Farklı özellikteki P355GH ve 316L çeliklerinin TIG kaynak yöntemi ile birleştirilmesinin mekanik ve mikroyapısal özellikler bakımından incelenmesi
Investigation of the joining dissimilar P355GH and 316L steels with different properties by TIG welding method in terms of mechanical and microstructural properties
Yazar: BETÜL NUR GÜZEY
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ GÜRKAN İRSEL
Trakya Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Makine Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering ; Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering
Dizin: Mekanik özellikler = Mechanical properties ; Mikroyapı = Microstructure ; TIG kaynağı = TIG welding

Özet:
Bu tez çalışmasında, yüksek ısı ve basınca dayanıklı P355GH ve östenitik paslanmaz 316L çeliklerinin Tungsten inert gaz (TIG) kaynak yöntemi ile birleştirilmesi mikroyapı, mekanik özellikler ve birleşim verimliliği bakımından araştırıldı. İki farklı metalin kaynak ile birleşimi için test plakaları hazırlandı ve kaynaklandı. Kaynaklanan plakalardan test numuneleri tel erozyon yöntemi ile kesildi. Kaynak bölgesi, ısı tesiri altında kalan bölgeler ve esas metaller için kapsamlı testler gerçekleştirildi. Metalografik karakterizasyon araştırmasında; optik mikroskop (OM), alan emisyonlu taramalı elektron mikroskobu (FESEM), enerji dağılımlı X-ışını spektroskopisi (EDX/EDS), X-ray difraksiyonu (XRD) analizleri gerçekleştirildi. Kaynaklı birleşim ve birleştirilen malzemelerin mekanik özelliklerini tespit etmek için Vickers mikrosertlik, eğme, Charpy V-Notch darbe, çekme testleri gerçekleştirildi. Optik incelemede P355GH ana metalin ortalama tane boyutu 5.13 ± 1 µm, 316L ana metalin ortalama tane boyutu ise 16.33 ± 5 µm olarak ölçülmüştür. XRD analizi sonucunda kaynak bölgesinin mikroyapısında delta ferrit fazı tespit edilmiştir. Vickers mikrosertlik değerleri, en yüksek kaynak merkezinde 268 ± 15 HV tespit edildi. 316L ana metalde 217.8 ± 12 HV, P355GH ana metaline ait sertlik değeri ise 195.7 ± 11 HV olarak ölçülmüştür. Çekme testinde, enine kaynak birleşiminde gözlemlenen en yüksek çekme dayanımı 593.92 ± 06 MPa değerindedir ve 316L bölgesinden kopma gerçekleşmiştir. Boyuna kaynak birleşiminde ise en yüksek çekme dayanımı 584.85 ± 07 MPa'dır. 316L çekme dayanımı 595.90 ± 08 MPa olarak ölçülürken, P355GH çekme dayanımı 601.49 ± 05 MPa olarak ölçülmüştür. Eğme testinde, eğme kuvvetleri 316L için 30.006 ± 8 kN P355GH için 36.324 ± 12 kN olarak tespit edildi. Enine ve boyuna kaynaklı numunelerde ise sırasıyla eğme kuvvetleri 34.331 ± 10 kN ve ise 32.966 ± 11 kN olarak ölçüldü. TIG kaynağı 316L ve P355GH metallerinin birleşiminde tokluk, yüksek plastik şekil değiştirme kabiliyeti, %101.10 oranında yüksek birleşim verimliliği gibi üstün özellikler gösterdi.

Abstract:
This thesis investigates the joining of high temperature and pressure resistant P355GH and austenitic stainless 316L steels by Tungsten inert gas (TIG) welding method in terms of microstructure, mechanical properties, and joint efficiency. Test plates were prepared and welded for the joining of two different metals by welding. Test specimens from the welded plates were cut by wire electrical discharge machining. Extensive tests were carried out for the weld zone, heat affected zones and base metals. In metallographic characterization research, optical microscope (OM), field emission scanning electron microscope (FESEM), energy dispersive X-ray spectroscopy (EDX/EDS), X-ray diffraction (XRD) analyzes were performed. Vickers microhardness, bending, Charpy V-Notch impact, tensile tests were performed to determine the mechanical properties of the welded joint and the joined materials. In the optical examination, the average grain size of the P355GH base metal was 5.13 ± 1 µm, and the mean grain size of the 316L base metal was 16.33 ± 5 µm. As a result of XRD analysis, delta ferrite phase was determined in the microstructure of the source region. Vickers microhardness values were determined as 268 ± 15 HV at the highest weld center. The hardness value of 316L base metal was 217.8 ± 12 HV, and the hardness value of P355GH base metal was measured as 195.7 ± 11 HV. In the tensile test, the highest tensile strength observed in the transverse weld joint was 593.96 ± 06 MPa and fracture occurred in the 316L region. In the longitudinal weld joint, the highest tensile strength is 584.85 ± 07 MPa. The tensile strength of 316L was measured as 595.90 ± 08 MPa, while the tensile strength of P355GH was measured as 601.49 ± 05 MPa. In the bending test, the bending forces were determined as 30.006 ± 8 kN for the 316L and 36.324 ± 12 kN for the P355GH. Bending forces were measured as 34.331 ± 10 kN and 32.966 ± 11 kN for transverse and longitudinal welded specimens, respectively. TIG weld metal showed superior properties such as toughness, high plastic deformation ability, high joint efficiency of 101.10% in the combination of 316L and P355GH metals.