Ön tavlamalı ve ön tavlamasız TIG kaynağı yapılan P91 ve P92 çelik boruların mikroyapı ve mekanik özelliklerinin karakterizasyonu

Abstract

Bu çalışmada, P91-P91 ve P91-92 sınıfı yüksek kromlu çelik borular 250°C'de ön tavlamalı ve ön tavlamasız şekilde argon gazlı koruyucu ortam kullanılarak TIG kaynak yöntemi ile birleştirilmiştir. Kaynak işlemleri aynı kaynak parametrelerinde alın kaynağı biçimde olmak üzere yapılmış ve tüm birleştirmelerde ilave metal olarak W Cr Mo 91 ilave tel kullanılmıştır. Kaynak sonrası ısıl işlem 750°C'de 2, 4, 6 ve 8 saat sürelerinde yapılmıştır. Kaynaklı birleştirmelerin kaynak bölgelerinin mikroyapı karakterizasyonu optik mikroskop, SEM ve XRD ile gerçekleştirilmiştir. Ayrıca kaynaklı birleştirmelerin dayanımlarını belirlemek için oda sıcaklığında eğme testi, sertlik testi ve çekme testi uygulanmıştır. P91-P91 kaynaklı bağlantıların (2 ve 6 saat PWHT) çekme numunelerinin kırık yüzeylerindeki çukurlardan noktasal EDS'ler alınmıştır.Yapılan çalışmalar sonucunda esas metal ve ITAB mikroyapılarının temperlenmiş martenzit fazını, kaynak metal mikroyapılarının temperlenmiş martenzit ve levha martenzit fazını içerdiği anlaşılmıştır. SEM ile karbürlerin yoğun olarak ilk östenit sınırları ve levha martenzit sınırları etrafında oluştuğu ve ayrıca seyrek olarak matriks içinde dağıldığı görülmüştür. 2 ve 6 saat PWHT uygulanan P91-P91 numunelerinde XRD analizi sonucu ön tavlamasız kaynaklı bağlantılarda M23C6, M7C3, V(CN), Mo2C karbürlerine ait piklere rastlanırken ön tavlamalı kaynaklı bağlantılarda M23C6 ve M7C3 karbürlerine ait pikler elde edilmiştir. Eğme testi sonucu kaynaklı bağlantıların esas metal ile kaynak metal arasından çatladığı gözlenmiştir. Sertlik testi sonucu tüm parametrelerde en düşük sertlik değerine ITAB'da rastlanılmıştır. Çekme testi sonrası malzemedeki kopmaların sünek olduğu anlaşılmış ve en yüksek çekme mukavemetine ön tavlamalı 2 saat PWHT uygulanmış P91-P92 numunesinde 742 MPa değeriyle rastlanılmıştır. 2 ve 6 saat PWHT uygulanan P91-P91 kaynaklı bağlantılara ait kırık yüzeylerin çukur bölgelerinden alınan noktasal EDS'lerde ön tavlamasız kaynaklı bağlantılarında Mo'ce zengin karbürlere rastlanırken ön tavlamalı numunelerde rastlanılmamıştır.

In this study, P91-P91 and P91-P92 type high chromium steel pipes were joined with TIG welding method under pre-heating at 250°C and no pre-heating conditions. The welding processes were carried using pure argon shielding gas. After weld operation the pipes were conducted on PWHT processes at 750 °C 2, 4, 6, and 8 hours. Welding processes were performed at the same welding parameters using W Cr Mo 91 as filler metal wire. Microstructural characterization of the welded samples were characterized by optical microscope, SEM and XRD. Also, in order to determine the strength of the welded joints bending, hardness and tensile tests were applied at room temperature. Dimples on the fracture surfaces of the P91-P91 (2 and 6 h PWHT) samples that were analysed by EDS.In conclusion, the microstructure of the base metal and HAZ was obtained tempered martensite. Weld metal was included columnar martensite and tempered martensite. SEM analysis indicated that the formation of carbides were intensely in the prior austenite and columnar martensite grain boundaries and rarely in the matrix. XRD result was showed that the non pre-heating welded joints had M23C6, M7C3, V(CN), Mo2C carbides but pre heating samples just only had M23C6 ve M7C3 carbides. Bend test was showed that welded joints cracked between base metal and weld metal areas. Tensile test results has been indicated that failures of the welded joints were ductile and pre heated P91-P92 samples (2 hours PWHT) had the highest tensile strenght of 742 MPa value. EDS investigations of the P91-P91 (2 and 6 h PWHT) fracture surfaces showed that non pre-heating welded joints had Mo rich carbides but pre-heating samples had not Mo rich carbides.