2.1 Genel
Basınçlı ekipmanın amaçlanan ömrü süresince emniyetli olmasının garantilenmesi için, bütün faktörleri göz önünde bulundurularak, basınçlı ekipman uygun bir şekilde tasarımlanmalıdır.
Tasarım, kapsamlı yöntemler kullanılarak, bütün hatalara karşı yeterli emniyet payı olan, uygun emniyet katsayısı içermelidir.
2.2 Yeterli Dayanım İçin Tasarım
2.2.1 Basınçlı ekipman amaçlanan kullanımına uygun yüklemelere ve öngörülebilen çalışma koşullarına uygun olarak tasarımlanmalıdır. Özellikle, aşağıdaki etkenler hesaba katılmalıdır.
- İç/dış basınç,
- Çevre ve işletme sıcaklığı,
- İşletme ve test koşullarında statik basınç ve içeriğin kütlesi,
- Trafik, rüzgar ve deprem yükü,
- Taşıma, bağlantılar, boru donanımı vs. gibi durumlardan kaynaklanabilen karşı kuvvetler ve momentleri,
- Korozyon ve aşınma, yorulma vs.
- Kararsız olan akışkanların bileşiminin bozulması,
Aynı zamanda oluşabilecek çeşitli yükler, eş zamanlı oluşma ihtimalleri göz önünde bulundurularak, dikkate alınmalıdır.
2.2.2 Yeterli dayanç için tasarım şunlara dayanmalıdır:
- Genel bir kural olarak, madde 2.2.3 de tanımlanan hesaplama modeli ve gerektiğinde desteklemek için madde 2.2.4 de tanımlanan deneysel tasarım metodu ile veya,
- Ürünün izin verilebilir maksimum basıncı PS ve hacminin V çarpımı, 6000 bar x litreden daha az veya ürünün PS x DN çarpımı 3000 bar dan daha az ise, hesaplama olmadan deneysel tasarım metodu ile, madde 2.2.4 de tanımlandığı gibi yapılır.
2.2.3 Hesaplama metodu
a) Basınç sınırlaması ve diğer yükleme hususları
Basınçlı ekipman için izin verilebilen gerilim, çalışma koşullarında öngörülebilen makul arıza şekli dikkate alınarak, sınırlandırılmalıdır. Bu noktada, emniyet katsayısı üretimde gerçek işletme şartları, gerilmeler, hesaplama modelleri ve malzemenin özellikleri ile ortaya çıkan her belirsizliği tamamen yok etmek için uygulanmalıdır.
Bu hesaplama metotları, madde 7’ deki gerekleri ile birlikte, gereken her yerde, yeterli emniyet payı temin etmelidir.
Yukarıda belirtilen gerekler, uygun olan yerlerde, diğerlerine ek olarak yada diğer yöntemlerle birlikte, aşağıdaki yöntemlerden biri uygulanarak sağlanabilir.
- Formüle göre tasarım,
- Analize göre tasarım,
- Kırılma mekaniklerine göre tasarım,
b) Dayanım
İlgili basınçlı ekipmanın dayanım gücünü oluşturmak için uygun tasarım hesapları kullanılmalıdır.
Özellikle:
- Hesaplama basınçları izin verilebilen maksimum çalışma basıncından daha az olmamalı ve statik buhar basıncı ile dinamik sıvı basıncı ve kararsız akışkanların bozulmaları hesaba katılmalı, bir kabın ayrı basınçlı haznelere ayrıldığı durumlarda parçaların ayrışma duvarları, bitişik parçanın mümkün olan en düşük basıncına bağlı olarak azami mümkün olan parça basıncına göre tasarlanmalıdır.
- Hesaplanan sıcaklıklar uygun emniyet payını içermelidir.
- Tasarım, ekipmanın öngörülen işletme koşulları altında meydana gelebilecek olan bütün muhtemel ısı ve basınç birleşimlerini göz önünde bulundurmalıdır.
