Borular
ve Tüpler
Su, gaz, petrol gibi akışkanların bir yerden başka bir yere
taşınmasında kullanılan kil, beton, ağaç, grafit, plastik, asbest, cam ve
çeşitli metallerden yapılmış malzemeler "boru" olarak tarif edilir.
Tahmin edildiği gibi borular yaklaşık 5000 yıldan bu yana
insanlığın kullanımında bulunmaktadır. İlk borular, dağlardaki erimiş kar
sularının köylere getirilmesinde yararlanılan ağaçtan kanallardır.
Bir akışkanın bir noktadan diğer noktaya taşınmasını
sağlayan boru veya tüp düzenine borulama sistemi denilmektedir. Bu tariften
hareket edilecek olursa, bir araba motorunda da borulamadan bahsedilebilir.
Ancak borulamanın ve borulama tasarımının en karmaşık olduğu ve özel uzmanlık
gerektiren alanlar rafineriler, petrokimya fabrikaları, nükleer enerji
tesisleri ve uzay teknolojisidir.
Bu derecede yüksek teknolojiye hayat kazandıran bir dal
olması nedeniyle borulama teknolojisi ve tasarımı pek çok detay konu içerir. Bu
konuların her biri ayrı uzmanlık dalıdır.
Teknolojinin ilerlemesi sonucunda ortaya çıkan ihtiyaçlar
boru malzemelerinde de gelişmelere yol açmıştır Bu gün ağaç borular çok özel
fermentasyon sanayiinde kullanılmaktadır. İleri teknolojilerde yüksek basınç ve
sıcaklığa dayanıklı özel alaşımlar, çelik veya döküm malzemeden yapılmış
borular kullanılmasının yanısıra, çoğunluk korozif ortamlarda, bilinen türde
veya ihtiyaçlara göre hazırlanmış özel plastiklerin kullanımı gittikçe
yaygınlaşmaktadır. Boru malzemeleri iki ana sınıfta toplanabilir.
- Metalik
Boru Malzemeleri (a) Çelik ve diğer demir alaşımlarından (çelik, paslanmaz
çelik, krom çeliği, dökme çelik v.s.), (b) diğer metallerden (alüminyum,
bakır, pirinç ve bunların alaşımları gibi) yapılan malzemeler
- Metal
Olmayan Boru Malzemeleri: Bunlar cam, seramik, asbest, grafit ve plastik
gibi malzemelerdir
Borular üretim şekillerine göre iki gruba ayrılırlar:
Dikişsiz borular ve kaynaklı borular.
Dikişsiz boru terimi ticari bir tanımlama olup borunun
yekpare bir malzemeden yapılmış olduğu anlamına gelir. Boru yapılacak yekpare
malzemeye bir delici mil ile girilir ve malzeme delici mil üzerinde dövülerek
istenilen çapa getirilir. Dikişsiz borular ya püskürtmeyle (ekstruzyon) veya
sabit (veya dönen) kalıplara dökülerek yapılır; kalıplamayla (santrifüj yolu
ile) yapılan borularda et kalınlığı çok fazladır. Dikişsiz boruların çekme
mukavemeti boru duvarının her tarafında aynıdır. Döküm ve püskürtme yolu
dışında, delici mil etrafında dövülerek yapılan boruların iç çapı ile dış çap
merkezleri boru ekseni boyunca farklılıklar gösterebilir. Bu nedenle et
kalınlığı borunun her tarafında aynı değildir.
Kaynaklı boruda, rulo haline getirilmiş ve boru bandı olarak
isimlendirilen yaklaşık 70-100 cm enindeki saç şeritler, silindirik boru
meydana getirecek şekilde açılır. Bu şekilde helezon bir çakışma çizgisi
oluşturan şeritlerin uçları dikilir, kaynakla birleştirilir. Kaynak
noktalarındaki çekme gerilimi, kaynak kalitesine ve uygulanan teknik kontrol
yöntemine göre orijinal malzemenin %60 ile %100 seviyesine ulaşır.
Kaynaklama metodu ile büyük çaplı boruların üretimi mümkün
olduğu gibi, çapına göre et kalınlığı daha düşük boru imalatı da
yapılabilmektedir. Kaynaklı borularda sabit bir et kalınlığı sağlamak
mümkündür. Kaynaklı boruların genelde korozif ortamlarda veya yüksek
basınçlarda kullanılması önerilmez.
Boyutlar
Boru ve tüpler, çapları ve duvar kalınlıkları ile
tanımlanır. Çelik boruda standart nominal çap 1/8-30 in. arasında değişir. 12
in.den büyük çaplı borular için verilen nominal çaplar borunun dış çapını, 3-13
in. borularda iç çapı belirtir, ancak daha küçüklerde gerçek bir boyutu
tanımlamaz.
Çelik boru standartları Ek-4 te verilmiştir. Diğer
malzemelerden yapılan boruların dış çapları da, çelik borularla aynı ebatlarda
tutulur; bunun avantajı bir borulama sisteminde malzemelerin birbiri yerine
kullanılabilmesidir. Çelik boru standardı IPS (iron pipe size) veya NPS
(nominal pipe size) olarak bilinir. Örneğin "2 in. nikel IPS boru"
nun dış çapı, 2 in. çelik borunun dış çapına eşittir.
Borunun duvar kalınlığı "schedule (tarife) sayısı"
ile gösterilir:
p' = iç çalışma basıncı, lbf / in2, S
= kullanılan alaşım için kabul edilebilir gerilim, lbf / in2
dir.
Kullanılan shc sayıları 10, 20, 30, 40, 60, 80, 120, 140 ve
160 tır, fakat çapı 8 in.den küçük olan borularda sadece 40, 80, 120 ve 160 lar
uygundur. Ek-4 te, çelik boru için çeşitli shc sayısını karşılayan gerçek duvar
kalınlıkları verilmiştir. Diğer alaşımlarda, alaşımın kuvvetine göre, et
kalınlığı çelik borununkinden daha küçük veya daha büyük olabilir.
Tüplerin boyutları dış çapıyla tanımlanır. Nominal değer,
çok küçük toleranslarla, gerçek dış çapa eşittir. Duvar kalınlığı BWG (Birmingham
wire gage) sayısıyla verilir; bu değer 24 (çok hafif)-7 (çok ağır) arasında
değişir. (Isı-değiştirici tüplerin boyutları ve duvar kalınlıkları, ekteki ‘EK. Kondenser ve Isı Değiştirici Tüp Verileri’ tablosunda görülmektedir.)
Boru Boyutlarının Seçimi
Özel bir durum için optimum boru çapı, boru ve bağlantı
parçalarının, (a) izafi yatırımı, (b) gücü, (c) bakımı, (d) stoklama durumuna
bağlıdır. Borulardan en yaygın akış hızları Tablo-1 de verilmiştir; özel
durumlarda farklı hızlarda akışların alınabileceği koşullar da vardır. Boru
boyutu, volumetrik akış hızı ve hız arasındaki ilişkiler Ek-4 deki tablodan
bulunabilir.
Tablo-1: Boruda Akış Hızları
Bağlantı parçaları ve Eklemler (Joints)
Bir boru veya tüpe bağlantı yapılabilmesi malzemenin
özelliklerine ve en önemlisi de duvar kalınlığına bağlıdır. Kalın duvarlı
malzemelerde dişli, flanşlı veya kaynaklı bağlantı parçaları kullanılır. Küçük
bir parça ince duvarlı tüp, lehimlenerek veya sıkıştırılarak eklenir. Cam,
karbon veya dökme demir gibi kırılgan malzemelerden yapılan borular flanşlar
veya cam-musluk eklemlerle bağlanır. Şekil-1 de tipik dişli boru bağlantıları,
Şekil-2 de flanşlı eklemler ,boru bağlantı parçaları ve dirsek bağlantıları
görülmektedir.
Şekil-1: Dişli
boru bağlantı parçaları
Boru
Bağlantı Şekilleri
Boru bağlantıları, aşağıda açıklanan başlıca yedi yöntemle
yapılır.
