Çelik proses boru hatlarındaki kaynaklı bağlantılarda titreşime bağlı gerilme ve gerilme kontrolü
Vibration induced stress and stress control at welded joints in steel process pipelines
- Tez No: 930755
- Danışmanlar: PROF. DR. MUZAFFER ZEREN
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Metalurji Mühendisliği, Metallurgical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Kocaeli Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 144
Özet
Bu çalışma, endüstriyel tesislerde mekanik titreşimlerin çelik proses boru hatlarının kaynaklı bağlantılarında oluşturduğu gerilme ve yorulma kusurlarını incelemektedir. Özellikle küçük çaplı boru bağlantılarında (SBC) titreşimlerin neden olduğu mikro süreksizliklerin zamanla makro düzeyde yorulma çatlaklarına dönüştüğü gözlemlenmiştir. Araştırmada, düşük karbonlu manganlı ve nikel bazlı kaynak dolgu metallerinin mekanik titreşim koşulları altındaki performansı değerlendirilmiştir. Mangan, ferrit fazını stabilize ederek çeliğin mikro yapısını iyileştirirken, nikel ferrit tokluğunu artırarak yorulma dayanımını güçlendirmektedir. Nikel, çeliklerde austenit fazını stabilize eden bir elementtir ve düşük sıcaklıklarda çeliğin tokluğunu artırır. Ancak bu çalışmada, nikel bazlı kaynak dolgu metallerinin gerilme yönetiminde beklenen iyileşmeyi sağlamadığı ve mikro yapısal süreksizliklerin oluşumunu hızlandırdığı tespit edilmiştir. Aşırı nikel seviyeleri, çatlak ilerlemesini artırarak malzemenin yorulma dayanımını olumsuz etkilemiştir. Bu nedenle, nikelin kullanımı dikkatle optimize edilmelidir.Deneysel çalışmalar kapsamında rastgele mekanik titreşim testleri, tahribatsız muayene (NDT) ve mikroyapı analizleri gerçekleştirilmiş, gerilme konsantrasyonu ise sonlu elemanlar analizi (FEA) ile belirlenmiştir. Bulgular, nikel bazlı dolgu metallerinin yorulma dayanımını ve gerilme konsantrasyonunu azalttığını, manganlı dolgu malzemelerinin ise titreşim koşullarında etkili performans sergilediğini ortaya koymuştur. Ayrıca, mekanik titreşimlerin frekansı ve genliğinin yorulma hasarının oluşum hızını doğrudan etkilediği belirlenmiştir. Sonuç olarak, doğru dolgu malzemesi seçimi ve sonlu elemanlar analizinin bir arada kullanılmasıyla, titreşim kaynaklı yorulma hasarlarının kontrol altına alınabileceği gösterilmiştir. Bu çalışma, endüstriyel boru hatlarında yorulma dayanımını iyileştirmek adına metalurjik ve mekanik çözümlerin bir arada uygulanmasının önemini vurgulamaktadır.
Özet (Çeviri)
This study investigates the stress and fatigue defects caused by mechanical vibrations in welded joints of steel process pipelines in industrial facilities. It has been observed that vibrations, particularly in small-bore connections (SBC), lead to micro-discontinuities that eventually develop into macro-level fatigue cracks over time. The performance of low-carbon manganese-based and nickel-based welding filler metals under mechanical vibration conditions was evaluated. While manganese stabilizes the ferrite phase and improves the microstructure of steel, nickel increases ferrite toughness and enhances fatigue resistance. Nickel is an element that stabilizes the austenite phase in steels and improves toughness at low temperatures. However, in this study, it was found that nickel-based welding filler metals did not provide the expected improvement in stress management and accelerated the formation of microstructural discontinuities. Excessive nickel levels were observed to promote crack propagation, thereby adversely affecting the fatigue resistance of the material. Therefore, the use of nickel must be carefully optimized. As part of the experimental studies, random mechanical vibration tests, non-destructive testing (NDT), and microstructural analyses were conducted, while stress concentration was determined using finite element analysis (FEA). The findings revealed that nickel-based filler metals did not reduce fatigue resistance and stress concentration as expected, whereas manganese-based filler metals exhibited effective performance under vibration conditions. Additionally, the frequency and amplitude of mechanical vibrations were found to directly influence the rate of fatigue damage formation. In conclusion, it has been demonstrated that vibration-induced fatigue damage can be controlled through the combined use of appropriate filler metal selection and finite element analysis. This study emphasizes the importance of integrating metallurgical and mechanical solutions to improve fatigue resistance in industrial pipeline systems.
Benzer Tezler
- Yüksek mukavemetli düşük alaşımlı petrol boru çeliklerinin üretimi ve sıcak haddeleme proses optimizasyonu
Production and hot rolling process optimization of high strength low alloy line pipe steels
RAMAZAN TÜTÜK
Doktora
Türkçe
2020
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. EYÜP SABRİ KAYALI
- Deniz sularında kullanılan çelik malzemelerin slurry erozyon aşınma davranışının incelenmesi
Investigation of slurry erosion wear behavior of steel materials used in seawaters
ELİF SENA GÜR
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Makine MühendisliğiKonya Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. MEHMET BAĞCI
- Derin deniz deşarjı borularının dinamik yükler altındaki davranışı
Behavior of deep sea discharge pipes under dynamic loads
GÖKHAN SÜRÜCÜSOY
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AYFER ERKEN
- İki farklı metodla üretilen yapısal çelik profillerin mikroyapı ve mekanik özelliklerinin incelenmesi
Examination of microstructure and mechanical properties of structural steel profiles produced by two di̇fferent methods
MURAT DÖKMECİ
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Metalurji MühendisliğiDüzce Üniversitesiİmalat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SERKAN APAY
- Çelik dirsek boruların üretim prosesinin sonlu elemanlar analizi yöntemi ile modellenmesi ve üretim parametrelerinin optimizasyonu
Modeling of steel elbow manufacturing processes via finite element method and optimization of production parameters
ŞABAN SARAÇ
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Makine MühendisliğiMarmara ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA AY
DR. ÖĞR. ÜYESİ SELİM HARTOMACIOĞLU