ĠSTANBUL TEKNĠ K ÜNĠ VERSĠ TESĠ FEN BĠ LĠ MLERĠ ENSTĠ TÜS Ü
BORU HATLARI NDA GÜNEġ IġI NI MI ETKĠ SĠ Ġ LE MEYDANA GELEN BASI NÇ ARTI ġI NI N DEĞĠ ġĠ K
BORU SĠ STE MLERĠ NDE Ġ NCELENMESĠ
YÜKSEK LĠ SANS TEZĠ Ma k. Müh. Vol kan VARAL
(503011024)
MAYI S 2004
Tezi n Enstit üye Veril diği Tari h : 26 Nisan 2004 Tezi n Savunul duğu Tari h : 21 Mayı s 2004
Tez Danı Ģ manı : Prof Dr. Taner ÖZKAYNAK Di ğer Jüri Üyel eri Prof. Dr. Sali m ÖZÇELEBĠ(Ġ. Ü.)
ÖNS ÖZ
Günü müzde akı şkan nakli yesi nde, yüksek t aşı ma kapasitel eri yl e bor u hatları, dünya üzeri nde çok yaygı n ol arak kull anıl makt adır. Çok ekono mi k ve sürekli t aşı ma sağl ayan bor u hatları bugün akı şkanl arı n kaynakl arı ndan i hti yaç duyulan yerl ere güvenli bir bi çi mde t aşın ması nı sağl a makt adır. Belirli st andart ve kodl ara uygun tasarlanı p i nşa edil en bor u hatları nda, i şl etme şartları di zayn i çi n belirleyi ci ol makt adır. Ancak arı za veya dur uş anl arı nda bor u hatl arı nı n belirli böl ü ml eri i çi n farklı dur uml ar meydana gel ebil mekt edir. Bu çalış ma yapılırken, böyl e duruml ar dan biri i ncel enmiş ve sonuçları ort aya konul maya çalışıl mıştır. Amaç ol arak da, gerçek işlet me şartları nda ort aya çı kabil ecek bu dur u m i çi n, operat örlere t eorisi veril miş bir kaynak ol uşt ur mak hedeflenmiştir.
Bu çalış mada bana sürekli yol göst eren, dest ekl eyen t ez danı ş manı m Pr of . Dr. Taner ÖZKAYNAK’ a, bil gileri ni her za man beni mle payl aşan ar kadaşı m Ma k. Yük. Müh. Gökhan BALI K’ a, dest eği ni hi çbir za man esirgeme yen İ pek GÜNEY’ e, ail e me, Mak. Yük. Müh. Necati ARI KAN’ a ve çalış ma mda yar dı mcı ol an t üm arkadaşl arı ma t eşekkür ü borç biliri m,
Ġ ÇĠ NDEKĠ LER
ÖNS ÖZ ii
KI SALT MALAR i v
TABLO LĠ STESĠ v
ġEKĠ L LĠ STESĠ vi
SE MBOL LĠ STESĠ vii
ÖZET i x
SUMMARY xi
1. GĠ RĠ ġ 1
2. DAHA ÖNCE YAPI L MI ġ ÇALI ġ MALAR 5
3. BORU HATLARI TAS ARI MI 7
3. 1 Genel Tasarı m Te mel leri 7
3. 2 Bor u Hatl arı Tasarı mı 12
3. 3 Su ve Fuel Oil Bor u Hatl arı İçi n Bazı Belirgi n Tasarı m Özelli kl eri 22
4. BORU HATLARI NDA ĠġLET ME VE BAKI M 27
5. BORU HATLARI NDA KULLANI LAN BORU SĠ STE MLERĠ 31
5. 1 Çı pl ak Bor u Siste mleri 31
5. 2 Klasi k İzol asyonl u Bor u Sist e mleri 33
5. 3 Ön-İzol asyonl u Sist eml er 35
6. GÜNEġ IġI NI MI YLA MEYDANA GELEN BASI NÇ ARTI ġI NI N
Ġ NCELENMESĠ 40
6. 1 Pr obl e mi n Tanıtıl ması 40
6. 2 Mat e mati ksel Modelle me ve Bil gi sayar Pr ogr amı Kodl arı 41
6. 3 Sonuçl ar 54
KAYNAKLAR 61
KI SALT MALAR
AS ME : The Ameri can Soci et y of Mechani cal Engi neers ANSI : Ameri can Nati onal St andar ds Inst ut ut e
I SO : Int er nati onal St andar di zati on Or gani zati on
PE : Pol yet hyl ene
HDPE : Hi gh Densit y Pol yet hylene PFD : Pr ocess Fl ow Di agra m
P &I D : Pi pi ng and I nstrument ati on Di agra m SCADA : Super vi sor y Contr ol and Dat a Acqui siti on PVC : Pol yvi nil cl or ur
PUR : Pol yuret hane
SN : Sabit Nokt a
SCH : Schedul e
TABLO LĠ STESĠ
Sayf a No
Tabl o 3. 1 Kull anı ma Göre Su Hı zl arı . . . 23
Tabl o 3. 2 Er ozyona Göre Aza mi Su Hı zl arı . . . 23
Tabl o 6. 1 Denkl e ml er ile Pr ogra mı n Bazı Not asyon Eşl eş mel eri . . . 46
ġEKĠ L LĠ STESĠ
Sayf a No
Şekil 3. 1 Bor u Hattı Proje Tasarı m Krit erleri . . . 12
Şekil 3. 2 Su Taşı yan Boru Hattı . . . 24
Şekil 3. 3 Fuel Oil Bor u Hattı . . . 25
Şekil 5. 1 Ön İzol asyonl u Bor ul ar . . . 36
Şekil 5. 2 Ön İzol asyonl u Sadece PUR İzol asyonl u Yer Üst ü Siste m . . . 37
Şekil 5. 3 Ön İzol asyonl u PUR ve Taş Yünü İzol asyonl u Yer Üst ü Siste m . . . 38
Şekil 5. 4 Ön İzol asyonl u PUR ve Taş Yünü İzol asyonl u Yer Altı Siste m . . . 38
Şekil 5. 5 Joi nt Mont ajı . . . 39
Şekil 6. 1 Modell enen Boru Hattı Böl ümü( Çı pl ak Si st e m) . . . 42
Şekil 6. 2 Modell enen Boru Hattı Böl ümü(İzol asyonl u Siste m) . . . 42
Şekil 6. 3 Bor u Yüzeyi Tarafı ndan Yut ul an Isı Akısı(Ih) . . . 54
Şekil 6. 4 Çı pl ak Bor u Siste mi Sı caklı k Değerl eri-Su . . . 55
Şekil 6. 5 Ön-İzol asyonl u Bor u Sist e mi Sı caklı k Değerl eri-Su . . . 55
Şekil 6. 6 Klasi k İzol asyonl u Bor u Siste mi Sı caklık Değerl eri-Su . . . 56
Şekil 6. 7 Çı pl ak Bor u Siste mi Sı caklı k Değerl eri-Fuel Oil . . . 56
Şekil 6. 8 Ön-İzol asyonl u Bor u Sist e mi Sı caklı k Değerl eri-Fuel Oil . . . 57
Şekil 6. 9 Klasi k İzol asyonl u Bor u Siste mi Sı caklık Değerl eri-Fuel Oil . . . 57
Şekil 6. 10 Bası nç Artışı (dP)- Su . . . 58
Şekil 6. 11 Bası nç Artışı (dP)- Fuel Oil . . . 58
Şekil 6. 12 Bası nç Artışı (dP)- Çı pl ak Bor u Siste mi . . . 59
Şekil 6. 13 Bası nç Artışı (dP)- Ön-İzol asyonl u Bor u Siste mi . . . 59
SE MBOL LĠ STESĠ
A : Alan
a : Ampi ri k Sabit cA : Akı şkan Özgül Isısı
cB : Bor u Özgül Isısı
CC : Bul utl an ma Or anı
CH W : Hazen- Willia ms Kat syısı
cs : Ses Hı zı
D : Bor u Çapı
d : Gö mül me Deri nli ği Df : Tasarı m Fakt ör ü
E : El astisit e Modül ü
f : Sürt ün me Fakt ör ü g : Yer çeki mi i vmesi
H : Yer Altı Yer Üst ü Bor u Eksenl eri Uzaklı ğı h1 : Bor u Dışı Taşı nı m Kat sayı sı
h2 : Bor u İçi Taşı nı m Kat sayı sı
Hs : Si st e m Enerjisi
I0 : Güneş Sabiti
Ih : Yüzey Tarafı ndan Yut ulan Güneş Işı n mı
k : Isı İl eti m kat sayı sı
kT : Topr ak Isı İl eti m Kat sayı sı
L : Bor u Uzunl uğu
L0 : Yer Altı ve Yer Üst ü Topl a m Bor u Uzunl uğu
L1 : Yer Üst ü Kısı m Uzunl uğu
L2 : Yer Altı Kısı m Uzunl uğu
mi : Hava Kütl esi
n : Yılı n İçi ndeki günün Sayı sı Pi l : İşl et me Bası ncı
r0 : Bor u Yarı çapı
t : Za man
TB : Yer Üst ü Bor u Yüzey Sıcaklı ğı
tw : Bor u Et Kalı nlı ğı
v : Akı şkan Hı zı
V0 : Yer Üst ü+Yer Altı Boru Hac mi Topl a mı
V1 : Yer Üst ü Kısı m Bor u Hac mi
V2 : Yer Altı Kısı m Bor u Hac mi
w : Saat Açı sı
Wy : Kaynak Fakt ör ü
β : Isıl Genl eş me Kat sayısı
β'
: Sı kı ştırılabil me Kat sayısı δ : Dekli nasyon Açı sı
μ : Sürt ün me Kat sayı sı ν : Poi sson Or anı
ρ : Yoğunl uk
ζ1 : Hoop Geril mesi
ζ2 : Eksenel Geril me
ζAL : İzi n Veril en Aza mi Geril me
ζf : Sürt ün me Geril mesi ζT : Isıl Geril me Ф : Enl e m Δh : Si st e m Enerji Kaybı ΔL : Eksenel Artış ΔP, dP : Bası nç Artışı Δr : Radyal Artış
ΔT : Topr ak Altı Denge Sı caklı k Far kı
ΔTA : Akı şkan Sı caklı k Far kı
ΔTB : Bor u Sı caklı k Farkı
ΔTf : Sı caklı k Far kı
ΔV : Haci m Far kı
ΔT : Topr ak Altı Denge Sı caklı ğı
TB : Yer Üst ü Akı şkan Yüzey Sı caklı ğı
TA : Yer Üst ü Akı şkan Sı caklı ğı
TH : Dış Hava Sı caklı ğı
TT : Topr ak Sı caklı ğı
α : Bor u Yüzeyi Yut ma Katsayı sı α e : Isıl Genl eş me Kat sayı sı
Ġ NDĠ SLER i : İç o : Dış c : Ceket I : Isıl B : Bor u A : Akı şkan Ġ Z : İzol asyon TY : Taş Yünü
BORU HATLARI NDA GÜNEġ RADYAS YONU ETKĠ SĠ Ġ LE MEYDANA GELEN BASI NÇ ARTIġI NI N DEĞĠ ġĠ K BORU SĠSTE MLERĠ NDE
Ġ NCELENMESĠ
ÖZET
Bor u hatları dünyanun her t arafı nda deği şi k akışkanl arı, güvenilir ve uzun ser vis avant ajları yl a, kaynakl ardan kull anı m yerl eri ne t aşı makt adırlar. Büyük mi kt arl arda akışkan bor u hatları yl a sürekli koşull arda uzun mesafel er boyunca t aşı nabil mekt edir. Bor u hatl arı nı n t asarı m ve i nşaatları, ul usl ararası st andar di zasyon or ganizasyonl arı tarafı ndan belirlenmiş kod ve st andartlar kull anılarak yapıl makt adır. Ma lze mel eri n seçi mi de yi ne bu kod ve st andartlara göre yapıl makt adır.
