Bor u hatl arı nda t aşı yı cı bor u seçi mi genel de t aşı yı cı akı şkanı n ci nsi ne ve i şl et me para metrel eri ne göre yapılırken, coğrafi şartlara, ikli m koşulları na, akışkanı n fi zi ksel özelli kl eri ne bakıl arak boru siste mi seçi mi yapıl makt adır. Di zayn aşa ması nda yapıl an bu seçi m, i kli m şartları nı n coğrafyaya bağlı ol arak getirebileceği ı sı kaybı ve kazancı, dış et kenl er gi bi akışa pr obl e m yarat abilecek dur uml ar i çi n t edbir alı nması içi ndir. Bor u sist e mi ol arak genel de, dı ş kapl amalı çı pl ak bor u siste mleri, kl asi k izol ayon sist e mleri ve yeni t eknol oji ön i zol asyonl u bor u sist e mleri kull anılma kt adır.
5. 1 Çı pl ak Boru Si ste mleri
Taşı nan akı şkanı n fi zi ksel şartları nı n bul unduğu coğrafya ve i kli m şartları açısı ndan bor u hattı işleti mi, yani akı ş i çi n her hangi bir dur uş veya enerji kaybı t ehli kesi ol uşt ur mayacağı düşünülen sist e mler genel de çelik bor u ve üzeri ne çeşitli kapl a mal ar yapıl arak mont e edili p ol uşt urul urlar. Çı pl ak boru sist e mleri nde en öne mli konul ar, dı ş kor ozyon, dı ş kapla ma mal ze mesi ve bi rleştiril mesi, dış et kenlere karşı dayanı klı klı k ve akı şkanı kor uyabil me gi bi konul ar dır.
Çı pl ak ol arak adl andırılan bor u siste mleri, genel de akı şı n i kli m şartları ndan, t oprak üst ü veya gö mül ü siste m ol sa dahi, et kilenmeyeceği dur uml arda t erci h edil mekt edir. Aksi t akdir de, i kli m şartları bor u i çi nde t aşı nan ürünl er i çi n, kı ş döne ml erinde don ma ve yaz döne ml eri nde güneş ı şı nı mı veya t oprak sı caklı ğı et kisi il e sı caklı k, bası nç artışı gi bi işl et mede karşılaşılabilecek dur uml ar me ydana getirebil mekt edir. Bu ti p dur uml ara karşı çı pl ak bor u sist mleri genelde akı şkan i çi n hi çbir kor u ma sağl a ma makt adır. Her hangi bir i zol asyon veya refakat sist e mi ol madı ğı ndan ı sı kaybı veya kazancı ci ddi boyutl arda ol abil mekt e ve operasyon açısı ndan t ehli kel er ol uşabil mekt edir. Ayrı ca eğer t aşı nan akı şkanın ı sı enerji her hangi bir pr osest e kull anılacaksa, bu bakı mdan da bir enerji kaybı meydana gel mekt edir.
Bu bor u siste mleri nde genel de çeli k bor u üst üne, t oprak altı na gö mül en kı sı mlar da direk ol arak t oprağa gö mül ebil meyi sağl ayan ve kor ozyona karşı da kor u ma ol uşt uran dı ş kapl a mal ar kull anıl makt adır. Yer üst ü kı sı mlarda, kapl a mal ı bor ul ar kull anıl maya deva m edilebileceği gi bi, anti pas boya ve gal vani z saç gi ydir me yönt e mleri de kull anılabil mekt edir. Genel ol arak dı ş kapl a ma mal ze mesi olarak PVC ve HDPE kull anıl makt adır. Daha birçok dı ş kapl a ma mal ze mesi mevcutt ur ancak ekono mi kli ği ve dayanı klılı kl arı dol ayısı yl a genel de bu i ki mal ze me ve hatt a çoğunl ukl a t oprak altı ndaki uzun ö mr ü ve koru ma özelli kl eri dol ayı sıyl a HDPE terci h edil mekt edir. Toprak altı na gö mül en kı sı mlar da eğer dı ş kapl a ma, yani ceket birleşi m yerl eri sı zdır maz şekil de yapıl abili yorsa genel de kat odi k kor uma i hti yacı ol ma makt adır. Ancak yi ne de kat odi k kor uma uygul anabil mekt edir. Yer üst ü kı sı mlarda da yağan yağmur veya kar et kisi ile bor u dı ş çeperi nde biri ken ne m eğer kor uma yoksa kor ozyona neden ol makt a ve za manla deli nmel ere yol açabilme kt edir. Toprağa gö mül ü veya yer üst ü kı sı mlarda uygul anan dı ş kapl a manı n en öne mli nokt ası birleştir me yerl eri dir. Eğer kat odi k kor uma yapıl ma mı şsa veya anti pas gi bi her hangi bir kor u ma yoksa, dı ş kapl a madaki kesi ntil er veya bi rl eşi m yeri ndeki aşı nmal ar za manl a kor ozyona sebep ol makt adır. Bu nedenl e genel ol arak birleşi m yerl eri nde, ceket mal ze mesi nde manşonl ar kull anıl makt a ve sı zdır mazlı k sağl an maya çalışıl makt adır.