- Maksimum gerilmeler ve en yüksek gerilme yığılması emniyet sınırları içerisinde kalmalıdır.
- Basınçlı kısmın hesaplamasında, madde 4’ de belirtilen uygun emniyet faktörleri ile birlikte verilen koşullar dikkate alınarak, belgelendirilmiş bilgilere dayanılarak, malzemenin özelliklerine uygun değerlerden faydalanılmalıdır. Göz önüne alınacak malzeme karakteristikleri aşağıdakileri içermelidir:
- Akma dayanımı, % 0,2 veya hesaplanan sıcaklıktaki yaklaşık % 1,0 uzama sınırı gerilmesi,
- Çekme dayanımı,
- Zamana bağlı dayanım, örneğin; sürünme dayanımı,
- Yorulma,
- Elastiklik modülü, (Young modülü)
- Uygun miktarda plastik gerilme özelliği,
- Çentik darbe dayanımı,
- Kopma dayanıklılığı,
- Malzeme özelliğine bağlı olarak uygun kaynak faktörü seçilmeli. Örneğin: tahribatsız test türü, malzemenin kaynağı ve çalışma şartları göz önünde bulundurulmalıdır.
- Tasarımda ekipmanın öngörülen kullanımında tüm ilgili zayıflatıcı etkiler (Örneğin: korozyon, esneme, yorulma) ve madde 3.4’ te anlatılan malzemenin ömrü ile ilgili tasarımın belirli düzenlemeleri dikkate alınmalıdır. Ekipmanın tasarlanan kullanımı ile orantılı olarak, uygun kayıtları tutmalıdır. Madde 3.4’te anlatılan malzemenin ömrü ile ilgili tasarımın belirli düzenlemeleri dikkate alınmalıdır. Örneğin:
- Sürünme için: belirli sıcaklıkta işletme süresi tasarlanmalı,
- Yorulma için: belirli gerilme seviyesinde yük tekrarı sayısı tasarlanmalı,
- Korozyon için: korozyon ilavesi tasarlanmalı,
c) Kararlılık durumu
Hesaplanan kalınlığın uygun yapısal kararlılığa izin vermediği durumlarda, nakliye ve işleme tarzı riskleri dikkate alınarak durum düzeltmesi için gerekli önlemler alınmalıdır.
2.2.4 Deneysel tasarım metodu
Ekipmanın tasarımı, bütün olarak veya kısmi olarak bir örneği veya bir kategorisi üzerinde yapılan, uygun bir test programı ile geçerliliği onaylanabilir.
Testten önce test programı açıkça tanımlanmalı ve eğer varsa uygunluk değerlendirmesi modülünden sorumlu Onaylanmış Kuruluşça kabul edilmelidir.
Bu program test şartlarını ve kabul edilme veya ret kriterlerini tanımlamalıdır. Testten önce, test edilmesi gereken ekipmanı oluşturan malzemelerin temel özellikleri ve boyutlarının gerçek değerleri ölçülmelidir.
Test sırasında, gerektiği yerde, basınçlı ekipmanın kritik bölgelerinin, uzama ve gerilimlerinin yeterli hassaslıkta ölçülüp kaydedebilen aletler ile gözlenebilmesi mümkün olmalıdır.
Test programı aşağıdakileri içermelidir.
a) Basınç dayanım testinin amacı, belirlenen bir emniyet payı ile izin verilebilir maksimum basınçta, malzemenin kayda değer bir sızdırma veya belirlenen bir aralığı aşan deformasyon olmadığını tespit etmektir.
Test basıncı, tasarım amaçlı kullanılan değerlerle, test koşulları altında ölçülen malzeme karakteristiği değerleri ile geometrik değerler arasındaki farklılıklar esasına göre belirlenecektir; test ve tasarım sıcaklığı arasındaki farklılıklar hesaba katılmalıdır.
b) Sürünme veya yorulma riskinin olduğu yerde, ekipman için çalışma koşulları esasına göre belirlenmiş uygun testler tanımlanacaktır. Örneğin, belirtilen sıcaklıklarda tutmak, belirlenen gerilme seviyesindeki yük tekrarı v.s;
c) Gerektiğinde, madde 2.2.1 de bildirilen, örneğin, korozyon, dış hasar vs. gibi diğer faktörlerle ilgili testler.