Di zaynda, işl et me bası ncı, sı caklı ğı, akışkan özelli kl eri, konstrüksi yon özelli kl eri, çevre koşull arı, coğrafi koşullar, i kli m koşulları ve i şl et me, bakı m koşulları para metrel eri di kkat e alın makt adır. Büt ün bu para metrel er, bor u mazl e mesi ni, bor u siste mi ni ve işlet meyi et kile mekt edir.
Bor u hatları, i kli m şartları ve akı şkana bağlı olarak çı pl ak veya i zol asyonl u bor u siste mleri ol arak i nşa edilebilirler. Eğer bor u hattı r ot ası yazı n çok sı cak ve kı şı n çok soğuk ol an sert i kli mlerden geçi yorsa hattı, sı caklık deği şi mleri nden, ı sı kazancı veya kayı pl arı ndan kor umak i çi n i zol asyon uygul anması gerekebil mekt edir. İzol asyonl u siste mler ön-i zol asyonl u bor u siste mleri veya kl asi k i zol asyonl u bor u si st e mleri şekli nde ol abil mekt edir.
Bor u hatları nı n çoğu, yer altı ve yer üst ü sist e mleri n beraber yer al dı ğı böl ü ml er den ol uş makt adır. Genel de yer üst ü kı sı mlar, gö mül ü kı sı mlara göre uzunl uk olarak daha az yer al makt adırlar. Nor mal i şl et me şartları nda güneş ı şı nı mı dol ayısı yl a meydana gel en ı sı kazancı her hangi bir pr obl e m yar at ma makt adır. Ancak eğer hatta bir dur uş veya bakı m varsa akı şkan i ki kes me vanası arası nda st ati k kal makt adır. Bu dur uml ar da yer üst ü kı sı mlarda güneş radyasyonu et kisi il e meydana gel en ı sı kazancı, sı caklı k ve basınç artışı na yol aç makt adır. Sı caklı k ve bası nçt aki bu artış ileti m yol uyl a gö mül ü kı sı mları da et kil e mekt edir. Bası nç artışı mal ze me l i mitl eri ne ul aşabil mekt e ve siste me zarar verebil mekt edir.
Bu çalış mada, bor u hatları nda güneş ı şı nı mıyl a ısı kazancı dur umuna ilişki n t eori k çözü m gerçekl eştiril miş ve sonuçl ar çı pl ak, ön-izol asyonl u ve kl asi k i zol asyonl u siste mler i çi n ort aya kon muşt ur. İzol asyonl u ve çı pl ak bor u siste mleri içi n za mana bağlı diferansi yel denkl eml eri çöz mek i çi n Fortran 90 il e bir pr ogra m yazıl mıştır. Bu pr ogr mda za mana bağlı enerji denkl e mleri ni n çözü mü i çi n sonl u farkl ar yönt e mi kull anıl mıştır.
Sonuçl ar, çı pl ak bor u sist e mi nde, gün i çi nde güneş ı şı nı mına bağlı basınç artışı nı n işlet me bası ncı na bağlı olarak li mitlere ul aşabil di ği ni göst er mekt edir. Ön-i zol asyonl u siste mde akışkan, yüksek i zol asyon kalitesi sayesi nde sı caklı k ve bası nç artışı ndan kor un makt adır. Kl asi k i zol asyonl u sist e m de, ön i zol asyonl u sist e me nazaran az ol makl a birli kt e akışkanı sı caklı k ve bası nç değişiml eri ne karşı korumakt adır.
I NVESTI GATI ON OF PRESS URE I NCREASE I N PI PELI NES CAUSED BY S OLAR RADI ATI ON FOR DI FFERENT PI PE SYSTE MS
SUMMARY
Pi peli nes carr y different me di as f or m s our ces t o usage areas all over t he worl d wi t h t he r eli abl e and l ong servi ce advant ages. Huge amount of fl ui ds can be t ransferred for l ong di st ances wit h pi peli nes i n st eady st at e conditi ons. Desi gn and constr ucti on of pi peli nes are carri ed out by means of st andar ds and codes whi ch ar e s pecifi ed by i nt er nati onal st andar d organi zati ons. Mat eri als are al so sel ect ed accor di ng t o t hese st andar ds and codes.
In t he desi gn of pi peli ne, s o me par a met ers are t aken i nt o consi derati on li ke oper ati ng te mper at ure, pr essure, fl ui d pr operti es, constructi on possi biliti es, envi ron ment al conditi ons, geogr aphi cal conditi ons, a mbi ent conditi ons and operati on and mai nt enance conditi ons. Al l t hese par a met ers affect t he desi gn of pi peline s yst e m, pi pe mat eri als, pi pi ng syste m and operati on.
Pi peli nes coul d be i nst alled as bare or i nsul at ed pi pi ng s yst e ms accor di ng t o carri ed me di a and a mbi ent condi ti ons. If r out e i s passi ng i n a har d cli mat e whi ch i s ver y col d i n wi nt er and ver y hot i n t he su mmer it coul d be necessar y t o appl y i nsul ati on t o t he pi peli ne t o pr ot ect it fr om t e mper at ure changes and heat l oss or gai n. If t here i s no risk of oper ati on due t o heat gai n and l oss, it can be a bare pi pi ng s yst e m. I nsul at ed syst e ms can be cl assi cal insul at ed and pre-i nsul at ed syst e ms.
Most of t he pi peli nes are mi xed co mbi nati on of above gr ound and under gr ound syst e ms. Nor mall y above gr ound secti ons l engt h is l ess t han buri ed secti ons. Duri ng t he nor mal operati ng conditi ons sol ar heat gai n i s not a pr obl e m f or t he pi peli ne. But if t here i s st op i n t he li ne or mai nt enance wor k, fl ui d can be st ati c bet ween t wo st op val ves. I n t hi s case i n t he above gr ound secti ons t here col d be t e mperat ur e and pr essure i ncrease caused by s ol ar heat gai n. Thi s i ncrease i n t e mperat ure and pr essure effect buri ed secti on as well due t o conducti on i n t he s yst e m. Pr essur e i ncrease i n t he syst e m coul d reach t he li mits of pipe mat eri al and da mage the syst e m. In t hi s st udy, a t heoreti cal sol uti on has been r eali zed f or a sit uati on of s ol ar heat gai n i n pi peli nes and r esults are pr esent ed f or t hree different t ypes of pi pes whi ch ar e bare, cl assi cal i nsul at ed and pr e-i nsul at ed pi pi ng s yst e ms. Fortran 90 s oft war e has writt en f or bot h bare and i nsul at ed syst e ms t o sol ve t he ti me dependent differenti al equati ons. Sol uti on has been done usi ng fi nit e difference t echni que f or t he ti me dependent ener gy equations i n t his soft war e.
Res ults sho ws t hat pr essur e i ncrease i n t he bare pi pi ng s yst e m pi peli nes caused by sol ar heat gai n i n dayti me coul d r each t he pr essure li mits dependi ng on t he oper ati ng pr essure. I n t he pr e-i nsulat ed pi pi ng syst e ms fl uid i s pr ot ect ed agai nst t o change of
te mper at ure and pr essure due t o hi gh i nsul ati on qualit y. Cl assi cal i nsulati on al so pr ot ect s t he medi a fr o m changes of t e mper at ure and pr essure but pr ot ection i s l ess t han pre-i nsul at ed pi pes.
1. GĠ RĠ ġ
Özelli kl e II. Dünya Savaş’ı sonrası nda öne mi ve kull anı mı gi derek art an boru hatları, yüksek t aşı ma kapasitesi ve uzun mesafe dağıtı m ol anakl arı ile akışkan t aşı nması nda ekono mi k ve güvenilir bir çözü m ol arak kull anılma kt adır. Yeni di zayn t ekni kl eri ve kull anılan ür ünl eri n kalitesi bor u hatları nı n, güvenilirli ği ve kesi ntisiz i şl et me şartları nı sağl a mal arı konusunda gi derek art an bir geliş me sağl a mıştır. Özelli kl e büyük çaplı bor ul arı n kull anıl maya başl anması yl a, yüksek debil erde akı şkanı n nakli ne ol anak doğ muş ve hatları n ekono mi kli ği art mıştır.
Bor u hatl arı genelli kl e, bir akışkanı üreti m yeri nden i şl e me t esisleri ne veya kull anı ma hazırlanmış bi r akışkanı kull anı m yerl eri ne t aşı mak a macı yl a kullanılırlar. Ör neği n ha m petrol ü üreti m kuyusundan rafi nerilere, şebeke suyunu da depol ar dan kull anı m a maçlı ol arak son kull anı cılara ul aştıracak dağıtı m şebekesi ne nakl et mekt e bor u hatl arı sı kça uygulanan bir çözü m ol arak karşı mıza çı kmakt adırlar. Taşı nan ür ünün ci nsi ne, nereden nereye t aşı ndı ğı na, hangi a maçl a t aşı ndı ğı na ve coğrafi şartlara göre bor u sist eml eri farklılı kl ar göst erme kt edir. İşl et me şartları, kull anıl an mal ze me, di zayn şartl arı hep bu krit erl er gözönüne alı narak belirl en mekt edir.
