–40 °C Aşırı Soğuk Şehir Isıtma Projesi, Ulan-Bator, Moğolistan

-40°C Kalıcı Don Tabakasında Kırılgan Kılıf Kırılması ve Eklem Patlamasını Nasıl Önleriz? Ulan Bator Ana Hattı İçin 4 Teknik Çizim Revizyonundan Alınan Mühendislik Dersleri

1. Özet ve Proje Özeti

| Proje Özelliği | Mühendislik Gerçekleri ve Doğrulanmış Parametreler (Standart Destekli) |
| Proje Konumu | Ulan Bator, Moğolistan |
| Uygulama Senaryosu | Derin kalıcı don tabakasında (aşırı Sibirya iklimi, -40°C) belediye bölgesel ısıtma iletim ana hattı |
| Çalışma Ortamı ve Sıcaklığı | Yüksek sıcaklıklı basınçlı sıcak su; Gidiş: 115°C~130°C, Dönüş: 70°C; Sürekli tasarım çalışma sıcaklığı 130°C; hizmet ömrü hesabı EN 13941’e göre |
| Tasarım ve Test Basıncı | Tasarım Basıncı: 2,5 MPa (25 bar); Hidrostatik Fabrika Testi: ≥3,75 MPa (EN 253 / EN 13941’e göre tasarım basıncının 1,5 katı) |
| Taşıyıcı Çelik Boru | Dal borusu için dikişsiz çelik boru (EN 10216-2 P235GH / ASTM A106 Gr.B); Ana hat için LSAW kaynaklı boru (EN 10217-2 / EN 10217-5 P235GH / API 5L Gr.B PSL2) (DN500); Sa 2.5 seviyesinde kumlama (ISO 8501-1); Yüzey ankraj profili 40–80 μm (ISO 8503-2) |
| İzolasyon Özellikleri | Yüksek sıcaklıkta sert PUR köpük, çekirdek yoğunluğu >=60 kg/m³ (ISO 845); Radyal basınç dayanımı, %10 göreli deformasyonda >=0,30 MPa (EN 253 madde 5.3.3); Eksenel kayma dayanımı, 23°C’de >=0,12 MPa ve 140°C’de >=0,08 MPa (EN 253 madde 5.4.1.4); Isıl iletkenlik katsayısı lambda, 50°C’de <=0,029 W/(mK) (EN 253:2019+A1:2024) |
| Dış Kılıf Özellikleri | Yüksek yoğunluklu polietilen kılıf (HDPE), temel reçine yoğunluğu >=944 kg/m³, bileşim yoğunluğu >=955 kg/m³ (EN 253 madde 4.2.1); Standart kopma uzaması, 23°C’de >=%350; Çevresel gerilim çatlağı direnci (ESCR) > 1000 saat (ASTM D1693 koşul B); -40°C’de aşırı soğuk darbe testinde çatlaksız doğrulanmış |
| Tedarik Miktarı | 3.486+ metre (DN500/630 ve DN400/560) + özel ön imal edilmiş bağlantı parçaları |
| Teslimat ve Gümrük | Erenhot / Zamiin-Uud sınır limanı üzerinden sınır ötesi çoklu taşıma kamyonu geçişi; İlk parti 21 takvim günü içinde sevk edildi |
| Doğrulanmış Mühendislik Sonucu | Tüm kaynak dikişlerinde tam kapsamlı ultrasonik test (UT); nokta doğrulama amacıyla radyografik test (RT) uygulandı; gerekli durumlarda yetkili onarımdan sonra yüksek kaynak kabul oranı |

2. Çözümün Zorluğu: Eksi Sıcaklıkta Kalıcı Donmuş Toprak Isıtmasında Aşırı Zorluklar

①. Kalıcı Donmuş Toprakta Kırılgan Gövde Parçalanması:
Ulaanbaatar’ın don derinliği 2,8 metreden daha fazla olur. Standart sınıf HDPE dış gövdeler, -20°C altındaki sıcaklıklarda darbeye dayanıklı süneklik özelliklerini kaybeder. Mevsimsel don kabarması ile kayalı kalıcı donmuş toprak zemin çökmesi, felaket boyutunda kırılgan çatlaklara neden olur; bu da yeraltı suyunun açık PUR hücrelerine sızmasına izin verir, yalıtım performansını yok eder ve çelik çekirdeğin dış yüzeyinde hızlandırılmış korozyona yol açar.

