Yivli (Victaulic Bağlantı) Mekanik Boru Birleştirme: Yiv (Oluk) Açıklamaları

Yivli mekanik boru bağlantısı, boru uçlarında oluk oluşturulması veya kesilmesinin ardından bu olukların bir sızdırmaz conta çevresindeki cıvatalı muhafazalar ile birleştirilmesini içeren kaynaksız bir boru bağlantısı tekniğidir. Birinci Dünya Savaşı sırasında cephedeki birliklere su ve yakıt ulaştırmak için hızlı ve güvenilir bir yol olarak geliştirilmiş olan bu yöntem, günümüzde Victaulic olarak tanınan şirket tarafından keşfedilmiştir. 1919 yılında piyasaya sürüldüğünde, kaynak - dişli bağlantı veya flanşlı bağlantı ile karşılaştırıldığında birçok boru tesisatı uygulaması için tercih edilen bağlantı yöntemi haline gelmiştir. 

 

Bir mekanik bağlantı dört öğeden meydana gelir:

 

-Yivli boru,

- Bir conta,

- Kaplin muhafazaları,

- Somun - cıvata çifti.

 

Boru oluğu, soğuk biçimlendirme veya işleme yoluyla boru ucuna bir oluk açılması ile gerçekleştirilir. Kaplin muhafazalarının anahtar kesitiyle açılan oluk birbirine bağlanır ve ilgili somun ve cıvatalar, bir lokma anahtarı veya darbeli anahtar kullanılarak sıkıştırılır. Böylece muhafazanın ayrılmaması sağlanır. Kaplin muhafazaları oluk içerisine boru çevresine yerleştirilir ve contanın üzerini örter. Bunu takiben, basınç karşılama özelliği olan bir conta, sisteme basınç verildiğinde genişleyen sızdırmazlık elemanı ile birleştirilmiş bir bağlantı meydana getirir.

Yivli sistem 90 yıllık tarihinde geniş çaplı bir kullanım alanı edinmiştir, ancak bu sisteme yönelik halen birçok efsane ve yanlış anlama mevcuttur. Mühendisler açısından, yivli sistemin birçok avantajı bulunmaktadır: Bağlantı tasarımının çok yönlülük özelliği, sistem genelinde, ihtiyaç duyulduğunda sertlik ve esneklik ya da ikisinin birleşimini ortaya koyabilir, bir mekanik bağlantı susturma, titreşim azaltma ve sismik destek sağlar ayrıca ısıl genişleme ve büzülme ile uyumludur. 

Bu avantajlara ilave olarak, sistemde her bağlantı üzerinde, sistem bakımını ve genişlemesini kolaylaştırmak için bir kaplin bulunmaktadır. Belki mühendisler için her zaman en önemli soru, Mekanik bağlantının sağlam olup olmadığı, olacaktır. Bu makalede yivli boru bağlantısı ile ilişkili bazı yanlış anlamalar ele alınacak ve yivli bağlantıların boruları zayıflatarak zamansız arızalara neden olması veya akış kaybına katkıda bulunması ile ilişkili tüm yanlış yorumlar giderilecektir.

Boru hazırlama ile ilişkili olarak genellikle boru içerisinde bir yivin nasıl oluşturulduğu ve bunun farklı uygulamalarda borunun performansını nasıl etkilediği ile ilişkili sorular sorulur. Bir boruda yiv açmanın iki yolu vardır:

 

- Talaş kaldırma

- Ezme yöntemi ile yiv açma

 

Talaş kaldırılarak yiv açma genellikle standart veya daha yüksek düzeyde duvar kalınlığına sahip borular için ve boru duvarının iç kısmının mümkün olduğunca pürüzsüz olmasını gerektiren aşındırıcı uygulamalarda kullanılır. Talaş kaldırılarak yiv açma kaplin muhafazalarının bağlantısı için gerekli olan contayı sağlamak amacıyla boru malzemesinin küçük bir bölümünün çıkarılmasını içerir. Talaş kaldırılarak, vida açma ile olduğundan daha az düzeyde metal, daha düşük derinlikte çıkarılır böylece borunun bütünlüğünün korunması sağlanır.  