1. Dişli Bağlantılar (Screwed Ends): Bağlantı
yapılacak parçaların her ikisinin ucunda bulunan birbirine uyacak şekildeki
dişler yoluyla parçalar birleştirilir. Dişli bağlantıları küçük çaplı
borularda, orta derecelerdeki basınç ve sıcaklıklardaki çalışma koşullarında,
darbesiz ve sallantısız ortamda ve giricilik (difüzyon) özelliği çok olmayan
ağır hidrokarbon malzemeleri taşıyan borularda kullanılır. Bağlantı,
gerektiğinde parçaların açılmasına ve sonra tekrar kolayca bağlanmasına olanak
verir. Diğer bağlantı şekillerine göre daha pratik ve ekonomiktir. Ancak kaynak
yapılamayacak kadar yüksek ve özel alaşımlı malzemelerin bağlanmasında, yukarıdaki
koşullar bulunmamasına rağmen dişli bağlantı kullanılır (Şekil-1).
2. Flanşlı Bağlantılar (Flanged Ends): Bağlantıların
sık açılıp kapanma olasılığının bulunduğu noktalarda başvurulur. Aslında 4 in.
boyutuna kadar flanş bağlantısı yerine dişli bağlantı yapılabilirse de,
özellikle taşınan malzemeden dolayı 1/2 in boyutuna kadar flanşlı bağlantılar
kullanılabilmektedir. Flanşın boru ile birleştirilme yöntemleri şekillerle
gösterilir (Şekil- 2a ve 2b).
3. Kaynaklı Bağlantılar (Welding Ends): Bu tür
bağlantılar, (a) soket kaynaklar (genellikle küçük çaplı boruların
bağlanmasında kullanılır) ve (b) alın kaynakları (borularda en çok kullanılan
bağlantı şekli) dır. Her türlü basınç, sıcaklık şartlarında çalışacak
borulamada alın kaynağı uygulanır. Kaynak bağlantıları, açılma-sökülme ihtimali
çok az olan yerlerde uygundur (Şekil-2c).
4. Eritme Dolgulu Bağlantılar (Brazed Ends): Dişli
bağlantılara göre daha sürekli bağlantılarda kullanılır. Bağlantı noktasına bir
dolgu halkası geçirilir. Bu tür bağlantılar soğutma sistemleri (refrigerant),
buhar ve su hatları gibi servislerde kullanılabilir (Şekil-2c).
5. Lehimli Bağlantılar (Solder-Joint Ends):
Genellikle bakır ve pirinç boru bağlantılarında düzgün, sürekli, ve basınca
dayanıklı birleşmeler sağlanmasında uygundur. Çoğunlukla ısıtma hatları ve
cihazların yağlama yağı hatlarının bağlantılarında kullanıldığı gibi,
fermentasyon ile malt ve alkollü içecekler üretiminde olduğu gibi, korozif
olmayan ortamlarda da uygulanır (Şekil-2c).
6. Göbekten Geçmeli (Hub and Spigot Ends) Bağlantılar:
Bu tip bağlantılar daha ziyade yer altı borularında, pis su boru
bağlantılarında kullanılır. Genelde kalafatlı bağlantılar adı ile anılır.
Bağlanacak iki uç soket geçme prensibi ile karşılaştırılır. Soket boşlukları
üstübü ile kısmen doldurulur. Bunun üstüne eritilmiş kurşun dökülerek bağlantı
tamamlanır.
7. Havşa ve Yüzüklü Bağlantılar (Flared Ends): Bu tip
bağlantılar çoğunlukla nispeten küçük çaplı bakır, plastik ve bazı çelik
borularda kullanılır. Enstrümanların hava sistemlerinin bütün bağlantıları bu
tiptir. Bağlantının açılması, yeniden bağlanması ve sızdırmazlık sağlanması
kolaydır.
Vanalar
Tipik bir proses fabrikasında, değişik boyut ve şekilde
binlerce vana bulunur ve herbirinin dizaynı farklı olmasına rağmen temel
fonksiyonları, bir akışkan akımını azaltmak veya kesmektir. Bazı vanalar
tümüyle açık veya kapalı olarak kullanılır; buna "açık-veya-kapalı"
servis denir. Bazılarından bir akışkanın basıncını ve akışını azaltmada
yararlanılır. Sadece bir yöndeki akışa veya sadece belirli sıcaklık ve
basınçtaki akışa izin veren vanalar vardır. Bunların dışında akışkanın sıcaklılığını,
basıncını, sıvı seviyesini veya diğer özelliklerini kontrol eden vanalar da bulunur.
Her durumda vana, akımı ya kontrol eder veya durdurur (Şekil-3).
Vanalar değişik malzemelerden yapılabilir; pirinç, dökme
çelik, dövme çelik, plastik ve plastik kaplı malzemeler kullanılır.
Şekil-3: Bir
vana gövdesi ve iç yapısının şematik görünümü
Vana
Tipleri
1. Diskli (Globe) Vanalar
"Globe" terimi, bu tip vanaların ilk dizaynında
gövde kısmının küresel yapıda olmasından dolayı kullanılmıştır; bir diskin
(plug) bir yuvaya (seat) oturarak akımı kapamasına globe denilmektedir. Bu
gruptaki vanalar ilk dizaynlarından (açılı Y tipi, 3 yollu) uzaklaşıp değişik
görünümlerde de yapılmaya başlanmıştır; ancak çalışma ilkeleri aynıdır. Düz ve
açılı diskli vananın şematik görümü Şekil(4a)da, kısımları (4b)de
gösterilmiştir.
Şekil-4: Düz
ve açılı bir glob vananın (a) şematik görünümü, (b) kısımları.
Diskli vanalar, kullanımına göre iki grupta toplanabilir;
·
Dıştan vidalı ve boyunduruklu
·
İçten vidalı
Dıştan Vidalı ve Boyunduruklu Diskli Vanalar: Bu grup
vanalarda çalışma mekanizması vana kapağının dışındadır. Bunlar OS ve Y
(outside screw and yoke) harfleriyle tanımlanır. Vana içinden geçen akışkanla,
vana milini hareket ettiren dişler birbiriyle temas etmezler. Bu tür yapı büyük
çaplı vanalarda, akışkanın özelliğine bakılmaksızın kullanılabilir (Şekil- 5a).
İçten Vidalı Diskli Vanalar: Vana mili üzerindeki
dişlerin gövdedeki karşılıkları, vana kapağının içindedir; milin aşağı-yukarı
hareketini sağlayan dişler, vanadan geçen akışkanla temas halindedir. Akışkan,
özelliğine göre (korozif olabilir, metali aşındırıcı tanecikler içerebilir)
dişlere zarar verebilir. Böyle bir durumda bu tür bir vana (Şekil-5b), yerine
OS ve Y türü bir vana uygundur.
Disk
ve Yuva:
Vanalarda disk ve yuva kullanıldığı yer ve istenilen
sızdırmazlık seviyesi yönünden önemlidir. Diskli vanalarda disk ve yuvalar üç
grupta toplanabilir:
·
Metal disk-dar konik yuva
·
Tapa (plug) disk
·
Karışık (kompozit) disk
Metal Disk-Dar Konik Yuva: Disk yüzeyi küre parçası
şeklinde ve yuvanın oturma yüzeyi koniktir. Bu yapı glob vana için çok tipik
bir disk-yuva yapısıdır ve Şekil-6(a) ve 6(b) de pirinç ve çelik malzemeli glob
vanaların kesitlerinde görülmektedir.
Böyle bir yapıda sızdırmazlığın sağlanması ve yüzeylere
yeniden şekil verilmesi çok kolaydır.
Konik yuva içine giren ve yüzeyi küre parçası şeklinde olan
disk ile yuva bir çizgi boyunca temas ederler. Vananın kapanması ve
sızdırmazlığı bu çizgi boyunca sağlanmış olur. Küre yüzeyinin işlenmesiyle
çapının küçülmesi veya konik yuva yüzeyinin temizlenmesi sonucu konikliğin
açılması halinde, çizgi şeklindeki oturma yüzeyi koninin daha alt noklarında
oluşur.