Di zayn kriterleri, mal zeme seçi mi gi bi konul arda, bor u hatları i çi n çeşitli kodl ar bul un makt adır. Genelli kle çevr e açı sı ndan da büyük öne m t aşı yan bor u hatları i çi n, AS ME, ANSI, I SO st andartl arı kull anıl makt adır. Bu st andartl ar t aşı nan akı şkana göre değişi m göst er mekt edir.
Ha m petr ol, su, benzi n, doğal gaz, f uel oil ve daha birçok akı şkan bor u hatl arı yl a taşı nmakt adır. Bunl arı n hepsi ni n st ati k, di na mi k ve hi droli k di zaynl arı farklı ol sa da rot a seçi mi ve coğrafi koşullara göre kontrüksi yon özelli kl eri genel de aynı dır. Büyük debil erde nakil i çi n büyük çapl arda t aşı nan bu gi bi akışkanl ar i çi n nakl edilme a macı işlet me özelli kl eri ni n belirlenmesi açısısı ndan belirleyi ci ol makt adır. Ayrı ca ana veya tali hat ol up ol madı kl arı da, bası nç, sı caklı k gi bi krit erl er açı sı ndan öne ml i dir. Bor u ve fitti ng et kalı nlı kl arı da buna göre belirlen mekt edir. İst enilen koşullarda s or unsuz
operasyon i çi n mal ze me özelli kl eri, kodl ar gözönünde bul undur ul up gerekli hesapl ar yapıl arak seçil mekt edir.
Bor u hatları, yer altı veya yer üst ü sist e mler ol arak di zayn edil ebil mekt edirler. Çevre şartları na göre belirlenen güzer gahl arda genelde yer altı ve yer üstü kı sı mlar beraberce yer al makt adır. Topr ak altı nda kal an kı sı mlar da kull anıl an borul ar i çi n ayrı ca dı ş kor ozyona karşı önl e m al mak gerekme kt edir. Bu genel de kapl a ma ve kat odi k kor uma il e sağl anırken aynı kapl a ma yer üst ünde de kull anılarak hattı n dı ş et kenl ere karşı dayanı mı arttırıl makt adır. Genel de, eğer bir engel il e karşılaşıl mıyorsa, operasyon sırası nda müdahele kol aylı ğı ve t aki p kol aylı ğı sağl a ması ndan dol ayı rot ayı yer üst ü ol arak belirle mek avant ajlı ol abil mekt edir. Ancak bu şekil de, boru hattı dış et kilere fazlaca açı k hal e gel mekt edir. Hava koşulları ve dışarı dan gelebilecek darbel ere karşı önl e m al mak gerekmekt edir.
Taşı yı cı bor u ol arak çelik t erci h edil mekt edir. Bu konuda petrol ve t ürevl eri i çi n API veya ANSI st andar dı nda hat bor ul arı kull anıl maktadır. Su ve benzeri akı şkanl ar i çi n ise yi ne ANSI veya I SO st andar dı nda hat bor uları, i şl et me bası ncı doğr ult usunda belirlenmiş et kalı nlı kl arı doğr ult usunda seçil mektedirler.
Taşı nan akı şkanı n ci nsine göre deği şse de, genel de hattı n geçti ği yerdeki i kli m koşulları di kkatte alı narak bor ul ara sadece dı ş kapl a ma mı yapıl acağı veya i zol asyon gereki p gerek medi ği konul arı na karar veril mekt edir. Esas ol arak, yıl i çi ndeki sı caklı k değerl eri gözününe alı narak hatt a t aşı nan akı şkanı n ı sı kaybı i şl et mede aksa ma yarat acak kadar kriti k i se i zol asyon ve dı ş kapl ama yapıl ması t erci h edilme kt edir. Aksi t akdirde, bor ul ar t oprak altı na dı ş kor ozyondan ve t oprak üst ünde dı ş et kil erden kor un ması a macı yl a yapılacak bir kapl a ma yet erli ol makt adır.
İzol asyon kull anıl madı ğı hallerde genel de çı plak çeli k bor u poli etilen kapl a ma yapıl arak kull anıl makt adır. Toprağa bu şekil de direk gö mül ebil en bu borul arı n, yer üst ünde gi den kı sı mları nda, anti pas boya ve saç kapl a ma uygul a ması yapıl arak da kull anıı m mü mkün ol abi l mekt edir. Bur ada t oprak altı kı sı mlar da, bor ul arın kaynakl a birleştiril mesi nden sonra yapıl acak PE kapl a ma bi rleşi mi dı ş kor ozyon açı sı ndan çok öne mli ol makt adır. Eğer bu nokt al arda sı zdır mazlı k sağl ana maz i se çelik bor ul ar t oprak sul arı ve mineraller tarafı ndan ci ddi kor ozyon tehli kesi altı nda kal acakl ardır.
İzol asyon gerektiren di zayn şartları nda kl asi k i zol asyon veya ön-i zol asyonl u ( pre-i nsul at ed) denpre-il en, fabrpre-ikada pre-i zol asyon ve ceket kapl a ması yapıl mış mont aj a hazır şekil de bul unan bor u sist e mleri kull anıl makt adır. Kl asi k i zol asyon, t aşı yı cı bor u üzeri ne sı caklı ğa göre seçil miş ca m yünü veya t aş yünü i zol asyon mal ze mesi uygul anı p, gal vani z saç vaya benzer bir mal za me il e kapl anması şekli nde yapıl makt adır. Taşı yı cı bor u üstteki t abakal ar sı zdır maz ol madı ğı ndan dol ayı kor ozyona karşı önl e m ol arak yi ne anti pas boya il e boyanabil mekt edir. Kl asi k izol asyonl u siste mleri yer altı na gö mül ebil mesi i çi n genel de bet on kanal i çi nde uygul a ma yapıl makt adır. Kı ş i şl et me şartları nda, don ması i st enmeyen akı şkanl ar i çi n ek ol arak sıcak akışkan dol aşan refakat siste mi kullanıl makt adır.
Endüstri yel kull anı mı gi derek art an ön-i zol asyonl u bor u siste mleri nde, t aşı yı cı bor u üzeri nde sı caklı ğa göre pöli üret an veya t aş yünü+poli üret an i zol asyon ve onun üzeri nde HDPE ceket bul unan üç kat manlı yapı kull anıl makt adır. Ceket HDPE, çeli k, gal vani z veya alü mi nyu m ol abil mekt edir. Taşı yı cı bor u da akı şkana göre seçilen si yah çeli k, pasl an maz çeli k veya pl asti k ol abil mekt edir. İzol asyon ve ceket özel üreti m t ekni kl eri yl e t aşı yı cı bor ul ara arada boşl uk kal mayacak şekilde mont e edil mekt edir. Isı ilet kenli k katsayıl arı son derece düşük ol an bu bor ul arda, t aşı yı cı bor u birleşi mine i mkan ver mek a macı yl a i ki uçtan belli uzunl ukl arda çıpl ak bor u bırakıl makt adır. Taşı yı cı bor u birleşi mi yapıl dıkt an sonra da birl eşi m yerl eri ni n izol ayonu j oi nt denil en ve prefabri k i zol asyon + ceket mal ze mesi nden ma nşondan ol uşan i zol asyon kitleri yle yapıl makt adır. Bu sayede sı zdır mazlı ğı sağl anan bor ul ar direk ol arak t oprağa gö mül ebil mekt edir. İşl et medeki kesi ntiler anı nda kı ş şartl arı nda don ma i st enmeyen akı şkanl ar i çi n el ektri kli veya sı cak akı şkanlı refekat sist e mi de fabri kada bor ul ara i zol asyon i çi nde uygul anarak mont aj a hazır sunul makt adır.
Bor u hatları nda genel de yer altı kısı mlar, yer üst ü kı sı mlara göre daha fazla yer alır. Sürekli çalış ma şartları nda yer üst ü kı sı mlarda genel di zayn kriterleri arası nda pek di kkatte alı na myan dı ş kaynaklı ısı kazancı, hatta bir pr obl e m dol ayısı yl a meydana gel ebil ecek bir dur uşt a, bakı mlar esnası nda veya dirençl er dol ayısıyl a akı şt a kesi ntiler ol duğu dur uml ar da öne mli bir dı ş fakt ör konu muna gel mekt edir. Kı ş şartları i çi n nasıl ısı kaybı di kkatte alı nı p i zolsyon il e çözü m aranıyorsa, yaz şartları nda böyl e bir duruş meydana gel en dur u mlar i çi n de bu ti p bir çözü m gerekli ol abil mekt edir. Ta ma mı akı şkanl a dol u bir bor u hattı nı n belirli bir böl ü münde st ati k kal an akı şkan, güneş ı şı nları t arafı ndan bir ı sı akı sı na mar uz kalırsa, bor u ve i çi ndeki
sı vı nı n sı caklı ğı, buna bağlı ol arak da bası ncı artabilir. İşl et me bası nı na bağlı ol arak da, özelli kl e yüksek basınçlı si st e ml er de bu basınç artışı bor u mal ze mesi dayanı mı içi n probl e m ol uşt urabilme kt edir.
Bu çalış mada, böyl e bir senar yonun gerçekl eş mesi ile il gili çözü ml er yapıl mış ve sonuçl ar ort aya kon muşt ur. Önceli kl e güney enl e mlerde, bor u hatları nı n sı kça kull anıl dı ğı ve yaz kı ş i kli min sert geçebil diği böl gel erde bu t ür dur uml arl a karşılaş mak daha ol ası olabileceği nden enl e m derecesi buna uygun seçil miştir. Bor u hattı nı n mar uz kal dı ğı ısı akısı ne kadar yüksek ol ursa bası nç artışı ve mal ze meni n zarar gör me ol asılı ğı o kadar art makt adır. Isı akı sı na mar uz kal an kı sım yer üst ü kı sı m ol duğu hal de, bu böl ümdeki bor u ve sı vı sı caklı k artışı t oprak altı ndaki kı sı mda da sı caklı k artışı na sebep ol makt adır. Dol ayısıyl a hattı n gö mül ü kı s mı nı n havai kı s ma oranı sı caklı k ve bası nç değerl eri nde et kili dir. Bu bil gliler ışı ğı nda yer altı ve yer üst ü kı sı mlar i çi n enerji denkl e mleri vasıtası yla sı caklı k analizi yapıl mıştır. Aynı şekill de bor u ve akışkanın ı sı kazancı et kisi ile meydana gel en haci msel değişi mleri i ncel enmiş ve buradan da meydana gel ebilecek bası nç artışı hesapl anmıştır.
