AD - MERKBLATTER ESASLARINA GÖRE BASINÇLI KAP DİZAYNI Prof. Dr. Nihat TEKİN YILDIZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ Gemi inşaat Fakültesi Dekanı 11 Şubat 1993
AD-MERKBLAETTER ESASLARINA GÖRE BASINÇLI KABLARIN DİZAYNI Prof.Dr.Nihat TEKİN Yıldız Teknik Üniversitesi Gemi inşaatı Mühendisliği Bölümü AD-MEİKBLAETTER esaslarına göre basınçlı kabların dizaynı konusuna girmeden evvel kısa bazı açıklamalarda bulunmak faydalı olacaktır. önce AD-MERKBLAETTER nedir sorusunu cevaplayalım. Basınçlı kab imalatçılarının çoğunun bildiği veçhile,basınçlı kablar belirli kurallar ve nizamlar çerçevesinde imal edilirler. AD-MERKBLAETTER'de bunlardan birisidir. AD kısmı almanca "ARBEITSGEMEINSCHAT DRUCKBEHAELTER" kelimelerinin baş harflerinin alınmasıyla oluşturulmuş olup,türkçe "Basınçlı kablar çalışma grubu" manasmdadır. MERKBLAETTER ise; Dikkat edilecek veya uyulacak kurallara ait föyler manasında kullanılmıştır. Basınçlı kablar çalışma grubuna dahil olan kurum ve kuruluşlar ises a) Buhar Kazanları,kablar ve boru devreleri imalatçıları birliği, b) Kimya Endüstrileri birliği, c) Alman demir-çelik üreticileri birliği, d) Alssan makina imalatçıları birliği, e) Büyük kuvvet santralı işleticileri birliği ve f) Teknik denetim birlikleri birliğidir. AD-MERKBLAETTER yayınlarını ve güncelleştirmelerini de yukarıda belirtilen Teknik denetim birlikleri birliğidir. Konu hakkında kısa açıklamalardan sonra birazda BASINÇLI KAB lara değinmek yerinde olur. "öngörülen işletme durumunda beklenen mekanik,kimyasal ve termik zorlamaları karşılayacak ve sızdırmazlığmı kaybetmeyecek tarzda yapılan kablara BASINÇLI KAB denir." YAPI VE TEÇHİZAT yönünden basınçlı kablar özellikle; i ) Müsaade edilen işletme basınç ve sıcaklığını emniyetle karşılayacak tarzda, ii ) Dolgunun reaksiyonu sırasında meydana gelebilecek zorlamaları üstlenecek,bu tür reaksiyonları önleyecek veya bunun sonucunda doğacak tehlikeleri önleyecek tarzda, iü) Dolgudan etkilenmeyecek,dolguyla reaksiyona girmeyecek, 217
mamul halde gerekli mekanik özellikleri taşıyacak malzemelerden yapılmalı, iv ) Uygun şekilde imal edilmeli ve işletmeye alınmadan önce işletmeye hazır tarzda yerleştirilmeli, v ) Kullanma aaacma uygun teçhizat parçalarıyla donatılmalıdır. YERLEŞTİRME VE İŞLETME yönünden; Basınçlı kablarxn yerleştirme ve işletmeleri çalışan veya üçüncü şahısların zarar görmelerini önleyecek tarzda yapılmalıdır. Gerekli koruma bölgeleri oluşturulmalı ve korunma tedbirleri alınmalıdır. BASINÇLI KÄB lar çok çeşitli amaçlar için ve çeşitli tarzda imal edilirler. Bunların başında,tek cidardan meydana gelen ve depolama amacıyla kullanılan depolama kabları gelir. Bunların dışında,içlerinde reaksiyon gerçekleşen veya bir prosesin gerçekleştirildiği kablar geniş yer tutar. Tek akışkanın dışında çoklu akışkanlar için kullanılan kablarda proseste geniş kullanım alanına sahiptir. Her ne tarz ve kullanım amacıyla olursa olsun,kabtan bir beklentimiz olacaktır. Bu beklentiler genellikle kullanıcı tarafından belirlenmektedir. Basınçlı kabın dizaynında en önemli iki istek basınç ve sıcaklıktır. İşletme basınç ve sıcaklığında emniyetli bir çalışmanın sağlanması da kabın belli kriterlere uygun olarak yapılmasından geçer. Amacın veya prosesin belirleyeceği basınç ve sıcaklığa bağlı olarak dizaynın yapılması değişik kodlarla yapılabileceği gibi,seminer konusunu oluşturan ÄD-MERKBLAETTER esaslarına göre de yapılabilir. AD-MERKBLAETTER esasları başlıca 8 bölümden