Geri Dön

Doğalgaz boru hatlarının kaynağı ve tahribatsız muayenesi

Welding and non-destructive testing of naturalgas pipelines

  1. Tez No: 101136
  2. Yazar: MEHMET YILDIZ
  3. Danışmanlar: PROF.DR. KUTSAL TÜLBENTÇİ
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Metalurji Mühendisliği, Metallurgical Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2000
  8. Dil: Türkçe
  9. Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 294

Özet

ÖZET Gelişmiş boru hattı sistemleri dünyamn her yerinde üretim alanlarından tüketicilere, petrol, petrol ürünleri ve doğalgaz taşımaktadır. Bugün kullanılan doğalgaz ve petrol boru hatlarının tarihi, ekonomik değeri olan ilk petrol kuyusunun 1859 yılında Pensilvanya'da açılmasından sonra başlamıştır. Uzak mesafelere petrol ve gaz ürünlerini taşımak için faydalanılabilecek en kolay ve en ucuz yolun boru hatlarını kullanmak olduğu herkes tarafından bilinmektedir. Bundan dolayı, 1859 yılından bu yana, gaz ve petrolün keşfedilmesine ve pazarın büyüdüğü yere bağlı olarak binlerce kilometrelik boru hattı döşenmektedir. Dünyada enerjiye olan ihtiyacm artması da yüksek taşıma kapasitesine sahip yüksek basınçlı boru hatlannın inşaasmı gerektirmektedir. Bu çalışmada, doğalgaz taşımacılığında kullanılan üç tip boru hattının malzeme özellikleri, üretimi ve kaynak işlemleri teferruatlı olarak ele alınmıştır. Bu boru hatları şunlardır; iletim hatları, dağıtım hatları, iç tesisat hatları. 21 mbar gibi düşük basıçlar altında çalışan ve bina içlerinde kullanılan hatlara akış yani iç tesisat hatları denir. İletim hatları, üretim alanlarından ana dağıtıcı firmalara gaz taşımak amacıyla kullanılan ve örnek olarak 70 bar gibi yüksek basınç altında çalışan büyük çaplı borulardan oluşan hatlardır. Dağıtım hatları ticari, evsel ve endüstriyel kullanıcılara doğalgaz taşımak için kullanılan hatlardır ve iletim hatlarına kıyasla daha düşük basınç altında çalışırlar. Günümüzde üretilen hat borularının çoğu API (American Petroleum Institute) standardına göre üretilmektedir. Kalifiye edilmiş üreticiler sattıkları boru üzerinde API kısaltmasını kullanma hakkına sahiptirler. Hat borularının imalatında kullanılan ana standart API Spec 5L dir. Bu standart dikişsiz ve boyuna dikişli boruları kapsamaktadır. API Spec 5L Grade A, B, X kalite gruplarını ihtiva etmektedir ve daha önceleri ayrı yayınlar olan Spec 5LS ve 5LX, API Spec 5L'ye dahil edilmiştir. Tüm API hat boruları psi olarak verilen minumum akma mukavemetleri ile gösterilirler. Hat boruları imalatında uygulanan yönteme göre dikişli ve dikişsiz olmak üzere iki şekilde üretilebilirler. Dikişsiz borular şekillendirilebilen çeliklerden kaynak dikişi yapılmadan imal edilen borulardır. Bu borular çeliklerin sıcak işlenmesi ile imal edilir. Dikişli boru imalatında Tbirçok farklı imalat yöntemi mevcuttur. Bu yöntemler boru üzerindeki boyuna dikişin sayısına ve kullanılan kaynak ekipmanına bağlı olarak farklılık gösterir. Dikişli borulara örnek olarak, elektrik kaynaklı, toz altı kaynaklı, gaz metal ark kaynaklı, çift dikişli, spiral dikişli borular verilebilir. Hat borusu olarak seçilecek malzemelerin fabrikasyonu çok önemlidir. Hat borusu olarak kullanılacak malzemenin eğilebilme veya