Osaatko ennakoida komponentin jäljellä olevan eliniän oikein?Koska posahtaa?

1

Jukka Verho, kaupallinen johtaja, Inspecta, Tietopäivä Roadshow Vantaa 1.2.2017

2

150 vuotta sittenHöyrykattilan räjähdys 26.9.1866 Norwich, Englanti

3

110 vuotta sittenHöyrykattilan räjähdys 20.3.1905, R. B. Grover & Company Shoe Factory

Ennen Jälkeen

4

Höyrykattilan räjähdys 2.7.2010, Kleen Energy, USA6 vuotta sitten

5

►Materiaalin oikea valinta►Mekaaniset ominaisuudet►Koostumus

►Komponentin valmistus►Suunnittelu►Liittäminen►Muovaus►Lämpökäsittelyt►Tarkastus

Materiaaleilla ja komponenteilla on elinikäElinikään vaikuttavia tekijöitä

►Käyttösovellus ja olosuhde►Lämpötila►Kemiallinen ympäristö►Mekaaninen kuormitus►Staattinen►Dynaaminen – väsyttävä►Kuluttava

►Vaurioiden selvitykset ja korjaavat toimenpiteet

►Kunnossapito ja tarkastukset

6

Vaurioiden selvitysja korjaavat toimenpiteet

Nosturintapin vaurio

Vaurio

muurahaishappolinjassa

Kuparisten

käyttövesiputkien vuoto

►Pitäisikö materiaalinvalinta miettiä uusiksi?

►Auttaisiko rakenteen muuttaminen?

►Onko väsymisikä tullut täyteen?►Entä vedenkäsittely?

7

►Säännöllisillä tarkastuksilla päästään puuttumaan vaurioihin ennen kuin ne aiheuttavat vakavaa vahinkoa

ja tarkastuksetKunnossapito

Virumissärö havaittuna fluoresoivalla magneettijauhe-menetelmällä kattilalaitoksen päähöyrylinjassa

Array ETEMAT (UT)Floorscan(ET)Microwave

TScan (EMAT)IRIS MFL RFTGuided Wave(LRUT)Crawler (UT)

Digital RTPhased Array(UT)TOFD (UT)

RT UT ETMT PT VT

NDT-menetelmien kehittyminen edesauttaa vikojen löyt ymistäLuotettavammin nopeammin

Luotetta-vammat

menetelmät

Selkeämpi kokonaiskuva

Digitaalinen tiedon hallinta

Turvallisem-mat työtavat

Tuottavampi toiminta

Korkeanlämpötilan sovelluksetMateriaalin käyttäytyminen korkeissa lämpötiloissa

Korkeissa lämpötiloissa komponenttien elinikä on ra joitettu►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►Ajanaiheuttamaa

►Esimerkiksi kattilaitosten korkean lämpötilan komponentit mitoitetaan virumislujuuden mukaan (200 000 h)

9

10

Virumisvaurion kehittyminen►Raerajakolojen ydintyminen -> koon ja tiheyden kasvu►Paikallistuminen jonoiksi►Yhtyminen mikrosäröiksi►Kasvu makrosäröiksi (millimetrejä+)►Murtuma

Virumisvaurion metsästys � elinikäanalyysi

kehittyminenVirumisvaurion

1 Ei toimenpiteitä2 Seuranta3 Seuranta, lyhennetty

seurantaväli4 Seuranta, valmistaudutaan

korjaamiseen5 Välitön korjaaminen

Elinikä-analyysi

Silmä-määräinen tarkastelu

Magneetti-jauhetar-kastus

Jäljenne-tarkastus

Paksuus- ja halkaisija-mittaukset

Sisäpuo-linen

oksidikalvo

Kovuus-mittaukset

Laboratorionäytteet

11

Elinikäanalyysi yleisimmät menetelmät

12

Elinikäanalyysi – muita menetelmiäPäähöyrylinjan tarkastus käytön aikana

Elinikäanalyysi – muita menetelmiäPäähöyrylinjan viruminen: virumisanalyysi

Jäljennetutkimus ja sen kohdistaminen perustuu yleensä kokemukseen ja FEM-mallinnukseen, 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

►Virumisanalyysiin perustuvan mallinnuksen avulla voidaan entistä paremmin kohdistaa jäljennetutkimukset

Elinikäanalyysi – muita menetelmiäPäähöyrylinjan viruminen: virumisanalyysi

15

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.

JäljennetutkimusElinikäanalyysi

16

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

Elinikäanalyysi Jäljennetutkimus

17

►Yleisimmät kohteet päähöyryputkisto ja kattilan paineen alaiset osat►Isot yhteet►Hitsisaumat►Taivutukset►Tulistimet►Tukit ja►Turbiinille tulo

ElinikäanalyysiJäljennetarkastuksen yleisimmät kohteet virumisen kannalta

1 Ei toimenpiteitä2 Seuranta3 Seuranta, lyhennetty

seurantaväli4 Seuranta, valmistaudutaan korjaamiseen5 Välitön korjaaminen

18

Nordtest TR 302 ja Nordtest/VTT VALB 211Luokittelujärjestelmä

Luokka Vaurion määritelmä Suositeltu seuraava tarkastusajankohta hitseille

14 Mo V 6 3 13 CrMo 4 4 /

10 CrMo 9 10

X20 CrMoV 12

0 Uusi materiaali 50 000 100 000 120 000

1 Ei ollenkaan tai hyvin vähän

raerajakoloja

(<100 koloa/mm2, halkaisija <0,5 μm)

50 000 100 000 120 000

2

2a

2b

Yksittäisiä raerajakoloja

- Vähän (100 ≤ N ≤400 koloa/mm2)

- Runsaasti (N<400 koloa/mm2 )

30 000

20 000

50 000

30 000

60 000

40 000

3

3a

3b

Suuntautuneita raerajakoloja tai

avautuneita raerajoja

- Vähän (50 ≤ Lcmax ≤200 μm tai 400

≤ N ≤ 1600 koloa/mm2)

- Runsaasti (Lcmax >200 μm tai

N>1600 koloa/mm2)

20 000

10 000

30 000

20 000

25 000

15 000

4

4a

4b

Mikrosäröjä

- Vähän ( Maks. 3 x raekoko tai 100

μm < Lcmax ≤ 400 μm)

- Runsaasti (400 μm < Lcmax ≤ 2 mm)

10 000

5 000

15 000

10 000

15 000

10 000

5 Makrosärö

L(max)>2 mm

0

0

0

►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

Osaatko ennakoida komponentin jäljellä olevan eliniän oikein?Koska posahtaa?

20