Vana kapağında oturma yüzeyine yabancı partiküllerin
sıkışması halinde, vana açılıp sıkışan partiküllerin akım ile sürüklenmesi
sağlanmalıdır. Aksi halde sızdırmazlık için vana simidinin daha fazla
sıkılması, ilave kollar ve anahtarlar ile zorlanması sonucunda yuva ile disk
arasına sıkışan yabancı madde oturma yüzeyinde yuva veya disk üzerinde,
çoğunlukla her ikisinde de küçük izler bırakır. Partikül uzaklaştırılmış olsa
bile böyle durumlarda vanada kaçak görülür. Oluşan kaçak, bu noktada disk ve
yuvayı aşındırmaya devam eder ve kısa zamanda kaçak büyür. Yüzeye sıkışan
parça, malzeme kadar sert olmasa ve yüzeylerde iz bırakmamış bile olsa,
disk-yuva arasında sıkışmış ise etrafından olan akışkan kaçağı malzemeyi yine
de aşındırır.
Böyle durumların önlenmesi için, vananın tam sızdırmazlık
temin etmemesi halinde, olanaklara göre vananın açılması, bir süre akışkanın
serbestçe geçmesinin sağlanması ve sonra vananın kapatılması önerilir. İşlem
tekrarlanarak yüzeye tutunmuş veya sıkışmış partiküllerin uzaklaştırılması
mümkün olur. Bütün vanalar için geçerli olan bu usul ile vanaların ömürleri
uzatılabileceği gibi en önemlisi teknisyen kendisinin ve prosesin emniyetini ve
sürekliliğini yükseltmiş olur.
Tapa (Plug) Diskli Vanalar: Bu tip vanalarda, (a)
akımın küçük miktarlarının vananın çok küçük hareketleri ile ayarlanması
mümkündür, (b) disk ve yuva arasında daha geniş temas alanı olmasıyla, yüksek
akım hızlarından kaynaklanan çizgi aşınması gibi olaylar en aza iner. Ayrıca
sert partiküllerin çarparak veya sıkışarak bıraktığı izler disk ve yuvanın
bütün yüzeyinde yürümemiş olacağından kaçak olasılığı azdır. Bu yapıdaki
vanalarda çok iyi kalite yuva malzemesi kullanılması halinde vanalar servis
hayatı boyunca bakıma ihtiyaç duyulmadan kullanılabilir. (Şekil-6c).
Kompozit Diskli Vanalar: Vana diskinin kolayca değiştirilebilir
durumda olması en büyük avantajdır. Bunun yanında, (a) tam kapama için daha az
kuvvete ihtiyaç vardır, (b) metal diskli vanalara göre kir ve yabancı
maddelerden daha az etkilenir, (c) disk değiştirilerek çeşitli servislerde (su,
hava, gaz gibi) kullanılabilir duruma getirilebilir.
Kompozit diskli vanaların çapları küçüktür ve en fazla 230 0C
de kullanılabilir. Bu tip glob vana kapalıya yakın durumlarda, yani akım
ayarlamalarında yeterli servis vermez. Kompozit diskin bu şekilde akım ayarlamalarında
kullanılması halinde kırılma ihtimali metal disklere göre daha fazladır.
Belli süre çalıştıktan sonra veya küçük bir kaçak görüldüğü
zaman disk değiştirilmek üzere vana servisten çıkarılır. Disk değişimi
sırasında yuvanın da mutlaka kontrol edilip çizgi aşınmasının yuva yüzeyini
henüz etkilememiş olduğu görülmelidir. Aksi halde yuva yüzeyinin, bu iş için
yapılmış cihazlarla "paso" alınarak düzeltilmesi gerekir (Şekil-6d).
Şekil-6:
Diskli vanalarda disk ve yuvalar.
Glob Vananın Montajı
Glob vananın hat üzerine akıma göre hangi yönde
yerleştirileceği hep görüş ayrılıkları yaratır. Akımın diskin altından gelecek
şekilde yerleştirilmesi durumunda, tam kapanma konumuna gelirken vana mili
üzerine büyük bir kuvvet uygulanması gerekir. Akım diskin üzerinden gelip
altındaki yuvadan çıkacak şekilde yerleştirme durumunda ise, ilk açma anında
vana miline büyük bir kuvvet verilmesi zorunludur.
Buhar basıncının glob vana diskinin alt tarafından doğru
etkin olduğunu düşünelim. Vana kapatıldıkça çıkış tarafındaki basınç sürekli
olarak düşer. Basınç düşmesine paralel olarak çıkıştaki sıcaklık da düşmeye
başlar. Vana milinin buhar akımı içinde kalan kısmı bu değişikliklerden
etkileneceğinden, mil soğur ve bunun sonucunda boyu kısalır. Buharın kesildiği
kısımdaki hatta kalan buharın bir kısmı soğuyup yoğunlaşacağından, milin
soğuması daha da hızlanır. Sızdırmazlık için diskin yuvaya bastırılması mil
tarafından sağlandığından, vana milinin boyunun kısalması sonucunda kaçak
meydan gelir.
Şimdi de buhar basıncının diskin üzerinden geldiğini ve
vananın kapalı olduğunu kabul edelim. Vana mili sıcak buhar ile temasta
olduğundan kısalması söz konusu değildir. Ancak zamanla ısı kaybı ile buharın
soğuyarak yoğunlaşması sonucunda düşen sıcaklığa göre boyu kısalsa bile, disk
üzerindeki buhar basıncı diski yuvaya doğru bastırmaya devam eder ve vananın
kaçırması önlenir. Yüksek basınçlarda glob vananın sızdırmazlığının sağlanması
daha kolaydır.
Herhangi bir şekilde vananın diski milden kurtulursa ve basınç
diski üstten bastırıyorsa, böyle durumlarda vananın açılması ve akımın yeniden
temini mümkün olmaz, vananın sökülüp onarılması veya değiştirilmesi gerekir.
Vananın kapalı kalması hayati önem taşıyorsa veya prosesin kolayca sökülüp
onarılamaz bir noktasında ise, bu gibi durumlarda basınç üstten gelecek
şekildeki bağlantı tercih edilmez.
Kompozit disk glob vanaların, kesinlikle akım yönü diskin
altından gelecek şekilde bağlanması gerekir. Çünkü mille esnek bir bağlantıya
sahip olan disk, en küçük titreşimlerde bile oynayabileceğinden üstten gelecek
basınca bakmaksızın kaçırmaya başlar.
2.
Sürgülü (Gate) Vanalar
Sürgülü vanaların, iki yüzü düzdür, borunun içini tamamen
kaplayarak akım yönüne dik olarak hareket eder; böylece akışkanın yolunu açar
veya kapar. Bu tip vanalar akım miktarının kontrol edilmesinde
(azaltıp-artırma) kullanılmaz. Borunun açıklığı hilal şeklindedir; disk yüzü
ile yuva yüzü hilalin uçlarında birbirlerine yaklaşırlar ve akışkanın
türbülensinden dolayı aşınırlar. Bu nedenle sürgülü vanalar tam açık veya tam
kapalı konumda çalıştırılırlar. Bir sürgülü vananın şematik görünümü Şekil(7a)
da, tanımı (7b) de verilmiştir.
Şekil-7: Bir sürgülü vananın, (a) şematik görünümü, (b)
kısımları.
Sürgülü vananlar kullanım şekline göre dört grupta
toplanabilir;
- Dıştan
vidalı ve boyunduruklu
- İçten
vidalı ve mili hareketsiz,
- İçten
vidalı ve mili hareketli,
- Kayma
milli ve ani açışlı.
Dıştan Vidalı ve Boyunduruklu Sürgülü Vanalar: (a) vana simidi çevrildikçe vana mili dönmez, boyunduruğun boğazından yukarı doğru yükselir. Milin vana simidi üzerine çıkan miktarı vananın açıklığını gösterir; (b) vana miline hareketi taşıyan vida vana kapağının dışında olduğundan içten gelen akımda bulunabilecek aşındırıcı maddelerle karşılaşmaz, mil üzerindeki bu vidaların kolayca bakımı yapılabilir ve yağlanabilir; (c) vanaların boyutları büyüdükçe boyunduruğun boğazına bilyalı yatak yerleştirilerek sürtünme kayıpları azaltılabilir. (Şekil-8a).
