Toz Altı Ark Kaynak Yöntemiyle Üretilen API 5L X70 Kalite Çelik Boruların Mikroyapı ve Mekanik Özellikleri

Bu çalışmada; API 5L X70 rulo sac malzemeler toz altı ark kaynak yöntemi ile birleştirilmiştir. Birleştirilen numunelerin makroyapı, mikroyapı ve mekanik özellikleri incelenmiştir. Mekanik özelliklerin belirlenebilmesi için numunelere çekme, sertlik, Charpy darbe ve eğme testleri uygulanmıştır. Makroyapı incelemeleri birleştirmede tam nüfuziyetin sağlandığını göstermiştir. Mikroyapı fotoğrafları kaynak metalinde farklı büyüklükte tane yapısının, ITAB'da iri taneli bölgede iri ve girift, şekilsiz tane yapısının, ince taneli bölgede ise homojen dağılımlı eş eksenel tane yapısının hâkim olduğunu göstermiştir. Çekme testleriyle kaynaklı birleştirilen numunelerin akma ve maksimum çekme dayanımı değerlerinin ana malzemeden daha yüksek olduğu belirlenmiştir. Sertlik testleri sonucuna göre en yüksek sertlik değerleri kaynak metalinde ölçülmüştür. Charpy darbe testleri en yüksek kırılma tokluğunun ana malzemede, en düşük kırılma tokluğunun ise kaynak metalinde olduğunu göstermiştir

Microstructure and Mechanical Properties of API 5L X70 Grade Steel Pipes Produced by Submerged Arc Welding Method

In this study, API 5L X70 steel roll materials welded via submerged arc welding technique (SAW). Macrostructure, microstructure and mechanical properties of welded samples were investigated. Tensile, hardness, Charpy impact and bending tests were performed to determine of mechanical properties. Macrostructure analyses showed that full penetration was achieved on welded parts. Microstructure images showed that fine grain structures were formed in weld metal, large, complex and amorphous grain structures were dominated in the coarse grain region, whereas homogeneously distributed coaxial grain structures were dominated in the fine grained region in HAZ. In addition, it was observed from tensile test that yield and maximum tensile strength values of welded parts were higher than the main metals. According to the hardness tests, the highest hardness values were measured on the weld metal. Charpy impact tests showed that the highest fracture toughness values were measured on the main material, the lowest fracture toughness values were measured on the welded metal