oluşmaktadır. Bunlar: a) AUSRÜSTUNG (TEÇHİZAT) Al - A6 b) BERECHNUNG (HESAPLAMA) BO - B10,B13 c) GRUNDSAETZE {TEMEL ESASLAR) Gl - G3 d) HERSTELLUNG (İMALAT) H3 e) HERSTELLUNG UND PRÜFUNG (İMALAT VE DENEY) HPO -HP30 f) NICHT METALLISCHE WERKSTOFFE (METAL OLMAYAN MALZEMELER) Nl - N4 g) SONDERFAELLE (ÖZEL DURUMLAR) Sİ - S3 h) WERKSTOFFE (MALZEMELER) WO - W13 dir. Dizaynda İMALAT VE DENEY bölümleri belli oranlarda olmak üzere diğer bölümler tümüyle kapsanmaktadır. AD-MERKBLAETTER esasları veya kaideleri aşağıda belirtilen tarzda yapılandırılmıştır. Bu yapılandırma Temel esaslar 218
kısmında daha etraflı olarak belirtilmekte ve esasların oluşturulmasında kullanılan kaynaklar da belirtilmektedir. Metalik malzemelerden yapılmış basınçlı kabların dizaynı genelde B.H ve W bölümlerini kapsamakta, A ve S bölümleri ile de ilgili bulunmaktadır. BO bölümü "Basınçlı kabların hesaplanması" nı kapsamaktadır. Bu kısımda en önemli 7 husus bulunmaktadır. Bunlar; 1) Hesaplama basıncı, 2) Hesaplama sıcaklığı, 3) Malzeme Mukavemet Değeri, 4) Emniyet Katsayısı, 5) Kaynak faktörü, 6) İlaveler ve 7) Enküçük cidar kalınlığı dır. Sindi bunları sırasıyla ve kısaca açıklamaya çalışalım. HESAPLAMA BASINCI; Hesaplama genellikle müsaade edilen işletme üst basıncında yapılır. Gerek işletme ve gerekse deney esnasında meydana gelecek statik basınçların cidar kalınlığına etkisi %5'in altında ise dikkate alınmayabilir. Basınç taşıyan bir cidar,iki yüzünden değişik basınçlara maruz kalıyorsa;bunların farkı alınmayıp iki yüzeydeki basınçların teker teker tesir ettiği kabulüyle iki basınç için ayrı ayrı hesaplama yapılır, üst basınç ve alt basıncın ayni zamanda basınç taşıyan cidara tesiri söz konusu ise basınç farkı alınabilir. Deney basıncı»hesaplama basıncının 1.3 katını aşıyorsa o sıcaklığa uygun malzeme mukavemet değerinin yeterli olup olmayacağı araştırılmalı ve deney basıncına uyan emniyet katsayısının altına inilmemelidir. 219
Statik ilave kuvvetler resmin üzerinde gösterilmeli ve bunların tesiri cidar kalınlığının %5 değerini aştığı takdirde dikkate alınmalıdır. HESAPLAMA SICAKLIĞI; Malzemenin seçimi, malzemenin mukavemet değerinin belirlenmesi için söz konusu işletme basıncında beklenecek cidar sıcaklığı hesaplama sıcaklığı olarak alınır, Isıtma tarzının değişik olması halinde ilave bir değer artırımı söz konusu olabilir. Tablo-1: Hesaplama sıcaklıkları. Beheizungsan durch Gase. Dampfe oder Flüssigkeiten Feuer-. Abgas- oder elektrische Beheizung») Berechnungstemperatur die höchste Temperatur des Heizmitteis bei abgedeckter Wand die höchste Temperatur des Beschickungsgutes 2u2ugdch 20 C bei unmittelbar berührter Wand die höchste Temperatur des Beschickungsgutes zuzüglich 60 ' C Beklenen en yüksek cidar sıcaklıği 20 derece santigrad'ın altında ise hesaplama sıcaklığı + 20 derece santigrad olarak alınır. Şayet dolgu sıcaklığı -10 derecenin altında bulunuyorsa bu takdirde W10 kısmına başvurulmalıdır. MALZEME MUKAVEMET DEĞERİ; [K] Malzeme mukavemet değeri işletme sıcaklığında W bölümünden seçilmelidir. Kaynak bölgesindeki mukavemet değeri ana malzeme mukavemet değerinin altında ise bu takdirde kaynak bölgesindeki mukavemet değeri malzeme mukavemet değeri olarak alınmalıdır. EMNİYET KATSAYISI; [S] Emniyet katsayıları Tablo-2 ve Tablo-3 ten alınmaktadır. Deney basıncı dikkate alındığı durumda [S'] emniyet katsayısı değeri yine ayni tablolardan alınmalıdır. KAYNAK FAKTÖRÜ; [v] Kaynak dikişindeki müsaade edilen hesaplama basıncının ne kadarının kullanılacağı bir faktörle dikkate alınır ve "Kaynak Faktörü" olarak isimlendirilir. İLAVELER; [Cl ve C2J Basıncı taşıyan cidarların elde edilmesinde cidarlarda bir incelme sözkonusu ise hesaplamada bu değer dikkate alınmalıdır. C2 ise korozyon ve aşınma payını ifade etmektedir. 220