İçten Vidalı ve Mili Hareketsiz Sürgülü Vanalar: (a)
Vana mili aşağı yukarı hareket etmez, Şekil-8b de görüleceği gibi vana simidi
ile birlikte vana mili döner ve mil ucuna vida ile bağlı disk aşağı yukarı
hareket eder; (b) yüksekliği çok daha az olduğundan dıştan vidalı ve
boyunduruklu vanaya göre az yer kaplar; (c) mildeki vida dişleri, akışkan
ortamında kalır; akışkanın temiz ve yağlayıcı özelliğinin bulunması durumunda
vananın yararına olan bu yapı, aksi halde istenmeyen bir vana özelliğidir; (d)
yüksek sıcaklık servislerinde kullanılamaz. Yüksek sıcaklık farklılıkları, vana
parçalarında farklı boyut değişikliklerine yol açar, dişlerde eğilmeler meydana
gelebilir. Böyle bir durum, kontrol edilememesi ve sürtünme sonucunda
aşınmalara yol açması nedeni ile istenmez.
İçten Vidalı ve Mili Hareketli Sürgülü Vanalar: (a)
vana milinin simit üstündeki kısmı vananın açıklığının göstergesidir; (b)
dıştan vidalı ve boyunduruluklu vanaya göre daha küçük vana yapımı bu şekilde
mümkün olmuştur; (c) dişlilerinin akışkan ile temastadır, bu durum dezavantaj
gibi görülse de küçük çaplı vanalarda bundan kaynaklanan çok ciddi sorunlarla
karşılaşılmamıştır (Şekil-8c).
Kayma Milli ve Ani açışlı Sürgülü Vanalar: vana mili
salmastra kutusunun içinde bir kol vasıtası ile aşağı yukarı hareket eder.
Böyle bir dizayn akımın aniden kesilmesi veya açılması gerektiği durumlarda
kullanılır (Şekil-8d).
Şekil-8:
Sürgülü vana çeşitleri
Disk Türleri
Sürgülü vanalarda iki tür disk yapısı vardır:
- kama
yapısındaki diskler,
- çift
diskler.
Kama Yapısındaki Diskler: Yekparedir ve sürgülü
vanaların en çok kullanılan türüdür. Bu yapı pirinç, demir ve çelik vanalarda
kullanılabilir. Vananın şematik diyagramı Şekil-9a da görülmektedir.
Şekil-9: Sürgülü
vanalarda disk yapıları
Diskin yuvaya giren yüzü de konikleştirilmiş ve işlenmiştir.
Vana gövdesinde, diskin içine girdiği ve diskin oturma yüzeyi ile aynı
koniklikte olan işlenmiş yüzeyli bir yuva bulunur. Vana simidinden uygulanan
kuvvet ile disk yuvaya konik yüzeyler boyunca oturtulur.
Vana açılmak için disk çekildiğinde, yüzeylerin konik ve
diskin aşağı-yukarı hareketinin merkezlenmiş olmasından dolayı oturma
yüzeylerinin teması hemen kesilir. Böylece yüzeylerin sürtünerek aşınması
önlenmiş olur.
Kama yapılı diskli sürgülü vanalar, hemen bütün servislerde
başarı ile kullanılır. Ancak çok yüksek sıcaklıklarda çalışan enerji
tesislerinde sürgülü vana kullanımında özel problem ile karşılaşılmıştır.
Vana açıkken sıcak buhar akımının geçtiği gövdenin ısınması
ile vana boneti (kapak) içine çekilmiş bulunan sürgünün (disk) ısınması aynı
seviyede olmaz. Vana akımı kesmek üzere tam kapatıldığında yuva ve disk farklı
olarak küçüleceğinden disk, yuva içine sıkışır. Böyle durumlarda vananın
açılması çok güç olur.
Çift Diskler: Çift diskli bir sürgü vananın şeması
Şekil-9(b) de verilmiştir. Bu tür vanaların kullanımı da yaygındır. Bu yapıda
diskin oturma yüzeyi, yuvanın yüzü üzerinde sürünerek hareket eder. Yüzler
vananın bütün hareketi süresince birbiri ile temastadır. Bu hareket ile yuva
yüzeyinin sürekli temiz tutulması sağlandığı halde ve disk üzerindeki yüksek
basınçlarda vananın kullanımı zorlaşır.
Vana kapatıldığında sürgü dibe oturur. Bu esnada sürgünün
ortasında bulunan eğik yüzlü iki parça birbiri üzerinde kayar, dışa doğru
basınç yapar ve disklerin yuva yüzeyine yapışmasını sağlar. Bu eğik yüzlü iki
parçanın çeşitli yapıda olanları bulunur; bunlara "sürgü kaması" adı
verilir.
Çift diskli sürgülü vanalar su servislerinde, soğuk yağ ve
gaz hatlarında kullanılmaktadır. Mühendislerin bu vanaları tercih etmeleri,
geleneksel bağlılığın yanında, diğer türe göre daha kolay onarılmasıdır.
3.
Tek Yönlü (Çek) Vanalar.
Bu tür vanalar akımın tek bir yönde geçmesine izin verecek
yapıdadır. Genellikle iki grupta toplanır;
- Klapesi
sallantılı çek vana (swing check valve),
- Diski
dikeyine hareketli çek vana (lift check valve)
Düzgün ve amaca uygun fonksiyonlar beklenen borulama
sisteminde, kendiliklerinden hareket etmeleri ve akım yönüne gösterdikleri
hassasiyetten dolayı tek yönlü vanaların fonksiyonları çok önemlidir.
Çek vanaların diskleri akımdaki dalgalanmalara göre öne
arkaya hareket eder. Akım hızına göre tam açık durum ile kapalı konum arasında
akım miktarına göre gidip gelirler. Akım miktarı sabit ise klapedeki salınım da
durur. Akımın kesilmesi ve ters yönde bir akım doğmaya başlaması halinde çek
vananın klapesi kapalı duruma gelip ters yönde akım oluşmasını önler.
Çek vanaların sızdırmazlığı klape çıkışı ile girişi arasında
doğacak basınç farkının büyüklüğüne bağlıdır. Her ne kadar akımın yön değiştirmesinde
çek vana kapatırsa da, tam sızdırmazlık doğacak basınç farkına bağlıdır. Bu
nedenlerle çek vanalardan bir çok durumlarda tam bir sızdırmazlık beklemek
uygun ve doğru olmaz.
Basit ve güvenilir yapılarından ve kendiliğinden
hareketlerinden dolayı elle çalıştırılan vanalara göre çek vanalar, kontrol ve
periyodik bakımları açısından hep ihmale uğramışlardır.
Klapesi Sallantılı Çek Vanalar: Akımın vana
gövdesinden geçiş şekline göre sürgülü vana yapısını andırır. Bu tip bir
vananın yapısı Şekil-10(a) da görülmektedir. Vana klapesi veya diğer vanalar
ile benzerlik kurulması açısından, vana diski gövdenin içine bir pim ile
asılmıştır. Böylece disk kendi ağırlığı ile aşağı doğru ve akım yönüne dik
olarak yerleştirilir ve serbestçe hareket etme olanağı sağlanır. Vana yuvası,
sallanabilecek durumda yerleştirilmiş klapenin akım yönüne dik pozisyonuna
yakın bir konumdadır.
Bu şekilde disk yüzeyine çarpan akımın klapeyi (diski)
kaldırarak vana içinden geçmesi, ancak akımın kesilmesi halinde ters taraftan
basınç gelmese bile, klapenin kendi ağırlığı ile aşağı inmesi ve yuva üzerine
oturarak kapanması sağlanmamış olur.
Akım geçerken klapenin kalkış miktarı, akım miktarı ve
hızına bağlıdır. Akımdaki oynamalara
göre klapenin açıklığı değişir.
