Tersane Dergisi 57. Sayı (Temmuz-Ağustos 2018)

Tersane / Temmuz-Ağustos 2018 23 tersanedergisi.info 2. BORU GERILME ANALIZI 2.1. Boru Gerilmesinin Nedenleri Bir boru sisteminde boru gerilmesinin birçok nedeni vardır. En yaygın olanları ise ağırlık ve ısıl nedenlerdir. Bu iki sebep aynı zamanda ekipman nozullarındaki yüklerin en yaygın nedenidir. Ağırlık, borunun sarkmasına neden olur. Boru desteklerin uygun şekilde yerleştirilmesi ve tasarımı ve ağır yüklere özen gösterilmesi, ağırlık problemlerinin çoğunu karşılar. [1] Bir boru ısınırsa genişler. Boru genişledikçe ve uzadıkça ekipman bağlantı nozuluna karşı kuvvet uygular. Boru destekleri de borunun hareketini engeller. Bu ısıl büyü- menin sınırlanması, borunun sınırlandırılmamış kısmında farklı yönlerde sapmasına neden olur. Bu “doğal olmayan” sapma boruda ek strese neden olur. [1] Boru gerilmesi problemlerine en çok ilk iki tür sebep olur. Bunların haricinde boruya etki eden rüzgâr, bir boru sistemi üzerine büyük kuvvetler uygulayabilir. Aynı şekilde boru kodları, tesis için imalatçının depremlerden kaynaklanan yükleri dikkate almasını gerektirir. 2.2. Aşırı Boru Gerilmesinin Etkileri Stres mühendisinin karşılaştığı üç temel sorun var- dır. Bu üç problem, aşırı gerilimli boru bileşenleri, aşırı gerilme uygulanmış bağlantılar ve ekipman üzerindeki aşırı yüklenilmiş bağlantı nozullarıdır. Bu üç tip problem çoğunlukla boru hattı yerleşiminde değişikliklerin ana nedenleridir. Boru sistemleri, boru hareketleri ve desteklerin hare- ketlerini karşılayacak kadar esnek olmaması durumunda aşırı gerilim/ yorgunluğa bağlı akma, bağlantı noktala- rında sızıntı, borulardaki hareketlerden kaynaklı bağlantı teçhizatı üzerindeki tahrip edici yükler ve aşırı itme, boru desteklerinde kopmaya sebep olur [8]. Bir stres mühendisinin kaçındığı ilk şey, bir boru bile- şenindeki aşırı gerilmedir. Boru üzerine etki eden kuvvet miktarına bağlı olarak boru üzerinde değişim meydana gelir. Boru sapması ne kadar büyük olursa, boru malze- mesinde gerilme o kadar yüksek olur. Borudaki gerilme bir kez maksimuma ulaştığında, sapma kalıcı hale gelir ve sapmanın nedeni kaldırıldığında boru orijinal haline geri dönmeyecektir[1]. Bu olgu akma noktası olarak adlandırır ve kaçmak istenilen şey de budur. . Çalışma sırasında bir boru bileşeninde akma daya- nımından kaçmak için, stres mühendisi boru sisteminin düzenini ve boru destek yerleşimini değiştirir. Amacı, boru gerilmesini ANSI / ASME B31’de belirtilen sınırların altında tutmaktır[2]. 13480 v. b.) göre gerçekleştirir. Bu analizler hesaplanmış gerilmeleri, kod uygunluk gerilmelerini, eleman kuvvetle- rini ve momentleri ilgili koordinatlarda bulmak için sonlu elemanlar yöntemlerinden yararlanır. Bir boru sisteminde boru gerilmesinin birçok nedeni vardır. En yaygın olanları ise ağırlık ve ısıl nedenlerdir. Bu iki sebep aynı zamanda ekipman nozullarındaki yüklerin en yaygın nedenidir[1]. Stres mühendisinin karşılaştığı üç temel sorun var- dır. Bu üç problem, aşırı gerilimli boru bileşenleri, aşırı gerilme uygulanmış bağlantılar ve ekipman üzerindeki aşırı yüklenilmiş bağlantı nozullarıdır. Bu üç tip problem çoğunlukla boru hattı yerleşiminde değişikliklerin ana nedenleridir[1]. Boru sistemleri, boru hareketleri ve des- teklerin hareketlerini karşılayacak kadar esnek olmaması durumunda aşırı gerilim/ yorgunluğa bağlı akma, bağlantı noktalarında sızıntı, borulardaki hareketlerden kaynaklı bağlantı teçhizatı üzerindeki tahrip edici yükler ve aşırı itme, boru desteklerinde kopmaya sebep olur[8]. Boru devrelerinde gerilme analizi için farklı hesap- lama yöntemleri geliştirilmiştir. Bunlar, basitleştirilmiş yaklaşık hesaplama yöntemleri ve analitik hesaplama yöntemidir. Basitleştirilmiş hesap yöntemleri genellikle iki boyutlu (yani düzlemsel) sistemlerin hesaplanmasında kullanılır[5].Üç boyutlu basit birtakım konfigürasyonlar için de yaklaşık hesap yöntemleri geliştirilmiştir. Ancak karmaşık ve bilhassa branşmanlı sistemlerde analitik hesap yöntemine başvurmak gerekir. Bu hesap yöntemi çok uzun ve zahmetli olduğu için bu konuda bilgisayarlı çözümlere başvurulur. Bu çalışmada enerji gemisi üzerinde bulunan buhar türbini boru bağlantısı tasarımı ve boru tasarımının boru üzerindeki gerilmelere uygunluğu araştırılmıştır. Boru tasarımının boru üzerindeki gerilmeleri karşılayacak yapıda olmaması masraflı ve trajik kazalara sebep olabil- mektedir[1]. Bu sebeple mevcut tesis üzerindeki borulama için gerekli analizler yapılmış ve bu analizler sonuçlarına göre alternatif bir boru tasarımı da yapılıp analiz verileri karşılaştırılmıştır. Yapılan alternatif boru tasarımında boru üzerindeki gerilmeler istenilen seviyeye çekilmiş olsa da türbin bağlantısı üzerinde meydana gelen yükler istenilen değerleri bir miktar aştığı görülmektedir. Bu makalenin hazırlanmasında Mumbai Üniversite- sinde hazırlanan boru gerilme analizi raporu, GLA Üni- versitesinde hazırlanmış olan Proses boru tesisleri üzerine yapılmış bir makale çalışması, analiz kısmının hazırlanma- sında ise Çalık Enerji grubunun bir santral için hazırlamış olduğu yüksek güç buhar ve baypas hattı borulaması boru gerilme analizi raporu referans olarak merkez alınmıştır.