Koska posahtaa? Osaatko ennakoida komponentin jäljellä olevan eliniän oikein?

Transkriptio

1 Koska posahtaa? Osaatko ennakoida komponentin jäljellä olevan eliniän oikein? Johanna Tuiremo, Johtava asiantuntija, Materiaalitekniikka, Tietopäivä Roadshow Oulu

2 2 150 vuotta sitten Höyrykattilan räjähdys Norwich, Englanti

3 110 vuotta sitten Höyrykattilan räjähdys , R. B. Grover & Company Shoe Factory Ennen Jälkeen 3

4 Materiaaleilla ja komponenteilla on elinikä Elinikään vaikuttavia tekijöitä Materiaalin oikea valinta Mekaaniset ominaisuudet Koostumus Komponentin valmistus Suunnittelu Liittäminen Muovaus Lämpökäsittelyt Tarkastus Käyttösovellus ja olosuhde Lämpötila Kemiallinen ympäristö Mekaaninen kuormitus Staattinen Dynaaminen väsyttävä Kuluttava Vaurioiden selvitykset ja korjaavat toimenpiteet Kunnossapito ja tarkastukset 4

5 Vaurioiden selvitys ja korjaavat toimenpiteet Nosturintapin vaurio Vaurio muurahaishappolinjassa Kuparisten käyttövesiputkien vuoto Pitäisikö materiaalinvalinta miettiä uusiksi? Auttaisiko rakenteen muuttaminen? Onko väsymisikä tullut täyteen? Entä vedenkäsittely? 5

6 Kunnossapito ja tarkastukset Säännöllisillä tarkastuksilla päästään puuttumaan vaurioihin ennen kuin ne aiheuttavat vakavaa vahinkoa Virumissärö havaittuna fluoresoivalla magneettijauhemenetelmällä kattilalaitoksen päähöyrylinjassa 6

7 Korkeanlämpötilan sovellukset Materiaalin käyttäytyminen korkeissa lämpötiloissa Korkeissa lämpötiloissa komponenttien elinikä on rajoitettu Materiaalissa tapahtuu muutoksia mikrorakennetasolla - hajaantuminen Lujuus laskee Viruminen voi tulla määrääväksi Virumista tapahtuu kaikissa lämpötiloissa, mutta määrääväksi se tulee yli 400 C asteen lämpötiloissa riippuen materiaalista Viruminen on Lämpötilan Jännityksen (paineen) ja Ajan aiheuttamaa Esimerkiksi kattilaitosten korkean lämpötilan komponentit mitoitetaan virumislujuuden mukaan ( h) 7

8 Virumisvaurion kehittyminen Virumisvaurion kehittyminen Raerajakolojen ydintyminen -> koon ja tiheyden kasvu Paikallistuminen jonoiksi Yhtyminen mikrosäröiksi Kasvu makrosäröiksi (millimetrejä+) Murtuma Virumisvaurion metsästys elinikäanalyysi 1 Ei toimenpiteitä 2 Seuranta 3 Seuranta, lyhennetty seurantaväli 4 Seuranta, valmistaudutaan korjaamiseen 5 Välitön korjaaminen 8

9 Elinikäanalyysi yleisimmät menetelmät Laboratorio näytteet Elinikäanalyysi Silmämääräinen tarkastelu Kovuusmittaukset Magneettijauhetarkastus Jäljennetarkastus Paksuus- ja halkaisijamittaukset Sisäpuolinen oksidikalvo 9

10 10 Elinikäanalyysi muita menetelmiä Päähöyrylinjan tarkastus käytön aikana

11 Elinikäanalyysi muita menetelmiä Päähöyrylinjan viruminen: virumisanalyysi Jäljennetutkimus ja sen kohdistaminen perustuu yleensä kokemukseen ja FEMmallinnukseen, esim. Yhdesauman satulapiste ja taivutukset Elastinen mallinnus ei kuitenkaan huomioi virumisen aiheuttamaa relaksoitumista sekä ylös- ja alasajojen vaikutusta Virumisanalyysillä voidaan mallinnuksessa huomioida ajan, lämpötilan, ylös- ja alasajojen vaikutukset sekä koko systeemin jännitykset Voimakkaimmat jännityskohdat voivat muuttua

12 Elinikäanalyysi muita menetelmiä Päähöyrylinjan viruminen: virumisanalyysi Virumisanalyysiin perustuvan mallinnuksen avulla voidaan entistä paremmin kohdistaa jäljennetutkimukset

13 Elinikäanalyysi Jäljennetutkimus Jäljennetarkastuksen tavoitteena selvittää Virumisvaurion mahdollinen kehittyminen ja Materiaalin tila Materiaalin mikrorakenteesta otetaan jäljenne muoville mikroskooppitarkastelua varten Menetelmää käytetään ensisijaisesti voimalaitosten korkeissa lämpötiloissa toimivien putkistojen kunnon selvittämiseen. 13

14 Elinikäanalyysi Jäljennetutkimus Jäljenteillä voidaan selvittää mm.: Ylikuumenemisvauriot Valurakenne Raekoko Virumisaste Säröjen alkuperä Edut Tarkastus voidaan tehdä lähes ainetta rikkomatta Virumisvaurio havaitaan hyvissä ajoin - komponentin korjaaminen tai uusiminen ei ole vielä tarpeellista Mahdollisten säröjen vauriomekanismin perusteella voidaan päättää korjaavat toimenpiteet ja niiden aikataulu 14

15 Elinikäanalyysi Jäljennetarkastuksen yleisimmät kohteet virumisen kannalta Yleisimmät kohteet päähöyryputkisto ja kattilan paineenalaiset osat Isot yhteet Hitsisaumat Taivutukset Tulistimet Tukit ja Turbiinille tulo 1 Ei toimenpiteitä 2 Seuranta 3 Seuranta, lyhennetty seurantaväli 4 Seuranta, valmistaudutaan korjaamiseen 5 Välitön korjaaminen 15

16 Luokittelujärjestelmä Nordtest TR 302 ja Nordtest/VTT VALB 211 Luokka Vaurion määritelmä *)Esimerkki 10 CrMo 910 Maksimi käyttötunnit ennen seuraava suositeltua tarkastusta taivutus/hitsi 0 Uusi materiaali / h 1 Ei ollenkaan tai hyvin vähän raerajakoloja / h 2 3 2a 2b 3a 3b Yksittäisiä raerajakoloja - Vähän - Runsaasti / h / h Suuntautuneita raerajakoloja - Vähän - Runsaasti 25000/30000 h 15000/20000 h 4 Mikrosäröjä 4a - Vähän 10000/15000 h 4b - Runsaasti 5000/ h 5 Makrosärö >2 mm Korjataan välittömästi *)Suositukset vaihtelevat materiaalista riippuen 16

17 Koska posahtaa? Osaatko ennakoida komponentin jäljellä olevan eliniän oikein? Ennakoimalla oikein Alkuvaihe hoidettu kunnialla suunnittelusta valmistukseen Säännölliset tarkastukset vaurion synnyn estäminen Korjaavat toimenpiteet vaurioiden jälkeen Eliniän seuranta korjataan tai uusitaan ajoissa EI POSAHDA! 17

18 18