Tablo-2: Uzana ve sürekli mukavemet değerine göre Emniyet Katsayısı. wefkston und Ausführung Sicherheit «beiweri S tur flen Werkstoff bei Berechnungstemperatur Sıcherhettsbeıwert S' be*rn Prüf druck 1 Waö- und Schmiede stähle 2 Stahlguß 3 GuBetsen mit " : Kugeioraphil nach DIN 1693 3.1 GGG-70 6GG-60 3.2 GGG-50 3.3 GGG - 40 3 4 GGG-40.3 GGG - 35.3 4 Aluminium und Alumintumlegierungen - Knetwerkstotfe 1.5 5.0 ' 4.0 3.5 2.0.--. 2.4 1.5-1.1 13 2.5 2.0 1.7 1.2 1 1 Tablo-3: Kopma mukavemetine göre Emniyet Katsayısı, Werkstoff und Ausführung 1 Grauguß nach DIN 1691 1.1 ungeglüht 1.2 geglüht oder emailliert 2 Kupfer und -lepierungen einschließlich Walz- und Gußbronze 2 1 bei nahtlosen und geschvrtüçien Behaltern 9.0 7.0 3.5 4.0 2.2 bei geloteten Behaltern Sicherheitsbetwert S tur den Werkstoff bei Berechnungstemperatur Steherhertsbet-»wert S' beim Prüf druck 3.5 25 221
Bundan sonraki bölümler yine alt bölümleri ihtiva etmek kaydıyla aşağıdaki gibi sıralanabilir. Bl - iç basınç altında silindirik ve küresel cidarların hesabı. B2 - ±ç ve dıştan basınç altında konik cidarların hesabı. B3 - iç ve dıştan basınç altında bombe formlu kafaların hesabı. B4 - Çanak formlu kafaların hesabı. B5 - Takviye edilmiş düz plaka ve kafaların hesabı. B6 - Dıştan basınç altında silindrik cidarların hesabı. B7 - Civata ve vidaların hesabı. B8 - Flanşların hesabı. B9 - İÇten basınç altında küre,konik ve silindrik cidarlarda delikler nedeniyle zayıflamaların hesabı. BIO- içten basınç altında silindrik kalın cidarların hesabı. B13- Tek cidarlı körük tipli kompensatörlerin hesabı. Yukarıda açıklanan alt bölümler yardımıyla basınçlı kabı meydana getiren elemanlar teker teker hesap edilebilir. H ve HP kısımlarında ise imalat ve deneyler bulunmaktadır. Bu kısımla ilgili olarak başka konuşmacılar tarafından bilgi verileceği için burada tarafımdan bahsedilmeyecektir. Dizaynın bir elemanı da malzeme olduğundan,malzeme ile ilgili özet bilgileri de ermek istiyorum. Malzemeler ile ilgili alt kısımlar ise: WO Wl W2 - Malzemeler için temel esaslar. - Saçlar için alaşımsız ve alaşımlı çelikler. - Ostenitik Çelikler. W3/1 - Alaşımsız ve düşük alaşımlı kır döküm malzemeler. W3/2 - Alaşımsız ve düşük alaşımlı sfero döküm malzemeler. W3/3 - Lamel grafitli ostenitik dökme demir malzemeler. W4 - Basınçlı kabların imalinde kullanılan alaşımlı ve alaşımsız çeliklerden yapılmış borular. -222-
W5 - Çelik döküm malzemeler. W6/1 - Alüminyum ve alüminyum alaşımları. W7 W8 W9 W10 W12 W13 - Ferritik çeliklerden vida ve somunlar. - Kaplamalı çelik malzemeler. - Çelikten mamul flanşlar. - Düşük sıcaklık için çelik malzemeler. - Basınçlı kab gövdeleri için alaşımlı ve alaşımsız çelikten mamul dikişsiz içiboş cisimler. - Hadde ve dövme parçalar için alaşımsız ve alaşımlı çelik malzemeler. Bunların dışında özel durumlar kısmı ile ilgili alt bölümler mevcut olup bu konuyu da çok özet olarak vermek gerekir. Sözkonusu bölümlerde,genelde statik olarak zorlanan kabların yanında,değişken zorlamalı kabların hesaplanması»titreşim zorlamaları hesapları»basınçlı kab cidarlarında ilave zorlamaların dikkate alınması gibi hususlar bulunmaktadır. -2 O.?,-