Talaş kaldırılarak yiv açma el ile veya motorlu bir alet ile yapılabilir. Talaş kaldırılarak yiv açma genellikle plastik kaplı veya çimento kaplamalı bir boru söz konusu olduğunda tercih edilir, çünkü bu borularda ezme yönteminin kullanılması iç kaplamaların veya astarların hasar görmesine neden olabilir. Bunun haricinde ezerek sekil vermedeki boru içindeki ezikliğin engel oluşturabileceği durumlarda materyallerin herhangi bir yere takılmadan geçmesine olanak sağlamak içinde uygulanmaktadır.

Ezme yöntemi, en sık kullanılan yiv açma yöntemidir, 1950’li yıllarda Victaulic tarafından icat edilmiştir ve günümüzde yiv açma uygulamalarının yüzde 90’ınında kullanılmaktadır. Ezme yöntemi ilk olarak, Talaş kaldırılarak yiv açma için yetersiz et kalınlığına sahip olan hafif veya ince borular üzerinde kullanılmıştır. Günümüzde ezme yöntemi çok çeşitli boru çapları da ve standart et kalınlığı için kullanılmaktadır, çünkü hızlı ve temiz bir tekniktir.  Yiv açmak için, boru materyali, bir makine tarafından radyal olarak ezilmektedir.

Bir boru üzerinde yiv açılırken, boru tesisatçıları borunun ucunu bir silindir seti üzerine yerleştirir ve silindir seti bastırılıp boru döndürülürken, borunun çapı çevresinde bir yiv açılır, içeriden çıkıntılı dışarıdan girintilidir. Ezme yöntemi karbon çelik, paslanmaz çelik, bakır ve alüminyum borular veya boru sistemleri ile PVC borular üzerinde kullanılabilir. Çoğu kaplin üreticisi müşterinin gereksinimlerine dayalı olarak uygun ezme ekipmanını tedarik eder.

Yiv açma teknolojisindeki en yeni gelişme 350mm ve 1524mm arasındaki orta ve geniş çaplı borulara yöneliktir. Victaulic tarafından geliştirilmiş olan Gelişmiş Yiv Sistemi (AGS) daha güçlü bir kaplin muhafazası ve daha derin ve geniş olan patentli kama biçimli ezme birimi aracılığıyla artırılmış güç ve güvenilirlik sağlamak için tasarlanmıştır. AGS tasarımı önceki bağlantı yöntemleri ile karşılaştırıldığında yüzde 40 daha fazla uçtan yüklemeli taşıma kapasitesi ortaya koymaktadır.

 

Yiv açılmış bir bağlantının, yiv gerilim altındayken ne kadar güvenilir olduğuna yönelik olarak sıklıkla sorulan bir sorudur. 

İç basınç ve tipik "aşırı gerilim" hasar alma modu nedeniyle borular üzerinde meydana gelen gerilim incelenirken, talaşla kaldırılarak yiv açmanın en zayıf halka olmadığı görülmüştür. Basınç altında, iki temel gerilim meydana gelir: uzunlamasına ve halka gerilim. Uzunlamasına gerilim genellikle malzeme üzerinde meydana gelen “çekme” gerilimi, boruyu aksiyal yönde ayıracak şekilde baskı yapan güç, olarak ifade edilir. Uzunlamasına gerilimden kaynaklanan bir bozulma boru çevresinde çevresel bir çatlak oluşmasına neden olur. Halka gerilimi boru çapının radyal biçimde şişmesi veya genişlemesi olarak ifade edilir. Halka geriliminden kaynaklanan bir bozulma borunun ekseni boyunca boylamasına ayrılmasına neden olur.

