Miksi vaurioita I. Triviaaliselitykset eivät riitä estämään vaurioita jotka voitaisiin estää nykytiedolla II. Syvempikin vaurioanalyysi jää tyypillise

Transkriptio

1 Vaurioita - teasers

2 Miksi vaurioita I. Triviaaliselitykset eivät riitä estämään vaurioita jotka voitaisiin estää nykytiedolla II. Syvempikin vaurioanalyysi jää tyypillisesti alan sisäiseksi tiedoksi ja kalliit oppirahat hyödyntämättä muilla aloilla III. Vauriot usein epätodennäköisiä mutta katastrofaalisia tapahtumia asiantuntijoiden haasteena on kommunikoida riskit ennen kuin ne toteutuvat

3 UA 232

4 Onnettomuus :16 DC (N1819) United Airlines (232) koki massiivisen moottorivaurion kesken lennon Lentokoneessa kuultiin kova pamaus, jonka jälkeen hydrauliikkapaineet menetettiin ja lentokone tuli ohjailukyvyttömäksi Miehistö yritti pakkolaskua Sioux Gateway-lentokentälle Pakkolaskun yhteydessä kone iskeytyi maahan, pyöri ympäri ja syttyi tuleen 296 matkustajasta tai henkilökunnasta 111 menehtyi törmäyksessä tai sitä seuranneessa tulipalossa

5 Vaurioanalyysi Myöhemmässä vaurioselvityksessä kävi ilmi, että moottorivaurio aiheutui turbiinikiekon murtumisesta (fan disk) Murtuminen aiheutti moottorikappaleiden leviämisen ympäristöön (kappaleiden energia oli niin suuri, ettei moottorin suojakuori riitänyt estämään niiden leviämistä) Kappaleet vaurioittivat hydraulikoneistoja ympäristössä ja aiheuttivat hydraulipaineen menetyksen Hajonnut kiekko löydettiin myöhemmin maissipellolta Iowasta ja vaurion alku voitiin tutkia tarkemmin.

6

7

8

9

10

11

12 Miksi kiekko murtui?... ja millä voidaan estää vastaisuudessa?

13 Davis Besse

14 Davis Besse

15 Tausta Säröjä havaittu painevesilaitoksissa Ranskassa Bugey 1991 säröjä paineastian kannen läpivienneissä Alloy-600 nikkeliseos altis säröilylle jännityskorroosio U.S.A => ei voi tapahtua U.S.A:n laitoksilla

16 Säröjä U.S.A:ssa Vastaavia jännityskorroosiosäröjä havaittu U.S.A.:ssa Oconee 2001 kehänsuuntainen särö 2001/01 NRC tihentää valvontaa => "bare metal visual"

17 Davis Bessessä säröjä 2002/02 Polttoaineen latausseisokin yhteydessä tehtiin tarkastuksia kannen säröilyn havaitsemiseksi Havaittiin säröjä kolmessa yhteessä Säröt seinämän läpi Säröt päätettiin korjata

18 2002/03 korjaukset keskeytettiin Korjauslaitteet käyttäytyivät "oudosti" syy päätettiin selvittää Yhde päätettiin irrottaa Ennen varsinaista irroitusta yhde kaatui ja jäi nojaamaan viereistä läpivientiä vasten

19

20

21

22

23 Vaurio Paineastiateräs syöpynyt Ruostumaton teräs pinnoite jäljellä Pinnoite pullistunut Pinnoite säröytynyt

24

25 ... ja mitä sitten tapahtui Davis Bessen laitos tarkistettiin perinpohjaisesti Korjauksia ja parannuksia $600 M Laitos käynnistettiin uudelleen 2004/03 Laitos oli NRC:n erityistarkkailussa 2009 saakka

26 ... ja mitä SITTEN tapahtui polttoaineen latausseisokissa tehtiin ultraäänitarkastus Tarkastuksissa havaittiin samankaltaisia säröjä kuin ne, jotka aiheuttivat vuodon 2002 Visuaalisessa tarkastuksessa löydettiin "boorikakkuja" jotka indikoivat primääripiirin vesivuotoa Indikaatiot korjattiin ja laitos taas käynnissä

27 Miksi?... vauriota ei uskottu tapahtuvan U.S.A:ssa?... tarkastusta ei tehty ajoissa?... korjaukset eivät poistaneet ongelmaa?

