Doğalgaz hatlarında kullanılan X 65 çelik borularda zeminden kaynaklı ve yapıya dışarıdan etki eden faktörler incelenerek korozyon hızının modellenmesi ve değerlendirilmesi
Modelling and evaluation of corrosion rate in X 65 steel pipes used in natural gas lines by examining factors originating from the ground and affecting the structure from outside
Yazar: ÇAĞATAY ÜNAL
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ CENK BALÇIK
Başkent Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Makine Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2023
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Doğalgaz ve Petrol taşımacılığında kullanılmakta olan çelik Boru Hatları, farklı zemin özellikleri ve yapısına sahip lokasyonlardan geçmekte olup geçtiği güzergâhlardaki toprak yapısı ve dışarıdan maruz kaldığı korozif faktörlerin etkisi ile korozyona uğrama ihtimaline sahiptir. 
Yapılan tez çalışmasında; metalin içerisinde bulunduğu zeminden kaynaklı faktörler ile yapıya dışarıdan etki ederek korozyon hızını etkileyen faktörlerden; nemlilik, tuzluluk, pH seviyesi, AC potansiyel seviyesi ve metalik yapıya uygulanan Katodik koruma seviyesi incelenmiştir. Bu faktörlerin, X 65 çelik yapı üzerinde meydana getirdiği korozyona ait hız değerleri; oluşturulan deney düzeneğinde bu faktörlerin farklı seviyelerde uygulanması sonucunda korozyon kuponları vasıtasıyla ölçülmüştür. 
Gerçekleştirilmesi gereken deney sayısına, Taguchi istatistiksel metodu ile deney tasarımı yapılması sonucunda ulaşılmıştır. Korozyona etki eden 5 faktörün 4 farklı seviyesi için L16 ortogonal dizini kullanılmış ve 16 farklı deney çalışması yapılarak, her biri için ayrı korozyon hız değerine ulaşılmıştır. İstatistiksel analiz sonucunda, toprak nemlilik yüzdesinde meydana gelen değişimlerin korozyon hızı üzerine olan etkisinin diğer parametrelere kıyasla daha yüksek olduğu sonucuna ulaşılmıştır. Yer altı boru hatlarının genellikle nötr ortamların içerisinden geçtiği (pH 6-8 seviyesi) göz önüne alındığında pH seviyesindeki değişimin korozyon hızı üzerindeki etkisinin diğer parametrelere kıyasla daha az olduğu tespit edilmiştir. 
Ayrıca Minitab programında gerçekleştirilen regresyon analizi ile korozyon hızının bulunmasını sağlayacak doğrusal ve doğrusal olmayan regresyon denklemleri oluşturulmuştur. Regresyon denklemi ile elde edilen korozyon hız sonuçları, farklı deney ortamlarında gerçekleştirilen deney sonuçları ile kıyaslanmıştır. Korozyon hızının farklı faktörlere bağlı olarak bulunması sonucunda boru hattı güzergâhının seçimi veya güzergâhın değiştirilmesi, malzeme et kalınlığının seçimi ile boru hattı kontrol ve bakım süreç planlamaları en ideal şekilde yapılabilecektir. 
Ayrıca korozyon hız değerlerinin literatür bulguları ile karşılaştırılması ile deneyler sonucunda elde edilen hızların, çelik malzemelerin korozyon direnç sınıflandırmasına göre çok iyi ve iyi aralığında değiştiği tespit edilmiştir.

ANAHTAR KELİMELER: Korozyon hızı, çelik boru hattı, toprak karakteri, istatistiksel analiz, deneysel

Abstract:
Steel pipelines that used for transportation of natural gas and petroleum usually pass from different places having different soil characteristics. Due to different soil structures and other corrosive factors, pipelines are tend to corrode at different rates. 
In this study, the effects of moisture content, salinity content, pH, AC potential and cathodic protection levels on the corrosion rate were investigated as the factors affect corrosion in steel structures originating from the ground and external sources. The rate of the corrosion caused by these factors on the X 65 steel structure was mesaured by corrosion coupons in experimental set up with application of the factors at different levels 
The number of experiments to be carried out was reached as a result of experimental design with the Taguchi statistical method. L16 orthogonal array was used for 4 different levels of 5 corrosion rate affecting factors and 16 different experimental studies were conducted to obtain corrosion rate values for each experiment. Based on the statistical analysis results, effect of the changes in moisture content of the soil on corrosion rate was higher compare to other factors. Considering the underground pipelines usually pass inside the neutral environments (pH levels between 6-8) effect of changes in pH value on corrosion rate is the less than the other factors. 
In addition, with the regression analysis performed in the Minitab program, linear and non- linear regression equations were created to calculate the corrosion rates. Corrosion rate results obtained with the regression equations were compared with the test results performed in different test environments. By calculating the corrosion rate depending on different factors; selection or changing of pipeline route, selection of material wall thickness and planning of pipeline control and maintenance periods can be made in the most ideal way. Also comparison of corrosion rates with literature findings shows that corrosion rate levels change between outstanding and good classification ranges according to corrosion resistance classification of steel materials.

KEY WORDS: Corrosion rate, steel pipeline, soil characteristic, statistical analysis, experimental