Bu si st e ml er de bahsedil di ği üzere dı ş çevreden gelebil ecek sı caklı k deği şiml eri ne, ı sı kazanç veya kayı pl arı na karşı her hangi bir kor uma sağl anmakt adır. Bu yüzden bu ti p deği şi mleri n ol mayacağı coğrafyl arda veya akı şkanı n bu ti p değşi mlerden kol ay kol ay et kil en meyeceği sist e ml er de t erci h edil mektedirl er. Ayrı ca dı şt an gel ebil ecek fizi ksel darbel er veya et kiler de çı pl ak bor ul u sisteml er de hasara yol açabilme kt edir. Bor u ve ceket mal ze mesi arası ndaki yapı ş ma ve çeki m özelli kl eri ısıl deği şi mler et ki si il e ol uşabil ecek geril mel eri n yol açtı ğı uza ma veya çek mel er açı sı ndan çok öne mli dir. Eğer aradaki yapışkanlı k i yi ise bor u ve kapl a ma beraber haraket et mekt edir. Bu da gö mül ü kı sı mlarda t oprakl a ol an sürt ünmede dol ayı bi r kı sı m uza mayı sı nırla makt adır. Isıl geril mel er i çi n esnekli k t asarı m şekilleri daha önce böl üm 3. 2’de bahsedilen dizayn şekilleri ile aynı dır.
5. 2 Kl asi k Ġzol asyonl u Boru Si ste mleri
Bor u hatları nda t aşı nan akışkanı n, hattı n geçti ği i kli me ve coğrafyaya bağlı ol arak, dı ş sı caklı k deği şi mleri nden, ı sı kayı pl arı ndan veya kazançl arı ndan dol ayı fi zi ksel ve ter modi na mi k özelli kl erindeki deği ş mel er, işlet me açısı ndan çeşitli şekillerde aksa ma ve pr obl e mlere yol açıyorsa, bu dur umda hatta i zol asyonl u siste mlerden kl asi k izol asyon uygul a ması yapıl abil mekt edir. Di zayn aşa ması nda belirl enenen i zol ayon ti pi, mal ze mesi ve ceket kapl a ması i çi n opersayon sı caklı ğı na gör e belirl e me yapıl makt adır.
Kl asi k i zol asyonl u siste ml er de, uygul anacak i zol asyon ve ceket ti pini, i şl et me sı caklı kl arı, çevresel sı caklı k ve ı sıl şartlar, fi ziksel çevre ve varsa özel dur u ml ar belirl e mekt edir[ 16]. Genel ol arak i şl et me sı caklı k ar alı ğı, yer üst ü ve yer altı sı caklı k koşulları ile birli kt e alı narak i zol asyon mal zemesi ti pi ne ve kalı nlı ğı na karar veril mekt edir. Ayrı ca hattı n geçti ği böl gel erde çevreden ı sı kazancı ol up ol madı ğı, bunl arı n i şl et me açısı ndan pr obl e m ol uşt urup ol uşt ur madı ğı da di kkat e alı nma kt adır. Bu bil giler ışı ğı nda i zol asyon kalı nlı ğı seçimi , mali yet ve enerji gi derleri opti mizasyonu il e belirlen mekt edir. Tabi bu opti mizasyonda ek krit erler, çevr e şartları ndan ve fizi ksel etkil erden kor un ma gi bi konul ar da ol abil mekt dir.