şekillendirilebilme kabiliyeti, kaynağa uygunluğu, ısıl işleminin kolaylığı, nihai mikro yapısının uniform ve stabil olması çok önemlidir. Hat borusu için malzeme seçimi yapılırken servis ve ilgili standartın ön gördüğü koşullan sağlayan en ekonomik malzeme seçilmelidir. Petrol ve doğalgaz boru hatlarının çok büyük bir kısmı kaynak işlemi ile birbirine birleştirilmektedir. Boru hatlannın inşaasında en yaygın olarak kullanılan üç kaynak xvuyöntemi, elle ark kaynağı, otomatik gaz kaynağı ve iç tesisat hatlarında oksiasetilen kaynak yöntemi olduğu için bu çalışmada bu yönteler detaylı olarak ele alınmıştır. Boru hatları kaynaklan üzerindeki kontroller çok sıkı olduğundan dolayı, hem kaynak prosedürü -hemde bu prosedürü kullanacak olan kaynakçı çok iyi derecede kalifiye olmalıdır. Boru hattı kaynaklan çok önemli ve özel bir özen gerektiren bir proses olduğu için, tamamlanmış kaynaklar çok hassas bir şekilde kontrol edilmelidir. Kaynak hatalanmn sebepleri ve bunlann önlenmesi için detaylı çalışmalar yapılmalıdır. Doğalgaz ve petrol boru hatlannın kaynağında en yaygın olarak kullanılan standart API 1104 ve 1107 dir. Bu standartlar petrol ve doğalgaz hatlan üzerinde yapılan kaynaklı birleştirmelerin yeterli kalite seviyesinde yapılabilmesi için gerekli olan şartlan ihtiva etmektedir. Boru hattı yapımında kullanılan ve genellikle 42 ile 70 ksi (290-483 Mpa) arasında akma mukavemetine sahip hat borulan, API 5L veya diğer ilgili standartlara göre üretilmiş mikro alaşımlı veya karbon-mangan çelikleridir. Saha koşullannda yapılan kaynak işleminde boru sabit pozisyondadır ve kaynak işlemi borunun dışından tüm pozisyonlarda gerçekleştirilir. Kök paso yukandan aşağıya doğru elektroda salınım hareketi yaptırmadan elle ark kaynak yöntemi kullanılarak yapılır. EXX10 tipi selülozik elektrodlar, tüm pozisyonlarda kullanılabilmesinden ve iyi bir nüfuziyete sahip olmasından dolayı boru hatlan kaynağında yaygın olarak kullanılmaktadır. Saha koşullannda kök pasonun başanlı bir şekilde yapılabilmesi için kaynakçının kabiliyetli ve iyi eğitilmiş olması gerekmektedir. Düşük hidrojen içerikli elektrodlarm nüfuziyet kabiliyeti zayıf olduğundan dolayı, boru hatlannın kaynağında pek kabul görmemektedir. Aym zamanda bu elektrodlarm curuflan yukandan aşağıya pozisyonda kaynak metalinin önüne doğru akma eğiliminde olduğundan kaynak işlemini zorlaştırmaktadır.Kök paso diğer pasolara kıyasla ufak ve zayıf olduğundan dolayı borunun ufak bir hareketi bu pasonun çatlamasına neden olabilir. Buna ilave olarak, elektrod üzerindeki selülozik örtü ana metalin ısıdan etkilenmiş bölgesine hidrojenin girmesine neden olur ve bunun sonucunda ana metalin karbon eşdeğerine ve kaynak metalinin kök paso atıldıktan sonra soğuduğu sıcaklığa bağlı olarak, dikiş altı çatlakları oluşabilir. Bu nedenlerden dolayı, modern boru hatü kaynak uygulamaları sıcak paso kaynakçısı olarak bilinen diğer kaynakçılara gereksinim duymaktadır. Sıcak paso kaynakçısı kök pasonun tamamlanmasından sonra beş dakika içinde sıcak pasoyu yapmaya başlamalıdır. Dolgu pasosu kaynakçısı olarak bilinen diğer kaynakçılar son paso yani kapak paso hariç geri kalan gerekli kaynak işlemlerini yaparlar. Kapak paso olarak bilinen en son paso