İnce cidarlı çelik tankların hidroklorik asit korozyonu etkisinde burkulma davranışlarının incelenmesi
Investigation of buckling behaviour of thin walled steel tanks corroded by hydrochloric acid
Yazar: MAHMUT BUĞRA BİLEN
Danışman: PROF. DR. ABDULKADİR CÜNEYT AYDIN
Atatürk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering
Dizin: Hidroklorik asit = Hydrochloric acid

Özet:
Amaç: Bu çalışmada değişken oranda hidroklorik asit çözeltileriyle doldurulan ince cidarlı çelik tankların burkulma kapasiteleri incelenmiştir. Korozyon dolayısıyla burkulma kapasitesinde azalma olan silindirler CFRP (karbon fiberle güçlendirilmiş polimer) kumaşlar ile güçlendirilerek CFRP'nin silindirlerin burkulma kapasitesine etkisi araştırılmıştır. 
Yöntem: Bu çalışmada 800x400x0,45 mm boyutlarında 12 adet ince cidarlı çelik tank kullanılmıştır. Çalışmanın ilk aşamasında 10 adet ince cidarlı tank literatürdeki oranlar göz önünde bulundurularak %5 ve %10 hidroklorik asit içeren çözeltilerle tam ve yarım dolu olacak şekilde doldurulup 24 saat korozyona maruz bırakılmıştır. Deney sonucunda silindirlerde korozyonun sebep olduğu ağırlık kaybı belirlenmiştir. İkinci aşamada ise tanklar CFRP'siz ve çeşitli boyutlarda CFRP kumaş ile kaplanarak, vakumlu deney düzeneğinde burkulma deneyi gerçekleştirilmiştir. Tanklara ait burkulma yükleri ölçüm cihazlarından elde edilen verilerle hesaplanmıştır. Burkulma deney verileri teorik formüllerle karşılaştırılmıştır.
Bulgular: Korozyon tanklarda deformasyon oluşturarak ağırlık kaybına sebep olmuştur. %10 asit çözeltisiyle tam doldurulan tanklarda ağırlık kaybı %4 civarındayken, %5'lik çözeltiyle tam doldurulan tanklarda ağırlık kaybı %3 civarındadır. Yarı dolu tanklarda bu oran %1'e düşmektedir. Ayrıca korozyon silindirlerin burkulma kapasitesinde azalmaya sebep olmuştur. Tam doldurulan tanklarda burkulma kapasitesinde %16 ile %64 arasında değişen oranlarda azalma görülmüştür. CFRP uygulaması yapılan tankların ilk burkulma kapasitesinde %66'ya kadar artış gerçekleşmiştir. CFRP ile güçlendirilen yüzey alanı arttıkça burkulma kapasitesinin arttığı belirlenmiştir. CFRP güçlendirmesinin küçük boyutlarda yapılması bile burkulma kapasitesini arttırmıştır.
Sonuç: Korozyon dolayısıyla ince cidarlı çelik tankların burkulma kapasitesinde önemli derecede düşüş olmaktadır. CFRP kumaş ile güçlendirme yapılan tanklarda dayanımın büyük ölçüde geri kazandırılabilmektedir. Asit yüzdesi, doluluk oranı ve CFRP ile kaplanan yüzey alanının büyüklüğü burkulma kapasitesini etkilemektedir.

Anahtar Kelimeler: ince cidarlı silindirik tank, korozyon, hidroklorik asit, cfrp (karbon fiberle güçlendirilmiş polimer), burkulma kapasitesi, ağırlık kaybı

Abstract:
Purpose: Buckling capacities of thin-walled steel tanks filled with varying rates of hydrochloric acid solutions has been examined. Effect of strengthening the tanks with CFRP fabrics and corrosion on the buckling capacity of cylinders has been examined. 
Method: Tanks with the dimensions of 800x400x0.45 mm filled with acidic solutions containing 5% and 10% hydrochloric acid and exposed to corrosion. After corrosion tests, weight loss of the cylinders determined. In second stage, tanks were covered with CFRP fabrics and buckling test was carried out in a vacuum test setup. The buckling loads of the tanks were calculated with the data obtained from the measuring devices. Buckling test results were compared with the theoretical formulas.
Findings: Weight loss caused by corrosion is around 4% for tanks fully filled with 10% acid solution, and it's around 3% for tanks fully filled with 5% acid solution. This rate is 1% for half filled tanks. Corrosion also caused a decrease in the buckling capacity of tanks. Buckling capacity loss of full filled tanks is varying between 16% and 64%. The initial buckling capacity of tanks strengthened with CFRP fabrics has increased up to 66%.
Results: Corrosion significantly decreased the buckling capacity of tanks. It has been observed that the strength can be recovered by strengthening the tanks with CFRP fabrics. Rate of acid in the solution, filling rate of tanks, and the size of the surface area covered with CFRP fabrics affects the buckling capacities.

Keywords: thin walled cylindrical tank, corrosion, hydrochloric acid, cfrp (carbon fiber reinforced polymer), weight loss