Bor u hatl arı nda kl asi k i zol asyonl u sist e mlerde, genel de don ma veya aşırı ısı kazancı dol ayısı yl a yapıl an i zolasyon i çi n, ca m yünü, t aş yünü, polisitren köpük gi bi izol asyon mal ze mel eri kull anıl makt adır. Bu mal ze me seçi mindeki öne mli bi r husus izoalsyon mal ze mesi ni n i çeri ği ni n hi çbir şekil de met al t aşı yı cı bor u il e et kil eşi me gir me mesi dir[17]. İzol asyon mal ze mel eri ayrı ca ı sıl il et kenli k kat sayıl arı, i şl et me sı caklı ğı ndaki ö mür ve perfor mansl arı da seçi m i çi n göz önünde bul undur ul an en öne mli kriterlerdir.
Ceket mal ze mesi ol arak da genel de al umi nyu m veya gal vani z saç t erci h edil mekt edir. Zira bunl arı n uygul anması kol aydır ve bakı m ve onarı m i çi n kol ay erişebilirli k sağl a makt adırlar.
Kl asi k i zol asyonl u sisteml er met al t aşı yı cı bor u üzeri ne anti pas boya, onun üzeri ne bor u ti pi i zol asyon mal ze mesi uygul a ması ve en dı şt a ceket kapl a ması ndan ol uş makt adırlar. Bu uygul a ma sırası ndaki öne mli husus ceketi n izol asyon
mal ze mesi ni ne m girişi nden kor uybil mesi dir[ 18]. Taşı yı cı bor u, i zol asyon ve ceket arası nda mü mkün ol duğu kadar boşl uk kal ma ması na di kkat edil mekt edir. Zi ra kal an boşl uk mutl aka hava t arafı ndan dol dur ul makt a ve soğuk haval ar da buradaki ne m yoğuşarak izol asyon mal ze mesi ne ve çeli k bor uya zarar verebil mekt edir.
Dı ş kor ozyona karşı ta m kor u ma sağl mayan bu sist e m direk ol arak t oprağa gö mül e medi ği nden, bet on kanal i çi nde t oprak altı uygul ması yapıl makt adır. Bet on kanal gal eri şekli nde yapıl makt a ve gerekti ği nde bakı m ve onarım i mkanı sağl a makt adır. Yer üst üne konstrüksi yonu çı pl ak bor ul u siste m gi bi yapıl abil mekt edir. Bor u dest ekl er ve sabit nokt alar gerekli yerl erde i zolsyon kesili p, met al bor uya bağl anmakt adır. Bu da ısı köpüsü oluşu muna i mkan sağl a makt adır. Kl asi k i zol asyonl u si ste ml er de genel de karşılaşıl an pr obl e m, ceket mal ze mesi sı zdır maz ol madı ğı i çi n i çeri ye giren ne mdir. Hem i zol asyon mal ze mesi içi n, he m de çeli k bor u i çi n bu dur um yapı sal zararlara yol aç makt adır. Ör nek ol arak poli üret an izol asyon mal ze mesi, ne m al dı ğı za man ı sı il et kenli k kat sayı sı 14- 19 kat art makt adır[19]. İzol asyonl arı n gör düğü bu zarar he m ı sı kayı p veya kazançları na yol aç makt a, bu da i şl et me açı sı ndan pr obl e m ol uşt urabil mekt edir. Ayrı ca i zol asyon mal ze mesi bakı m ve onarı m masrafl arı da ci ddi ekono mi k ol arak i şl et me pr obl e mi hali ne gel mebil mekt edir. Aynı şekil de, i çeri ye penetre eden ne m çeli k bor u dı ş kor ozyonuna sebep ol makt a ve za manl a bor ul arı n dı şt an deli nme ol ayı gerçekl eşebil mekt edir.
Kl asi k i zol asyonl u sist eml er de i hti yaç duyul duğu t akdirde refakat siste ml eri de kull anılabil mekt edir. Genl ede bakır bor ul ar i çinden geçirilen kapalı devre sı cak akışkan i st e mleri sayesinde hattı n sürekli ısıt ması gerçekl eştiril mekt edir. Bur adaki öne mli husus, refakat bor usunun her noktada t aşı yı cı bor uya t e ması nı n sağl anabil mesi dir.
Ter mal uza mal ar karşısında kl asi k i zol asyonl u siste mlerde, akışkan t aşı yan bor u izol asyon i çerisi nde haraket et mekt e ve uza mal ar veya kı sal mal ar i çi n bölü m 3. 2’ de anl atılan di zayn tedbirleri yl e çözü m uygul anmakt adır.
Kl asi k i zol asyonl u si st eml er dı şt an gel ebil ecek yükl ere karşı pek f azla dayanı klı sist e ml er değil dirl er. Yer üst ü si st e ml er de, her hangi bir sebepl e ol uşabil ecek
dar bel er veya kar yükl eri ceketi ve i zol asyonl arı ezebil mekt e, bu nokt ada kaybol an ısıl kor uma dol ayısı yl a bakı m onarı m i hti yacı doğabil mekt edir.