Bası nç artışı nı n çeşitli bor u ti pl eri i çi n nasıl ort aya çı ktı ğı da çalış manı n öne mli bir konusudur. Çı pl ak bor ular kull anıl dı ğı nda ort ay çı kan sonuçl ar il e izol asyonl u bor ul ar kull anıl dı ğı nda ortaya çı kan sonuç açı kça f ar klı ol makt adır. Bor u mal ze mesi ol arak çeli k hat bor ul arı seçil miş ve farklılı k yarat ma ması i çi n i ncel enen akı şkanl ar içi n hep aynı et kalı nlığı kull anıl mıştır. Akı şkanl ar su ve f uel oil ol arak al arak belirlenmiş ve ısı kazancı et kisi nde verdi kl eri tepkiler i ncel enmiştir.
2. DAHA ÖNCE YAPI LMI ġ ÇALI ġ MALAR
Bor u hatl arı t asarı mı ve i şl et me şartları nı n i ncel endi ği çalış mal ar t aran mı ş, bu konuyl a il gili ol anl ardan bu çalış manı n hazırlanıl ması nda faydal anıl mıştır. Ancak yapıl an araştır mal ar sonucu konuyl a il gili yazıl mış birkaç makal e hari ci nde pek f azl a çalış ma bul una ma mı ştır.
Ge nel ol arak bor u hatları nı n di zaynı nda kull anıl an AS ME B31. 4 kodu, petr ol t ürevl eri ve di ğer akışkanl arı n nakili nde kull anılan bor u hattı di zaynı, mal ze mleri, konstrüksi yonu ve kontrol ü gi bi konul arı t anı mlayan bir kaynaktır[1]. Bor u hattı di zaynı, mal ze mleri ve diğer hususl ar içi n AS ME B31. 4 kodundan faydal anıl mıştır. Konuyl a il gili en yakı n çalış ma, bor u hatl arı nda çı pl ak bor ul ar i çi n güneş et kisi il e me ydana gel en bası nç artışı nı n i ncel en mesi ni n yapıl dı ğı çalış madır[2]. Benzi n ve s u içi n belirli bor u çapl arı ve yer altı, yer üst ü kı sı mları n uzunl ukl arı nı n oranlandı ğı bu çalış mada sonuçl ar, değişi k oranl ar içi n bası nç artışları veril miş ve yor uml an mıştır. Bor u hat arı nı n, dı ş yükle mel er karşısı nda , akı şkanı n ver di ği t epkil eri ve bor u, mal ze me et kil eşi mi de i ncel en mi ş, i ki ayrı modell e akı şkan t epkileri ort aya kon muşt ur. Bu modell er, bası ncı n büyükl üğünü ve bası nç dal gal arı nı n bor u i çi nde nasıl yayıl dı ğı nı kestir mek i çi n kull anıl mıştır[3]. Di ğer bir çalış mada, boru hatl arı nda pl anl anan veya kazara ol uşabilecek bası nç dal galan mal arı nı n, hatta yarattığı geril me ve titreşi mi anali z edebil mek a macı yl a, bu geçi ci bası nç artışları nı n büyükl üğü ve sı caklı ğı i ncel enmiştir[4] Benzer bir çalış mada, i ç bası nç, ısıl değişi mler ve ol abilecek dı ş yükl eri n yer altı bor u hattları nda radyal ve eksenel doğr ult uda yarattı ğı geril mel er anali z edil miştir[5]. Başka bir çalışma da da bor u hatları i çi n t a m bir geril me anali zi met odu t anı mla ması yapıl mış ve i ç, dı ş yükl er et kisiyl e ol uşan geril mel er i ncel enmiştir[6].
Akı şkanl arı n t aşı ndı ğı bor u hatl arı nı n çevre ile ol an ı sı et kileşi mleri de çeşitli çalış mal arda i ncel enmiştir. Bor u hatl arı nda yüksek bası nçlı akışkanl arı n, çevre il e ol an ı sıl et kileşi mleri hakkı nda vaka çalış maları yapıl mış ve sonuşlar ort aya
kon muşt ur[7]. Di ğer bir ı sıl moddel e me çalış ması nda, akış sırası ndaki ı sıl dağılı m el e alı nmış ve akı ş mi kt arı il e arası ndaki ilişki, çevreye ol an ı sı kaybı ve ı sı kazancı nı n akışa et kisi modellenmiştir[8].
3. BORU HATLARI TASARI MI
3. 1 Ge nel Tasarı m Te mell eri
Bi r bor u hattı si st e mini n di zaynı nda, şart name ger eksi ni mleri ni n belirl en mesi, çi zi mleri n ort aya çı karılması, di zayn para metreleri ni n kull anıl ması, yük koşulları, bor u hattı yerl eşi mi ve rot a belirlenmesi gi bi kriter ve bil giler ışı ğı nda çalış mal ar yapıl makt adır. Bu çalışmal ar da, kod ve st andartlar, çevre kor uma f aktörl eri gi bi et kenl er de kısıtlayı cı olma kt adır.
Mal ze me i çi n gerekli özelli kl er, gerekli özel üreti m mal ze mel er, mont aj ve i şl et me gereksi ni mleri şart na melerde t anı mlanmakt adır. Şart na medeki bu belirle mel er genel de akı şkan ci nsi ve i şl et me para metrel eri ve st andartlar di kkate alı narak yapıl makt adır. Ayrı ca t asarı mda ve konstrüksiyonda göz önünde bul undur ul ması gereken kalit e şartl arı ve genel bir kalit e yöneti m si st e mi gereksi ni mi de şart na mel erce belirlenebil mekt edir.
Çi zi mler, bor u yerl eşi m ve r ot a pl anl arı nı, mont aj ve det ay resi mleri varsa özel üretilecek mal ze mel eri n det ayl arı nı i çer mekt edir. Bunl ara, i zometri k yerleşi m, bor u hattı st ati k hesapl arı da ekl enebil mekt edir. Boru t aşı yı cısı gerekli ol duğu hall er de (yer üst ünde gi den bor u hattı kı sı mları i çi n), bunl arı n det ay çi zi mleri veya yer altı kı sı mlar i çi n açıl acak kanal det ayı ve kanal i çi yerleşi m pl anı da hazırlanma kt adır. Ayrı ca i şl e m akı ş şe mal arı ( PFD) ve bor u ve enstrüman şe mal arı ( P&I D) da çi zi m ol arak belirlenmekt edir. PFD’ de ana el e manl arı n adl arı nı, yerleşi mini, deği şi k işlet me şartları i çi n alt ve üst koşulları ort aya koy makt adır. P&I D i se boru, fiiti ng ve vanal arı n yerleri ni, boyutları nı, birbirleri ne göre işlevl eri ni göst er mekt edir.
Mü mkün ol duğu kadar uzun ve ekono mi k bakımdan yüksek veri m sağlayacak bir servis ö mr ü i çi n mal zeme ve fi zi ksel para met rel eri n, yük, işl et me ve çevresel koşulları n di zayn para metrel eri ol arak det aylı bir şekil de el e alı nması gerekme kt edir. Di zayn yapıl acak sahanı n, çevresel ve coğrafi koşulları i ncel e mek i çi n zi yaret
edil mesi, sı caklı k, bası nç ve gerekli gir dil eri n kull anı cıl ar dan t e mi n edilmesi veya istenilen özelli kl eri n ortaya kon ması başl angı ç aşa ması nda yapıl makt adır. Ayrı ca t oprağa gö mül ecek kı sı mlar i çi n t oprak yapı sı nı n i ncel enmsi ve kor ozyon önl e mleri ni n t asarlanması gerekmekt edir. Bor u hatl arı st ati k ve di nami k ol arak ort aya çı kabilecek her t ürl ü şartlara uygun di zayn edil mekt edir. Bası nç, sı caklı k deği şi mleri, ısıl genl eşmel er ve titreşi mler gi bi anlı k ol uşabilecek duru ml ar göz önünde bul undur ul makt adır. Bunl ar servis koşull arı dır ve bunl ar azami geril me sı nırı nı belirle mede kullanıl makt adır.
Bor u hatları nı di zaynı nda çeşitli or gani zayonl ar tarafı ndan belirlenmiş ve t asarı mda uyul ması gereken koşul ve kuralları t anı mlayan st andartlar veya referansl ardan faydal anıl makt adır. Bu kod ve st andartlar, pr oj e para metrel eri ne göre t ekrar t aranı p gözden geçiril mekt e ve en öne mli ol arak uyul ması gereken kurallar belirlen mekt edir. Genel ol arak bası nçlı bor u hattı di zaynl arı nda AS ME B. 31. 4 st andar dı kull anıl makt adır. St andartlar, t asarı mda di kkat e alı nacak kriterleri n li mitleri ni ort aya koy makt adırlar. Ör neği n, i zi n verilen geril mel er ve bunl arı n li mitleri, i zi n verilen yükl er ve bunl arı n li mitleri, kull anıl ması gereken mal ze mel er, en az et kalı nlı ğı, aza mi sehi m, ı sıl genl eş me st andartlarda t anı mlı ve uyul ması gerekli for müll eri belirlenmiş di zayn kriterleri dir.
Çevresel fakt örler de, di zayn para metresi ol arak öne mli bir yer e sahi pl erdir. Kor ozyonun en öne mli fakt ör ol arak di kkat e alı ndı ğı bu et kenl ere ayrı ca operasyon sırası nda ort aya çı kabil ecek, depre m, yangı n, buzl anma, kar yükü gi bi et kenl er de ekl en mekt edir. Sı caklı k deği şi mleri ni n bor u hatları i çi n kriti k bir önemi var dır. Sı caklı k değişi mleri ya mevsi msel ol makt a ya da akı şkanı n sı caklığı na bağlı ol makt adır ki özelli kl e akışkan sı caklı ğı na bağlı değişi m konusunda ı sıl genl eş me hesapl arı yapılarak gerekli önl e mler alı nmakt adır. Bor u i çi akı ş sırası nda meydana gel ebil ecek erozyon da çevresel fakt örler arası nda di kkat e alı nmakt adır.
