta direnç kaynak yöntemi ile birleştirilebilirliğinin incelenmesi”, Yüksek Lisans Tezi, Karabük Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, (2017).
• [4] Capek J., Trojan K., Kec J., Cerný I., Ganev N., Nemecek S., “On the Weldability of Thick P355NL1 Pressure Vessel Steel Plates Using Laser Welding”, Materials, 14 (1): 131, (2021).
• [5] Canlı, A., Yıldırım, M. S., Kaya, Y., “Tozaltı ark kaynak yöntemiyle S355J2-P460 basınçlı kap çeliklerinin birleştirilebilirliğinin araştırılması” 2nd International Turkish World Engineering and Science Congress, November 7-10 Antalya-Türkiye, 809-816, (2019).
• [6] Harman M., Ada H. ve Çetinkaya C., “QStE 420 TM çeliğinin MAG kaynak yöntemiyle kaynaklanmasında dolgu metali türünün metalürjik ve mekanik özelliklere etkisinin belirlenmesi”, Politeknik Dergisi, 23 (2) : 321-332, (2020).
• [7] Sayılgan, U., Basınçlı Kapların Tanımı, Tasarımı, Standartları, Türk Loydu Vakfı, İstanbul, 1-98, (1993).
• [8] Ennaceur C., Laksimi A., Herve C., Cherfaoui M., “Monitoring crack growth in pressure vessel steels by the acoustic emission technique and the method of potential difference” International Journal of Pressure Vessels and Piping, 83:197-204, (2006).
• [9] Grünenwald S., Seefeld, T., Vollertsen, F., Kocak, M., “Solutions for joining pipe steels using laser-GMA-hybrid welding processes”, Physics Procedia, 5 : 77–87, (2010).
• [10] Akay, A. A., “Farklı özellikteki malzemelerin tozaltı ark kaynak yöntemi ile birleştirilmesi ve birleştirmelerin tahribatli ve tahribatsiz muayenesi’’, Yüksek Lisans Tezi, Karabük Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, (2012).
• [11] Özkan, E., “Kaynak sonrasi S355J2N yapı çeliğinde oluşan gerilmeleri gidermek için uygulanan ısıl işlemin etkilerinin tahribatli-tahribatsiz muayene yöntemleriyle belirlenmesi”, Yüksek Lisans Tezi, Tekirdağ Namık Kemal Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, (2019).
• [12] Atılgan, Y., “Depolama tankı imalatında tozaltı ark kaynağı uygulaması ve kaynak bölgesinin incelenmesi”, Yüksek Lisans Tezi, Karabük Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, (2022).
• [13] Çolak, Z., “Su altı kaynak yöntemi ile birleştirilen düşük karbonlu çelik malzemelerin tahribatlı ve tahribatsız muayenesi” Yüksek Lisans Tezi, Karabük Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, (2018).
• [14] Yılmaz, N. F., Kurt, H. İ., Oduncuoğlu, M., Çakır, M. V., “Altlık tipinin östenitik çeliklerde krom karbür çökelmesi üzerine etkisinin araştırılması”, El-Cezeri Fen ve Mühendislik Dergisi, 4 (3): 341-348, (2017).
• [15] Taş, Z., “Nb-V alaşımlı boru çeliklerinde mikroyapı-mekanik özellikler ilişkisi”, Erciyes Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, 22 (1-2): 152-160, (2006).
• [16] Çayırhan, G., “Dubleks paslanmaz çelik (2205) ve basınçlı kap (P355NHGH) çeliğinin robotik MAG kaynak yöntemi ile birleştirilebilirliğinin araştırılması”, Yüksek Lisans Tezi, Karabük Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, (2019).
• [17] Kaya, Y., “S235JR ile S355JR yapı çeliklerinin özlü tel elektrotla MAG kaynak yöntemiyle birleştirilebilirliğinin araştırılması” Politeknik Dergisi, 21(3): 597-602, (2018).
• [18] Yürük, A., Bozkurt, B., Kahraman, N., “S235JR karbon çeliği ile AISI 430 ferritik paslanmaz çeliğin MIG kaynak yöntemi ile kaynak edilebilirliğinin incelenmesi”, Sakarya Üniversitesi Fen Bilimleri Ensitüsü Dergisi, 21 (2): 90-97, (2017).
• [19] Taş, Z., “Yüksek dayanımlı düşük alaşımlı çeliklerde metalurjik mukavemet arttırma mekanizmaları”, Erciyes Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, 28 (2): 97-101, (2012).
• [20] Yıldırım, M. S., Kaya, Y., “Yapı çeliklerinin MAG kaynağı ile birleştirilmesinde kaynak akımının etkisi” III. Uluslararası Avrasya Multidisipliner Çalışmalar Kongresi Uygulamalı Bilimler Kitabı, 4-7 Nisan Gaziantep-Türkiye, 406-411, (2019).
• [21] Kaya, Y., Canlı, A., “Tozaltı ark kaynak yöntemiyle birleştirilen basınçlı kap çeliklerinin mikroyapı ve mekanik özelliklerinin incelenmesi” IV. International Symposium on Multidisciplinary Studies (ISMS), Paris/France 27-28 Nisan, 67-78, (2018).