 

Matematiksel olarak, uzunlamasına ve halka gerilimler aşağıda gösterilmiştir:

 

Halka Gerilimi = (Basınç x Dış Çap) ÷ (2 x Duvar Kalınlığı)

Uzunlamasına Gerilim = (Basınç x Dış Çap) ÷ (4 x Duvar Kalınlığı)

 

Bu nedenle, herhangi bir boru çapı veya basıncı için, halka gerilimi uzunlama geriliminin iki katıdır. Analitik olarak, bu aşırı gerilimden kaynaklanan boru bozulmalarının, boru uzunluğu boyunca, kaynak dikişi bozulmaları gibi, çatlaklar olarak kendini gösterir. Deneysel veya gerçek hayat verileri durumun bu şekilde olduğunu doğrulamaktadır.

Talaş kaldırılarak yiv açma materyalin dış yüzeyi üzerinden dar çevresel bir şerit sökerek boru duvarının kalınlığını azaltır. Yiv oldukça dar olduğundan halka gerilimi yaklaşık olarak aynı kalır ve yivin iki yanındaki boru duvarı kalınlığının tamamı tarafından güçlendirilir. Yiv aynı zamanda, çap boyunca genişlemeyi önleyen, yiv içine geçirilen kaplin anahtarı ile de güçlendirilir. Ancak, uzunlamasına gerilim duvar kalınlığındaki düşüşe orantılı olarak artacaktır. Bu nedenle, orijinal duvar kalınlığının yarısının kalması durumunda, uzunlamasına gerilim ikiye katlanacak veya yaklaşık olarak halka gerilimine eşit olacaktır.

Standart duvar kalınlığına sahip boruda talaş kaldırılarak yiv açma yalnızca orijinal borunun kalınlığının üçte biri kadar olduğundan, halka gerilimi uzunlamasına gerilimden daha geniş kalacaktır. Herhangi bir “aşırı gerilim” bozulması yivde değil borunun uzunluğu boyunca meydana gelmeye devam edecektir, bu da yiv alanının borunun uzunlamasına silindirinden daha zayıf olmadığını göstermektedir. 

Talaş kaldırılarak yiv açma vida dişlerinin tepesinde veya dibindeki dişli bağlantılar üzerinde meydana gelen gerilim besleyicilerine neden olmaz.

Ezme yöntemiyle yiv (oluk) açılmış olan boruda, boru sertliğinde meydana gelen herhangi bir olası artış, çekme gücünde azalma veya genişlemede azalma bağlantının bütünlüğü üzerinde etkili değildir ve boru materyali değişiklikleri herhangi bir diğer soğuk şekillendirme üretim uygulaması ile karşılaştırılabilir.

Bir ezme yivinin (oluğunun) iç çıkıntısı veya şişkinliği girişinde ve çıkışında küçük ve pürüzsüzdür ve akış ve/veya hat basıncı üzerinde önemsiz bir etkiye sahip olduğu ispatlanmıştır. Yayınlanan oranlar, yivi göz önünde bulundurur, bir bağlantının performansının test edilmesi yoluyla, üçe bir güvenlik faktörüne sahip basınç oranları değerlendirilir. Bununla birlikte, bazı sistem tasarımcıları ve mühendisler halen küçük girintilerin sistem akışının dinamikleri üzerinde olumsuz bir etkisi olacağından endişe etmektedir. Bununla birlikte, yayınlanan oranlar yivi  ve bağlantıların belirlenmiş basınç oranlarında ve güvenlik faktörlerindeki test performansını göz önünde bulundurmaktadır.

En son akış testleri Victaulic Vic-Easy ezme yöntemiyle yiv (oluk) açma araçları ile yiv açılmış olan bağlantılar üzerinde gerçekleştirilmiştir ve bu testler sistem basınç kaybına olan önemsiz bir katkı ile, olağanüstü akış karakteristikleri ortaya koymuştur. Aslen, miktar, boru sürtünmesi, valfler, kıvrımlar ve kollar gibi daha fazla ortak akış kaybı noktasıyla kıyaslandığında önemsizdir.

Victaulic tarafından 104.8mm “K” Tipi bakır boru hattı ve 50mm ve 200mm Çizelge 10 ve Çizelge 40 karbon çelik boru testere ile yivli (oluklu) ve düz uçlu borular üzerinde gerçekleştirilen kurum içi testlerde basınç düşüşleri ortam su sıcaklığında saniyede 4-20 metre arasındaki hızlarda ölçülmüştür.