Operasyon sırası nda ortaya çı kabil ecek yangı n, ani güç kesil mesi gi bi dur uml ar, doğa koşull arı nı n meydana getirdi ği depre m, fırtı na gi bi koşull ar i çi n herhangi bir referans veya kod mevcut değil dir. Tasarı m aşa ması nda bu gi bi fakt örler tecrübel erle kur all ar har manl anarak di kkat e alı nmakt adır. Akı şkanl arı n i çi nde barı ndır dıkl arı bazı aşı ndırıcı maddel er et kisiyl e meydana gel en er ozyon da bor u et kalı nlı ğı nın za manl a azal ması na yol açabil mekt edir. Bu da za manl a bor u i çi nde, er ozyon sebebi yl e
i ncel me nokt al arı nda bası ncı n da et kisi il e mal zeme yapı sı nı n zarar gör mesi ne neden ol abil mekt edir. Bunu önl e mek i çi n genel de et kalı nlı ğı nı gerekenden biraz fazl a t ut mak prati k bir çözü m ol makt adır. Ayrı ca i ç kor ozyonu önl eyecek ki myasall ar da kull anılabil mekt edir.
Çevresel fakt örleri n di kkat e alı nması gi bi bor u hattı nı işl et me esnası nda et kil eyecek yük koşull arı nı n da belirlenmesi gerek mekt edir. İşl et me sırası nda gel ebil ecek yükl er yukarı da belirtilen çeşitli et kenl eri n, i ç bası nç, bor u sist e mi ni n kendi ağırlı ğı, ısıl genl eş ma dol ayısı yl a ol uşan geril mel eri n kuvvetleri, ısıl değişi mler, r üzgar, t opl a mı ol makt adır. Genel olarak bu yükl er, sürekli ve geçi ci yükl er ol arak sı nıflandırıl makt adır.
Sürekli yükl er za manl a değiş meyen i ç ve dı ş basınç, bor u ve akı şkan ağırlı kl arı gi bi yükl erdir. Tasarı m bası ncı akı şkanı n i st enilen bası nç değeri ve t asarı m sıcaklı ğı da bu bası nçt aki sı caklı ğı dır. Bor u et kalı nlı ğı ve mal ze mesi de daha önce belirtil di ği üzere bu para metrel er kull anılarak seçil mekt e, hesapl anmakt adır. Di zayn bası ncı, nor mal i şl et me sırası nda aşıl mayacak şekil de belirlenmekt edir ancak yi ne de bazı dur uml ar da bu bası nç değeri aşılabil mekt edir. Bu dur u ml arda kı sıtlayı cı sı nır st andartlarda t anı mlı maksi mu m bası nç veya sı caklı k değerl eri ol makt adır. Yer üst ü siste mler i çi n bor u sist emi ni n ağırlı ğı, yer altı siste mler i çi n i se bor u hattı üzeri ndeki t oprak yükü sürekli yük sı nıfı nda değerl endiril mektedir.
Geçi ci yükl er, bor u hattı nı anlı k ol arak veya belirli bir za man dilimi i çi nde et kileyebilecek yükl er olarak t anı mlan makt adır. Si s mi k yükl er, r üzgar yükü, koç dar besi, sı caklı k deği şiml eri et kisi il e ort aya çı kan ı sıl genl eş mel er bunl ar arası ndadır.
Rüzgar ve kar yükl eri yer üst ü siste mler i çin söz konusudur ve standartlarda belirlenmiş li mit ve f ormüll ere göre değerl endiril mekt edir. Si s mi k yükl er ise heri ki sist e m i çi n de geçerli dir ve yi ne bor u hatl arı içi n depr e m yükl eri ni t anı ml ayan st andartl ara uygun şekil de di kkat e alı n makt adırl ar. Koç dar besi, titreşi m, gür ült ü gi bi oprerasyon sırası nda meydana gel ebil ecek arazılara bağlı dur uş veya vanal arı n ani kapatıl ması, akışkanı n gereği nden fazl a hı zl a akması gi bi dur uml ara bağlı ol arak ort aya çı kabilecek yükl er de, t asarı m aşa ması nda e mni yet valfleri yl e veya di zayn hı zl arı nı n st andartlarda belirli li mitleri ne uyul arak önl enbil mekt edir. Isıl değişi mlere
bağlı ol arak meydana gel en genl eş me veya çek me dur u mu i çi n özel fitti ngsl er kull anılarak veya hattı n r ot ası nda uygun genl eş me böl üml eri bırakılarak t edbir alı nabil mekt edir. Genelde t oprak altı nda uzamal ar ko mpansat ör denilen, kör ük yapı sı nda fitti ngsl erl e veya t oprak üst ünde o mega çe mberl eri yapıl arak, dirsek böl gel eri bırakılarak ı sıl deği şi m sırası ndaki gerilme et kisi il e ort aya çı kan uza mal ar, hattı n işleyişi ne st ati k olarak probl e m yarat mayacak şekl e getirilebil mekt edir.
Bor u hattı nı n yerl eşi m pl anl arı ve r ot a belirlenmesi, bor u hattı nı n bir noktadan di ğer nokt aya gi dişi nde, P&I D’ de göst erilen bor u, valf ve di ğer eki pmanl arıyl a birli kt e ta ma men boyutl andırıl mış di zaynı nı i çer mekt edir. Bu di zayn sırası nda boru hattı nı n işleyiş kriterleri yl e birli kte aynı za manda dı ş çevre il e ol an et kileşi mleri, bor u hattı esnekli ği, mal ze me mali yetleri, işl et me ve onarı mı, güvenli k ve mont aj gereksi ni mleri gi bi et kenler de göz önünde bul undur ul makt adır[9]. Yerl eşi m pl anl arı ve r ot a t asarlanırken, malze me seçi mi, işl et me şartları, çevre şartları gi bi konul ar da ön hazırlı k yapıl ması gerek mekt dir. Zira yerleşi m pl anl arı ve r ot a bu bil gil er kull anılarak hazırlanmaktadır ayrı ca di ğer di zayn kriterleri ni n aksi ne standartlarda rot a ve bor u siste mi yerleşi mi tanı mlan ma mı ştır.
Bor u sist e mi yerl eşi m pl anı nda bil gisayar pr ograml arı kull anılabil mekt edir. Özelli kl e kar maşı k geçişl eri n çizi mi nde ve hesapl arı nda kol aylı k sağl ayan bil gisayar pr ogra mları, kalite st andartları na uygun pr oj e di zaynı nda kol aylı k sağla makt adır. Yerl eşi m pl anl arı nda, hattı n geril me ve yükl eri ni n önceden hesapl anmı ş hall eri gözönünde bul undur ul arak, bor u güzer gahı nda gerekli esnekli kl er sağl an makt adır. Yer üst ü hatl ar i çi n ı sıl geril mel ere karşı gereki yorsa, i ki sabit nokt a arası na, o mega çe mberl eri, z çe mberleri, yer altı nda ko mpansat ör kull anı mı ve hesapl arı yapıl makt adır. Buradaki a maç geril mel eri n, belirli yerl erde t opl anması önl e mek ve hattı n geneli ne yayarak, st andartlarda t anı mlı mal ze me li mitl eri ne uygun değerl ere getiril mekt edir. Bor u hattı nı n geçeceği r ot a üzeri nde, bor u t aşı yı cı destekl eri ni n dur uml arı na, varsa di ğer bor ul ar il e ol an ilişkileri ne ve i zol asyon yapılı yorsa, izol asyon kalı nlı kl arı na göre yer ayarl anması gerekmekt dir. Yer üst ünde dest ekl er, yer altı nda i se kanal bunlara uygun t asarlanmakt adır. Vanal arı n poszi yonları, po mpa yerl eşi mleri ve bağl antıları siste mi n hi dr oli k dengesi nde çok öne mli r ol oyna makt adır. Bu nedenle bu eki pmanl arı n bağlantıları, akışkan hı zl arı ve yerl eri gereksi ni mlere uygun t asarl an makt a, st andartl ar ve ür eti ci el kit apl arı di kkat e alı narak uygul a ması ve yerl eşi m pl anı ndaki di zaynı yapıl makt adır. Bor u r ot ası ve
yerl eşi mi t asarlanırken i şl et me şartları da düşünül mekt e ve her hangi bir arı za veya bakı m anı nda, sist e m el e manl arı na çabuk ve kolay erişil mesi ne i mkan sağl ayacak şekil de yerleşi mi yapıl makt adır.
Uzun metrajlı bor u hatları nı n r ot a seçi mleri nde çok çeşitli fakt örler gözönüne alı nmakt adır. Bu ti p boru hatl arı nda çok çeşitli coğrafi şartlardan ve çevrel erden geçiş sözkonusu ol abilme kt edir. Bu yüzden buradaki r ot a belirlenirken belirli kı st asl ara göre seçi m yapıl makt adır. Bor u hatlarını n güzer gah seçi minde, akı ş kanı n taşı ndı ğı i ki nokt a arası ndaki en kı sa mesafe, bakı m ve onarı m esnası nda ol abil ecek en i yi ul aşılabilirli k, çevreye en az zara verecek ve mü mkün ol duğu kadar or manlı k arazi den geç meyecek r ota ol ması, hal k sağlı ğı açısı ndan yerl eşi m al anl arından uzak ol ması, yol, tren yol u, nehir geçişleri nden mü mkün ol duğu kadar kaçı nıl ması, dağlı k ve t epeli k arazilerden kaçı nıl ması, enerji nakil hatları na paral el gi dişt en kaçı nıl ması, evl er, göller ve di ğer ol abil ecek engellerden kaçınıl ması ve varsa kontrolü açıı ndan havadan ve yer den i zl enebil ecek bir güzer gah ol ması ana r ot a seçi m kı st asl arı ol makt adır[10].
Genel ol arak bor u hatl arı ile il gili rot a seçi mi, sosyal et kiler ve pr oj edeki di ğer kriterleri n kullanı mı Şekil 3. 1’de göst eril miştir.
