Derinlemesine Teknik Detay: ASME B31.3 ve Proses Borulamasında Kritik Malzeme Seçimi

Derinlemesine Teknik Detay: ASME B31.3 ve Proses Borulamasında Kritik Malzeme Seçimi

Endüstriyel tesisler, rafineriler ve petrokimya komplekslerinde boru sistemlerinin güvenli ve uzun ömürlü çalışması, büyük ölçüde doğru malzeme seçimine bağlıdır. ASME B31.3 Proses Borulama Kodu, bu seçim sürecinin ana kılavuzudur.

2.1. ASME B31.3 Standardı Nedir ve Neyi Kapsar?

ASME B31.3, petrol, gaz, kimya, gıda ve ilaç gibi sektörlerde yaygın olarak kullanılan proses akışkanlarının taşındığı boru sistemlerinin tasarım, imalat, montaj, test ve muayene gerekliliklerini belirleyen bir Amerikan Ulusal Standartıdır.

Bu standardın temel amacı, boru hatlarının güvenli ve ekonomik olarak işletilmesini sağlamaktır.

Malzeme Seçiminde Üç Kritik Parametre

ASME B31.3'e uygun bir boru malzemesi seçilirken şu üç temel etken göz önünde bulundurulmalıdır:

1. Akışkanın Kimyasal Özellikleri (Korozyon Riski): Taşınan akışkanın pH seviyesi, aşındırıcılığı ve potansiyel hidrojen sülfür (H₂S) içeriği gibi faktörler, boru malzemesinin korozyon direncini belirler.

2. Tasarım Basıncı ve Sıcaklığı (P-T Derecelendirmesi): Boru hattının çalışacağı maksimum sıcaklık ve basınç değerleri, malzemenin mekanik dayanımını (çekme ve akma dayanımı) doğrudan etkiler.

3. Çevresel Koşullar: Tesisin dış ortamı (deniz suyu yakınlığı, donma riski, v.b.) ve maruz kaldığı stres yükleri (titreşim, rüzgar).

2.2. Endüstriyel Boru Malzemelerinin Karşılaştırması

ASME B31.3, farklı akışkan ve çalışma koşulları için çeşitli malzeme gruplarının kullanımına rehberlik eder:

A. Karbon Çelik (Carbon Steel - CS)

• Kullanım Alanı: En yaygın kullanılan malzemedir. Su, buhar, hava ve aşındırıcı olmayan hidrokarbonlar için idealdir.

• Standart Örneği: ASTM A106 Gr. B (Yüksek sıcaklık hizmeti için dikişsiz borular).

• Kısıtlamalar: Yüksek korozyon riski olan ortamlarda (asitler, tuzlu su) ve hijyenik gereksinimlerin yüksek olduğu gıda/ilaç sektörlerinde kullanılamaz.

B. Paslanmaz Çelik (Stainless Steel - SS)

• Kullanım Alanı: Korozyon direnci ve hijyenin kritik olduğu kimya, petrokimya, gıda ve ilaç tesislerinde kullanılır.

• Standart Örneği: ASTM A312 (Dikişsiz ve kaynaklı borular).

• Kritik Detay: Özellikle kaynak işlemi sonrası Tane Sınırı Korozyonunu (Intergranular Corrosion) önlemek için düşük karbonlu (örneğin 316L veya 304L) alaşımlar tercih edilir.

C. Alaşımlı Çelik (Alloy Steel)

• Kullanım Alanı: Yüksek sıcaklık ve basınç altında çalışan kritik hatlarda kullanılır. Krom ve Molibden gibi elementler eklenerek mukavemeti ve ısıya dayanıklılığı artırılır.

• Örnek: P9, P11, P22 (Krom-Molibden alaşımları). Bu borular genellikle enerji santrallerinin ana buhar hatlarında görülür.

2.3. P-T (Basınç-Sıcaklık) Derecelendirmesi ve Flanş Seçimi

Boru sisteminin zayıf halkası genellikle flanşlı bağlantılardır. Flanşların ve diğer bağlantı elemanlarının seçimi, boru hattının Basınç-Sıcaklık (P-T) tablosuna göre yapılır.

1. Flanş Standardı: Endüstride en çok kullanılan flanş standardı ASME B16.5 (NPS ½"’den 24”’e kadar) ve ASME B16.47 (NPS 26” ve üzeri) standartlarıdır.

2. Sınıf (Class) Seçimi: Flanşlar, Class 150, 300, 600 vb. şeklinde sınıflandırılır. Bu sınıf, flanşın dayanabileceği maksimum basıncı gösterir. Ancak sıcaklık arttıkça, aynı sınıfın dayanabileceği basınç değeri düşer. Örneğin, bir Class 300 flanş 20°C’de 50 bar basınca dayanırken, 400°C’de sadece 25 bar basınca dayanabilir.

3. Montaj Detayı: Flanşlı bağlantılarda doğru conta tipi (Spiral Wound, Ring Joint, v.b.) ve cıvata torklama prosedürlerinin uygulanması, sızdırmazlığın ve dolayısıyla tesis güvenliğinin temelini oluşturur.

2.4. Sistemin Desteklenmesi: Boru Askı Sistemleri

Montaj sürecinde malzeme seçimi kadar kritik olan bir diğer mühendislik detayı ise boru hattının desteklenmesidir. Boru Destekleri, hattın termal genleşme, titreşim ve statik yüklerini güvenli bir şekilde yapıya aktarır.

Keşfet

-Sabit Destekler (Anchor): Boru hattının hareketini tamamen engeller ve termal genleşmeyi belirli bir noktada tutar.

-Kılavuz Destekler (Guide): Borunun yalnızca yanal hareketini engellerken, boylamsal (eksenel) harekete izin verir.

-Yayı Destekleri (Spring Hanger): Özellikle yüksek sıcaklık hatlarında dikey termal genleşmeyi dengeleyerek boru üzerindeki gerilimi sabit tutar.