Petrokimya endüstrisinde kullanılan bir basınçlı kabın ASME standartlarında tasarımı ve sayısal yöntemlerle incelenmesi

Basınçlı kaplar, özellikle endüstriyel alanlar için önemli bir unsurdur. Basınçlı kapların kullanılmasındaki temel amaç; sıvı, gaz ve parçacık içerikli bir çok maddeyi muhafaza etmektir. Bu sebepten dolayı basınçlı kaplarla ilgili bir çok standart ortaya çıkmıştır. Bu standartların bazıları yaygın olarak bir çok sektörde kullanılmaktadır. Yapılan çalışmalarda ortaya çıkan değerlendirmelere göre, basınçlı kapların kullanım alanının genişliği, tasarımın önemini artırmaktadır. Yapıları gereği içerdikleri yüksek basınçlı, yanıcı ve patlayıcı maddelerin insan sağlığını tehlikeye atmayacak şekilde muhafazası en önemli tasarım kriteridir. Tasarım aşamasında her türlü yük (sıcaklık, basınç, vakuum etkisi, vb.) dikkate alınmıştır. Bu tez çalışmasında özel bir ekipman olan hava ön ısıtıcısı tüp demeti yüksek sıcaklıkta tasarlanıp durum değerlendirilmesi yapılmıştır. Bir tüp demeti alt ve üstü toplam 3056 adet borudan oluşmaktadır. Tasarım öncelikle katı modelleme ile tanımlanmış ardından da sonlu elemanlar metodu ile modellenmiştir. Bu kapsam içerisinde ekipman için plastik deformasyona karşı koruma, bölgesel hasarlara karşı koruma, burkulmadan kaynaklı oluşan deformasyona karşı koruma ve döngüsel yüklerden kaynaklanan hasarlara karşı koruma durumuna bakılmıştır. Ekipman tüp demetlerinden oluştuğu için tüp içerisinde ful vakum da dikkate alınmıştır. Tasarım için sonlu elemanlar yöntemi sırasında ANSYS versiyon 19.2 kullanılmıştır. Eğme gerilimi kalınlık boyunca sonlu eleman analizi sırasında yok sayılmıştır. Analizin ardırdan tasarım kodu olarak belirlenen ASME Kısım VIII Bölüm 1 ve 2'ye göre kontrolleri sağlanmıştır. Analiz edilen yük koşulları için ASME kodu limit doğrulaması, tüm verilen yük koşulları için tasarımın güvenli olduğunu göstermiştir. Basınçlı ekipman bir birine flanşlı bağlıdır. Bu flanşlı bağlantıdan dolayı ekipmanın önemli bir parçası olan conta gerilmeleri için, conta gerilmelerinin conta genişliğinde olması gerekenin üzerinde olduğu ve her iki hidrotest koşulunda da contayı sızdırmaz hale getirmeye yeterli olduğu görülmüştür. Ayrıca cıvatalı bağlantının rijitliği karşılandığı da görülmüştür. Ekipman için en son olarak yorulma durumuna bakılmıştır. 50000 döngü sayısı için yapılan analizlerde tasarım için oluşturulan malzeme kalınlıklıkları ve gelebilecek ek yükler dikkate alındığında bu döngü sayısını karşıladığı da görülmüştür. Yapılan analizlere göre ekipmanın imalatı gerçekleştirilmiş ve bir petro kimya tesisinde çalıştığı gözlemlenmiştir.