Diski Dikeyine Hareketli Çek Vanalar: Şekil-10b de
görüldüğü gibi glob vana yapısını andırır. Hattan gelen akım diski yukarı doğru
kaldırır. Akımın kesilmesi halinde disk, kendi ağırlığı ile veya tersten
gelebilecek basınç ile yuva üzerine oturur. Bu yapıda, glob vana gövdesine
benzer yapıda bir gövde kullanılır.
Disk değiştirilebilir veya yüzeyler düzeltilmek üzere
işlenebilir. Bu vanalarda en önemli husus diskin çok hassas bir şekilde
merkezlenmesi gereğidir. Ancak bu durumda istenilen verim alınabilir. Glob
vanalarda olduğu gibi, bu tür vanalarda da önemli derecelerde basınç düşmesi
olur. Çek vana tipleri Şekil-11 de verilmiştir.
Şekil-11:Çek vana tipleri
Özel Yapıdaki Vanalar
Musluk (Plug) Vanalar: Bu vanalar sürgülü vanalar
gibi tam açık ve tam kapalı şekilde servis vermek üzere tasarlanmıştır. Vana
kolunun 900 döndürülmesi ile vana tam açık durumuna veya tam kapalı
durumuna getirilebilir. Koni şeklinde olan disk, koninin sivri ucu kesilmiş bir
görünümdedir. Vana gövdesinde koni yapısındaki bu disk ile uyuşacak yekpare bir
yuva mevcuttur. Bu durumda disk ve yuva birbiri içinde dönen iki koni
görünümündedir. Diskin içi dikdörtgen şeklinde açılarak buradan akımın geçeceği
yol oluşturulmuştur. Disk 900 çevrildiğinde bu açıklık iç tarafa
döner, akımın karşısına koninin kapalı kısmı gelir ve akım kesilir.
Bu vanalar yüksek hızlı ve büyük miktarlardaki akımların
hemen kesilmesini sağlarlar. Normal olarak akımı ayarlamak amacıyla
kullanılmazlar. Kısmen akım ayarı gerektiği hallerde, disk üzerinde bulunan
dikdörtgen şeklindeki açıklığın, baklava (eşkenar dörtgen) biçiminde olması
gerekir. Musluk vanaların deliklerinin standart profili diktörtgen şeklinde
olup, boru kesit alanının %70 i kadar olacak şekilde projelendirilirler.
Yuvarlak geçiş delikli musluklu vanalarda ise boru kesit alanına eşit bir alan
sağlanır. Bu tip musluk vanalar yerine küresel vanalar kullanımı tercih edilir
(Şekil-12a).
Yağlamalı Musluk Vanalar: Koni şeklindeki diskin alt
ve üst kısmında çevresel yiv ve yuvayla temasta olan yüzeye de boylamasına
yivler açılmıştır. Koninin üstündeki yivden geçen yağ düşey yivlerin içini
doldurur ve koninin alt yatağına geçer. Musluğun 900 lik hareketleri
ile düşey yivlerdeki yağ, disk ile yuvanın arasında ince bir tabaka oluşturur.
Yağlama ile sızdırmazlıktan olumlu sonuçlar alındığı gibi aşınma ve bozulmalar
da önlenir. Disk ve yuva boşluğunun akımdan gelebilecek yabancı maddeler ile
doldurulması önlenmiş olur
Yağlamasız Musluk Vanalar: Açıp kapatmak için 900
lik harekete başlamadan önce basit bir kaldırma mekanizması ile disk biraz
yuvadan dışarı doğru çekilir. Böylece plug ile yuva yüzeyleri birbirinden
uzaklaştırılmış olur. Hareket tamamlandıktan sonra plug tekrar yuva üzerine
oturur bütün yüzey temas eder.
Küresel – Bilyalı (Ball) Vanalar: Sürtünmeyi,
dolayısıyla aşındırmayı önlemek için yüzeyler parlatılmıştır. Küresel vanaların
ilk kullanım yıllarında özellikle rafinerilerde büyük boyutlarda sızdırma
problemi ile karşılaşılmıştır. Çünkü birbiri üzerinde hareket eden metal
yüzeylerde kaçınılmaz olarak aşınmalar olmaktadır. Buna akımdan gelen kirletici
ve aşındırıcı etkenler de eklenince küresel vanaların kaçırması ciddi bir sorun
olmuştur.
Küresel vanalar ucuz olduklarından ve açık konumunda borunun
bir devamı şeklini aldıklarından, plug vanalara tercih edilir. Hemen açılması
veya hemen kapanması gereken servislerde (yangın musluklar gibi) kullanılır.
Avantajları nedeni ile küresel vanaların aşınma problemi
üzerinde çalışılarak yuva yüzeylerin, sürtünme dayanıklı, ancak kolay
aşınmayacak ve küre yüzeyini de aşındırmayacak malzemeler kaplanması veya bu
malzemelerden yapılması sağlanmıştır. Bu malzemeler çoğunlukla plastik esaslı
olduğundan vanaların kullanımında bir sıcaklık sınırı doğmuştur. Genellikle en
yüksek kullanım sıcaklığı 300 0F olarak verilir. Ancak yuva yuva
yüzeyleri grafitten yapılmış küresel vanalar 1000 0F a kadar
kullanılabilmektedir. Vana milinin genellikle küre ile yekpare bir bağlantısı
yoktur. Milin köşeli şekle getirilmiş ucu küre üzerinde uygun şekilde açılmış
oyuğa oturtulur.
Bunun yanında disk (küre) ile milin doğrudan bağlı olduğu
imalat şekilleri de vardır. Bu tür bağlantılar daha ziyade vana çapı çok
büyüdüğünde kullanılır (Şekil-12b ve 12c).
Kelebek Vanalar: Kelebek vanaların yapısı bir soba
borusu içindeki duman klepesine benzer. Disk, boru iç çapındadır ve vana mili
daire şeklindeki diskin çapı boyunca uzanır. Daire şeklindeki diskin çapı ile
diskin içinde bulunduğu borunun çapı çakışmıştır. Mil ile disk birbirine
bağlanır. Milin 900 hareketi ile daire şeklindeki disk borunun içini
tamamen kaplar veya boru eksenine paralel hale gelerek tam açık duruma geçer.
Kelebek vanalar düşük basınçlarda ve büyük hacimli akımlarda
kullanılır. İçerisinde asılı maddeler bulunan sıvılarda özellikle başarılıdır.
Kelebek vanalar ile kısmen akım kontrolü yapmak mümkündür. Yüksek akım
miktarlarında kullanıldığından, akım ayarı yapılırken meydana gelebilecek
hatanın yüzdesi düşüktür. Hızlı açış veya kapama gereken noktalarda tercih
edilir. Tam kapamaya yakın bölgede kullanıldığında, disk üzerinde akımdan
dolayı etkili olan kuvvetler büyür; bu nedenle, büyük vanalarda özel
mekanizmalarla bu kuvvetlerin insan gücü ile kolayca yenilmesi yoluna
gidilmiştir (Şekil-12d).
Diyafram Vanalar: Korozif ortamlarda ve/veya
viskozitesi yüksek akışkanlarda diyafram vanalar kullanılır. Vananın çalışma
ilkesi, gövde içindeki elastik bir diyaframın sıkıştırılıp bırakılmasından
ibarettir. Vananın hareket eden hiç bir parçası akışkan ile temas etmez. Bir
çok durumlarda, özellikle korozif ortamlarda kullanılan diyafram vanaların
gövdelerinin içi korozyona dayanıklı malzeme ile kaplanır; bunun için,
çoğunlukla özel tür lastik kullanılmaktadır.
Diyafram vanalar çoğunlukla açma-kapama isteyen servislerde
uygundur. Vana açıldığı zaman, mil diyaframı bastıran parçayı yukarı kaldırır.
Vanaların azami kullanılma sıcaklığı diyafram malzemesinin veya gövde kaplama
malzemesinin dayanabildiği sıcaklık ile sınırlanır. Şekil-13 te bir diyafram
vana ve şematik görünümü, görünümü, Şekil-14 te açma-kapama mekanizması
görülmektedir.