ilgili standartlarda belirtilen kaynak yüksekliğini yanma çentikleri oluşturmadan sağlaya 'bilecek yetenekli kaynakçılar tarafından yapılmalıdır. Ham petrol, doğal gaz, hidrokarbon ürünleri ve su dünyanın her yerinde Sibirya ve Alaska gibi soğuk bölgelerden Orta Doğudaki çöllere, Avusturalyaya, Güney Amerikaya, Avrupaya boru hatlan vasıtasıyla gittikçe artan miktarlarda taşınmaktadır. Ürün akışını kesintiye uğratmadan ana hattan branşman almak veya hat üzerinde tamirat yapmak için körleme ve hot-tapping işlemi olarak bilinen teknikler geliştirilmiştir. Hot-tap işlemi canlı hatdan yeni bir hat almak amacıyla canlı hat üzerine delik açmak için kullanılan delme makinasıyla yapılan İşlem olarak tanımlanabilir. Bu işlem herhangi bir ürün sızıntısına veya kaçağına neden olmaksızın yapılabilir. Bu işlemde canlı hattaki gaz akışı geçici olarak durdurulur. Körleme işlemi hat içerisindeki akışı geçici olarak kesme işlemidir. Bu işlem boru hattı üzerine ilaveler yapılacağı zaman yada hat üzerinde tamirat işlemleri yapılcağı XV1Uzaman kullanılabilir. Fittings hat içerisinde akış söz konusu iken boru üzerine kaynaklanacağından dolayı, kaynak tekniği boru ve fittings arasında güvenilir bir bağlantı elde edebilmek için dikkatlice gözden geçirilmelidir. Canlı hatlar üzerine yapılan kaynak işleminde boyuna ve çevresel kaynak olmak üzere iki tip kaynak dikişi mevcuttur. Boyuna kaynakların yapılması çok büyük zorluklar teşkil etmemektedir. Boyuna kaynakların aksine çevresel kaynaklar çok kritiktir. Yakıp delme hatası oluşma riskinden, hidrojen gevrekliği oluşma ihtimalinden ve gaz akışı ile ortaya çıkan soğuma etkisinden dolayı çevresel kaynakların kaynak koşullan zordur. Uygulama standartları ve kodlar bir yapının veya yapı bileşeninin amaca uygun kalitede üretilmesine olanak sağlarlar. Bu çalışmada, prosedür ve kaynakçı kalifikasyon testleri ile ilgili farklı ülkelere ait standatlann içerikleri ve müsaade edilen kaynak hataları seviyeleriyle birlikte açıklanmıştır. Bu standartlara ilave olarak, boru hattı kaynağında kullanılan malzeme, elektrod ve tahribatsız muayene standartları da teferruatlı olarak anlatılmıştır. Verilen bir uygulama için, yeterli düzeyde kaynak kalitesi elde edebilmek için kaynak prosedürü ve kaynakçı kalifiye edilmelidir. Burada, kaynakçı ve kaynak prosedürü kalifıkasyonu için alternatif yöntemler, DİN EN 287, 288, ASME EX, API 1 104 ve 1 107'e göre tanımlanmıştır. Boru hatları kaynağında sıklıkla karşılaşılan kaynak hatalarının karakteristik özellikleri ve bunların oluşmasına neden olan temel sebepler anlatılmıştır. Kaynakçıların kaynak esnasında minumum hata yapması için dikkat edilmesi gereken hususlar tammlanmuştır. Boru hattı kaynakları, tamamlanmış kaynağın ilgili kaynak prosedürüne uygun olarak üretilip üretilmediğini ve ilgili standarta göre kabul edilip edilemeyeceğini tayin etmek için hem gözle hemde tahribatsız olarak muayene edilmelidir. Boru hatlarının tahribatsız muayenesinde en yaygın olarak kullanılan yönten radyografik test olduğu için bu yöntem ultrasonik, manyetik partikül, sıvı penetrant gibi boru hatlarının muayenesinde kullanılabilecek diğer tahribatsız muayene yöntemlerine göre daha teferruatlı olarak anlatılmıştır. XIX