2.3 Emniyetli kullanım ve çalışma sağlamak için şartlar;
Basınç ekipmanı için belirlenmiş olan çalışma metodu, ekipmanın çalışmasında öngörülebilen makul riskleri engellemeye uygun olmalıdır. Aşağıdakiler özel olarak dikkate alınmalıdır.
- Kapaklar ve delikler,
- Basınç emniyet valfinin tehlikeli basıncı boşaltımı,
- Bir basınç veya vakum mevcutken fiziksel girişleri önleme cihazları,
- Tasarlanan kullanımı göz önünde bulunduran yüzey sıcaklığı,
- Kararsız akışkanların ayrışması.
Özellikle, bir giriş kapağı yerleştirilmiş basınçlı ekipmanda, kapak açılırken herhangi bir tehlike arz etmemesini kolayca temin etmek için otomatik veya el ile çalışan bir alet ile donatılmalıdır. Ayrıca, kapağın çabuk açıldığı durumlarda, basınçlı ekipman akışkan basıncının veya sıcaklığının tehlike arz ettiğinde hemen açılmayı önleyecek bir cihaz ile donatılmalıdır.
2.4 Muayene araçları
a) Basınçlı ekipmanlar, emniyeti sağlayan bütün gerekli incelemelerin tatbik edilebileceği gibi tasarlanmalı ve yapılmalıdır.
b) Basınçlı ekipmanın güvenliğini ve bu güvenliğin sürekli olduğunu inceleyebilmek için fiziksel olarak içine giriş yapılabilmeli ve bu giriş güvenli ve ergonomik olmalıdır.
c) Basınçlı ekipmanın emniyet koşullarını temin etmek için aşağıdaki durumlarda başka araçlar da uygulanabilir.
- Fiziksel olarak içeri girişleri engelleyecek kadar küçük olma durumları, veya
- Basınçlı ekipmanın açılmasının iç kısmı kötü etkilediğinde, veya
- İçerik maddesinin, basınçlı ekipmanın yapıldığı malzemeye ve basınç düşürücü mekanizmaya zararlı olmadığı belirlendiğinde ve herhangi bir zayıflatıcı iç etkinin söz konusu olmadığında.
2.5 Boşaltma ve hava/gaz alma araçları yolları
Gerektiğinde, basınçlı ekipmanın havasının alınması ve boşaltılması için aşağıdaki şekilde yeterli düzenle donatılmalıdır:
- Su vuruntusu, vakum çökmesi, korozyon ve kontrolsüz kimyasal reaksiyonlar gibi zararlı etkilerden kaçınmalı, etkileri önlemek için bütün işletme ve test kademeleri, özellikle basınç testi, dikkate alınmalıdır.
- Temizlik, muayene ve bakımın güvenli bir şekilde yapılmasına izin verilmelidir.
2.6 Korozyon ve diğer kimyasal zararlar;
Gerektiğinde, tasarlanan ve önceden görülebilen makul ölçülerde, korozyon veya diğer kimyasal zararlara karşı yeterli dikkat veya koruma temin edilmelidir.
2.7 Aşınma
Korozyon veya aşındırmanın fazla olduğu durumlarda aşağıdaki hususları dikkate alan yeterli önlemler alınmalıdır.
- Uygun tasarımla o etki mümkün olduğu kadar azaltılmalıdır, örneğin; ilave malzeme kalınlığı yada kaplama maddesi veya astar kullanmak,
- En çok etkilenmiş olan parçaların değiştirilmesine izin verilmelidir,
- Sürekli emniyetli kullanım için gerekli ölçümlere, madde 3.4 de belirtilen önlemlere dikkat çekilmelidir.