Şekil-14: Bir
diyafram vananın açma-kapama mekanizması
Vana
Seçimi, Üretimi ve Kullanımı
Kaba ve kuvvetli görünümlerini karşın vanalar çok hassas
cihazlardır. Vanaların kullanım yerlerinin saptanması, ve fabrika
tasarımlarında vana seçimi bir uzmanlık konusudur. Vananın imalatı için
şartname (spesifikasyon) hazırlanması çok özel bir konu olup vananın hassasiyetini
belirleyen bir alandır. Vana imalatçıları genellikle başka imalat yapmazlar,
çünkü vana imalatı başlı başına özel bir daldır.
Vanaların gövdeleri, disk ve yuvaları, milleri ve diğer
parçaları, kullanım yerine uygun fakat çoğunlukla farklı malzemeden imal
edilir.
Vananın kullanım yerine uygun seçilmesinin yanında vana
parçalarının hangi malzemeden yapılacağının doğru olarak belirlenmesi ve
imalatçının da verilen şartnamelere tam uygun bir imalat yapması gerekir.
Vanaların hassasiyetlerinde imalatlarının uygun yapılması
yeterli değildir. Bunların uzun süre ambar raflarında veya açık sahada montaj
sırasını bekleyeceği, montajdan sonra da bir süre kullanılma zamanının geçmesi
ihtimaline karşı, özellikle disk ve yuvalar, miller, gövdelerin içi ve dışı
korozyonu önleyecek uygun bir yağ ile kaplanır.
Taşınmadan önce vana kapalı duruma getirilmelidir.
Taşıma-depolama-montaj sahasına sevk sırasında hasarlanmaması için vana
flanşları veya kaynak uçları, milin dışarıda kalan kısımları ağaçtan veya
plastikten yapılmış muhafazalar ile korunur.
Montaj sırasında vana, kaynaklı veya flanşlı hiç bir
gerilime uğramayacak şekilde borulamadaki yerine konulmalıdır. Bu sırada
muhafazaları haliyle çıkartılmış flanş yüzeylerinin hasarlanmaması, gövde içine
yabancı maddeler girmemesi çok önemlidir.
Vanaların oturma ve sızdırmazlık yüzeyleri bir saat işçiliği
gibi hassas olarak işlenmiştir. Bir vananın çalıştığı sistem içinde hassasiyeti
korunmalıdır. Ancak yapıları nedeniyle yabancı maddeler tarafından kolayca
zarar görebilirler. Bu nedenle montajı uygun şekilde yapılmış vananın işletmeye
alınması da özel deneyim ve itina gerektirir. Vanalar servise konulmadan önce
bağlantılı hatları en iyi şekilde
temizlenmiş olmalıdır.
Vanaların sürekli kullanımı sırasında da büyük bir dikkat ve
titizlik gerekir. Vanaların çoğunda bir simit vasıtasıyla elle açma kapama
yapılır. Genellikle bu usul küçük vanalar ve düşük basınçlar için uygun bir
yöntemdir. Vana büyüdükçe ve basınç arttıkça vanayı açıp kapamada mekanik bir
düzeneğe gereksinim olur. Bu düzeneklerin en yaygını kanırtma manivelası ile
manivela kollu anahtardır. İlk bakışta bunlar kolaylık sağlayıcı ve faydalı
görülürse de uygun şekilde ve özenle kullanılmadığında vanayı tahrip eder.
Manivelalardan özellikle açış sırasında yararlanılır. Bunun
yanında, manivela ayarlamada vana
milinin kolayca hareket ettirilmesini sağlar. Ancak vananın kapatılması
sırasında manivela ile büyük bir kuvvet uygulanırsa, büyük bir olasılıkla
sızdırmazlık sağlanması yerine vanada hasar yaratılır. Bu husus kullanıcılarca
çok iyi bilinmesine rağmen gene de manivela ile gereğinden fazla sıkılarak hasarlanan
vanaların bir hayli çok olduğunun görülmesi, manivela kullanımında daha da
dikkatli olunmasını gerektiğini göstermektedir.
Modern endüstrinin vanalara getirmiş olduğu en yeni
olanaklardan biri de motorlu açma-kapama düzeneğidir. Bu cins bir mekanizmanın
mahzuru, özellikle sürgülü vanalarda, vana kapalı durumda iken diskin yuva
cidarına yapışıp kalmasıdır. Motorlu vanaların büyük çaplarda ve yüksek basınç
dışında kullanılması, fabrika kuruluş maliyetini yükselten bir husus olduğundan
manivela kullanımı hala önemini korumaktadır.
Metal
Olmayan Boru ve Hat Sistemleri
Asbest
(Amyant) Çimentosu
Asbest-çimento boru dikişsizdir; silika ve portland
çimentosunun yüksek basınç altında sıkıştırılması ve asbest lifi ile
kuvvetlendirilerek kürlenmesiyle yapılır. İç yüzeyi pürüzsüzdür, aşınma yapmaz.
Normal çalışma koşullarında, pH = 4.5-14 aralığındaki çözeltilerin taşınmasında
kullanılır. Asbest çimento boru kırılgandır ve ıslandığında genişler. Bu
borular yeraltı su sistemlerinde, kağıt- değirmeni çamuru ve atıklarında ve
maden suyu sistemlerinde uygundur. En fazla kullanılan sıkıştırmalı (push-on
joint) eklemlerdir; bunlar sıcaklığı 65.6 0C (150 0F) ile
sınırlarlar. Boruların hafif olması taşınmasını kolaylaştırır, ancak
kırılganlığı nedeniyle çok dikkat gerektirir. Bu tip borular epoksi bir astarla
kaplanarak korozyona dayanıklılığı artırılır.
Asbest-çimentodan bağlantı ve vanalar bulunmaz, fakat
adaptörler ve eklemler vardır. Çeşitli çaplarda 100, 150, 200 lb / inc2
basınca dayanıklı üç sınıf basınçlı boru, beş sınıf kanalizasyon borusu ve
havalandırma borusu üretilmektedir.
Su
ve Hava Geçirmez Grafit
Su ve hava geçirmeyen grafitten, boru bağlantı parçaları ve
vanalar yapılır. Malzeme elektrik-fırını özelliğinde grafittir; ekstrud veya
kalıplamadan sonra, yapay reçinelerle dolgu (impregnasyon) yapılır. İşlemde
fenolik reçineler kullanıldığında, hidrofluorik asit dahil bütün asitlere,
tuzlara ve organik bileşiklere dayanıklı bir malzeme elde edilir. Modifiye
fenolik reçinelerle dolgulandırıldığında kuvvetli alkalilere ve oksitleyici
maddelere karşı direnç sağlanır. Kullanılabilir gerilme kuvveti 2500 lb / in2
nin altında, elastik modülü 2200000 lb /i nc2 dir. Isıl şoklara çok
dayanıklıdır. En yüksek çalışma sıcaklığı 340 0F (171 0F)
dır. Üretilen malzemeler 171 0C de 50 lb / in2 den 21 0C
de 75 lb / in2 lik çalışma basıncına göre dizayn edilmiştir.
Çimento
Kaplamalı Çelik
Çimento-kaplamalı çelik boru, çelik borunun özel bir
çimentoyla kaplanmasıyla yapılır. Taşıdığı akışkanın demirle kirlenmesini, su
taşınmasında korozyonu ve bakteri üremesini engeller. 3 / 4-4 in aralığında
dişli borular bulunmaktadır.
4 in.den büyük çimento-kaplı karbon çelik boru flanşla veya
kaynaklı uçlarla bağlanır. Kaynak, kaplamayı bozmaz.
Kimyasal
Malzemeler
Asite dayanıklı kimyasal-çömlek malzemeden yapılan boru ve
bağlantılar, hidrofluorik asit dışında pek çok asit, alkali ve diğer korozif
maddelere dayanır. En çok kullanılanları çan-ve-musluk (bell- and-spigot)
eklemler ve düz-karşılıklı uçlu (kafa kafaya, plain-butt ends) borulardır. Düz
karşılıklı uçlu borularda çimentolanmış flanşlar ve bağlantı için bir conta
bulunur. Orta basınçlı kimyasal-çömlek boru, furan reçinesiyle
kuvvetlendirilmiş cam yünü ile kaplanarak ta kullanılır.
