Destructive and Non-Destructive Examination of Joints Made by Submerged Arc Welding in Storage Tank Production

Year 2024, EARLY VIEW, 1 - 1

Yiğitcan Atılgan , Mehmet Serkan Yıldırım , Yakup Kaya

https://doi.org/10.2339/politeknik.1399878

Abstract

In the study, ASTM A36 steel materials were combined with submerged arc welding technique using different amperage values. Non-destructive magnetic particle (MT), liquid penetrant (SP), radiographic (RT) and ultrasonic (UT) examinations were applied to the joints. In addition, optical microscope, microhardness, bending, tensile and notch impact examinations were performed on the welded joints. As a result of RT and UT examinations, a lack of root penetration was detected in the welds made at 450 and 475 current values. In optical microscope examinations, it was determined that the regions formed by the HAZ-weld metal transition had a similar appearance for each ampere value. In micro hardness studies, hardness values are listed as weld metal, HAZ and main material, from high to low, respectively. As a consequence of the notch impact tests, it was seen that increasing the temperature increased the toughness value. It was determined that cracks and tears occurred as a consequence of the bending tests applied to the joints where 450 and 475 current values were used. In addition, ruptures occurred in the weld metal in the tensile tests applied to the joints made using 450 and 475 current values. In the joints made with other amperage values, rupture occurred in the main material.

Keywords

ASTM A36 steel, different amperage values, submerged arc welding, mechanical test

Depolama Tankı İmalatında Tozaltı Ark Kaynağı Uygulaması ve Kaynak Bölgesinin İncelenmesi

Abstract

Bu çalışmada, 10 mm kalınlığındaki ASTM A36 çeliği tozaltı ark kaynak yöntemiyle birleştirilmiştir. Farklı kaynak akımlarının kaynak bölgesine etkisi, tahribatsız ve tahribatlı muayene yöntemleriyle incelenmiştir. Kaynaklı birleştirmelerin tahribatsız incelemelerinde sıvı penetrant (SP), manyetik parçacık (MT), ultrasonik (UT) ve radyografik (RT) muayene yöntemleri kullanılmıştır. Kaynaklı birleştirmelerin makro-mikroyapı ve mekanik özelliklerini belirlemek için ise tahribatlı muayene yöntemlerinden optik mikroskop, mikrosertlik çalışmaları, çekme, eğme ve çentik darbe testleri uygulanmıştır. Tahribatsız muayene yöntemleri sonucunda; SP ve MT yöntemlerinde kaynak yüzeyinde herhangi bir süreksizliğe rastlanmamıştır. UT ve RT incelemelerinde ise 450 A ve 475 A kaynak akımında birleştirilen levhalarda kök nüfuziyet eksikliği gözlemlenmiştir. Tahribatlı muayene yöntemleri sonucunda; makroyapı incelemelerinde, 450 A ve 475 A kaynak akımlarında birleştirilen levhaların kök kaynaklarında eksik nüfuziyet gözlemlenmiştir. Mikroyapı incelemelerinde, kaynak metali-ITAB geçiş bölgelerinin birbirlerine benzer görüntüler sergilediği belirlenmiştir. Sertlik testlerinde sonucunda en yüksek sertlik değerleri, kaynak metalinden elde edilirken onu sırasıyla ITAB ve ana malzeme takip etmiştir. Çekme testleri sonucunda, 450 A ve 475 A kaynak akımlarında birleştirilen levhalarda kopma kaynak metalinde gerçekleşmiş diğer kaynak akımlarında ise kopma ana malzemede gerçekleşmiştir. Eğme testleri sonucunda, 450 A ve 475 A kaynak akımlarında birleştirilen levhalarda yırtılma ve çatlak tespit edilmiştir. Çentik darbe test sonuçları incelendiğinde, sıcaklık yükseldikçe tokluk değerlerinin arttığı tespit edilmiştir.

