API borularının kaynaklı birleştirmelerinde kaynak parametrelerinin Taguchi metodu ile optimizasyonu
Optimisation of the welding parameters of joints of API pipes with Taguchi method
Yazar: HAKAN ADA
Danışman: PROF. DR. CEMİL ÇETİNKAYA
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Metal Eğitimi Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2017
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering

Özet:
Yüksek işletme basınçları altında, petrol ve doğalgaz hat borularının performansına yönelik kalite ihtiyaçları ise her geçen gün daha da artmaktadır. Kullanılan çelik malzemenin türü, malzeme kalınlığı, uygulanacak kaynak yöntemi, bu kaynak yöntemine uygun ekipmanlar, kaynak metalinin kimyasal bileşimi ve mekanik özellikleri, ilave kaynak metali miktarı, kaynak hızı, kaynak yönü ve diğer kaynak parametreleri petrol ve doğalgaz hat borularının performansını etkileyen önemli faktörlerdir. Belirtilen bu faktörlerin tümü kaynak tasarımı çalışmalarının önemini vurgulamaktadır. Farklı yöntemler ve parametreler dâhilinde gerçekleşen kaynak işlemleri farklı performanslar ortaya koymaktadır. Yüksek basınç uygulamalarına güvenle cevap verilebilecek boruların üretilmesi ve boru hatlarının inşa edilmesinde gerekli kalite seviyesinin yakalanabilmesi için kaynak tekniğinin ve buna bağlı olarak kaynak parametreleri seçiminin doğru bir şekilde yapılması gerekmektedir. Ülkemizde boruların birleştirildiği yapım işlerinde, kaynak parametreleri ile malzemenin mekanik-kimyasal özellikleri ve kaynak dikişinde istenilen performans özellikleri (sertlik ve tokluk gibi) arasında bir ilişkinin kurulamadığı, kaynak parametrelerinin çoğu zaman deneme yanılma yöntemi ile belirlendiği görülmektedir. Kaynak tekniğinin doğru seçilememesi, ya gereksiz yönde fire verilmesine ya da belirli hataların farkına varılamamasına yol açmaktadır. Benzeri nedenlerden dolayı, kaynak güvenirliği kaynak hızının düşük tutulması ile sağlanmaya çalışılmakta, bu ise hem verimlilik ve hızın düşmesine, hem de maliyetlerin artmasına neden olmaktadır. Buradaki temel eksiklik, kaynak parametrelerinin seçimine yönelik sistematik bir yöntemin oluşturulamamasıdır. Bu çalışmada; yukarıda belirtilen eksikliklerin giderilmesine yönelik olarak petrol ve doğalgaz boru hatları için üretilen API 5L X65 kalitesindeki çelik boruların elektrik ark kaynağıyla kaynak işlemlerinin Taguchi metoduyla optimizasyonu yapılarak, kaynaklı birleştirmelerden optimum mekanik test sonuçları elde edilmesi planlanmıştır. Performans göstergesi olarak her bir kontrol yöntemine uygun girdi parametreleri (akım, kaynak yönü, elektrod türü) belirlenmiş ve çıktı olarak mekanik test sonuçları (akma-çekme dayanımı, çentik darbe dayanımı, sertlik) analiz edilmiştir. Elde edilen sonuçlara göre de boruların kaynaklı birleştirmeleri için gerekli optimizasyon sağlanmıştır.

Abstract:
The quality requirements for the performance of oil and natural gas line pipes increase under high operating pressures day by day. The type of used steel material, the thickness of material, the applied welding method, the suitable equipment for welding method, chemical composition and mechanical properties of welding metal, the amount of additional welding metal, the speed of welding, the direction of welding and other welding parameters are important factors that affect the performance of oil and natural gas line pipes. All of these factors emphasize the importance of welding design work. Welding processes, that are performed using different methods and parameters, exhibit different performances. The selections of welding technique and welding parameters are very important for both the production of suitable pipes for high pressure applications and the suitable quality level in the construction of pipelines. In our country, it is seen that there is no relationship between the welding parameters and the mechanical-chemical properties of the material and the performance characteristics of the weld seam (such as hardness and toughness) in construction where pipes are combined. So the welding parameters are often determined by trial and error method. The wrong selection of welding technique leads to faults. Due to similar reasons, reliability of welding is ensured by low welding speed. Accordingly, both the efficiency and speed reduce and cost increases. The basic deficiency is that there is no systematic method for selection of welding parameters. In this study; the investigation of optimum mechanical test results of API 5L X65 steel pipes, that are produced using electric arc welding by Taguchi method for oil and natural gas pipelines, is aimed. Input parameters (flow, the direction of welding, electrode type), which is suitable for each control method, are determined and the mechanical test results (yield-tensile strength, notch impact strength, hardness) are analyzed as output parameters. According to the obtained results, the optimization, that is required for welded joints of pipes, is provided.