PDF

___

[1] Bai, Y., “Pipelines and Risers”, Elsevier, Oxford, UK, 2001.
[2] Baek, J.H., Kim, Y.P., Kim, K., Kim, C.M., Kim W.S. and Seok C.S., "Effects of pre-strain on the Mechanical Properties of API 5L X65 Pipe" Materials Science and Engineering(A), Cilt 527, 1473- 1479, 2010.
[3] Baek, J., Kima, Y., Kima, W., Koo, J., Seok, C., “Load bearing capacity of API X65 pipe with dent defect under internal pressure and in-plane bending”, Materials Science and Engineering A, Cilt 540, 70–82, 2012.
[4] Cosham, A., Hopkins, P., “The effect of dents in pipelines guidance in the pipeline defect assessment manual”, International Journal of Pressure Vessels and Piping, Cilt 81, 127– 139, 2004.
[5] Ada, H., Aksöz, S., Fındık, T., Çetinkaya, C., Bostan, B. and Candan, İ., “The investigation of effect of welding process on the microstructure and mechanical properties of API 5L X65 steel welded with gas metal arc welding method”, 4th International Conference on Welding Technologies and Exhibition, Gaziantep, 674 – 683, 11-13 Mayıs 2016.
[6] Aksöz, S., Ada, H., Fındık, T., Çetinkaya, C., Bostan, B. and Candan, İ., “The investigation of effect of welding process on the microstructure and mechanical properties of API 5L X65 steel welded with electric arc welding method”, 4th International Conference on Welding Technologies and Exhibition, Gaziantep, 684 – 693, 11-13 Mayıs 2016.
[7] API Specifications 5L, “Specifications for Line Pipe”. 45th Edition, American Petroleum Institute, USA, 2012.
[8] Hashemi, S.H., "Strength - hardness statistical correllation in API X65 steel", Mater. Sci. Eng. A, Cit 528 : 1648–1655, 2011.
[9] Hashemi, S.H., Mohammadyani, D., “Characterisation of weldmenthardness, impactenergyandmicrostructure in API X65 steel”, Int. J. Pressure Vessels Piping, Cilt 98 : 8–15, 2012.
[10] Rakhshkhorshid, M., Hashemi, S.H., “Experimental study of hot deformation behavior in API X65 steel”, Materials Science & Engineering A, Cilt 573 :37–44, 2013.
[11] Bajicand, N.V. Šijaki-Žeravi, “The analysis of change of structural and mechanical properties of welded joints of microalloyed Nb/V steel grade by changing the composition of filler material”, Internat. Conf. On Welding, Belgrade, 2003.
[12] Bajic, N., Sijacki-Zeravcic, V., Rakin, M., and Kovacevic, K., “Structure optimization of weld metal and HAZ in microalloyed high strength steel welded joints”, Yucomat 2005, Herceg Novi, (ISBN: 86- 80321-08-7), pp. 193–200, 2005.
[13] Radovic, A., Bajic, N., and Grabulov, V., “Specific quality of the weld metal of welded joints of finegrained microalloyed steels”, Zavarivanje 96, 61–72, Belgrade, 1996.
[14] Ada, H. "Petrol ve doğalgaz boru hatları için üretilen boruların toz altı ve spiral kaynak yöntemiyle kaynaklanabilirliği ve mekanik özelliklerinin incelenmesi", Yüksek Lisans Tezi, Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, 2006.
[15] Migahed, M.A., Al-Sabagh, A.M., Khamis, E.A., Zaki, E.G., “Quantum Chemical calculations, synthesis and corrosion inhibition efficiency of ethoxylated- [2- (2 - {2 - [2- (2 –benzen esulfonylaminoethylamino) - ethylamino] - ethylamino} - ethylamino) - ethyl] -4 - alkyl benzenesulfonamide on API X65 steel surface under H2S environment”, Journal of Molecular Liquids, 212 : 360–371, 2015.
[16] Rani, Amitha, B.E. and Basu, Bharathibai, J., “Green corrosion inhibitors - an overview”, Technical Report, National Aerospace Laboratories, Bangalore, India, 2009.
[17] Kaya, Y., Kahraman, N., Durgutlu, A., Gülenç, B., “Toz altı ark kaynağı ile birleştirilen farklı kalınlıktaki Grade A gemi saclarının mekanik özelliklerinin araştırılması”, J. New World Sci. Acad. Eng. Sci., Cilt 5, Sayı 2, 348-357, 2010.
[18] Çetinkaya, C., “Orta karbonlu çeliklerin toz altı ark kaynak yöntemi ile kaynak edilebilirliği ve mekanik özelliklerin incelenmesi”, Politeknik Dergisi, Cilt 1, Sayı 3-4, 61-67, 1998.
[19] Alizadeh, M., Bordbar, S., “The influence of microstructure on the protective properties of the corrosion product layer generated on the welded API X70 steel in chloride solution”, Corrosion Science, Cilt 70, 170–179, 2013.
[20] Kahraman, N., Gülenç, B., Durgutlu, A., “Toz altı ark kaynağı ile kaynaklanan düşük karbonlu çeliklerde serbest tel uzunluğunun mikroyapı ve mekanik özelliklere olan etkisinin araştırılması”, Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi, Cilt 18, Sayı 3, 473-480, 2005.
[21] Deniz, A, “Çeliklerde Tane Boyutunun Ultrasonik Yöntemle İncelenmesi”, Doktora Tezi, Afyon Kocatepe Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, 40, Ağustos, 2012.
[22] Kara, R., “Tane Boyutunun HMK Kafesli Metallerin Temel Mekanik Özelliklerine Etkisi”, Yüksek lisans Tezi, Afyon Kocatepe Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Afyon, 2005.
[23] Chen, S., Daehn, G.S., Vivek, A., Liu, B., Hansen, S.R., Huang, J. and Lin, S., “Interfacial microstructures and mechanical property of vaporizing foil actuator welding of aluminum alloy to steel”, Materials Science & Engineering A, Cilt 659, 12–21, 2016.
[24] Bilmes, P.D., Solari, M., Llorente, C.L. “Characteristics and effects of austenite resulting from tempering of 13Cr–NiMo martensitic steel weld metals. Materials Charac., Cilt 46, Sayı 4, 285–296, 2001.
[25] Thibault, D., et al., “Reformed austenite transformation during fatigue crack propagation of 13%Cr– 4%Ni stainless steel”, Mater. Sci. Eng. A, Cilt 528, No 21, 6519–6526, 2011.
[26] Özer, A., Aksöz, S., Ada, H., Candan, İ., “Investigation of Metallurgical and Mechanical Properties of Welded Region of API 5L X80 Steel Merged By Electric Arc Welding Method”, 2nd International Multidisciplinary Congress of Eurasia, Odessa, 333-338, 11-13 Temmuz, 2016.
[27] Ada, H., Aksöz, S., Özer, A., Candan İ., "Investigation Of Metallurgical And Mechanical Properties Of Welded Region Of API 5L X80 Steel Merged By Submerged Arc Welding Method", ICAT 2016 International Conference On Advances Technology and Science, Konya, 1195 - 1199, 1-3 Eylül, 2016.
[28] Ada, H., Aksöz, S., Fındık, T., Çetinkaya, C., Gülsün, M., “Tozaltı Kaynak Yöntemiyle Birleştirilen Petrol ve Doğalgaz Borularının Mikroyapi ve Mekanik Özelliklerinin İncelenmesi”, Politeknik Dergisi, Cilt 19, No 3, 275-282, 2016.
[29] Ada, H., Aksöz, S., Özer, A., “Investigation of Metallurgical and Mechanical Properties of Welded Region of API 5L X80 Steel Merged By Gas Metal Arc Welding Method”, 2nd International Multidisciplinary Congress of Eurasia, , Odessa, 158 - 164, 11-13 Temmuz, 2016.
[30] Eroğlu, M, Aksoy, M, “15Mo3 Çeliğinin Kaynağında Enerji Girişinin Kaynak Bölgesinin Mîkroyapısı ve Mekanik Özelliklerine Etkisi”, Kaynak Teknolojisi 2. Ulusal Kongresi, 31-40, 11-14 Kasım, 1999.