Investigation of the Effect of Plasma Welding on the Mechanical Behavior of Different Types of Austenitic Stainless Steels under TemperatureAbstract

Abstract

Tankers are subject to the European Agreement on the Carriage of Dangerous Goods by Road (ADR). In the production of tankers, AISI 304, AISI 321 and AISI 316Ti quality austenitic stainless steels are joined by plasma welding method. Tankers are exposed to loads under different temperatures depending on the products they carry. In this study, the mechanical properties of the weld zones under 80°C, 150°C and 250°C temperatures were determined by tensile test. Tensile test was performed on welded and unwelded samples and their mechanical properties were compared. The microstructure of the regions under the influence of welding and heat (ITAB) of the welded samples was evaluated by electron microscopy. In addition, the weld areas of the welded samples were examined by radiographic (x-ray) examination method. No gaps, cracks or discontinuities were found in the structure in radiographic examination and optical microscope imaging. In the tensile test results, it was determined that the plasma welding process produced stainless steels had lower tensile, yield and percent elongation values compared to the non-welded sheet forms.

Keywords

• Austenitic Stainless Steels
• Plasma welding
• Tensile Testing
• Microstructure

Plazma Kaynak İşleminin Farklı Tipteki Östenitik Paslanmaz Çeliklerin Sıcaklık Altındaki Mekanik Davranışlarına Olan Etkisinin İncelenmesi

Öz

Tankerler, Tehlikeli Maddelerin Karayolunda Taşınmasına ilişkin Avrupa Anlaşması’na (ADR) tabiidir. Tankerlerin üretiminde AISI 304, AISI 321 ve AISI 316Ti kalite östenitik paslanmaz çelikleri plazma kaynak yöntemi ile birleştirilmektedir. Tankerler taşıdıkları ürünlere bağlı olarak farklı sıcaklıklar altında yüklere maruz kalmaktadır. Bu çalışmada, kaynak bölgelerinin 80°C 150°C ve 250°C sıcaklıklar altında mekanik özellikleri çekme testi ile belirlenmiştir. Kaynaklı ve kaynaksız numunelerden çekme testi yapılarak mekanik özellikleri karşılaştırılmıştır. Kaynaklı numunelerin kaynak ve ısı tesiri altında kalan bölgelerinin (ITAB) mikro yapısı elektron mikroskobu ile değerlendirilmiştir. Ayrıca, kaynaklı numunelerin kaynak bölgeleri radyografik (röntgen) muayene yöntemi ile incelenmiştir. Radyografik muayene ve optik mikroskop görüntülemelerinde yapı içerisinde boşluk, çatlak veya süreksizliklere rastlanılmamıştır. Çekme testi sonuçlarında ise plazma kaynak işlemi üretilen paslanmaz çeliklerin kaynaksız sac hallerine göre daha düşük çekme, akma ve yüzde uzama değerlerine sahip olduğu tespit edilmiştir.

Anahtar Kelimeler

• Östenitik Paslanmaz Çelikler
• Plazma kaynağı
• Çekme testi
• Mikroyapı

Kaynakça

1. M. ÖZSÖNMEZ, “TEHLİKELİ MADDE TAŞIMACILIĞI VE ADR”, Gümrük Ve Ticaret Derg., sy 5, ss. 142-146.
2. N. A. ÖZBEK, A. ÇİÇEK, M. GÜLESİN, ve O. ÖZBEK, “AISI 304 ve AISI 316 östenitik paslanmaz çeliklerin işlenebilirliğinin değerlendirilmesi”, Politek. Derg., c. 20, sy 1, ss. 43-49, 2017.
3. C. Maranhão ve J. P. Davim, “Finite element modelling of machining of AISI 316 steel: numerical simulation and experimental validation”, Simul. Model. Pract. Theory, c. 18, sy 2, ss. 139-156, 2010.
4. B. Aronsson, On the origins and early growth of stainless steel: A survey with emphasis on the development in Sweden. Outokumpu, 2010.
5. N. Y. ÇOLAK ve H. TURHAN, “TIG Yöntemi ile Ostenitik Paslanmaz Çelik Yüzeyine Kaplanan Stellite 6+ FeMo Tabakasının Mikroyapı ve Sertlik Özelikleri Üzerine Etkisinin İncelenmesi”, Bitlis Eren Üniversitesi Fen Bilim. Derg., c. 7, sy 1, ss. 22-31, 2018.
6. M. SUBAŞI ve Ç. KARATAŞ, “Titanyum ve titanyum alaşımlarından yapılan implantlar üzerine inceleme”, Politek. Derg., c. 15, sy 2, ss. 87-103, 2012.
7. R. Dixon, “Introduction to solid-state welding”, ASM Int. ASM Handb., c. 6, ss. 141-142, 1993.
8. K. Ceyhun ve C. Topal, “Plazma Ark Kaynağıyla Birleştirilen AISI 410S Ferritik Paslanmaz Çeliğin Mikroyapı ve Mekanik Özelliklerine Isıl İşlemin Etkisi”, Avrupa Bilim Ve Teknol. Derg., sy 19, ss. 201-212, 2020.

9. J. Yan, M. Gao, ve X. Zeng, “Study on microstructure and mechanical properties of 304 stainless steel joints by TIG, laser and laser-TIG hybrid welding”, Opt. Lasers Eng., c. 48, sy 4, ss. 512-517, 2010.
10. F. E. Buğan, E. E. Göktepe, T. ALTIPARMAK, ve D. Erhan, “Comparison of Mechanical Properties of Welded and Non-Welded Steels Used in Tankers with ADR”, Avrupa Bilim Ve Teknol. Derg., sy 34, ss. 531-536, 2022.