Ana di zayn krit erl eri nin yanı nda, onl ara dayanarak hesapl anan, bor u hatl arı nı n tasarı mında öne mli bazı ek kriterler var dır. Bur ada, bor u çapl arını n, bası nç kayı pl arı nı n belirlenmesi yapıl makt a, bu yapılırken de er ozyon açısı ndan akı şkan hı zl arı ve po mpa i şi açısından, kull anı m nokt ası ihti yacı bakı mı ndan bası nç kayı pl arı di kket e alı nmakt adır. Akışkan hı zl arı, değişi k akışkanl ar i çi n farklılı kl ar göst er mekt e ve genel ol arak di zayn el kit apl arı nda belirtil mekt edir. Bu akı şkan hı zl arı na uygun debil er ve debi ye uygun bor u çapı seçi mi he m akı ş sırası ndaki ı sı kayı pl arı i çi n öne mli ol makt a, bor u i çi kor ozyonu, akı ş sırası ndaki sesi, vi brasyonu önl e mek açısı ndan da öne mli r ol oyna makt adır. Bor u çapı seçilirken hı zl ar kadar bası nç düşü mü de öne mli ol makt adır. Bor u i çi nde akı ş sırası nda meydana gel en s ürt ün me dol ayısı yl a meydana gelen bası nç düşüşü bor u çapı na ve hı za bağlı ol duğundan he m kull anı m nokt ası ndaki ihti yacı sağl ayacak he m de po mpa enerji sarfiyatı nı fazl a artttır mayacak şekil de seçil mekt edir. Ayrı ca bası nç düşü mü ve hı z birbiri ne bağlı para metrel er ol duğundan bunl arı n opti mize edil mesi genel de uygun bor u çapı nı n da hesapl anması nı sağl a maktadır.
Şekil 3. 1 Bor u Hattı Proje Tasarı m Krit erleri [10]
3. 2 Bor u Hatl arı Tasarı mı
Bor u hatları nı n genel dizayn t e mell eri ve kriterleri aynı ol makl a birli kte, t aşı dı ğı akışkana göre de farklı özelli kl ere sahi p ol abilme kt edir. Mal ze mel er, uygul anan kodl ar, bası nç ve sı caklı k aralı kl arı, hi droli k t asarı m, stress li mitleri ve bunl arı dengel e me bi çi mleri, çevre güvenli k gereksi ni mleri farklılı kl ar göst erebil mekt edir. Bunun yanı nda mekani k ve mont aj özelli kl eri, geril me ve yük analizl eri gibi konul ar da t üm akı şkan t aşı yan bor u hatl arı i çi n neredeyse ort ak sayılabil mekt edir. Petrol ve t ürevl eri ni t aşı yan bor u hatları nda hi droli k ve mekani k t asarı mda genel de AS ME ve ANSI st andartları kull anılırken, mal ze me st andartları da API veya ANSI standartları
kull anıl makt adır. Di ğer akışkanl arı n t aşı ndı ğı bor u hatları nda I SO st andartl arı da kull anılabil mekt edir.
Akı şkanı kaynakt an, kullanı m yeri ne göt ürecek olan bor u hattı nı n ekonomi k açı dan en i yi çözü mü sağl ayacak şekil de opti mize edilmesi kadar birbiri yl e ilişkili üç ana mühendi sli k konusu da öne mli yer t eşkil etme kt edir. Bunl ar, hi droli k di zayn, me kani k di zayn ve bakı m- onarı m i şl e ml eri ne uygun di zayn yap ma konul arı dır. Bu konul arı n hepsi de birbirleri yl e ilişkili ve birbirleri ni et kileyen konul ardır. Biri nde verilecek karar di ğeri nde de deği şi kli kl ere yol açabil mekt edir. Ör neğin hi dr oli k tasarı m açısı ndan, ort a bir nokt ada bası nçl andırma yapıl ması gerekli ise bu aynı za manda mekani k t asarı mı, r ot ayı ve daha birçok şeyi deği ştirebilme kt edir. Dol ayısı yl a pr oj ede i şl eyiş açısı ndan büt çe çalış mal arı, hi droli k ve mekani k t asarı m çalış mal arı birbiri nden ayrı düşünül me mekt edir. Hi dr oli k di zayn, t aşı nacak akı şanı n bor u hattı boyunca akı ş sırası ndaki özelli kl eri nin r ot aya, coğrafi koşullara, bası nç aralı kl arı na uygun ol arak hesapl anması dır. Ayrı ca i ki nokt a arası ndaki bası nç aralı kl arı na bağlı ol arak, özelli kl e uzun hatlarda gerekli ol abil ecek po mpa istasyonl arı nı n sayısı nı n belirlenmesi de hi droli k di zaynı n bir parçası dır. Bu t asarı m yapılırken en ekono mi k çözü mün, yatırı mcı il e işl et meci yi ort a nokt ada bul uşt uran çözü m ol acağı göz önünde bul undur ul makt adır. Mekani k di zaynda, standartlara uygun mal ze me seçi mi, bor u çapı, bası nı ç, bor u et kalı nlı ğı hesapl arı, hi droli k ve ı sıl deği şi mleri n getirebileceği dur uml ara karşı hesapl a mal ar yapıl makt adır. Ayrı ca po mpa seçi mi ve boyutl andırıl ması, havai hatlar i çi n bor u t aşı yı cısı det ayl arı, gö mül ü hatlar i çi n kanal det ayl arı gi bi konul arda mekani k t asarı ma gir mekt edir. Bakı m ve onarı ma uygun di zaynda da i şl et me ve bakı mı kol ayl aştıracak kontrol si st e mleri, çevre güvenli ği ile il gili alı nması gereken t edbirleri n tasarı mı yapıl makt adır.
Taşı nacak akı şkanı n, boru hattı boyunca, belirlenen i şl et me şartları na uygun ol arak fizi ksel özelli kl eri ni n belirlenmesi hi droli k t asarı m aşa ması nda yapıl makt adır. Bu tasarı m aşa ması nı n sonunda, bor u hattı nda il eti m i çi n i hti yaç duyul acak enerji mi kt arı, uygun bor u çapı aralı ğı ve gerekli ol abilecek po mpa i st asyonl arı nı n muht e mel yerl eri gi bi konul ar belirl en miş ol ma kt adır. Bor u hattı nı n t a ma mı nı n di zaynı bitiril di kt en sonra, hi droli k di zayna geri dön mek ve dur uşl ar sırası nda ol abilecek bası nç artışl arı na karşı t edbir al mak, il eri de ol abilecek hattı n geni şl e mel ere karşı uygunl uğunu düzenl e mek gi bi hesapl a mal ar yapıl makt adır.
Hi dr oli k di zaynı n başl angı ç aşa ması nda, t aşı nan malı kaynakt an kull anı m yeri ne veya bir t esist en di ğeri ne göt ürecek ol an bor u hattı rot ası belirle mesi yapıl makt adır. Bu yapılırken il k t erci h, mü mkün ol an en düz güzer gahı kull anmak ve mü mkün ol duğu kadar hattı n kot unun aynı kal ması nı sağl ayacak şekil de r ota t ut mak ol makt adır. Ancak bu konuda i şi biraz daha kar maşı k hal e getiren bazı et kenl er ort aya çı kmakt adır. Bunlar dağ, t epe, nehir gi bi doğal engellerdir ve r ota, hi dr oli k denge açısı ndan kontrol nokt al arı nı en aza i ndirecek, bakı m onarı m i çi n kol ay erişilebilir ol acak ve boru hattı nı n kor un ması na ( yer üst ü kı sı mlar i çin ) i mkan verecek şekil de düzenl en mekt edir. İl k ol arak güzer gah seçi mi i çi n, boru hattı nı n geçeceği böl gel ere ait coğrafi harital ar, det aylı pl an kot el er kull anılarak ön çalış mal ar hazırlanır. Bir r ot a belirlendi kt en sonra, daha sonra revi ze edil mek kaydı yl a, hat güzer gahı nı et kileyecek di ğer et kenl er göz ar dı edil erek t asl ak r ot a ve kot ları belirten çi zi m yapıl makt adır. Bu t asl ak çi zi m hi dr oli k dizayn i çi n kull anıl makt adır. Eğer birden fazl a r ot a alt ernatifi düşünül ebili yorsa, bunl arı n çi zi mi yapılır ve her biri i çi n di zayn kriterleri gözönünde bul undur ul arak hesapl a mal ar yapıl makt adır. En ekono mi k ve krit erl erin hepsi nde opti mu m s onucu verecek r ot a en i yi r ot a ol makt adır.
Bor u hattı nı n hi dr oli k dizaynı nda, siste mi n debi si, akışkan sı caklı ğı, hava ve t oprak sı caklı kl arı, akışkanı n vi skozitesi, buhar basıncı, sı cakılı k ve bası nç değerl eri belirlenerek hesapl a malara başl anmakt adır. Bor u hattı ndan geçecek debi hesapl anırken i şl et meci veya i ş sahi bi ni n i st ekl eri ne yakı n değerl er kullan mak her za man fayda sağl a makt adır. Akı şı n gel eceği ne yöneli k t ahmi nl er ve azami , asgari debil eri n il k aşa mal arda belirlenmesi uygun boru çapl arı nı n seçi minde it erasyon sayısı nı azaltıcı yönde et ki et mekt edir. Çünkü en ekono mi k sonucu al de et mek a macı yl a hesapl ar belirli çapl ar i çi n t ekrarl anı p geri dönüşl er yapıl makt adır. Debi tasarlanırken ayrı ca duruş ve çevre koşull arı, t üketi m veya i hti yaçlar di kkat e alı nmakt adır. İdeal bir bor u hattı nı n kapasite kull anı m oranı %90- 95 arası ndadır. Kapasite kull anı m oranı, yılı n her günü i çi n debi nin, i şl et me günl eri nde geçen debi ye oranı ol arak t anı mlan makt adır. Bor u hattı nı n geçeceği r ot a üzeri ndeki en düşük, en yüksek hava sı caklı kl arı havai hatlar i çi n ve t oprak sı caklı kl arı yer altı siste mler i çi n düşünül erek, akış sırası nda pr obl e m yarat mayacak t edbirler alı nmakt adır. Akı şkan özelli kl eri de hi dr oli k siste mi n t srı mında çok öneml i ol makt adır. Akı şkanın ak maya karşı göst erdi ği direnç vi zkozit e, yoğunl uk, buhar bası ncı ve sı cakılı k değerl eri
siste mi n ana di zayn para metrel eri ol makt adır. Bunl ar, t aşnacak ürüne göre belirlenmekt edir. Özellikl e vi skozite belli sı caklı k aralı kl arı nda al dı ğı değerl er ışı ğı nda çok öne mli bir di zayn para metresi olma kt adır. Akı şa direncin art ması genel de düşük sı caklı kl arda ol ur ki bu da sit e mi n dur ması anl a mı na gelme kt edi r. Bunun ol ma ması i çi n siste mi n nakl edilen ür üne bağlı işl et me sı caklı k aralı ğı belirl en mekt edir. Bu sı caklı k ar alı ğı daha s onr aki aşa mada, mekani k di zayn aşa ması nda, aydı nl atıcı bir bil gi ol arak kull anıl makt a ve bu sı caklı k aralı ğını, t oprak, hava sı caklı ğı na göre akı şa pr obl e m yarat mayacak şekil de kor umak i çin t edbirler alı nmakt adır.
