SA 387 grade 91 malzemenin çok pasolu alın kaynağında farklı ön ısı sıcaklıklarının kalıntı gerilmelere ve mekanik özelliklere etkisinin deneysel incelenmesi
Experimental investigation of the effects of various preheat temperatures on residual stresses and mechanical properties in multi-pass butt welding of SA 387 grade 91 material
Yazar: CİHAN ÇELİK
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ BAHADIR UYULGAN
Dokuz Eylül Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering

Özet:
Bu tezin amacı nükleer santral, termik santral ve rafineri ekipmanlarında kullanılan, yüksek sıcaklıkta yüksek basınca dayanıklı ve bu şartlarda yüksek korozyon dayancına sahip ASTM SA 387 Grade 91 Tip 2 çelik plaka numunelerine farklı ön ısı sıcaklıkları uygulayarak, ark kaynağı yöntemi ile çok pasolu alın kaynağı yapılması ve ön ısı sıcaklığı farkının 9Cr-1Mo içerikli yüksek sıcaklık ve yüksek basınç çeliğinin kaynağında oluşturduğu kalıntı gerilmelerin mekanik özelliklere ve mikroyapı değişimlerine etkisinin incelenmesidir. 
Süperkritik, ultra süper kritik termik santrallerin, yüksek sıcaklık ve basınç altında çalışan buhar kazanlarının ve nükleer santrallerin kurulumunda modifiye edilmiş 9Cr-1Mo çeliği yüksek sıcaklıkta yüksek basınca dayanıklı olması nedeniyle yaygın olarak kullanılan bir malzeme olup bu malzemelerin kaynağı için binlerce saatlik ön ısı uygulamaları gerçekleştirilmektedir. Elde edilen sonuçlar doğrultusunda modifiye edilmiş 9Cr-1Mo içeriğine sahip ASTM SA 387 Grade 91 Tip 2 çelik malzemesinin kaynağında optimum ön ısı sıcaklığının belirlenmesi amaçlanmış olup, bu sayede daha iyi kaynak özellikleri elde edilmesi ve fazla ön ısı uygulamasının önüne geçilerek daha az enerji sarfiyatı ile maliyetlerin azaltılması, kaynak sürelerinin azaltılarak iş yapım hızının arttırılması ve daha az ısıtma işlemi neticesinde daha az enerji sarfiyatı ile karbon ayak izinin azaltılmasına katkı sağlanması amaçlanmaktadır.  
Bu çalışmada, 16mm kalınlığındaki ASTM SA 387 Grade 91 Tip 2 çelik plaka numunelerine 150⁰C, 200⁰C ve 250⁰C ön ısı sıcaklıkları uygulanarak gaz tungsten ark kaynağı (GTAW) yöntemi ile çok pasolu alın kaynakları yapılmıştır. Farklı ön ısı sıcaklıkları neticesinde meydana gelen farklı soğuma hızları ile oluşan kalıntı gerilmelerin, gerilim giderme ısıl işlemi (PWHT) sonrasında giderilemeden kalan kısımlarının bıraktığı etki tahribatsız ve tahribatlı muayene yöntemleri ile incelenerek, kalıntı gerilmeler, mekanik özellikler ve mikro yapı arasındaki ilişki irdelenmiştir.
Anahtar kelimeler : Ön ısı, PWHT, kalıntı gerilme, GTAW, mekanik özellikler

Abstract:
The aim of this thesis is to perform multi-pass butt welding by arc welding method by applying different preheat temperatures to ASTM SA 387 Grade 91 Type 2 steel plate samples used in nuclear power plant, thermal power plant and refinery equipment, resistant to high pressure at high temperature and having high corrosion resistance under these conditions. and the effect of residual stresses created at the source of high temperature and high pressure steel with 9Cr-1Mo content on mechanical properties and microstructure changes.
Modified 9Cr-1Mo steel is a widely used material in the construction of supercritical, ultra-supercritical thermal power plants, steam boilers operating under high temperature with pressure and nuclear power plants due to its resistance to high pressure at high temperatures, and thousands of hours of pre-heat applications are carried out for the welding of these materials. In line with the results obtained, it was aimed to determine the optimum preheat temperature in the welding of ASTM SA 387 Grade 91 Type 2 steel material with modified 9Cr-1Mo content. It is aimed to reduce the carbon footprint by reducing the welding time, increasing the speed of work and reducing the carbon footprint with less energy consumption as a result of less heating processes.
In this study, multi-pass butt welds were made by gas tungsten arc welding (GTAW) method by applying 150⁰C, 200⁰C and 250⁰C preheat temperatures to 16mm thick ASTM SA 387 Grade 91 Type 2 steel plate samples. The effects of residual stresses, which are formed by different cooling rates as a result of different preheat temperatures, and the parts that remain unremoved after stress relieving heat treatment are examined by non-destructive and destructive testing methods, and the relationship between residual stresses, mechanical properties and microstructure is examined.
Keywords: Preheating, PWHT, residual stress, GTAW, Mechanical Properties