2.8 Donanımlar;
Donanımlar, aşağıdaki şartları taşıyacak şekilde tasarlanmalıdır:
- Donanımı oluşturan parçalar işlevlerini emniyetli olarak yapacak tarzda uygun şekilde bir araya getirecek şekilde olmalıdır.
- Bütün parçalar uygun bir şekilde birleştirilmiş ve uygun tarzda monte edilmiş olmalıdır.
2.9 Doldurma ve boşaltmaya ilişkin hükümler;
Uygun olduğu yerlerde, basınçlı ekipman aşağıda belirtilenler gibi tehlikeleri dikkate alarak güvenli bir şekilde doldurma ve boşaltma yapabilecek aksesuarlarla veya söz konusu bağlantıların yapılabileceği şekilde donatılmış olarak tasarımlanmalıdır.
a) Doldururken:
- Aşırı doldurma veya aşırı basınç için, özellikle doldurma oranı ve referans sıcaklığındaki buhar basıncı dikkate alınmalıdır.
- Basınçlı ekipmanın kararsızlığı dikkate alınmalıdır.
b) Boşaltırken: basınç altında tutulan akışkanın kontrolsüz boşaltılması dikkate alınmalıdır.
c) Doldururken veya boşaltırken: emniyetsiz bağlantı ve bağlantının kesilmesi dikkate alınmalıdır.
2.10 Basınçlı ekipmanın müsaade edilebilen değerleri geçmesine karşı korunması;
Öngörülebilen makul koşullar altında, izin verilen değerlerin aşılması durumunda, basınçlı ekipmanın montajlı ayrı bir koruyucu cihazla korunması tasarlanmamışsa uygun korunma donanımları ile korunma sağlanmalıdır veya buna izin verilmelidir.
Uygun ekipman veya donanım teçhizatın veya montajın bilinen karakteristikleri göz önüne alınarak kararlaştırılmalıdır.
Uygun koruyucu ekipman veya donanım aşağıdakileri kapsamaktadır:
a) Bu Yönetmeliğin 4 üncü maddesinde tanımlanan emniyet aksesuarları,
b) Uygun olan yere, gösterge yada basınç aletini izin verilebilen limitte tutmak için elle veya otomatik olarak gerekli önlemin alınmasını sağlayacak alarm gibi izleme veya gözlem sisteminin yerleştirilmesi.
2.11 Emniyet Cihazları
2.11.1 Emniyet cihazları şöyle olmalıdır:
- Gerektiği yerde cihazların bakım ve test gereklerini dikkate alarak, amaçlanan görevlerine uygun ve sağlam tasarlanmış ve yapılmış olmalıdır.
- Şayet emniyet fonksiyonu bir başka fonksiyondan etkilenmiyorsa, diğer fonksiyonlardan bağımsız olmalıdır.
- Uygun ve sağlam bir koruma elde etmek için uygun tasarım prensiplerine uymalı. Bu ilkeler, özellikle, tedbirli tarz yöntemi, aşırılık, farklılık ve otomatik tanıyı kapsamalıdır.
2.11.2 Basıncı sınırlandıran cihazlar
Bu cihazlar, basıncın sürekli olarak izin verilebilen basıncı (PS) aşmayacak şekilde tasarımlanmalı; ancak, gerektiğinde madde 7.3 de belirtilen özelliklere uygun olarak kısa süreli basınç dalgalanmasına izin verilebilir olmalıdır.
2.11.3 Sıcaklık izleme cihazları
Bu cihazlar, emniyet açısından ölçme fonksiyonları ile uyumlu ve yeterli sürede cevap alınabilecek özellikte olmalıdır.
2.12 Dış ortamdaki yangın
Gerekli yerlerde basınçlı ekipman öyle tasarımlanmalı ve uygun olduğu yerlerde uygun aksesuarlar ile donatılmalı veya ona uygun bağlantılar ile donatılmalıdır ki; bir dış yangın durumunda zararı sınırlama gereklerini, özellikle amaçlanan kullanım süresi de göz önüne alarak karşılamalıdır.