Bor u hattı nda akı ş yaratabil mek i çi n ve dirençl eri yenebil mek i çi n sistemi n enerji dengesi ni n kur ul ması ve hesapl anması gerek mekt edir. Bunun i çi n hattı n t opl a m bası nç kaybı ve sist em enerjisi, Hs, hesaplan makt adır. Bor u akı şında bası nç
kayı pl arı nı, yüksekli k deği şi minden kaynakl anan st ati k bası nç kaybı, düz kı sı mlar da akış esnası nda meydana gel en sürt ünme bası nç kaybı ve dirsek, redüksi yon gi bi geo metri değişi mi ol an yerl erde hı z değişi mlerinden kaynakl anan ( özel dirençl er) bası nç kaybı ol arak t anıml a mak mü mkündür. Bunl ar aynı za manda borul ar da yük kayı pl arı nı t espit et mekt e kull anılan Ber nolli denkl e mi ni n birer ele manı dır. Yüksekli k kayı pl arı genel de hatt a giriş ve çı kı ş nokt al arı arası ndaki yüksekli k f ar kı ol arak alı nmakt adır ve genel de Ber nolli denkl e mi nden bu yük kaybı nı hesapl a mak mü mkün ol mkt adır veya direk ol arak aradaki yüksekli k farkı da yük kaybı ol arak kull anıl abil mekt edir. Özel dirençl er değerl eri de, genel ol arak bor u çapı ve akı şkana göre t abl ol arda eşit bor u boyu ci nsi nden hesapl an mış şekil de el de edil ebil mekt edir. Sürt ün meden kaynakl anan yük kaybı hesabı i çi n çeşitli for müll er kull anıl mkt adır. Bu for müll eri n en genel kullanı ma sahi p ol anl arı, Dar cy- Wei sbach, denkl em 3. 1 ve Hazen- Wi lli a ms, denkl em 3. 2, denkl e ml eri dir[11]. Bu denkl e ml er den il ki Reynol ds sayısı nı, i ki ncisi ise ampriri k bir katsayı yı kull anarak sürt ün me basınç kaybı nı hesapl a makt adır.
g V D fL h i 2 2 (3. 1) 167 , 1 852 , 1 1 022 , 3 i HW D C V h (3. 2)
Bu hesapl ar genel ol arak vi skozit esi çok deği şi mler göst er meyen t ek f azlı akı şkanl ar içi n fazl a kar maşı k değil dir. Akı ş hı zı li mitleri içi nde ekono mi k bor u çapı aralı ğı
belirlendi kt en sonra, buna uygun düşen bası nç kayı pl arı hesapl a ması yapılma kt adır. Bu aşa mada t asl ak ol arak bor u et kalı nlı ğı seçi mi yapıl makt adır zira bor u i ç çapı nı n
belirlenmesi açısı ndan öne mli ol makt adır. Boru çapı seçi mi yapılırken bası nç kaybı nı n az ol ması ve po mpa i şi ni n azaltıl ması a macı yl a düşük t ut ul ması düşünül mekt e ve bu yapılırken de bor u mal ze mesi mali yetleri ni de yükselt me mek a macı yl a bir opti mizasyona gi dil mekt edir.
Genel de bor u çapl arı , bası nç düşü ml eri ve hızları göst eren t abl ol ar vasıt ası yl a uygun bor u çapı seçi mi yap mak mü mkün ol makt adır. Bu yapıl dı kt an sonra bor u hattı boyunca t opl a m bası nç düşü mü hesapl an makt a ve po mpa seçi mi i çi n gerekli dat al ar el de edil miş ol makt adır. Bundan sonra, bor u hattı nı n her nokt ası ndaki bası ncı, siste me po mpal ar t arafı ndan sağl anan enerji yi göst eren akı ş di yagra mları çı karıl makt adır. Bu di yagra ml ardaki eği m, bası nç kaybı dol ayısı yl a hattın başı ndan sonuna doğr u azal an bir gör ünü m çi z mekt edir. Bu di yagra mı n düzenl enmesi ndeki a maç, siste mi n son nokt adaki geri bası ncı kontrol et mek ve eğer il eri de geni şl e me ol ursa hattı n üzeri ndeki hi dr oli k dengeyi kol ayca görebil mektir. Genel de, bor u hatları nda akı ş mi kt arı sabit ol masa da hesap yapar ken maksi mu m değerlere göre hesap yap mak, işlet mede çı kabil ecek probl e mleri önl e mekt edir.
St andartlarda yer al an f or müll er kull anılarak bor u hattı nda, et kalı nlı ğı veya ma ksi mu m i şl et me bası ncı hi dr oli k di zaynı n sonraki aşa ması dır ve AS ME B. 31. 4’ de veril en denkl e m 3. 3 ile hesapl anan bası nca gör e po mpa sayı sı, hattı n bası nç düşü ml eri kontrol edil mekt edir. Burada yi ne hi droli k açı dan, bor u mali yeti, po mpa mali yeti, po mpa enerji gi derl eri ve bası nç kaybı değerl eri arası nda bir opti mizasyon yapıl makt adır. Ancak bu aşa madaki et kalı nlı ğı içi n, sadece i şl et me basıncı hesaba katıl makt a ve di ğer dı ş bası nçl ar, er ozyon t edbirleri gi bi di ğer et kenler i hmal edil mekt edir. Bu hesapla mal ar daha s onr aki me kani k di zayn aşa ması nda el e alı nmakt adır.
o w AL il D t P 2 (3. 3)
Si st e mi n gerekli akışı istenilen yar de i st enil en bası nçt a sağl ayabil mesi i çi n t opl a m enerji i hti yacı , yani sürt ünme kayı pl arı, özel direnç kayı pl arı ve yüksekli k far kı t opl a mı, sist e mi n po mpa gücü il e sağl anacak enerji i hti yacı nı belirle mekt edir. Po mpa sayısı, belirlenen bor u çapı, et kalı nlı ğı gi bi değerlere göre, siste mi n t opla m bası nç kaybı nı n, aza mi i şl et me bası ncı nı n yük kaybı ci nsi nden değeri ne böl ünerek bul unabil mekt edir. Po mpa sayı sı ndan s onr a, bu po mpal arı n yer seçi mleri de öne mli ol makt adır. Si st e mi n hi dr oli k dengesi açısı ndan her po mpa t er mi nali nde yakl aşı k aynı bası nç değerl eri sağl anmaya çalışıl makt adır. Topl a m enerji kaybı nı, po mpa sayısı na oranl andı ğı nda her bir po mpa i st asyonu aralı ğı ndaki bası nç düşü mü hesapl anabil mekt edir. Pompa i st asyonunda, po mpanı n e mme vanası il e basma vanası arası ndaki bası nç farkı, po mpa çı kış yükü il e yüksekli k arası ndaki farka eşittir. Aynı za manda sist e m enerjisi il e yüksekli k ar ası ndaki fark, po mpanı n gerekli net çı kış yükünü belirle mekt edir. Tabi ki po mpa i st asyonl arı nı n ul aşabilir ve arazi ni n i nşaat a el ver di ği böl üml er de yapıl ması he m bakı m he m de konstrüksi yon açısı ndan öne mli ol makt adır.
Po mpa i st asyonl arı nda kull anılacak po mpa seçi mleri, siste m enerji yükü eğrisi çı karılı p bunun po mpa karakt eristi kl eri yl e karşılaştırıl ması şekli nde ortaya çı kan sist e m eğril eri kull anıl arak yapıl makt adır. Eğer birden f azl a po mpa i st asyonu varsa bunl ar i çi n gerekli sürt ün me kayı pl arı nı n i st asyonl ar arası mesafeyl e çarpıl ması yl a, istenilen akı ş debisi ne göre bası nç kayı pl arı bul unabil mekt edir. Genel ol ar ak belirlenen çap i çi n üreticileri n sağl adı kl arı pompa kar akt eristi k verileri ışı ğı nda, ist enil en debi ye gör e, sist e m enerji i hti yacı nı karşıl ayacak bir po mpa seçi mi yapıl makt adır.
Hi dr oli k di zaynı n aşa mal arı nda eğer akı şkan sı caklı ğı, bor u i çi ndeki akış dol ayı sı yl a artış veya azalış göst eriyorsa, bunl ar da hi drolik t asarı m aşa ması nda göz öneüne alı nmakt adır. Özelli kl e hatta dur uş meydana gel di ği za man, i ki vana arasında ser vis dı şı kal an böl üml er içi n ısıl değişi mleri n det aylı şekil de i ncel enmesi gerekme kt edir. Me kani k t asarı m, boru hattı nı n yükl ere karşı mı kave meti ni n ve mal ze me daranışl arı nı n belirlendi ği aşa madır. Bor u hattı nı n mar uz kal dı ğı i ç ve dı ş bası nçl ar, taşı yı cı bor u mal ze me seçi mi, mal ze me çeli k i se ci nsi ve et kalı nlı ğı, çapı, hava ve t oprak şartları na göre di na mi k ve kalıcı yükl eri n et kileri ni n hesapl anması, bor u hattı nı n çeşitli koşullardaki dur um ve cevapl arı, mont aj det ayl arı, bor u askı det ayl arı
hesapl a mal arı n ana konul arı dır. Bunl arı n i ncel en mesi ve eksenel r adyal doğrult ul ar da ne gi bi geril mel eri n ol uşt uğu bu saf hada belirlenme kt edir. Bor u hatları ndaki t aşı yı cı bor ul arı n mal ze me seçimi , mont aj kriteleri ni n belirlenmesi açısı ndan öne mli dir. Genel de çeli k ol an t aşı yıcı bor ul arda, çeli k bor u ci nsi, seçilen et kalı nlığı ve bor u çapı kaynak pr osedür ünü belirleyen unsurl ardır. Bunl ara uygun kaynak t ekni kl eri st andartlar yar dı mıyl a belirlenir ve mont aj mali yetleri de buna göre belirlenir. İşlet me sırası nda, yer üst ü siste mlerde meydana gl ebil ecek yanal ve eksenel haraketl eri uygun t asarıml arl a dengel e me ve bunl ara uygun t aşı yı cıl ar kull an ma, t oprak altı nda ve üst ünde ı sıl deği şi mler et ki si yle meydana gel ebil ecek uza mal arı veya kı sal mal arı, geril mel er belirli nokt al arda t opl anması n di ye absor be et mek i çi n bor u hattı nı n gerekli esnekli k t asarı mları nı belirl e me mekani k di zaynı n di ğer konul arı ol makt adır.
