Soğuk şekillendirmeye uygun yüksek mukavemetli çelik malzeme ile LPG tüpü imalatında tozaltı kaynak parametrelerinin dikiş kalitesine etkilerinin incelenmesi
Investigation of the effects of submerged arc welding parameters on the weld bead quality in manufacturing of LPG cylinder to be manufactured from high strength and cold formable steel
Yazar: UĞUR NUHOĞLU
Danışman: DOÇ. DR. TOLGA MERT ; DOÇ. DR. MUSTAFA TÜMER
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı / İmal Usulleri Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Ark kaynağı = Arc welding ; Düşük alaşım çeliği = Low alloy steel ; LPG = Liquefied petroleum gas ; Soğuk şekillendirme = Cold forming ; Tahribatsız muayene = Nondestructive inspection

Özet:
S460MC, minimum akma dayanımı 460 MPa olan yüksek mukavemetli düşük alaşımlı bir yapı çeliğidir. Bu çalışmada, LPG tüpünün ağırlığını azaltmak amacıyla, geleneksel LPG tüp çelikleri yerine hammadde olarak S460MC çeliği kullanılmıştır. TS EN 14140'a göre tasarlanan ve imal edilen iki parçalı LPG tüpünün silindirik gövde cidar kalınlığı 1,50 mm olarak belirlenmiştir. Tüplerin çevresel kaynağında tozaltı ark kaynağı yöntemi kullanılmıştır. Kaynak yönteminin tozaltı ark kaynağı olarak belirlenmesinde yüksek verimlilik, derin nüfuziyet ve mükemmel yüzey kalitesi gibi birçok faktör etkendir. Kaynak sarf malzemelerinin (tel, toz) ve kaynak parametrelerinin (amper, voltaj, kaynak ilerleme hızı) seçimi ve optimizasyonu bu çalışmanın öncelikli odak noktalarıdır. Parametre optimizasyonu için klasik deneysel tasarım yöntemi kullanılmıştır ve bu doğrultuda deney planı oluşturulmuştur. İlk olarak, kaynak parametrelerini doğrulamak amacıyla ilgili standartlara uygun olarak kaynak dikişlerine görsel ve radyografik (X-ışını) muayeneler yapılmıştır. Sarf malzeme ve kaynak parametresi seçimlerinin mekanik özelliklere ve mikroyapıya etkilerini incelemek ve standartların gereksinimlerini sağlamak amacıyla deney numuneleri hazırlanarak; çekme deneyi, eğme deneyi, makro inceleme, mikro sertlik ölçme deneyi ve OM ile mikro görüntüleme deneyleri yapılmıştır. İmalatı tamamlanan numunelere ise patlatma-hacimsel genleşme ve basınçla yorulma deneyleri uygulanmıştır. Tahribatsız ve tahribatlı deneyler neticesinde doğrulanan kaynak parametreleri ile sarf malzeme seçimlerinin kaynak dikişi kalitesine olan etkileri ortaya konulmuştur. Kaynak teli içeriğindeki Molibden elementi, kaynak dikişinin çekme dayanımını arttırmış ve kaynak metalindeki sertlik değerlerini yükseltmiştir. Mekanik değerlerdeki iyileşmeler, Mo elementinin mikroyapıdaki tane inceltici etkisine dayandırılarak desteklenmiştir.

Abstract:
S460MC is a high strength low alloy structural steel which has minimum yield strength of 460 MPa. In this study, S460MC steel was used as a raw material instead of the conventional LPG cylinder steels in order to reduce the weight of the LPG cylinder. The cylindrical body wall thickness of the two-piece LPG cylinder, designed and manufactured in accordance with TS EN 14140, was determined as 1.50 mm. Submerged arc welding method was used for circumferential welding of the LPG cylinders. Many factors such as high efficiency, deep penetration and excellent surface quality are important in determining the welding method as submerged arc welding. Selection and optimization of welding consumables (wire, flux) and welding parameters (current, voltage, travel speed) are the primary focus of this study. The classical design of experiment method was used for parameter optimization and test plan was created accordingly. Initially, visual and radiographic (X-ray) tests of the weld beads were performed in accordance with the relevant standards to verify the welding parameters. In order to analyze the effects of consumable and welding parameter selections on mechanical properties and microstructure and to fulfill the requirements of the standards, test specimens were prepared; tensile test, bend test, macroscopic examination, microhardness testing, microscopic examination in the OM were performed. Bursting-volumetric expansion and pressure fatigue tests were carried out the specimens whose production were completed. Welding parameters verified as a result of non-destructive and destructive tests and the effects of consumable selections on the quality of the weld bead were revealed. Molybdenum element in the welding wire increased the tensile strength and the hardness values in the weld metal. Improvements in mechanical values were supported based on the grain-refining effect of Mo element in microstructure.