Özet (Çeviri)

SUMMARY A network of sophisticated pipeline systems transports oil, natural gas, and petroleum products from producing fields and refineries around the world to consumers in every nation. The history of oil and natural gas pipelines as they are used today begins after what is considered the first commercial oil well was drilled in Pennsylvania in 1859. It is well known that using pipelines is the best and cheapest way to carry both liquid and gas products to very long distances. Therefore, since then, thousand kilometres of pipeline have been constructed depending on the number of oil and gas discoveries and their locations and on where markets are growing. The ever-increasing demand for energy worldwide requires the constructions of high-pressure gas transmission lines with maximised transport efficiency as well, so that the cost of pipeline construction and gas transportation is limited. In this study, welding, material properties and manufacturing of three types of line pipe utilised to carry natural gas are exhaustively dealt. These are transmission lines, distribution lines and flowlines. Small diameter pipelines within house, called fiowlines, are operated at very low pressure such as 21 mbar gauge. Gas transmission lines carry natural gas from producing areas to city utility companies and other customers. Distribution lines are utilised to distribute natural gas to commercial, residential, and industrial users. Much of the line pipes used today are manufactured according to specifications of the American Petroleum Institute (API). Qualified manufacturers are permitted to use the API monogram on the pipe they sell. The important specification applicable to line pipe is the API Spec 5L, which covers seamless and longitudinally welded steel pipe. It covers Grades A, B, and X and incorporates Spec 5LS and 5LX, which previously were separate publications. API line pipe grades are designated by their minimum yield strength in pounds per square inch. Two general types of line pipe are manufactured; seamless and welded. Seamless steel pipe is made without a longitudinal weld by hot working lengths of steel to produce pipe of the desired size and properties. In the welded category, there are several manufacturing processes. They differ both by the number of longitudinal weld seams in the pipe and the type of welding equipment used. These are electric welded pipe (flash welded), submerged arc welded pipe, gas metal arc welded pipe, double seam welded pipe, spiral welded pipe. The fabricability of the material selected for line pipe is of great importance. The ability of the selected material to be bent or formed, suitability for welding, the ease of heat treatment, and uniformity and stability of the resultant microstructure and material properties all contribute to attractiveness and economy of given piping materials. The selection process should lead to the most economic material that meets the requirements of the service conditions and the codes and standards concerned. xxThe overwhelming bulk of oil and gas pipeline construction is done by welding the individual joints of pipe together. In this study, different welding methods are introduced such as automatic welding, shielded metal arc welding and oxyacetylene welding. Very strict controls on pipeline welding require that both a welding procedure and the welders who will use the procedure be qualified by testing. Comprehensive inspection of completed welds is also required, and the causes of weld defects and their prevention continue to be the focus of much study. The aim of detailed specifications and regulations and further research and development work on welding procedure and equipment is to ensure that oil and gas pipelines are safe. The principal guide for welding pipelines is API standard, 1104, 1107 which provides the requirements for obtaining welded joints of adequate quality for oil and natural gas transmission pipelines. These pipelines are constructed from carbon- manganese and micro alloyed steels that conform to API Specification 5L, with typical yield strengths in the range of 42 to 70 ksi ( 290 to 483 Mpa ) and as high as 80 ksi ( 552 Mpa ). The joints in a pipeline are welded in the field from the outside only, and with the pipe in a fixed position so that weld metal must be deposited in all positions. The root pass is deposited as a stringer bead in the downhill direction using the shielded metal arc welding process. The type of electrode generally used is EXX10, because of its penetration ability and all position operating characteristics. Deposition of the root bead under the trying conditions of field welding calls for such great skill that only the most highly trained welders are entrusted with this part of the operation. Low hydrogen electrodes have not been accepted for pipeline construction due to their poor root penetration ability, the large volume of rather viscous slag which hampers the downhill welding technique, and the greater difficulty encountered overhead deposition. Of metallurgical importance is the fact that the root bead is a relatively small, thin pass, and any movement of the pipe is likely to crack this bead. Furthermore, the cellulosic covering on the electrode supplies hydrogen to the heat-affected zone of the base metal. Therefore, depending on the carbon equivalent of the base metal and temperature to which the joints cools after deposition of the root bead, a distinct risk of underbead cracking can arise. For these reasons, modern pipeline welding practise calls for another welder, known as a hot- pass welder, to start deposition of subsequent layer within five minutes after completion of the root pass. Other welders, called filler bead welders, then deposit all of the remaining required layers of weld except last. The last layer, called the capping pass, also is entrusted to a welder of above average skill to ensure compliance with such requirements as reinforcement height and undercutting. A pipeline welding crew is a highly trained, fast moving team that skilfully walks a tight trope of metallurgical qualities when handling high strength pipeline steels. Crude oil, natural gas, hydrocarbon products and water in increasing quantities are being transported through pipelines everywhere in the world from the cold regions of Siberia and Alaska to the desert regions of Middle-East, Australia, South America and last, but not least in Europe. To maintain these system effectively without interrupting the supply of products, several techniques have been developed, such as line stopping and hot tapping, which is defined as using an under pressure drilling machine to cut a hole in an operating pipeline allowing for a new take off from the original pipe. This process is done without any product leakage or loss. Line stopping is a means of temporarily stopping flow in an operating pipeline. Line stopping can be used to isolate piping system for repairs, alterations, or relocations. Since the fittings need to be connected to the pipeline while in operation, welding techniques XXIhave to be carefully considered in order to obtain a reliable connection between the fitting and the pipe. There are two welding seams to be carried out on live pipe. The first one is longitudinal and the second one is circumferential. There are no particular difficulties for the longitudinal one but special care must be given to the second one due to both risk of burn through and cooling affect of flowing products as well as formation of hydrogen cracking. Application standards and codes of practice ensure that a structure or component will have an acceptable level of quality and be fit for the intended purpose. In this study, the requirements for standards of different countries on welding procedure and welder approval are explained together with quality levels for imperfections. It should be noted that the term approval is used in European standards in the context of both testing and documentation. The equivalent term in the ASME and API standards is qualification. Specific standards covering material specifications, consumables, non-destructive testing are explained as well. For a given application, the main way of ensuring adequate weld quality is to specify the procedure and skill level of the welder. Here, the alternative routes for welding procedure approval are described together with the requirements for welders according to different standards such as DIN EN 287, 288, ASME EX, API 1 107, 1 104. The characteristic features and principal causes of frequently encountered welding defects in pipeline welding are described and general guidelines on best practice are given so that welders can minimise the risk of introducing imperfections during fabrications. Pipelines welds must be inspected visually and nondestructively to ensure that they are performed in accordance with the welding procedure and that the welds are acceptable under the appropriate specifications. Because radiography is the most widely used method of testing pipeline welds nondestructively, it is explained exhaustively compared to the other methods such as ultrasonic inspection, magnetic particle inspection, and liquid penetrant inspection. xxu

