Basınçlı kaplarda tasarım süreci

BASINÇLI KAPLARDA TASARIM SÜRECİ

Bir basınçlı kabın ortaya çıkış sürecini ele alalım ve bu sürecin önemli bir parçası olan mekanik tasarımı detaylandırmaya çalışalım.

Bir basınçlı kap nasıl meydana gelir?

Süreci, kabaca aşağıdaki şekilde özetleyebiliriz;

İhtiyaçlar doğrultusunda tankın kullanım amaçları belirlenir ve proses analizleri yapılır. Bu süreçte istenen kabın hacmi, malzeme tipi, ekipmanın operasyonunu etkileyecek diğer bilgiler (nozul adetleri ve boyutları, operasyon basıncı ve sıcaklığı vb.) ve ekipmanın kullanılacağı bölgenin deprem ve rüzgâr verileri ortaya çıkartılır.

Daha sonraki süreç, proses analizlerinden gelen bilgilere ve belirlenen imalat standardına uygun olarak ekipmanın mekanik hesaplarının yapılması ve projelendirilmesidir.

Türkiye’de basınçlı kapların tasarımı ve imalatı, ağırlıklı olarak aşağıdaki 3 standart referans alınarak yapılır;

• ASME Sec. VIII Div 1         “ Amerikan Normu”
• EN 13445 Serisi                 “ Avrupa Normu”
• AD 2000 Code                   “ Alman Normu”

Yukarıdaki standartlar dışında özel ekipmanlara yönelik imalat standartları da (örn: EN 13458 serisi; Kriyojenik Tanklar, EN 12953 Serisi; Silindirik kazanlar vb.)  mevcuttur ancak listeyi ilk 3 ile sınırlandırmak ve farklı bölge ya da ülkelerin standartları olduğu için bu standartlar verilmiştir.

Yukarıda belirtilen her standardın basınçlı kaplara kendine özgü bir yaklaşımı vardır. Bu yaklaşım farklılıklarını standartları incelemeye başladığınızda rahatlıkla görebilirsiniz.  

Peki, doğru bir tasarım nasıl yapılır ve nelere dikkat edilmelidir?

Temelde, bir kabın tasarımı yapılırken, seçilen imalat standardının tüm gereklilikleri yerine getirilmelidir. Nedir bu gereklilikler? Özetle imalat standardının içindekiler kısmında tanımlı ve imalatı yapılacak olan ekipmanımız ile alakalı tüm maddeler ve zorunlu olan tüm ekleridir.

Bu gereklilikler genel olarak malzeme, basınç alan tüm yüzeyler, ekipman üzerindeki delikler, nozul boruları, kullanılacak flanşlar, cıvatalar, contalar, kaldırma ve sabitleme aparatları ile alakalıdır. Tasarım aşamasında, mekanik hesaplar yapılırken tüm bu gereklilikler ve ilgili formüller dikkate alınmalıdır.

Bunlara ek olarak ekipmanımıza etkiyen yükler çok iyi analiz edilmeli ve belirlenmelidir. Dikkate alınması gereken en temel yükler;

• Basınç ( iç veya dış basınç “tasarım, operasyon, hidrotest, statik basınç” vb),
• Moment ( sismik/deprem, rüzgâr, taşıma ya da kaldırma),
• Ölü yükler (ekipman üzerindeki, borulama, merdiven ve platformların ağırlıklarından dolayı oluşan yükler),
• Termal yükler (ısı farklılıklarından dolayı oluşan yükler)

Tasarımcının standarda göre değil, kendine göre bir önem sıralaması yapıp, bazı zorunlu gereklilikleri ya da olası yükleri önemsememesi ve dikkate almaması yapılan büyük hatalardan bir tanesidir.

Örnek olarak, çoğu zaman ekipmanın üzerinde kullanılacak civata/saplama ve contalarının hesapları dikkate alınmadan tasarım yapılmaktadır. Ancak bunlar basınç altında çalışmaktadır ve ekipmanın güvenliğini direk etkileyen parçalardır. Bu doğrultuda hesaplarının yapılması, projelendirme ve satın almanın buna uygun yapılması gerekmektedir.

Aynı şekilde özellikle bazı dik ekipmanlarda deprem ve rüzgâr yükleri dikkate alınmadan tasarımlar yapılmaktadır. Ancak bu şekilde tasarlanan bir kabın, olası deprem anında ve şiddetli rüzgâra maruz kaldığı andaki güvenilirliği büyük bir soru işareti olacaktır.

Tasarımcının sorumluluğu, seçilen imalat standardının tüm şartlarını sağlamak ve gereklilikleri yerine getirmektir. Aksi takdirde, tasarlanan ekipmanın güvenilirliği, imalat ve kalite kontrol faaliyetleri eksiksiz ve hatasız yapılmış olsa bile, her zaman sorgulamaya açık olacaktır.

Soru ve görüşleriniz için;

onder.demircan@aveskon.com