Keywords

ASTM A36 çeliği, farklı amper değerleri, tozaltı ark kaynağı, mekanik test

References

• [1] Internet A: https://en.wikipedia.org/wiki/A36_steel (2012).
• [2] Atılgan Y., “Depolama tankı imalatında tozaltı ark kaynağı uygulaması ve kaynak bölgesinin incelenmesi”, Master's Thesis, Karabük University Institute of Science and Technology, Karabük, 1-71, (2022).
• [3] Marquez-Herrera A., Saldana-Robles A., Zapata-Torres M., Reveles-Arredondo J.F. and Diosdado-De la Pena J.A., “Duplex surface treatment on ASTM A-36 steel by slide burnishing and powder pack boriding”, Materials Today Communications, 31, (2022).
• [4] Márquez-Herrera A., Fernandez-Muñoz J.L., Zapata-Torres M., Melendez-Lira M. and Cruz-Alcantar P., “Fe2B coating on ASTM A-36 steel surfaces and its evaluation of hardness and corrosion resistance”, Surface & Coatings Technology, 254:433–439, (2014).
• [5] Çetinkaya C., Taşçı S. and Ada H., 3Cr12 Ferritik Paslanmaz Çeliklerin Gaz Metal Ark Kaynağıyla Birleştirilmesinde İlave Tel Türünün Mikroyapı ve Mekanik Özelliklere Etkisinin Araştırılması”, Journal of Polytechnic, 26(4): 1651-1660, (2023).
• [6] Çetinkaya C., Akay A. and Özdemir U., “A comparative investigation into the impact of shop-primer coating on weldability of S235JR steel ysing MAG and SAW processes”, Journal of Polytechnic, 26(4): 1587-1600, (2023).
• [7] Yalçın F., Yıldırım M. S. ve Kaya Y., “Joining of pressure vessel steels using MAG welding method and ınvestigation of mechanical properties”, Journal of Polytechnic, *(*): *, (*).
• [8] Kaya Y., “An investigation of joinability of S235JR and S355JR construction steel by MAG welding method with cored wire electrode”, Journal of Polytechnic, 21(3): 597-602, (2018).
• [9] Harman M., Ada H. ve Çetinkaya C., “Determination of the effect of additional metal wire diameter on metallurgical and mechanical properties in TIG welding of QSTE 420TM steel”, Journal of Polytechnic, 23(3): 829-839, (2020)
• [10] Akhyar., Tamlicha A., Farhan A., Azwinur., Syukran., Fadhilah T. A., Firsa T., Ghazilla R. A. R., “Evaluation of welding distortion and hardness in the A36 steel plate joints using different cooling media”, Sustainability, 14: 1405, (2022).
• [11] Eisazadeha H., Achuthana A., Goldakb J. A., Aiduna D. K., “Effect of material properties and mechanical tensioning load on residual stress formation in GTA 304-A36 dissimilar weld”, Journal of Materials Processing Technology, 222: 344-355, (2015).
• [12] Thirunavukkarasu K., Kavimani V., Gopal P. M., “Effect of recycled flux over mechanical properties of A36 steel in submerged arc welding”, International Journal of Sustainable Engineering, 14: (6) 1962-1970, (2021).
• [13] Sharma H., Rajput B., Singh R. P., “A review paper on effect of input welding process parameters on structure and properties of weld in submerged arc welding process”, Materials Today: Proceedings, 26: 1931-1935, (2020).
• [14] Özkan E., “Kaynak sonrasi S355J2N yapı çeliğinde oluşan gerilmeleri gidermek için uygulanan ısıl işlemin etkilerinin tahribatli-tahribatsiz muayene yöntemleriyle belirlenmesi”, Master's Thesis, Tekirdağ Namık Kemal University Institute of Science and Technology, Tekirdağ, 1-80, (2019).
• [15] Akay A., “Farklı özellikteki malzemelerin tozaltı ark kaynak yöntemi ile birleştirilmesi ve birleştirmelerin tahribatli ve tahribatsiz muayenesi”, Master's Thesis, Karabük University Institute of Science and Technology, Karabük, 1-99, (2012).
