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.
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. gibi), (b) diğer metallerden
(alüminyum, bakır, pirinç ve bunların alaşımları gibi) yapılan boru malzemeleri.
- Metal
Olmayan Boru Malzemeleri: Bunlar cam, seramik, asbest, grafit ve plastik
gibi malzemelerdir.
Akışkanlar çoğunlukla borular veya tüpler yoluyla taşınır.
Boru ve tüp arasında kesin bir ayırım yapılamaz. Boru, çapı oldukça büyük, 20 -
40 ft (6 - 12 m) uzunluğunda ve kalın duvarlı malzemelerdir. Tüp ise birkaç yüz
ft. uzunluğundadır, sarımlar şekline getirilebilir ve ince duvarlıdır.
Metalik
boruya diş açılabilir, tüpe açılamaz. Boru duvarları, az da olsa pürüzlüdür;
tüp duvarları çok düzgün olur. Borular birbirine vidalanarak, flanşlarla veya
kaynaklı ara bağlantılarla eklenir; oysa küçük tüplerin birbirine eklenmesinde
basınçlı, alevli veya lehimli bağlantı parçaları kullanılır. Borular delici mil
etrafında dövülerek kaynaklamayla ve dökme yoluyla üretilirken, tüpler soğuk
çekmeyle veya ekstruderde püskürtülerek elde edilir.
Borular üretim şekillerine göre iki gruba ayrılırlar:
- Dikişsiz
borular
- 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 bantı 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.
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.
Şekil-2:
Flanşlı eklemler, boru bağlantı parçaları ve dirsek bağlantıları
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.
Vanalar değişik malzemelerden yapılabilir; pirinç, dökme
çelik, dövme çelik, plastik ve plastik kaplı malzemeler kullanılır. Bir vana
gövdesi ve iç yapısı Şekil-3’de görülmektedir.
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-4(a)’da, kısımları 4(b)’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
- içten
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-5 a).
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-5 b), yerine
OS ve Y türü bir vana uygundur.
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-6(a)’da, tanımı Şekil-6(b)’de verilmiştir.
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.
İçten Vidalı ve Mili Hareketsiz Sürgülü Vanalar: (a)
Vana mili aşağı yukarı hareket etmez, 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.
Şekil-5: Diskli
(glob) vana çeşitleri.
Şekil-6: Bir
sürgülü vananın, (a) şematik görünümü, (b) kısımları
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.
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.
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-7(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.
Şekil-7: Tek
yönlü çek vanalar; (a) klapesi sallantılı, (b) diski dikeyine hareketli, çek
vanalar
Şekil-8:Çek vana
tipleri
Diski Dikeyine Hareketli Çek Vanalar:
Şekil-7(b)’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-8’de verilmiştir.
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-9 a).
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-9 b ve 9 c).
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-9 d).
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.
Şekil-9: Özel
yapıdaki bazı vana tipleri.
Şekil-10: (a) Bir
diyafram vananın ve, (b) açma-kapama mekanizmasının şematik görünümü
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-10 (a)’da bir
diyafram vana ve şematik görünümü, görünümü, Şekil-10 (b)’de açma-kapama
mekanizması görülmektedir.
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.
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.
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 inç aralığında
dişli borular bulunmaktadır. 4 inçden 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.
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.
Kuvvetlendirilmiş ve kuvvetlendirilmemiş betondan yapılmış
atık boruları bulunur. Kuvvetlendirilmemiş olanlar 4-24 inç boyutlarındadır ve
dökme eklem uçludur. Kuvvetlendirilmiş beton borular yağmur suyu ve atık
kanalları olarak kullanılır, dökme veya basınçlı eklem uçludur. Bunların 12-108
inç 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 inç 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.
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.
Cam borular bir epoksi-reçinesi (kuvvetlendirici) ile
kaplanarak ta kullanılır. Ayrıca bilyalı kaplinler takıldığında 150 lb / in2
ye dayanıklı hale gelirler.
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 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.
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.
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.
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.
Diğer boru malzemelerinin tersine plastik boru iç ve dış
korozyondan etkilenmez, kolaylıkla kesilir ve bağlanır, diğer malzemelerle
temas ettiğinde galvanik korozyona uğramaz. Kullanım sıcaklığı ve gerilme
kuvveti düşüktür. Uygun olmayan akışkanlar taşındığında plastik boru yumuşar.
Işıl genleşme katsayısı yüksektir. Sıcaklık yükseldiğinde plastik boruların
çoğunda gerileme özelliği hızla düşer. Güneş ışığı veya yakınında bulunan sıcak
malzemeler plastik boruyu etkiler.
Su servisinde kullanılan plastik boru için dizayn gerilimi,
uzun-süreli patlama testi ile saptanan değerin yarısı kadardır.
Plastik boru üretiminde kullanılan en yaygın plastikler
polietilen (PE 42 inç ve daha küçük), polivinilklorür (PVC) ve klorlu polivinil
klorür (CPVC, 12 inç ve daha küçük), polipropilen (PP), 1/2-6 inç) dir.
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.
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.
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.
Sağlık ve Güvenlik
Sağlık: Güvenli çalışma eğitimleri ve/veya pompaları
valfleri ve/veya boru hatlarını açarken veya boşaltırken, ürün örneklerinin
alınması ve kontrol edilmesi sırasında, bakım çalışmalarında uygun personel
koruyucu ekipman gereklidir.
Güvenlik: Otomatik pompa kontrollerinde aksama,
proses basıncı ve sıcaklığında dalgalanmalara neden olur. Düşük akımda veya
akımsız çalıştırılan pompa aşırı ısınır ve hasarlanır. Aşırı basınçla karşılaşabilecek
pompaların deşarj borusunda basınç düşürücü olmalıdır. Boru hatlarının
genleşme, harekat etme ve sıcaklık değişikliklerinden etkilenmemesi için
gerekli koruyucu önlemler alınmalıdır. Valfler ve enstrümanların yerleşimleri,
gerekli bakım ve servisin verilebileceği şekilde olmalıdır.
Yangın Önleme ve Korunma: Hidrokarbon pompaları,
valfler veya boru hatlarında delinmeler hidrokarbon buhar kaçaklarına,
dolayısıyla yakıcı kaynaklarla temas ederek yangın çıkmasına neden olabilirler.
Uzaktan algılayıcılar, kontrol valfleri, yangın valfleri ve izolasyon
valfleriyle bu tip tehlikeli durumlar en aza indirilebilir.