5. 3 Ön- Ġzol asyonl u Si ste mler
Ön i zol asyonl u sist e mler, i zol asyon gerektiren bor u hattı pr oj el eri nde, yüksek izol asyon kalitesi, mukava met, ısıl perfor mans ve esnekli k sağl ayan, i zolasyonu ve ceket kapl a ması fabri kasyon ol arak yapılı p sahada t ek i şl e mle birleştirilen bor u ve fitti ngsl erden ol uşan siste ml er dir. Bu sist e mleri n en büyük avant ajı, i zolasyon ve ceket kapl a ması nı n fabrika ort a mı nda yapılı p, birleşi m yeri kitleri, j oi ntler vasıtası yl a sahada t a ma men sı zdır maz bir si st e m hali ne getiril miş ol arak, uzun ö mürl eri boyunca bakı m mali yeti meydana getir meden ve özelli kl eri kor uyarak hi z met sağl amal arı dır. Özelli kl e dı ş et kilerden kor un ması ve ı sıl değişi mlerden et kilenmeni n azalt ması gereken bor u hatları nda bu sist e m güvenl e kull anıl abil mekt edir. Bu sist emi n veri mli çalış ma aralı ğı -200 0
C- 315 0C’ dir.
Ön i zol asyonl u bor ul ar içi n EN253, fitti ngsl er i çi n EN448, vanal ar i çi n EN488 ve j oi ntler i çi n EN489 st andartları kull anıl makt adır. Taşı yı cı bor u, i zol asyon ve ceket özellli kl eri bu st andartlar da t anı mlan makt a ve hangi sı caklı k aralı kl arında hangi ö mürl ere sahi p ol dukl arı veril mekt edir. İzol asyon mal ze mesi poli üret an, çekirdek yoğunl uğu 60 kg/ m³ i çin - 20º C da 0. 022 W/ mK ve +50º C da 0. 027 W/ mK ı sıl ilet kenli k kat sayıl arı na sahi ptir. Ho moj en poli üret an ( PUR) köpük - 200 º C’ den +140º C’ ye kadar büt ün sı caklı k aralı kl arı nda 30 yıl süre il e e mni yetle kull anı ma dayanı klı dır[20].
Bu bor u sist e mi nde borul ar ve fitti ngsl er ön izol asyonl udur. Özelli kle yer altı böl üml erde kesi nli kl e i zol eli dirsek ve t-fitti ngl er kull anılırken, yer üst ünde ür üne bağlı ol arak dönüşl erde esnekli k sağl a ması açısından açı ya bağı mlı ol maksı zı n j oi nt denil en i zol asyon kitleriyl e i zol asyon ve ceket kapl a ması yapıl abil mektedir. Ceket rengi dı ş kull anı mda utravi yol e ı şı nl arı nı geçir meyen si yah ve gri renkt e olabil mekt e ve hatta özel tekni kl erle boyanabil mekt edir.
Ön i zol asyonl u bor ul ar, i çt e akışkan t aşı yı cı çeli k veya i st e bağlı ol arak deği ştirebilen t aşı yı cı borul ar, onun üst ünde – 200 0
C, +1400C arası sadece poli üret an ve +140 0C- 315 0C arası t aş yünü ve poli üret an i zol asyon, en en dı şt a HDPE ceket
kapl a madan ol uşan sandvi ç di zayna sahi ptir. Şekil 5. 1’de gör ül en ön i zol asyonl u bor u ve fitti ngsl eri n t oprak altı nda ve üst ünde ol uşan geril mel er karşı göst er di kl eri tepkiler izol asyon çeşi di ne göre farklılı kl ar göst erme kt edir.