28 Saakosken Jämsänkosken kiskovaurio 2005

29 Vaurio Jyväskylän ja Tampereen välisellä rataosalla Jämsässä Saakosken ja Jämsänkosken liikenne- paikkojen välillä tapahtui keskiviikkona aamuyöllä onnettomuus, jossa matkustajajunan 802 teli suistui kiskoilta kiskonkatkeamassa. Junassa oli noin 50 matkustajaa. Onnettomuudessa ei loukkaantunut junan matkustajia eikä henkilökuntaa. Onnettomuudesta aiheutuneet kokonais- kustannukset olivat

30

31

32

33

34 Miksi?... kisko murtui?... miten estetään vastaavat murtumat vastaisuudessa?

35 Rakenneaineet jännitysten ja ympäristövaikutusten alaisina

36

37 "Ajava voima" Vapautuva (kimmo)energia "Vastustava voima" Kynnysjännitys

38 "Ajava voima" Vapautuva (kimmo)energia "Vastustava voima" Kynnysjännitys vs. Kuorma - Jännitys ja / tai venymä - Tuo systeemiin energian - Määrittelee "minimienergiasuunnan" Kantokyky - Jännitys ja / tai venymä joka tarvitaan vaurion edistämiseksi - Myös muut tekijät voivat vaikuttaa kynnysenergiaan (lämpötila, ympäristö, särö, jne.)

39 "Ajava voima" Vapautuva (kimmo)energia "Vastustava voima" Kynnysjännitys Kuorma - Jännitys ja / tai venymä - Tuo systeemiin energian - Määrittelee "minimienergiasuunnan" vs. Kantokyky - Jännitys ja / tai venymä joka tarvitaan vaurion edistämiseksi - Myös muut tekijät voivat vaikuttaa kynnysenergiaan (lämpötila, ympäristö, särö, jne.) Kullakin mekanismilla kynnysjännitys Ja altistavat tekijät

40 "Ajava voima" Vapautuva (kimmo)energia "Vastustava voima" Kynnysjännitys vs. Kuorma - Jännitys ja / tai venymä - Tuo systeemiin energian - Määrittelee "minimienergiasuunnan" Kantokyky - Jännitys ja / tai venymä joka tarvitaan vaurion edistämiseksi - Myös muut tekijät voivat vaikuttaa kynnysenergiaan (lämpötila, ympäristö, särö, jne.) Alin kynnysjännitys määrittelee vauriomekanismin (ja kantokyvyn) Kullakin mekanismilla kynnysjännitys Ja altistavat tekijät

41 Kuorma Plastinen myötäminen

42 Kuorma Plastinen myötäminen Särö Altistava tekijä

43 Kuorma Plastinen myötäminen Särö Hauras murtuma Sitkeä murtuma Altistava tekijä Vauriomekanismi

44 Väsyminen Viruminen Vaihtokuorma Lämpötila Kuorma Plastinen myötäminen Särö Ympäristö Hauras murtuma Sitkeä murtuma EAC Altistava tekijä Vauriomekanismi

45 Väsyminen Viruminen Vaihtokuorma Lämpötila Kuorma Plastinen myötäminen Särö Ympäristö Hauras murtuma Sitkeä murtuma EAC Altistava tekijä Vauriomekanismi

46 Vaurioitumisen estäminen Vähennä kuormaa Poista altistava tekijä Kohota kriittisen mekanismin kynnysjännitystä

47 Vähennä kuormaa Kuormituksen vähentäminen estää tietysti vaurion, mutta rajoittaa materiaalin käyttöä

48 Poista altistava tekijä Esimerkiksi: poistetaan lovi estetään särönkasvu nostetaan lämpötilaa (haurasmurtuma) lasketaan lämpötilaa (viruminen) vähennä epäpuhtauksia

49 Kohota kriittisen mekanismin kynnysjännitystä Estä dislokaatioiden liike Nostetaan lämpötila transitilämpötilan yläpuolelle jne. Joku muu mekanismi voi tulla kriittiseksi Lujuuden lisääminen voi altistaa haurasmurtumalle

50 Kurssin agenda

51 Tällä kurssilla: Syvennytään plastiseen deformaatioon ja vaurioitumiseen Perusasiat oletetaan tunnetuksi Tällä kurssilla mennään toisaalta likaisiin yksityiskohtiin ja toisaalta Jäsennetään ja selvitetään mekanismien välisiä yhteyksiä Tutkitaan todellisia vauriotapauksia "pintaa syvemmältä" (populaariselitykset usein yliyksinkertaistettuja) Etsitään vaihtoehtoisia tapoja välttää ongelma

52 Painotus Murtumismekaniikka Hauras murtuminen Väsyminen Vakavimmat vauriot

53 Asiantuntijaksi "Firman sisäinen materiaaliasiantuntija" "Käyttää ulkopuolisia asiantuntijoita" Yhdessä Saa kommentoida, kysyä, haastaa ja keskeyttää Saa tuoda omia esimerkkejä ja kysymyksiä Opiskelijat myös opettavat

54 Luennot + seminaarit Luennolla: "tyylipuhtaat tapaukset" Opitaan kuuntelemalla, kysymällä ja keskittymällä epäselvyyksiin Pohjatiedot harjoitustöihin Seminaareissa: Vertaillaan erilaisia ja epäselvempiäkin tapauksia Opitaan toisilta Tutkitaan ja raportoidaan itse