Koska posahtaa? Osaatko ennakoida komponentin jäljellä olevan eliniän oikein?

Transkriptio

1 Koska posahtaa? Osaatko ennakoida komponentin jäljellä olevan eliniän oikein? Jukka Verho, kaupallinen johtaja, Inspecta, Tietopäivä Roadshow Vantaa

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 4 6 vuotta sitten Höyrykattilan räjähdys , Kleen Energy, USA

5 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 5

6 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? 6

7 Kunnossapito ja tarkastukset Säännöllisillä tarkastuksilla päästään puuttumaan vaurioihin ennen kuin ne aiheuttavat vakavaa vahinkoa Virumissärö havaittuna fluoresoivalla magneettijauhemenetelmällä kattilalaitoksen päähöyrylinjassa 7

8 NDT-menetelmien kehittyminen edesauttaa vikojen löytymistä Luotettavammin nopeammin Array ET EMAT (UT) Floorscan (ET) Microwave TScan (EMAT) IRIS MFL RFT Guided Wave (LRUT) Crawler (UT) Digital RT Phased Array (UT) TOFD (UT) RT UT ET MT PT VT Luotettavammat menetelmät Selkeämpi kokonaiskuva Digitaalinen tiedon hallinta Turvallisemmat työtavat Tuottavampi toiminta

9 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) 9

10 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 10

11 Elinikäanalyysi yleisimmät menetelmät Laboratorio näytteet Elinikäanalyysi Silmämääräinen tarkastelu Kovuusmittaukset Magneettijauhetarkastus Jäljennetarkastus Paksuus- ja halkaisijamittaukset Sisäpuolinen oksidikalvo 11

12 12 Elinikäanalyysi muita menetelmiä Päähöyrylinjan tarkastus käytön aikana

13 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

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

15 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. 15

16 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 16

17 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 17

18 Luokittelujärjestelmä Nordtest TR 302 ja Nordtest/VTT VALB 211 Luokka Vaurion määritelmä Suositeltu seuraava tarkastusajankohta hitseille 14 Mo V CrMo 44 / X20 CrMoV CrMo Uusi materiaali Ei ollenkaan tai hyvin vähän raerajakoloja (<100 koloa/mm 2, halkaisija <0,5 μm) 2 Yksittäisiä raerajakoloja 2a - Vähän (100 N 400 koloa/mm 2 ) 2b - Runsaasti (N<400 koloa/mm 2 ) Suuntautuneita raerajakoloja tai avautuneita raerajoja 3a - Vähän (50 L cmax 200 μm tai 400 N 1600 koloa/mm 2 ) 3b - Runsaasti (L cmax >200 μm tai N>1600 koloa/mm 2 ) 4 Mikrosäröjä 4a - Vähän ( Maks. 3 x raekoko tai 100 μm < L cmax 400 μm) 4b - Runsaasti (400 μm < L cmax 2 mm) Makrosärö L(max)>2 mm

19 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 Tällä kaikella saavutetaan hallittu tilanne, jossa tiedetään mitä on tulossa ja ennakoidaan investoinnit ja korjaustarpeet oikein. 19

20 20