Benzer Tezler

  1. Tez No

    547447

    Mardin İli Şehir içi doğalgaz borularındaki kaynak hatalarının tahribatlı ve tahribatsız muayene yöntemleri ile incelenmesi

    Examination of the weld errors in the inner city natural gas pipes of Mardin Province with destructive and non-destructive testing methods

    ADNAN DOĞAN

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2019

    Makine MühendisliğiBatman Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. HAMİT ADİN

  2. Tez No

    888620

    Elektrik ark kaynağıyla birleştirilmiş doğalgaz borularının tahribatsız muayenesi

    Non-destructive inspection of natural gas pipes combined with electric arc welding

    TUĞÇE GÜRHAN

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2024

    Makine MühendisliğiKırıkkale Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DR. ÖĞR. ÜYESİ OĞUZ ERDEM

  3. Tez No

    57558

    Doğalgaz boru hatlarında kullanılan boruların kaynağı ve bunlara uygulanan muayene yöntemlerinin etüdü

    Başlık çevirisi yok

    KORKMAZ KILÇOĞLU

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    1996

    Makine MühendisliğiYıldız Teknik Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. SELEHATTİN YUMURTACI

  4. Tez No

    575226

    API çeliklerinin tozaltı kaynağında farklı kök paso uygulamasının kaynaklanabilirliğe ve mekanik özelliklere etkisi

    Influence of different root passages on weldability and mechanical properties of API steels in submerged arc welding

    MAHMUT GEL

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2019

    Makine MühendisliğiDüzce Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DR. ÖĞR. ÜYESİ SERKAN APAY

  5. Tez No

    521899

    Farklı kaynak yöntemleri ile kaynaklanan X60 çeliğinin mekanik ve içyapı özelliklerinin incelenmesi

    Mechanical and micro structural properties of X60 steel welded with different methods

    ONUR ALTUNTAŞ

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2018

    Makine MühendisliğiOsmaniye Korkut Ata Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. MUSTAFA ÜBEYLİ

Geri Dön