Camlaştırılmış
- Kilden Kanalizasyon Borusu
Bu borular, hidrofluorik asit dışındaki çok seyreltik
kimyasal maddelere karşı dayanıklıdır. Kanalizasyon, endüstriyel atık ve yağmur
suyu kanalları için uygundur. Dirsek, Y-çatal, Te, düşürücü, yükseltici
bağlantılar yapılır. Eklem parçaları sıcak-dökme veya soğuk-macun (mastik)
tiptedir; her ikisi de kil yüzeyine sıkıca yapışır, fakat yere konulduğunda
bile herhangi bir sızıntıya neden olmayacak derecede esnektir. Kafa-kafaya
eklemlerin dışında ve çan tipi eklemlerin içinde bitümlü veya plastik malzeme
bulunan borular da yapılmaktadır.
Beton
Kuvvetlendirilmiş ve kuvvetlendirilmemiş betondan yapılmış
atık boruları bulunur. Kuvvetlendirilmemiş olanlar 4-24 in boyutlarındadır ve
dökme eklem uçludur. Kuvvetlendirilmiş beton borular yağmur suyu ve atık
kanalları olarak kullanılır, dökme veya basınçlı eklem uçludur. Bunların 12-108
in. aralığını kapsayan beş kuvvetlendirme sınıfı bulunur. Bazıları (basınçlı
eklemli olanlar hariç) 45 lb / in2 lik su basıncına dayanır. Daha
yüksek su basınçlarında burunun duvarına 1/16 in. kalınlığında çelik bir
silindir gömülerek herhangi bir çatlamada sızıntı yapması önlenmiş olur.
Betondan yapılmış bağlantı parçaları da vardır. Beton borulama sistemleri özel
tuzla-perdahlanmış camsı-kil levhalarla kaplanır, dökme asfalt eklemlerle
bağlanabilir.
Cam
Boru ve Tüpler
Bu tip malzemeler, ısı ve kimyasal maddelere dayanıklı
borosilikat camdan üretilir. Bunlar asitlere ve alkalilere (PH < 8) çok
dayanıklıdır, hidrofluorik ve susuz fosforik asitten etkilenir.
Konik flanşlı cam borular 6 in-10 ft uzunluğa kadar
yapılmaktadır. En yüksek çalışma basıncı, 3 inçlikte 50 lb / in2, 4
inçlikte 35 lb / in2, 6 inçlikte 20 lb / in2 dir. Komple
bağlantı parçaları bulunabildiği gibi, sipariş üzerine üretim yapılabilir.
Isıl-genleşme gerilimleri teflon genleşme eklentileri kullanılarak azaltılır.
Taşıma ve yerleştirmede özel özen gerekir; herbir 10 ft uzunlukta 1 ft lik
kısım yerleşim yerine oturtulmalıdır.
Cam borular bir epoksi-reçinesi (kuvvetlendirici) ile
kaplanarak ta kullanılır. Ayrıca bilyalı kaplinler takıldığında 150 lb / in2
ye dayanıklı hale gelirler.
Cam
Kaplı Çelik Boru
Camla kaplanmış çelik borular, hidrofluorik asit dışında tüm
asitlerden ve PH = 12 ye kadar alkalilerden, 212 0F a (100 0C)
kadar etkilenmez. Ani sıcaklık değişimleri olmaması halinde, özel tipleri 300
lb / in2, standart tipleri 150 lb / in2 basınca ve 450 0F
(232 0C) sıcaklığa dayanır. Cam kaplamanın kalınlığı 3/64 in
kadardır. 1.5-12 inçlik boyutlarda üretilir; daha büyükleri istendiğinde
sipariş edilmesi gerekir.
Kimyasal
Porselen Boru
Kimyasal porselen malzemeden boru, bağlantı parçaları ve
vanalar yapılır; bunlar 2250 0F (1232 0C) de fırınlanır.
Hidrofluorik asit ve alkaliler için uygun değildir, fakat tüm asitlere karşı
dirençlidir. Yüzey perdahlanmıştır, dolayısıyla kolay temizlenir. Çalışma
basınçları, vanalar ve borularda 50 - 100 lb / in2 sıcaklık 400 0F
(204 0C) nin üstündedir; ancak ısıl şoklardan kaçınılması gerekir.
Yüksek gerilme kuvveti olan asite dayanıklı çimento ile
dökme-demir flanşlar porselene bağlanabilir. Flanşlı kimyasal porselenden 900
ve 450 lik çatal, Te, düşürücü, başlık ve Y şeklinde diskli vanalar
yapılabilir.
Ergitilmiş
Silika Veya Ergitilmiş Kuvartz
Bu malzeme %99.8 silisyum dioksit içerir, bulanık (opak)
veya geçirgen (transparan) boru ve tüp üretiminde kullanılır. Erime noktası
1710 0C, gerilme kuvveti 7000 lb / in2 dolayında ve öz
ağırlığı 2.2 kadardır. Bunlardan yapılan boru ve tüpler sürekli 1000 0C
ye, aralıklı olarak 1500 0C ye kadar sıcaklıklarda kullanılabilir.
En önemli özelliği yüksek sıcaklıklarda pek çok kimyasal maddeyi kirletmeden
taşıyabilmesidir; ısıl şoka dayanıklıdır ve yüksek-sıcaklıkta elektriksel
yalıtım özelliği vardır.
Geçirgen tüplerin iç çapları 1-125 mm, uzunlukları 20 ft
kadar olabilir. Silikanın veya kuvartzın özelliklerine göre bu değerler ½ - 2
in. ile ½ - 24 in. aralığındadır.
Ağaç
ve Ağaç-Kaplı Çelik Boru
Çam, köknar, kırmızı-cam ve selvi boru üretiminde kullanılan
ağaç türleridir. Ağaçla kaplı çelik borular 180 0F (82 0C)
a kadar kullanılabilir. Çalışma bacıncı 4 in.likte 200 lb / in2, 10
inçlikte 125 lb / in2 ve 10 inçten büyük boyutlarda 100 lb / in2
dir.
Toprak altındaki sistemlerde ağaç-şeritlerden yapılmış (fıçı
tahtası gibi) borular önerilir. Bunlar dört ayrı basınca göre üretirler: 43,
86, 130, 172 lb / in2. Ancak çalışma basıncının bu değerlerin % 60
ını geçmemesi uygun olur. Boru sistemi, çoğu kez kalın bir asfalt ve testere
talaşıyla kaplanır. Uzunlukları çeşitli olabilir; en fazlası 16 inçtir.
Eklemler yuva (zıvana) ve erkek tiptir. Asfalt kaplamayla veya doğrudan
galvanizli bakır veya paslanmaz çelik şeritler kullanılarak sistem kuvvetlendirilir.
Kare ağaç boru, beyaz çamdan ve yuva-erkek eklemlerle
yapılır. Ağaç borularda kullanılan bağlantı parçaları dökme demir, ağaç ve
ağaç-kaplı çeliktir.
Plastik-Kaplı
ve Kauçuk-Kaplı Çelik Boru
Polimerlerin, çelikle kıyaslandığında, yüksek
sıcaklıklardaki gerilme kuvvetleri daha düşük ve ısıl genleşmeleri daha
yüksektir. Bu nedenle borulama sistemlerinin çeşitli polimerik malzemeden
yapılması yerine, çelik borunun polimerle kaplanması tercih edilir. İç kısmı
polimer dışı çelik olan boruda flanşlı bağlantılar kolaylıkla yapılır ve yüksek
sıcaklık ve basınçlarda çalışılabilir. Çap 1 - 8 in aralığındadır. Bu tip
sistemlerde 125 lb dökme demir, 150 lb çekme demir ve 300 lb çelik flanşlar
kullanılır. Kaplama, borunun üretimi sırasında yapılır. Uzunluk 20 ft kadar
olabilir. Bu yöntemle diyafram, çek ve musluk vanalar yapılmaktadır.
Bazı firmaların bu amaçla kullanıldıkları polimerler aşağıda
verilmiştir.