②. Şiddetli Eksenel Isıl Gerilme ve Ankraj Aşırı Yükü (Delta T > 110°C):
Yaklaşık 0°C–10°C civarındaki soğuk durma koşullarında (toprak altı kanallarında) ve 130°C’lik maksimum besleme sıcaklıklarında çalışan bölge ısıtma sistemlerinde, sıcaklık farkı 110°C–120°C’yi aşar. DN500 karbon çelik boruların tamamen sabitlenerek döşendiği düz hatlarda, kısıtlanmış ısıl genleşme yüzünden eksenel basınç kuvvetleri yüzlerce tonu geçer (F = E A α ΔT; yaklaşık 300–450 metrik ton itme kuvveti oluşturur). Kesin gerilme analizi yapılmazsa bu kuvvetler boru hatlarını buruşturur ve beton ankraj bloklarını parçalar.

③. Eksik Arşivler ve Dar İnşa Süresi Penceresi:
Müşteri, 1970’lerden kalma eski ısıtma şebekeleri için kesin yeraltı tesisat haritalarına sahip değildi. İnşa süresi penceresi Mayıs–Eylül arasında sıkı bir şekilde sınırlandırılmıştı; dolayısıyla herhangi bir tasarım hatası ya da teslimat gecikmesi, kış donma döneminden önce felaket boyutunda bir ısıtma krizine yol açardı.

3. Sanjie Mühendislik Çözümü ve 4 Çizim Revizyonu

Rev 1.0 (Hidrolik Boyutlandırma ve Hız Optimizasyonu): Ana boru hattının çapını DN500 (20") olarak belirleyerek başlangıçtaki basınç düşüşü darboğazlarını giderildi; bu sayede sıcak su hızı optimum 1,5–2,2 m/s aralığında tutuldu.
Rev 2.0 (Malzeme ve Sibirya Sınıfı Sertleştirme): Dış kılıf, soğuk dirençli modifiye PE100 malzemesine yükseltildi (ESCR > 1000 saat; –40 °C düşük sıcaklıkta darbe testinde çatlaksız sonuç verdi). Isı iletim katsayısı lambda ≤ 0,029 W/(mK) olan PUR yalıtım formülü EN 253:2019+A1:2024 standardına uygun şekilde geliştirildi.
Rev 3.0 (Termal Gerilim Kontrolü ve Ankraj Mühendisliği): Eksenel burmalı genleşme ekleri ve sonlu elemanlarla tasarlanmış güçlendirilmiş itme ankraj blokları entegre edildi (EN 13941 tasarım kurallarına uygun); bu sayede boru hattının boyuna genleşmesi güvenle emilirken, boru hattında yorulma kaynaklı akma önlendi.
Revizyon 4.0 (3B Engelleri Atlama ve Özel Üretim): Gerçek zamanlı kanal kazı 3B taramalarına dayanarak, Sanjie fabrikamızda EN 448 standardına uygun özel olarak üretilen standart dışı kaydırmalı dirsekler ve geçiş bağlantı parçaları üretildi; bu da eksi derecelerdeki koşullarda sahada zorlu kesme ve kaynak işlemlerini tamamen ortadan kaldırdı.
Acil Üretim ve Yeşil Kanal Lojistiği: Başlangıç ana hattı bölümünü 10 gün içinde üretmek için sürekli köpük oluşturma hatları harekete geçirildi; Erenhot üzerinden öncelikli sınır ötesi gümrük geçişi sağlanarak donma başlamadan önce sahaya ulaşım sağlandı.

4. Ölçülebilir Değer ve Belediye Güvenilirliği

Hiçbir Hizmet Kesintisi: Ulaanbaatar’da acımasız kış mevsimleri boyunca (-42°C) sıfır sızıntı, sıfır koruyucu kılıf çatlağı ve sıfır ısı şikayetine rağmen belediye ısıtma hizmeti kesintisiz sürdürüldü.
%100 İlk Geçiş Kaynak Kontrolü: Tam MTC 3.1 fabrika test sertifikaları, tüm kaynaklarda tam kapsamlı ultrasonik test (UT) ve nokta doğrulama amacıyla radyografik test (RT); uygun onarım uygulandıktan sonra yüksek kaynak kabul oranı.

5. Bölge Isıtma Yüklenicileri İçin Teklif Talep Listesi (RFQ)

1. `Taşıyıcı Boru Özellikleri: Dikişsiz veya Kaynaklı`
2. `Çalışma Sıcaklığı: Besleme Suyu / Dönüş Suyu (°C; örn. 130°C / 70°C)`
3. `Tasarım Basıncı: (1,6 MPa, 2,5 MPa veya EN 13941’e göre özel)`
4. `Kılıf Üstüne Kazılma Derinliği ve Yerel Don Derinliği (m)`
5. `Araç Listesi: Genleşme Balonları, Sabit İtme Ankrajları, Yönlendirici Dirsekler (EN 448’e göre)`