Şekil 5. 1 Ön İzol asyonl u Bor ul ar[21]
Bu si st e mlerdeki ı sı kaybı, kl asi k i zol asyonl u siste ml ere göre yakl aşı k ortal a ma %40 daha az ol makt adır. Ayrıca i zol asyon PUR köpük t aşı yı cı bor uya ve cekete mekani k ol arak baskı yaptı ğı ndan dol ayı arada hava boşl ukl arı kal ma makt a, izol asyonun dı şarı dan ne m al ması önl enmekt edir. Bor ul ar ve fitti ngsl er dı ş dar bel ere karşı dayanı klı dır. Ceket ve PUR köpük, dı ş dar bel er, topr ak yükü gi bi çeşitli yükl ere karşı dayanı klı dır. Bu sist e mler de yer üst ü kı sı mlarda t aşı yı cı mesnetler HDPE ceket üzeri ne mont e edil mekt e ve çeli k bor uyl a her hangi bir t e mas ol madı ğı ndan her hangi bir ısı köpr üsü ol uş ma makt adır. İzol asyon fabri kada yapıl dı ğı ndan mont aj süresi çok kı sa ol makt a ve işlet me, bakı m masrafları da son derece az ol makt adır
Ön i zol asyonl u bor ul ar direk ol arak t oprak altı na gö mül ebil mekt edir. Aynı bor u ve fitti ngl er yer üst ünde deva m ederek bor u hattı nın t a ma mı nı ol uşt ur makt adır. Toprak altı nda ve üst ünde ı sıl geril me ve uza mal ar karşı göst erdi kl eri t epkiler farklı ol makt a ayrı ca sıcaklı k aralı ğı na göre de değiş mekt edir.
Sadece poli üret an i zol asyon siste mler bağlı sist e mler ol arak bili nmekt edir. Bu sist e ml er +1400C ‘ ye kadar kull anılan bor u ve fitti ngsl erden ol uş makt adır. Bunl ar t oprak altı na soğuk mont aj, ön geril meli mont aj, özel ön geril meli mont aj ve genl eş me el e manlı mont aj ol arak bili nen t ekni klerle gö mül ebil mekt edir[22]. Soğuk mont aj yönt e mi nde, boru ve fitti ngsl er hi çbir genl eş me el e manı kon ma dan mont e edil mekt e ve kanal kapan makt adır. Bağlı si st e m ol duğundan bor u hattı nın belirli bi r
uzunl ukt aki kıs mı, t oprakl a ol an sürt ünmeden dol ayı sabit kal makt a, uzun hattı n dirsek dönüşl eri ne belirli mesafel erde uza mal ar meydana gel mekt edir. Uzun böl üme nazaran çok az ol an bu böl üml eri n uza mal arı, dirsek böl gel eri nde önceden hesapl anan uz mal ara göre konul an poli üret an köpükl erle absor be edil mekt edir. Bu tekni k, ort a m ve akı şkan sı caklı k far kı 130 0C’ ye kadar ol an sist e ml er de kull anılabil mekt edir. Ön geril meli siste mde bor ul ar yi ne genl eş me el e manl arı ol madan bi rl eştiril mekte ve üstl eri t oprakl a ört ül mekt edir. Yer üst ü kı sı ml ara bağl anmadan önce ön ı sıt ma uygul anarak ser best uçt a belirli bir uza ma sağl an makt a ve bu i şl e m t ekrar edil erek ser best uçl ar birleştiril mekt edi r. Dol ayısı yl a operasyon esnası ndaki uza mal ar ve ısıl geril mel er azaltıl mış ol makt adır. Di ğer yönt emde i se bir seferli k genl eş me el e manı ko mpansat örler kull anıl makt a ve il k operasyon s onrası bu el e manl ar alı narak hattı n çalış ması sağl anmaktadır. En son yönt e mde o mega çe mberl eri veya ko mpnsat örler kull anılarak hatl ardaki uza mal ar alı nmakt adır. Yer üst ündeki geril mel er i çi n t edbirler aynen böl ü m 3. 2’de anl atılan met odl arla aynı dır. Ancak şekil 5. 2 ‘ de görül düğü gi bi, t aşı yı cı mesnet yüzeyi il e ceket arası ndaki sürt ünme dol ayısı yl a uzamal ar, çı pl ak bor u siste mleri ne göre daha az ol makt adır.
Şekil 5. 2 Ön İzol asyonl u Sadece PUR İzol asyonl u Yer Üst ü Si st e m[ 21]
Daha yüksek sı caklı klar i çi n kull anılan t aşyünü artı poli üret an i zol asyonl u sist e ml er de, bor u ve fitti nsl eri n i çi nde dı ş yükl ere karşı dayanı m sağl ayan ve taşyününün PUR bası ncı yl a ezil mesi ni önl eyen pasl anmaz çeli k mer kezl e me el manl arı bul un makt adır. Bu mer kezl e me el e manl ar çeli k bor u il e ceket arası nda bul un makt adır. Bu sist eml eri n t oprak altı nda ve üst ünde ı sıl genl eş mel er et kisi il e