Saran (Dow Chemical Corp.): Poliviniliden klorür
kaplama malzemesidir; hidroklorik asite çok dayanıklıdır. En yüksek çalışma
sıcaklığı 200 0F (93.3 0C) dır.
Polipropilen (Hercules, Inc.): Sülfürik asit
servislerinde kullanılır; %10-30 konsantrasyon ve 200 0F sıcaklığa
dayanır. Konsantrasyon % 50 - 93 olduğunda, sıcaklık 150 - 75 0F a
düşürülmelidir.
Penton (Hercules, Inc.): Klorlandırılmış polieter
astardır; hidroklorik, hidrofluorik ve sülfürik asit taşımasında kullanılır,
250 0F (121 0C) a dayanır.
Kynar (Pennsalt Chemical Corp.): Viniliden klorür
astarlardır ve %50 lik hidroflüorik asit dahil pekçok kimyasal maddenin
taşınmasında uygundur. Kullanım sıcaklığı 300 0F (149 0C)
dır.
Kauçuk-kaplı boru en fazla 20 ft (6.1 m) uzunluğunda,
dikişsiz, düz-kaynaklı ve bazı tipleri spiral-kaynaklı olarak çeşitli doğal ve
yapay kauçuk malzeme ile üretilir. Kauçuğun tipi, borunun kullanım ortamına
göre seçilir. Genelde aşınmaya karşı direnç istendiğinde yumuşak, genel
amaçlarla yarı-sert ve çok şiddetli koşullar için sert kauçuk türleri seçilir.
Kaplama kalındığı 1/8 - 1/4 inç arasında değişebilir. Dökme-çelik, çekme-demir
ve dökme-demir malzemelerden kauçuk kaplı flanşlar ve bağlantı parçaları
yapılır.
Kauçuk kaplı boru 175 0F (79.4 0C) a
kadar sıcaklıklarda en fazla %50 lik hidroklorik asit taşınmasında uygundur.
Karbon disülfür için de kullanılabilir (çevre ısısında).
TFE (politetrafluoroetilen) ve FEP (fluoroetilen polimeri)
kaplanmış çelik boru 1-12 in çapta ve 20 ft uzunlukta olabilir. Bu astarlar her
cins ve her konsantrasyondaki asit, alkali ve çözücülere dayanıklıdır. Üst
çalışma sıcaklığı TFE için 400 0F (204.4 0C), FEP için
300 0F (149 0C) dır. Bu malzemelerle kaplanmış 150 lb
çekme-demir flanşlar ve vanalar bulunmaktadır. Astarın yüzeyde yapıştırmama
özelliği, viskoz veya yapışkan maddelerin taşınmasına olanak verir. Kaplama
kalınlığı, borunun çapına göre değişir.
Plastik
Boru
Diğer boru malzemelerinin tersine plastik boru iç ve dış
korozyondan etkilenmez, kolay kesilir ve bağlanır, diğer malzemelerle temas
ettiğinde galvanik korozyona uğramaz. Kullanım sıcaklığı ve gerilme kuvveti
düşüktür. Uygun olmayan akışkanlar taşındığında plastik boru yumuşar. Isıl
genleşme katsayısı yüksektir.
Sıcaklık yükseldiğinde plastik boruların çoğunda gerileme
özelliği hızla düşer. Güneş ışığı veya yakınında bulunan sıcak malzemeler
plastik boruyu etkiler.
Plastik boru çeşitli boyutlarda olabilir. Eklemlerde Sch 40
ve 80 malzeme kullanılır. Bazı
plastikler birkaç derecede üretilir; bunların gerilim sınırları bir faktöre
göre değişir. Örneğin, aynı plastikten yapılmış en kuvvetli dereceli 1/2 inçlik
Sch 40 boru, en zayıf dereceli 1/2 inçlik Sch 40 borunun dayandığı iç basıncın
dört katına dayanır. Bu nedenle plastik boru endüstrisi standart boru
ebatlarına göre çalışmaya özen gösterir. Su servisinde kullanılan plastik boru
için dizayn gerilimi, uzun-süreli patlama testi ile saptanan değerin yarısı
kadardır.
ASTM ve bu kuruluşun bir bölümü olan Plastik Boru Enstitüsü,
plastik boruların tanımlanması için bir sistem geliştirmiştir. Tanımlamada
kullanılan harf ve sayılardan ilk gruptaki harfler plastiği tarif eder; bunun
izleyen iki sayı plastiğin derecesini, son iki sayı dizayn gerilimini gösterir.
Plastik boru üretiminde kullanılan en yaygın plastikler
polietilen (PE 42 in ve daha küçük), polivinilklorür (PVC) ve klorlu polivinil
klorür (CPVC, 12 in ve daha küçük), polipropilen (PP), 1/2-6 in ve Sch 40-80)
dir.
Kuvvetlendirilmiş
Termoset Boru
Cam dolguyla kuvvetlendirilmiş epoksi reçineler oksitleyici
olmayan asitlere, alkalilere, tuzlu suya ve korozif gazlara dayanıklıdır. Bu
tür borular oda sıcaklığında plastik borulardan
bir kaç kez daha kuvvetlidir. Sıcaklığın yükselmesiyle
kuvveti azalmaz ve 300 0F (149 0C) a kadar direncini korur.
Cam dolgulu boru 2-12 in ebatlarında üretilmektedir. Sch 40-80 et
kalındığındaki dizaynlar 80 0F (27 0C) a kadar, çelik
boruya yakın seviyelerdeki basınca dayanır, ancak 180 0F (82 0C)
de dayanabildiği basınç yarıya düşer.
Cam dolgulu termoset boru 20-40 ft (6-12 m) uzunluğunda
üretilir. Birleştirmede iki-bileşenli çimento kullanılır. Çimentonun kürlenmesi
ısıya karşı hassastır; 200 0F (93.3 0C) da 45 dakika, 50 0F
(0C) da 24 saatte tamamlanır. Metalik borulama sistemlerine
bağlamada sadece flanşlı eklemler uygundur. Diğer plastiklerle kıyaslandığında
"yerleştirme fiatı/boru fiatı" oranı daha yüksektir.
Epoksi reçineler yüksek sıcaklıklarda, poliester reçinelere
göre daha kuvvetlidir, fakat bazı akışkanlar epoksilere daha fazla etki
ederler. Bazı cam dolgulu epoksi reçine borular, poliester bir reçineyle
kaplanarak kullanılır.
Cam dolgulu reçineden yapılan boruların ısıl genleşme
katsayıları karbon çeliğinden daha yüksek, fakat plastiklerden daha düşüktür.
Camla-Kuvvetlendirilmiş Poliester Reçinesi: Bunalar
epoksi tiplere benzer. Çeşitli poliester türleri vardır; bisfenoller kuvvetli
asit ve alkalilere dirençlidir, 2-12 in ve 0-220 0F (-17.8 - 104.4 0C)
uygun olarak üretilir, fakat çaplar standart değildir.
Camla-Kuvvetlendirilmiş Furan Reçinesi: Asitler,
alkaliler ve klorlu organik çözücülere dayanıklıdır ve kullanım sıcaklığı en
fazla 280 0F (137.8 0C) dır. Boru ve bağlantı
parçalarında 1.5 - 4 in aralığı için 60 lb / in2, 6 - 8 in aralığı
için 45 lb / in2 lik, 10-12 in için 30 lb/in lik basınç uygulanabilir.
Et kalınlığı 1.5-4 in borularda 1/2 inç, 6 inçlikte 5/8 in, 8-12 inçliklerde
3/4 inçtir.
Çeşitli eklemler, bağlantı parçaları ve boruların
üretiminde, özellikle hidroklorik asite dayanıklı olan Haveg 41 asbestle
kuvvetlendirilmiş fenolik reçineler ve ıslak klora karşı Haveg 31 fenolik
reçineler kullanılmaktadır.
Metal olmayan boru ve hat sistemlerinin nominal boyut,
uzunluk, iç çapı, dış çapı, et kalınlığı, sınıf, derece gibi değerlerini
gösteren tablolar ilgili kitap ve dokümanlardan bulunabilir.
GERİ (proje çalışmaları)