Bor u hatları nda genel de kull anılan çeli k hat borul arı, di kişsi z çeli k çekme, spriral kaynaklı çeli k veya boyuna kaynaklı çeli k bor ular ol arak ür etil mekt edir. Bu bor u çeşitleri, işlet me bası nç ve sı caklı k değerl eri ne göre seçili p, ekono mi k anali z de yapıl dı kt an sonra uygul ama ya alı nmakt adırlar. Yüksek sı caklı k ve bası nç değerl eri, kaynaklı bor ul arda gerilmel eri n dağılı mları açısından sor un t eşkil edebileceği nden, çeli k çek me bor ul ar bu ti p dur uml ar da daha çok t erci h edil mekt edir. Bor ul arda öne mli fakt ör ak ma dayanı mı dır. Yüksek ak ma dayanı mı na sahi p çeli k özelli k bor ul arı n kull anı mı yl a, gerekli bor u et kalı nlı ğı azaltılabilir ve böyl ece mali yetl er düşür ül ebil mekt edir. Tabi burada yi ne, yüksek kaliteli ve mali yetli çeli k kullanı mı yl a el de edil ecek avant ajları n, et kalı nlı ğı aynı t utacak daha düşük kalitede çeli k kull anı mını n avant ajları ndan daha çok ol malı dır. Bor u hattı nda, bor u kadar, valf ve fitti ngl eri nde aynı mal zeme den yapıl mış ol ması, işl et me şartl arı na uygun dayanı mda ol ması gerekmekt edir.
Bor u hatları nda i zi n verilen maksi mu m geril me ve AS ME B. 31. 4’de veril en denkl e m 3. 4 il e hesapl an makt adır. Ancak genel de bu değerl er, referans kit apl arı nda belirli mal ze me ve et kalı nlı kl arı içi n veril miştir.
f f
AL D SMYSW
(3. 4)
Bur ada kull anılan t asarım f akt örü değeri genelde st andartlara uygun bor u hattı mal ze mel eri i çi n, bor u et kalı nlı ğı ve t ol eransl ar t e mel alı narak standartlarda
belirlenen değerl erdir. Genel de yeni bor ul ar i çi n bu değer 0, 72 ol maktadır ancak kull anıl mış bor ul ar i çi nde değerl er, st andartları n il gili kısı mları ndan el de edilebil mekt edir. S MYS, seçilen mal ze me i çi n müsade edil en maksimu m ak ma sı nırı dır. Mal ze me ak ma sı nırı altı nda el asti k davranış göst erir ancak bu değer üst ünde kalı cı yani pl astik şekil değiştir me meydana gel mekt edir. St andartlarda, hi ç bir dur umda, i zi n verilen maksi mu m geril meni n ak ma sı nırı nı geç mesi ne i zi n veril me mekt edir. Kaynak f akt ör ü i se mal ze me özelli ği ne bağlı ol arak kaynak kalit esi ni ifade eden t erimdi r ve genel de 1 ol arak alı n makt adır ancak kaynak kalit esi veya mal ze me kalitesi düşük i se daha da küçük alı nabil mekt edir. Sı caklı k deği şi mleri, - 30 ve 120 0C arası nda di kkatte alı nma dan hesapl ar yapıl abil mekt edir.
Ancak daha yüksek sı caklı kl ar da t er mal geril mel er de gerilme li miti ni et kile mekt edir. Kay ma geril mesi de geril me sı nırı nı n %45’i ni geç meyecek şekil de alı nabil mekt edir. Eğer standartlarda belirlenme mi ş özel yükl er bor u hattına et ki yor veya i şl et me sırası nda ol uş ma riski t aşı yorsa, bu dur u ml arda t asarı mcılar kendi tecrübel eri nden gel en tedbirleri al makt adırlar.
Bor u çapı t asl ak ol arak hi droli k di zayn aşa masında belirlendi kt en sonra, mekani k di zayn aşa ması nda da heapl anarak ni hai hali ni alma kt adır. Bur adaki a ma ç mal ze me seçi mini i ç ve dı ş yükl eri hesaba kat arak kontrol et mek ve mal ze meni n pi yasadaki şartlara uygunl uğunu t est et mekt dir. Bor u hattı pr oj el eri nde en yüksek mali yet kal e mi bor u ol duğundan, bor u çapı nı n t opl a m mali yet e ve mont aj maliyeti ne öok fazl a et kisi ol makt adır. Bundan dol ayı t ekrar hidr oli k di zayna kadar geri dönüşl er yapılı p, en i yi geresi ni mler belirlenmeye çalışıl makt adır.
Bor u et kalı nlı ğı, hi drolik di zaynı n yapıl abil mesi açı sı ndan başl angı çt a t asl ak ol arak seçil di kt en sonra esas ol arak, bor uya et ki yen i ç i şl et me bası ncı na ve i şl et me sı caklı ğı nda hatta et ki yen ek yükl ere göre kesi n ol arak hesapl anmakt adır. İ ç i şl et me bası ncı st andartlarda, bor u hattı nı n her hangi bir nokt ası ndaki st ati k bası nç enerjisi nden veya akı şı sağl ayacak i şet me bası ncından az ol mayacak bası nç şekli nde tanı mlan makt adır. St andartlar, t asarı m i şl et me bası ncı nı n ol abilecek hesaba katıl ma mı ş dur u ml ar i çi n %10 mert abesi nde aşıl ması na i zi n ver mekt edir. Esas ol arak işlet me bası ncı, st ati k bası nç, bor u boyunca meydana gel en hat bası nç kaybı ve geri bası nç i hti yacı nı n t opla mı ol arak verilebilme kt edir. İşl et me sı caklı ğı ndaki, rüzgar,t oprak yükl eri, dış bası nç gi bi yükl er, ek yükl er ol makt adır. Bor u et kalı nlı ğı
hesabı nda bunl ar direk ol arak di kkat e alı nmakt adır. Et kalı nlı ğı, ve AS ME B. 31. 4’ de veril en 3. 5 denkl e mi yl e hesapl an makt adır.
AL il w Do P t 2 (3. 5)
Et kalı nlı ğı ayrı ca pratik ol arak mont aj ve nakli ye aşa mal arı nda, borunun zarar gör meyeceği mi ni mu m değer ol arak da alı nabilme kt edir. Ayrı ca, hi droli k di zayn di kkat e alı narak, bor u hattı nı n i şl et me bası ncı yüksek ol mayan böl gel eri nde et kalı nlı ğı azaltılabilir ancak bunun sonucunda ı sıl genl eş mel er yönünden sor unl ar çı kabil eceği nden, bunun bellirli li mitler çerçevesinde yapıl ması ol ası ol abil mekt edir. Bor u hattı, çevresel faktörl er veya i ç fakt örler dol ayısı yl a di na mi k ve st ati k yükl ere mar uz kal abil mekt e, bu da bazı böl gel erde stress biri kmesi ne, mo mentl ere, bükül me veya sehi mlere yol açabil mekt edir. Bu a maçl a bor u hattı na bu yük ve geril mel eri, belirli nokt al ardan uzakl aştırı p, sist e mi n t ama mı na yay mak üzere esnekli k sağl anmakt adır. Esnekli k sağl a ma i hti yacı, bor unun ı sıl genl eş me veya çek mel eri nden, akı şkan genl eş mesi nden, i ç bası nçt an, t oprak il e ol an et kileşi mden, dı ş bası nçt an, bor u hattı ağırlı ğı veya kar rüzgar gi bi sebepl erden ol uşacak sehi mlerden dol ayı ort aya çı kmakt adır. Geril me brirkmel eri, özellil kl e bor u hattı n haraketi ni n sı nırlandı ğı nokt al arda ort aya çek makt adır. Bor u hattı ndaki geril mel eri n soğur ul ması, yer altı ve yer üst ü sist e mlerde genel de farklı şekillerde t edbir al arak çözü ml en mekt edir.
Bor ul ar yer altı na, dış dar bel erden kor umak, dış sı caklı k deği şi mleri nden, bor u hattı nı geril mel er açısı ndan, akı şkanı vi skozit e açı sı ndan kor u mak, hat boyunca doğal yastı kl a ma (radyal ve boyuna) sağl a mak ve yer üst ünde güzer gaht a çı kabil ecek sorunl arı n önüne geç mek a macı yl a gö mül mekt edir. Gö mül ü siste mler de bor u hattı nı n genl eş me veya çek mesi, t oprak il e ol an sürt ün meden ve t oprak yükünden dol ayı doğal ol arak kı stlanmakt adır. Bu da, hesapl arda özel hesapl a ma tekni kl eri kull anıl ması nı, ne kadarlı k bir kı sı mda uzama ol mayacağı nı n belirlenmesi ni gerektir mekt edir. Özellikl e bor u hatl arı nı n yer altı ndan üst üne çı ktı ğı nokt al ar da uza mal ar meydana gel mekt edir. Bu nokt al ar da yapı ya zarar gel mesi ni önle mek i çi n çı kış nokt ası na yakı n, biri ken geril meyi karşılayabilecek sabit nokt al ar kull anıl makt adır. Ayrı ca yüksek sı caklı klı sist e mler de uza mal ar, hat sabit nokt al arla