• [16] Akay A., Kaya Y., Kahraman N.,“Farklı özellikteki malzemelerin tozaltı ark kaynak yöntemi ile birleştirilmesi ve birleştirmelerin tahribatli ve tahribatsiz muayenesi”, Sakarya University Journal of Science, 83-94, (2013).
• [17] Acar O., “Petrol depolama tanklarının imalatı montajı ve kaynaklı bağlantılarının tahribatsız muayenesi”, Master's Thesis, Sakarya University Institute of Science and Technology, Sakarya, 1-166, (2009).
• [18] Canlı A., “Östenitik paslanmaz çelik ve IF çeliğinin nokta direnç kaynak yöntemi ile birleştirilebilirliğinin incelenmesi”, Master's Thesis, Karabük University Institute of Science and Technology, Karabük, 1-78, (2017).
• [19] Canlı A., Yıldırım M. S., Kaya Y., “Tozaltı kaynak yöntemleriyle S355J2-P460 basınçlı kap çeliklerinin birleştirilebilirliğinin araştırılması” 2nd International Turkish World Engineering and Science Congress, November 7-10, Turkey, 809-816, (2019).
• [20] Eroğlu M., Aksoy M., “Enerji girişinin kaynak metali mikroyapısı ve mekanik özellikleri üzerine etkisi”, Science Days, Proceedings Book, Chamber of Mechanical Engineers, Denizli, 434-439, (1999).
• [21] Kaya Y., Kahraman N., Durgutlu A., Gülenç B., “Tozaltı ark kaynağı ile birleştirilen farklı kalınlıktaki grade A gemi saclarının mekanik özelliklerinin araştırılması”, e-Journal of New World Sciences Academy Engineering Sciences, 1A0088, 5 (2): 348-357 (2010).
• [22] Kılınçer S., “Düşük karbonlu çeliklerin tozaltı ark kaynak yöntemi ile kaynak edilebilirliğinin ve mekanik özelliklerinin incelenmesi”, Master's Thesis, Gazi University Institute of Science and Technology, Ankara,12-22, (1998).
• [23] Durgutlu A., Kahraman N., Gülenç B., “Tozaltı ark kaynağında kaynak tozunun mikroyapı ve mekanik özelliklere etkisinin incelenmesi”, The Journal of the Industrial Arts Education Faculty of Gazi University, 10 (11): 1-8, (2002).
• [24] Ada H., “Petrol ve doğalgaz boru hatları için üretilen boruların Tozaltı ve spiral kaynak yöntemiyle kaynaklanabilirliği ve mekanik özelliklerinin incelenmesi”, Master's Thesis Gazi University Institute of Science and Technology, Ankara,14-69, (2006).
• [25] Asarkaya M., “Gemi insasında kullanılan kaynak yöntemlerinin mekanik özelliklere etkisi”, Master's Thesis, Sakarya University Institute of Science and Technology, Sakarya, 54-86, (2006).
• [26] Kahraman N., Gülenç B. Durgutlu A., “Tozaltı ark kaynağı ile kaynaklanan düşük karbonlu çeliklerde serbest tel uzunluğunun mikroyapı ve mekanik özelliklere etkisinin araştırılması”, Gazi University Journal of Science, 18 (3): 473-480, (2005).
• [27] Usta M., “Birbirinden farklı kalın cidarlı basınçlı kaplarda kaynaklı bölgelerin TS 17020 uygunluğunun araştırılması”, Master's Thesis, Namık Kemal University Institute of Science and Technology, Tekirdağ,1-52, (2011).
• [28] Kurt K., “DH 36 gemi sacının farklı kaynak yöntemleri ile mekanik özelliklerinin incelenmesi”, Master's Thesis, Sakarya University Institute of Science and Technology, Sakarya,1-89, (2008).
• [29] Kaya Y., Canlı A., “Tozaltı ark kaynak yöntemiyle birleştirilen basınçlı kap çeliklerinin mikroyapı ve mekanik özelliklerinin incelenmesi” IV. International Symposium on Multidisciplinary Studies (ISMS), Paris/France 27-28 April, 67-78, (2018).
• [30] Çetinkaya C., “Düşük karbonlu çeliklerin tozaltı ark kaynak yöntemi ile kaynak edilebilirliği ve mekanik özelliklerinin incelenmesi”, Gazi University Journal of Science, 12 (2): 279-293, (1999).