Vermoeiing
Vermoeiing treedt op in constructies waarin een wisselende spanning optreedt. Vaak zijn temperatuur- of drukwisselingen de oorzaak van schade. Vooral lasverbindingen zijn hier gevoelig voor. Dit komt door de lokale piekspanning en de hoge residuele restspanningen in de las. De volgende stappen worden genomen om een vermoeiingsanalyse uit te voeren:
Alvorens te starten met een vermoeiingsanalyse is het raadzaam om een schadeonderzoek uit te voeren. Zo wordt duidelijk waar de schade is gestart. Er kan dan specifiek op deze plek een analyse worden uitgevoerd. Daarnaast kan een medium zorgen voor het versneld optreden van een vermoeiingsschade. Door dit op voorhand te bepalen kan de vermoeiingsanalyse specifiek voor de situatie uitgevoerd worden.
Om de lokale piekspanningen te kunnen bepalen, wordt gebruikgemaakt van een eindige elementenanalyse. De beoordeling of bepaling van de restlevensduur van de constructie kan worden uitgevoerd met behulp van bestaande ontwerpcodes zoals EN13445, AD2000, ASME, BS7608, FFS-codes als API579 of BS7910 of de FKM-guideline.
Vaak is onbekend wat de oorzaak van de wisselende belasting is. In dit geval kan gebruik worden gemaakt van o.a. rekstrookmetingen. Met de uitkomst van deze meting kan behalve de restlevensduur, ook de oorzaak van de spanningsamplitude worden bepaald. De oorzaak kan bijvoorbeeld een lokale thermische belasting zijn of spanningen als gevolg van het in de eigen frequentie aanslaan van de constructie. Dit soort aspecten worden niet altijd meegenomen in het ontwerp van een apparaat.
Tijdens 80-90% van de vermoeiingslevensduur is aan een constructie niets zichtbaar. Pas in de laatste 10-20% treedt er scheurvorming op. Op dat moment is een breukmechanica-analyse de enige optie om een levensduurvoorspelling te doen. Met deze methode wordt bepaald hoe scheurgroei plaatsvindt en of de scheur detecteerbaar is voordat de constructie bezwijkt. Tevens wordt op basis van deze parameter bepaald wat de optimale inspectiefrequentie van het onderdeel is.
Kruip
Kruip is een traag verlopend faalmechanisme dat relatief goed in kaart kan worden gebracht. Hiervoor zijn twee methodes: metallurgisch en rekentechnisch (op basis van druk en temperatuur bepalen hoe groot de levensduurfractie per onderdeel is). Nadeel van metallurgisch onderzoek is dat dit relatief tijdrovend is. Met behulp van diverse rekenmethodieken worden de meest kritieke locaties van de installatie bepaald. Door op deze plekken het metalurgisch onderzoek uit te voeren kan kosteneffectief een restlevensduurbepaling worden uitgevoerd. De rekenmethode wordt uitgevoerd in toenemende mate van complexiteit.
- Een level 1 & 2-analyse niet meer toereikend is.
- De geometrie van de constructie niet standaard is.
- Er schade is opgetreden aan het component.
Mbv Eindige elementen analyses kan worden bepaald hoe groot de spanning is op specifieke locaties zoals wanddikte afname, scheuren of lasfouten. Door gebruik te maken van kruipsnelheden kan ook het effect van secundaire spanningen (als gevolg van piekspanningen of thermische belasting) in de analyse worden meegenomen
Kruipvermoeiing
Kruipschade treedt vaak als eerste op waar hoge spanningspieken plaatsvinden. Vaak zijn secundaire spanningen de oorzaak van deze schade. Dit fenomeen is een combinatie van kruip en vermoeiing. De hoge secundaire spanningen vloeien door kruip en/of plasticiteit weg. De spanning neemt af, waardoor de kruipsnelheid ook afneemt. Door het in en uit bedrijf nemen van de installatie treedt dit patroon cyclisch op, waardoor de schade steeds verder toeneemt. Met behulp van de eindige elementenanalyse kan dit specifieke lokale gedrag berekend worden om zo een levensduurinschatting te kunnen maken.
Met behulp van eenvoudige diagrammen wordt zichtbaar gemaakt wat de levensduur van de constructie is en hoeveel invloed de vermoeiing of kruip daarop heeft. Voor apparaten die relatief vaak in en uit bedrijf worden genomen is het 'kruip bestendig' ontwerpen in mindere mate van belang dan het vermoeiingstechnisch ontwerpen.
Innovatie begint hier.
Neem vandaag nog contact met ons op!
