Yüksek frekans kaynak metodu ile kaynak yapılan boruların farklı standartlarda çelikler kullanılarak karakterizasyonu
Characterization of pipes welded by high-frequency welding method using different steel grades according to various standards
Yazar: SARP KILIÇ
Danışman: PROF. DR. MAHMUT ERCAN AÇMA
İstanbul Teknik Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Malzeme Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering

Özet:
Günümüz demir çelik sektöründe önemli yer tutan çelik boru üretimi, yıllar geçmesine
rağmen sektör içindeki payı artmaktadır. Çelik malzemenin gerek mekanik özellikleri
gerek fiyat/performans oranının yüksek olmasından ötürü müşterilerin tercihi
olmaktadır. Demir çelik sektörü dışında büyük bir kullanıma sahip sektör ise Otomotiv
sektörüdür. Çelik borular araçların birçok kısmında gerek konstrüksiyon gerekse
sıvı/gaz taşınmasında kullanılmaktadır.
Çelik borular, sanayide geniş bir kullanım alanına sahip olan önemli bir malzemedir.
İnşaat, petrol ve doğalgaz endüstrilerinde sıkça kullanılan borular, sıvıların ve gazların
taşınmasında hayati bir rol oynar. Özellikle petrol ve doğalgaz boru hatları, enerji
nakliyesi için vazgeçilmezdir.
Bunun yanı sıra, kimya endüstrisinde de kimyasal maddelerin taşınması ve
işlenmesinde kullanılırlar. Boruların esnek ve dayanıklı yapısı, çeşitli sıcaklık ve
basınç koşullarına uyum sağlayabilme özellikleri, onları endüstriyel süreçlerde
güvenilir bir seçenek haline getirir. Ayrıca, boruların kolaylıkla montajı ve bakımı
yapılabilmesi, endüstriyel tesislerde iş verimliliğini arttırır. Dolayısıyla, borular
sanayide hem malzeme taşıma hem de işleme süreçlerinde kritik bir rol oynarlar ve
modern endüstrinin temel yapı taşlarından birini oluştururlar.
1960'lı yıllarda "Electric Resistance Welding (ERW)" yöntemi, yüksek frekanslı
alternatif olarak ortaya çıkmıştır. Kullanılmaya başlanmasıyla birlikte, özellikle boru
ve profil üretiminde yaygın olarak tercih edilen bir üretim metoduna dönüşmüştür.
Yüksek frekans kaynak prosesi, alternatif akımın 200 kHz ile 500 kHz aralığında
uygulanması ve bu sayede kaynak bölgesine ısı enerjisi aktarılması prensibine göre
çalışmaktadır. Bu kaynak metodunda basınç ve ısı aynı anda uygulanır. Borunun ek
yerlerinde oluşturulan ısı ile borunun birleşme yüzeyi ergitilerek kaynak yapılması
sağlanır. Bu kaynak işleminde önemli kazanımlardan biri de, kaynak sırasında ayrıca
ek dolgu teli ya da kaynak elektrotu kullanılmamasıdır.
Diğer kaynak teknolojilerinden en önemli farklılık ise şekil veren sistem ile kaynak
işlemi için gerekli ısıyı boruya aktaran sistemlerin farklı bağımsız sistemlerdir. Ve
kaynak hızı diğer metodlara göre nispeten daha yüksektir. Bu nedenle çok daha önemli
yanı ise uygulama ve üretim maliyetleri kapsamında sağladığı avantajlardır.
Deneysel çalışmalar kapsamında ulusalararası standartlara göre üretilen farklı
çeliklerden üretilmiş boruların 4 farklı hızda yapılmış kaynaklarının kaynak
bölgelerinin mekanik, kimyasal, metalografik incelemeleri yapılmıştır.
Yapılan çalışmada hız-standart tercih matrisi çizilmiştir. Standartlarda üretim için
hangi hızın daha optimum olduğu belirlenmiştir.

Abstract:
Steel pipe production, which holds a significant place in today's iron and steel industry,
continues to increase its share in the industry despite the passing years. Steel material
is preferred by customers due to its high mechanical properties and price/performance
ratio. Another sector with significant usage outside the iron and steel industry is the
automotive sector. Steel pipes are used in many parts of vehicles for both construction
and fluid/gas transportation purposes.
Steel pipes are an important material with a wide range of applications in industry.
Pipes, commonly used in the construction, oil, and natural gas industries, play a vital
role in transporting liquids and gases. Especially, pipelines for oil and natural gas are
indispensable for energy transportation.
In addition, they are also used in the chemical industry for the transportation and
processing of chemical substances. The flexible and durable structure of pipes, along
with their ability to adapt to various temperature and pressure conditions, makes them
a reliable choice in industrial processes. Moreover, the ease of assembly and
maintenance of pipes enhances operational efficiency in industrial facilities.
Therefore, pipes play a critical role in both material transportation and processing
processes in industry and constitute one of the fundamental building blocks of modern
industry.
In the 1960s, the "Electric Resistance Welding (ERW)" method emerged as a highfrequency alternative. With its introduction, it has evolved into a widely preferred
production method, especially in the production of pipes and profiles.
The high-frequency welding process operates on the principle of applying alternating
current in the range of 200 kHz to 500 kHz to transfer heat energy to the welding area.
In this welding method, pressure and heat are applied simultaneously. The joining
surface of the pipe is melted by the heat generated at the seams of the pipe, allowing
for welding. One of the significant advantages of this welding process is that no
additional filler wire or welding electrode is used during welding.
The most significant difference from other welding technologies is that the systems
shaping the shape and transferring the heat required for the welding process to the pipe
are independent systems. Additionally, the welding speed is relatively higher
compared to other methods. Therefore, its most important aspect lies in the advantages
it offers in terms of application and production costs.xxii
Experimental studies have been conducted to examine the mechanical, chemical, and
metallographic characteristics of welded joints made at four different speeds using
pipes made of different steels produced according to international standards.
In this experimental study, a speed-standard preference matrix was drawn. The optimal
speed for production according to the standards was determined.