Sonuçlar basınç kaybının önemsiz olduğunu ortaya koymuştur. Bu bulgu aynı zamanda Factory Mutual Research Corporation tarafından gerçekleştirilen titiz bağımsız testler aracılığıyla da desteklenmektedir, bu da yivli bağlantıların düşük akış kaybı karakteristiğini bir kez daha ortaya koymaktadır. Bu yayınlanan nitelikler genel olarak kabul edilmiştir ve yivli boru sistemlerinin akış kaybı karakteristiklerinin ilave operasyonel enerji maliyetine neden olmayacağını desteklemektedir.

 

Sistemlerin spesifikasyonu söz konusu olduğunda, yukarıda belirtildiği üzere, genellikle her mühendisin nihai sorusu güvenilirlik ile ilgilidir.

Mekanik olarak yiv açılmış olan boru bağlantısı araştırma, test ve yoğun değerlendirmeler sonucunda ispatlanmıştır. Amerika Birleşik Devletleri’ndeki Hoover Dam , Fransa’daki Arche de La Defence, Mısır'daki Alexandria Library, Orta Doğu’daki Burj Al Arab Otel ve Taipei Finans Merkezi dahil son yüzyılın en etkileyici mühendislik başarılarından bazılarıyla birlikte popülerliğini korumayı başarmıştır.

Ayrıca, mekanik birleştirme veri merkezleri, yanıcı kimyasal temizleme uygulamaları, Kanada'nın Katranlı Kumların’da gerçekleştirilen yüksek basınçlı uygulamalar için gerekli olan hassas sistemler, madenler, güç uygulamaları, hayat güvenliği sistemleri, tünel kazma ve hidrolik asansörler gibi vazgeçilmez uygulamalarda güvenilir ve dayanıklı bir bileşen olmuştur.

Yiv açmanın avantajları Bureau Veritas (BV), Det Norske Veritas (DNV), Deutsche Vereingung des Gas-und Wasserfaches e.V. (DVGW), Factory Mutual Approvals (FM), Lloyd’s Register of Shipping, Loss Prevention Certification Board Ltd. (LPCB), (Kayıp Önleme Sertifikasyon Kurumu, Ltd.) Underwriters Laboratories, Inc. (UL) (Underwriters Laboratuarları), Verband der Schandenverhütung (VdS), Vereinigung Kantonaler Feuerversicherungen (VKF), American Society of Mechanical Engineers (ASME) (Amerikan Makine Mühendisleri Odası) ve daha fazlası dahil, dünya çapında birçok bağımsız onay kuruluşu tarafından doğrulanmıştır. Bunlar kaynaklanmış, flanşlı ve dişli sistemleri de tanıyan ve uymaları gereken bağlayıcı gereklilikleri düzenleyen kuruluşlardır.

Victaulic uygun şekilde kullanıldıkları ve yerleştirildikleri sürece ürünlerinin güvenliği konusundaki ününü her gün desteklemektedir ve neredeyse her boy boru ve boru tesisatı uygulaması ile uyumlu bir ürünü mevcuttur. Şirketin yivli mekanik boru tesisatı sistemlerine olan güveni ve ürünlerini destekleme yeteneği 90 yılı aşkın araştırma ve tasarımdan, eksiksiz saha gözlemlerinden, yoğun bağımsız ve kurum içi testlerden ve son olarak müşterilerine sunduğu ürünlerin kalitesi ile duyduğu gururdan kaynaklanmaktadır.

 

Mühendisler yivli teknolojinin laboratuvar ortamında ve sahada, sürekli olarak ürünün gücünü ve güvenilirliğini ortaya koymak amacıyla, Araştırma ve Geliştirme Mühendisleri tarafından güçlü bir şekilde test edildiğine güven duyabilir. Yiv açma işlemine, yivli borunun gücüne ve akış karakteristiklerine ilişkin ayrıntılar bağımsız kuruluşların ve Victaulic gibi üreticilerin yayınladığı raporlarda açıklanmıştır.