Dubleks paslanmaz çelik ve basınçlı kap çeliğinin tozaltı kaynak yöntemi ile birleştirilmesi ve birleştirmelerin mekanik/mikro yapı özelliklerinin araştırılması
Joining of dupllex stainless steel and pressure vessel steel through submerged arc welding and investigation of mechanical/microstructural properties of the joints
Yazar: HÜSEYİN KÜÇÜKÖNER
Danışman: PROF. DR. NİZAMETTİN KAHRAMAN
Karabük Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İmalat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering

Özet:
Bu çalışmada dubleks paslanmaz (AISI2205) çelik ve basınçlı kap (P355GH) çeliği tozaltı ark kaynak yöntemi ile kendi aralarında ve birbirleriyle alın kaynağı yapılarak birleştirilmiştir. Üç farklı birleştirme çiftinde de (AISI2205-AISI2205), P355GH-P355GH) ve (AISI2205-P355GH) 3.2 mm çapında ELOX UP 309L tozaltı kaynak teli ve Eliflux Bss- A tozaltı kaynak tozu kullanılmıştır. Tozaltı ark kaynak yöntemiyle birleştirilen bu malzemeler yüzey ve yüzey altı hatalarının tespit edilebilmesi için öncelikle tahribatsız muayene yöntemleriyle (gözle muayene, manyetik parçacık muayenesi, ultrasonik muayene ve radyografik muayene) test edilmiştir. Daha sonra kaynaklı numunelerin mekanik özelliklerini belirlemek için bir takım tahribatlı testler (çekme testi,  eğme testi,  darbe çentik testi,  sertlik testi) uygulanmıştır. Bunların yanında kaynak bölgesindeki yapısal değişimleri görebilmek için mikroyapı çalışması yapılmıştır.

Gözle muayenesi yapılan kaynaklı numunelerin tamamında herhangi bir kaynak hatasına (dikiş geometrisinde orantısızlık, kökte sarkma, yanma olukları, yüzeye açık süreksizlik vb.) rastlanmamıştır. Yapılan tahribatsız muayeneler (manyetik parçacık testi, ultrasonik test ve radyografik test) sonucunda kaynak bağlantılarında standartların izin vermediği hiçbir kaynak hatası (gaz boşlukları, çatlaklar, çekinti boşlukları, yetersiz nüfuziyet, ergime eksikliği vb.) tespit edilmemiştir.

Çekme testleri sonucunda AISI2205-AISI2205 birleştirmelerinde kopma kaynak metalinden, diğer birleştirmelerde ise P355GH ana malzemeden gerçekleşmiştir. Yapılan eğme testleri sonucunda tüm birleştirmelerde kaynak bölgesinde gözle görülebilir bir kaynak hatasına rastlanılmamıştır. Çentik darbe testleri sonucunda en yüksek tokluk değeri AISI2205 malzemenin ITAB'ında, en düşük tokluk değeri ise P355GH kaynak metalinde ölçülmüştür. Yapılan sertlik ölçümlerinde en yüksek sertlik değeri AISI2205 malzemenin ITAB'ında, en düşük sertlik ise P355GH ana malzemede ölçülmüştür. Mikroyapı çalışmaları sonucunda kaynak metalinin dentritik yapıda olduğu ve ana malzeme tarafında ergime sınırına bitişik bölgede tanelerin irileştiği görülmüştür.

Abstract:
In this study, AISI2205 duplex stainless steel and P355GH pressure vessel steel were joined with each other and between each other through submerged arc welding process as the butt welds. The ELOX UP 309L filler metal with a diameter 3,2 mm and the ElifluxBss-A weld flux were used for the three different joint couples (AISI2205-AISI2205, P355GH-P355GH and AISI2205-P355GH). In order to define surface and subsurface defects of these three couple different joints, they were subjected to nondestructive tests (visual inspection, magnetic particle test, ultrasonic inspection and radiographical test). A set of destructive tests (tensile test, bending test, impact toughness test and hardness test) also carried out in order to determine mechanical properties of the joints. Besides, to examine microstructure changes on the weld zone, microstructural studies were performed. 

As a result of visual inspection, no weld defects (irregular bead shape, irregular root form, under cut and discontinuity surface defects) were seen on all the joints. Similarly weld defects (gas porosities, macro cracks, shrinkage cavity, insufficient penetration and lack of fusion) with allowed standardized rules were not encountered with respect the nondestructive test results (magnetic particle test, ultrasonic test and radiographical test).

From the tensile test results, fracture was occurred on the weld metal of AISI2205 for the AISI2205-AISI2205 joint couples while for the other joint couples fracture were seen on the base metal of P355GH. There was no visible any weld defects on the weld zone of all the joints as a result of bending test. From the impact toughness test results, the highest toughness was obtained on the HAZ of AISI2205 whereas the lowest toughness was obtained on the weld metal of P355GH. With respect to microhardness test results, the highest microhardness measured at the HAZ of AISI2205 and the lowest microhardness measured at the base metal of P355GH. As a result of microstructure examines, the weld metal was dendritic and grain coarsening on the grains at the zone of adjacent to melting boundary was seen.