Su altı kaynak yöntemi ile birleştirilen düşük karbonlu çelik malzemelerin tahribatlı ve tahribatsız muayenesi
Destructive and non-destructive testing of the low carbon steels joined by underwater welding
Yazar: ZAHİT ÇOLAK
Danışman: PROF. DR. NİZAMETTİN KAHRAMAN
Karabük Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İmalat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2018
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering
Dizin: Düşük karbonlu çelik = Low carbon steel

Özet:
Üç tarafı denizler ile çevrili olan ülkemizde off-shore uygulamalarında her türlü imalat ve tamiratın gerekliliği bir gerçektir. Bu çalışmada, off-shore uygulamalarında sıklıkla kullanılan Grade AH36 gemi sacı atmosferik şartlarda ve su altında katlamalı farklı derinliklerde örtülü elektrodla ark kaynak yöntemi kullanılarak birleştirilmiştir. Su altında yapılan birleştirmelerde E 6013 rutil örtü tipli elektrod bantla kaplanmak suretiyle kullanılmıştır. Ayrıca 8 metre derinlik için ithal olarak temin edilen özel sualtı kaynak elektrodu (UW-CS-2/E7014) kullanılmıştır. Kaynaklı numuneler ilk olarak gözle muayene edilmiş, devamında tahribatsız muayeneye (sıvı penetrant, ultrasonik muayene ve radyografik test) tabi tutulmuşlardır. Kaynaklı birleştirmelerin mekanik özelliklerini belirlemek için çekme testi, eğme testi ve çentik darbe testi yapılmıştır. Kaynak bölgesinde meydana gelen yapısal dönüşümleri gözlemlemek için mikroyapı çalışmaları, ayrıca kaynak bölgesinde sertlik taraması yapılmıştır. 
Su altında farklı derinliklerde birleştirilen kaynaklı numunelere yapılan tahribatsız muayene sonucunda kaynak yüzeyinde ve pasolar arasında cüruf kalıntısı, gaz boşluğu, yanma olukları, nüfuziyet azlığı gibi hatalara rastlanılmıştır. 

Çekme testleri sonucunda, atmosferik şartlarda birleştirilen numunelerde kopma ITAB'da, su altında birleştirilen numunelerin tamamında kaynak metalinde meydana gelmiştir. Eğme testleri sonucunda, derinlik farkı arttıkça kaynak metalinde oluşan kalıntı, gaz boşlukları vb. gibi hatalardan dolayı belirli açılardan sonra olumsuz sonuçlanmıştır. 

Çentik darbe test sonuçlarına göre, atmosferik şartlarda birleştirilen numunenin su altı farklı derinliklerde birleştirilenlere göre daha iyi tokluk dayanımına sahip oldukları görülmüştür. Yapılan sertlik testleri sonucunda, en yüksek sertlik değerleri kaynak metalinden ölçülürken onu sırasıyla ısının tesiri altında kalan bölge (ITAB) ve ana malzeme takip etmektedir. Mikroyapı incelemelerinde kaynak metalinin dentritik yapıda olduğu, ITAB'da ana malzemenin hadde yapısının bozulduğu ve bu bölgede kısmen tanelerin irileştiği görülmüştür.

Abstract:
Requirements of manufacturing and repairing process in off-shore applications in our country surrounded on three sides by sea is a real. In this study, Grade AH36 steel ship plates frequently used for off shore applications were joined at both the atmospheric conditions and underwater at different depths through shielded metal arc welding process. Isolated rutile electrodes conforming to E6013 standard were used in welding process performed at underwater. Besides, the welding electrode (UW-CS-2/E7014) imported peculiarly in order to utilize for the depth of 8 m. The welded specimens firstly subjected to visual inspection and this were followed by a set of non-destructive tests (liquid penetration test, ultrasonic and radiographic test). Tensile, bending, impact toughness tests were also carried out in order to determine the mechanical properties of the welded joints. Microstructural examines were performed to observe the structural transformation and hardness tests were conducted on the weld zones.
 
Non-destructive test results showed that the specimens joined underwater had not weld defect such as slag remains on the weld surface and between the pass, gas porosities, grooves and the lack of penetration.

It was seen from the tensile test results that the specimens joined underwater fractured within the weld metal while the specimens joined at atmospheric conditions fractured within the HAZ (Heat Affected Zone). According to the bending test results, when the difference of depth increased, the tests resulted in negative at some angles due to defects like remains, gas porosities etc. on the weld metal.

With respect to impact toughness tests, the specimens welded at atmospheric conditions presented better toughness than the others welded at underwater.  The maximum hardness value was measured from the weld metal and this was followed by the HAZ and base metal sequentially. Microstructure evolutions showed that structures of the weld metals were dendritic, rolled structure of the base metal in the HAZ was destroyed and partial grains growth were seen in this section.