Hasarlı boruların tamirinde yama malzemesinin yapıştırıcı üzerine etkilerinin incelenmesi

Öz

İç basınca maruz borular sıcaklık ve basıncın değişmesi sonucunda hasara uğramaktadır. Hasara uğrayan bu boruların onarılması son yıllarda hemen hemen her türlü alanda yaygın bir şekilde kullanılmakta olan yapıştırma bağlantılarıyla yapılmaktadır. Yapıştırma bağlantılarında birleştirilecek olan malzemeler aynı türden ya da farklı türden olabilmektedir. Yapıştırıcılar farklı malzemelerde farklı mukavemet değerleri sergileyebileceğinden dolayı hasara uğramış borunun yapıştırıcı ile tamir edilmesinde malzeme seçimi büyük önem taşımaktadır. Bu çalışmada, hasara uğramış galvanizli çelik boruların tamirinde kompozit, alüminyum ve çelik olmak üzere üç farklı yama malzemesi seçilerek yapıştırıcı üzerinde nasıl bir mekanik davranış sergileyeceği araştırılmıştır. İç basınca maruz boru tesisatlarında meydana gelen hasarlar, farklı yama malzemeleri kullanılarak tek tip yapıştırıcı ile birleştirilmiş nümerik ve deneysel olarak incelenmiştir. Bunun için galvanizli borular üzerine çatlak oluşturulmuş 7 (2 mm), 9 (2.6 mm) ve 11 (3.2 mm) tabakadan oluşan düz örgülü karbon fiber kompozit yamalar, alüminyum yamalar ve çelik yamalar iki bileşenli akrilik yapıştırıcı (DP810) ile birleştirilmiştir. Tamir edilen borulara iç basınç uygulanmış, yama kalınlığı yama bindirme açıları ve bindirme uzunluklarına bağlı olarak yapıştırıcı üzerinde etkileri incelenmiştir.

Anahtar Kelimeler

• Boru,Çatlak,İç basınç,Sonlu elemanlar,Yapıştırıcı

Effects of patch material on the adhesive in the repair of damaged pipes

Abstract

Pipes exposed to internal pressure are damaged due to the change in temperature and pressure. In the repair of these damaged pipes, adhesively bonded joints, which have been widely used in almost all kinds of fields in recent years, are used. Materials to be bonded in adhesively bonded joints may be of different types or the same type. Material choice has great importance in the repair of damaged pipe with adhesive because adhesives may exhibit different strength values in different materials. In this study, three different patching materials including composite, aluminum and steel were selected for the repair of damaged galvanized steel pipes, and how they would exhibit a mechanical behavior on the adhesive was investigated. Damages that had occurred in pipe installations exposed to internal pressure were bonded with a uniform adhesive and investigated numerically and experimentally. Therefore, cracks were formed in the galvanized pipes, and flat braided carbon fiber composite, aluminum and steel patches consisting of 7 (2 mm), 9 (2.6 mm) and 11 (3.2 mm) layers were bonded with two-component acrylic adhesives (DP810). Internal pressure was exerted to the repaired pipes, and the effects on the adhesive of patch material depending on the patch thickness, overlapping angles and overlapping length were investigated.

Keywords

• Pipe,Crack,Internal pressure,Finite elements,Adhesive

References

1. Akyurt M, Türkmen N. “Harnessing the energy accompanying freezing”. Energy Conversion and Management, 52(5), 2241-2246, 2011
2. Liu C, Zhang JX, Xue CB. “Numerical investigation on residual stress distribution and evolution during multipass narrow gap welding of thick-walled stainless steel pipes”. Fusion Engineering and Design, 86(4-5), 288-295, 2011
3. Hosseinzadeh R, Taheri F. “Non-linear investigation of overlap length effect on torsional capacity of tubular adhesively bonded joints”. Composite Structures, 91(2), 186-195, 2009.
4. Ayaz Y, Çitil Ş, Temiz Ş. “Çekmeye maruz ara parçalı çift takviyeli yapıştırma bağlantılarında gerilme analizi”. KSU Mühendislik Bilimleri Dergisi, 17(1), 49-59, 2014.
5. Ayaz Y, Çitil Ş, Şahan MF. “Repair of small damages in steel pipes with composite patches”. Materials Science & Engineering Technology, 4(5-6), 503-511, 2016.
6. Çitil Ş, Ayaz Y, Temiz Ş. “Stress analysis of adhesively bonded double strap joints with or without intermediate part subjected to tensile loading”. 93(5), 343-356, Journal of Adhesion,
7. Da Silva LFM, Adams RD. “Techniques to reduce the peel stresses in adhesive joints with composites”. International Journal of Adhesion & Adhesives, 27(3), 227-235, 2007.
8. Loctite Corporation. Loctite Worldwide Design Handbook. Hartford, USA, Loctite Corporation, 1997.

9. Petrie EM. Handbook of Adhesives and Sealants. New York, USA, McGraw-Hill, 2000.
10. Özel K. Alüminyum-Bakır Boruların Yapıştırma Yöntemiyle Birleştirilmesi. İstanbul Teknik Üniversitesi, İstanbul, Türkiye, 2008.
11. Da Silva LFM, Adams RD. “Adhesive joints at high and low temperatures using similar and dissimilar adherends and dual adhesives”. International Journal of Adhesion & Adhesives, 27(3), 216-226, 2007.
12. Parashar A, Mertiny P. “Adhesively bonded composite tubular joints: Review”. International Journal of Adhesion & Adhesives, 38, 58-68, 2012.
13. Ascione F, Mancusi G. “Axial/bending coupled analysis for FRP adhesive lap joints”. Mechanics of Advanced Materials and Structures, 17(2), 85-98, 2010.
14. Gan YX. “Effect of interface structure on mechanical properties of advanced composite materials”. International Journal of Molecular Sciences, 10(12), 5115-5134, 2009.
15. Banea MD, Silva LD. “Adhesively bonded joints in composite materials: An overview”. Journal of Materials: Design and Applications, 224, 51-62, 2010.
16. Meguid SA, Sun Y. “On the tensile and shear strength of nano-reinforced composite interfaces”. Materials & Design, 25(4), 289-296, 2004.
17. Zou GP, Taheri F. “Stress analysis of adhesively bonded sandwich pipe joints subjected to torsional loading”. International Journal of Solids and Structures, 43(20), 5953-5968, 2006.
18. Li H, Zhang X, Qi D, Cai X, Ding N, Wei B, Qi G. “Failure analysis of the adhesive metal joint bonded on anticorrosion plastic alloy composite pipe”. Engineering Failure Analysis, 47, 49-55, 2015.
19. Kara M, Uyaner M, Avci A. “Repairing impact damaged fiber reinforced composite pipes by external wrapping with composite patches”. Composite Structures, 123, 1-8, 2015.
20. Aydın S, Solmaz MY, Turgut A. “Determination of the mechanical properties of epoxy and acrylic-based adhesives”. 6th International Advanced Technologies Symposium, Elazığ, Turkey, 16-18 May 2011.
21. ANSYS. The general purpose finite element software (version 15) Inc., 275 Technology Drive, Canonsburg, PA, USA, 15317, 2015.