Yorulmaya maruz kalan basınçlı ekipmanlarda periyodik muayene zamanının hasar olasılığı tahmini yapılarak belirlenmesi
Yorulmaya maruz kalan basınçlı ekipmanlarda periyodik muayene zamanının hasar olasılığı tahmini yapılarak belirlenmesi
Yazar: Sözen, Levent; Yurdakul, Mustafa; İç, Yusuf Tansel
Dergi: Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, Vol. 36 No. 4, 2020
Anahtar kelimeler: Engineering ; Mühendislik ; Risk Bazlı Muayene,Basınçlı Ekipmanlar,Yorulma,Sonlu Elemanlar Analizi,Monte Carlo Benzetimi

Değişken basınç etkisi altında bulunan basınçlı kaplar, boru hatları, ısı değiştiriciler, kazanlar vb. ekipmanlarda hasar meydana gelme ihtimalinin en aza indirilebilmesi veya mevcut hasarların erken teşhis edilebilmesi için ekipmanların periyodik olarak muayene edilmesi gerekmektedir. Bu muayeneler sabit zaman aralıkları dahilinde yapılabileceği gibi bir risk değerlendirmesine bağlı olarak, ekipmanın bulunduğu ortam, çalışma koşulları ve içerisinde bulunan kimyasalın potansiyel tehlikesine bağlı olarak belirlenen aralıklarla da gerçekleştirilebilmektedir. Söz konusu muayene periyotlarının, gerçekleştirilen bir risk değerlendirmesi sonucu belirlendiği yöntemler literatürde risk bazlı muayene yöntemleri olarak anılmaktadır. Risk bazlı muayene; değişken yük altında çalışarak yorulma hasarına maruz kalan ekipmanlara ait yapısal bileşenler üzerine de uygulanabilmektedir. Yapılan bu çalışmada değişken iç basınç yükü altında görev alan ince cidarlı basınçlı ekipmanlar değerlendirmeye alınmıştır. Söz konusu ekipmanlarda yorulmaya bağlı hasarın tespitinde gerilmenin görece yüksek olduğu hassas noktalara dikkat edilmelidir. İnce cidarlı basınçlı kaplarda gerilme konsantrasyon faktörlerinin kaynaklı bölgelerde daha yüksek seviyelerde olduğu bilinmektedir. Dolayısıyla söz konusu kaynaklı birleştirmelerde yorulmaya bağlı çatlak oluşumu ve bu sebepten hasar meydana gelme ihtimali ekipmanın ana metal bölümlerine göre daha yüksektir. Kaynaklı birleştirmelerin güvenirliği; kaynak bölgesinin geometrisi, kaynağı yapılan borunun çapı, et kalınlığı, kaynaklı bölgenin mekanik özellikleri, maruz kalınan basıncın büyüklüğü ve basınçtaki muhtemel dalgalanmanın çevrim sayısı gibi faktörlere bağlı olarak değişmektedir. Çalışma kapsamında örnek bir uygulama olarak; değişken basınç altında faaliyet gösteren akaryakıt veya gaz boru hatlarının hasar olasılıkları yukarıda sayılan parametrelerde meydana gelen çeşitliliğe bağlı olarak hesaplanmış ve en uygun periyodik muayene aralığının tespit edilmesi için yeni bir yaklaşım önerilmiştir. Bu çalışmadaki hasar olasılıklarının hesaplanmasında Sonlu Elemanlar Analizi ve Monte Carlo Benzetimi Yönteminden yararlanılmıştır.

Değişken basınç etkisi altında bulunan basınçlı kaplar, boru hatları, ısı değiştiriciler, kazanlar vb. ekipmanlarda hasar meydana gelme ihtimalinin en aza indirilebilmesi veya mevcut hasarların erken teşhis edilebilmesi için ekipmanların periyodik olarak muayene edilmesi gerekmektedir. Bu muayeneler sabit zaman aralıkları dahilinde yapılabileceği gibi bir risk değerlendirmesine bağlı olarak, ekipmanın bulunduğu ortam, çalışma koşulları ve içerisinde bulunan kimyasalın potansiyel tehlikesine bağlı olarak belirlenen aralıklarla da gerçekleştirilebilmektedir. Söz konusu muayene periyotlarının, gerçekleştirilen bir risk değerlendirmesi sonucu belirlendiği yöntemler literatürde risk bazlı muayene yöntemleri olarak anılmaktadır. Risk bazlı muayene; değişken yük altında çalışarak yorulma hasarına maruz kalan ekipmanlara ait yapısal bileşenler üzerine de uygulanabilmektedir. Yapılan bu çalışmada değişken iç basınç yükü altında görev alan ince cidarlı basınçlı ekipmanlar değerlendirmeye alınmıştır. Söz konusu ekipmanlarda yorulmaya bağlı hasarın tespitinde gerilmenin görece yüksek olduğu hassas noktalara dikkat edilmelidir. İnce cidarlı basınçlı kaplarda gerilme konsantrasyon faktörlerinin kaynaklı bölgelerde daha yüksek seviyelerde olduğu bilinmektedir. Dolayısıyla söz konusu kaynaklı birleştirmelerde yorulmaya bağlı çatlak oluşumu ve bu sebepten hasar meydana gelme ihtimali ekipmanın ana metal bölümlerine göre daha yüksektir. Kaynaklı birleştirmelerin güvenirliği; kaynak bölgesinin geometrisi, kaynağı yapılan borunun çapı, et kalınlığı, kaynaklı bölgenin mekanik özellikleri, maruz kalınan basıncın büyüklüğü ve basınçtaki muhtemel dalgalanmanın çevrim sayısı gibi faktörlere bağlı olarak değişmektedir. Çalışma kapsamında örnek bir uygulama olarak; değişken basınç altında faaliyet gösteren akaryakıt veya gaz boru hatlarının hasar olasılıkları yukarıda sayılan parametrelerde meydana gelen çeşitliliğe bağlı olarak hesaplanmış ve en uygun periyodik muayene aralığının tespit edilmesi için yeni bir yaklaşım önerilmiştir. Bu çalışmadaki hasar olasılıklarının hesaplanmasında Sonlu Elemanlar Analizi ve Monte Carlo Benzetimi Yönteminden yararlanılmıştır.