Specifieke analyse

Een typisch voorbeeld van koudbrosheidschade zijn de zogenaamde Libertyschepen uit de Tweede Wereldoorlog. Voor het eerst werd lastechniek op grote schaal toegepast bij het fabriceren van schepen. Door de slechte kwaliteit van de lassen werd het materiaal bros en braken de schepen soms spontaan in twee. Of een materiaal gevoelig is voor koudbrosheid kan gemeten worden door het uitvoeren van een kerslagproef. Om een koudbrosheidsprobleem op te lossen, kunnen de volgende stappen worden uitgevoerd:

• Design check waarbij de materiaal/ontwerptemperatuurcombinatie wordt beoordeeld.
• Bepalen van mate van overdesign waarmee het mogelijk is om de onderste
temperatuurgrens te verlagen.
• Bepalen van minimum te detecteren scheurafmetingen waarmee voorkomen wordt dat
de constructie bezwijkt.

Wandikte-afname treedt op als gevolg van lokale of generieke corrosie. Een gecorrodeerde constructie kan in twee stappen beoordeeld worden op integriteit:

• Bepaling van reservesterkte in materiaal door gebruik te maken van level 2-tools.
Volgens normen als API57-1 en BS7910 wordt berekend hoeveel reststerkte in een
constructie aanwezig is.
• Detailanalyse met behulp van eindige elementenmethodes. De wanddikteafname wordt
volledig in kaart gebracht en in een eindige elementenmodel geanalyseerd. De
beoordeling hiervan is volgens de geldende ontwerpcode.

Door gebruik te maken van specifieke corrosie en NDO-kennis binnen MTOC kan er een inspectieplan opgesteld worden om zo de wanddikteafname te monitoren. Hierdoor wordt de integriteit van de installatie ook voor de toekomst gegarandeerd.

Bij het fabriceren of repareren van een lasverbinding kunnen diverse lasfouten optreden. Het uitslijpen van deze fouten is erg arbeidsintensief en resulteert vaak in een ongewenst eindresultaat. Met behulp van FFS is het mogelijk om deze lasfouten te laten zitten zonder verlies van integriteit. Enkele voorbeelden zijn:

Constructies worden normaalgesproken ontworpen op basis van elastisch gedrag. Het doel van de ontwerpregels is het voorkomen van plastische vervorming met als gevolg blijvende deformatie en uiteindelijk bezwijken. In een situatie waarin scheurindicaties in het materiaal aanwezig zijn, is het normale toetsingscriterium (de rekgrens) niet meer correct. Het materiaal kan als gevolg van de spanningsintensiteit aan de scheurtip bezwijken. Om een constructie met een scheurindicatie te beoordelen is een breukmechanica analyse noodzakelijk.

Een breukmechanica analyse bestaat uit 2 stappen:

• Bepalen wat de maximaal toelaatbare indicatiegrootte is.
• Bepalen of en hoe snel een indicatie kan groeien tot een kritische afmeting.

In veel situaties is het uitvoeren van een EEM-analyse bij een breukmechanische analyse noodzakelijk. Bij een scheurindicatie in een T-stuk bijvoorbeeld. Hier moet worden bepaald hoe groot de spanning is over de doorsnede ter plaatse van de indicatie.

De meeste schade treedt meestal op in het zadelpunt. De reden is dat de spanningen als gevolg van leidingkrachten hier het grootste zijn, dit in combinatie met een buigspanning die onder invloed van plasticiteit niet wegvloeit.

Scheurindicaties kunnen, afhankelijk van het faalmechanisme, verder groeien,. Aangezien de installatie integer moet zijn tot de volgende kans op reparatie, moet tevens beoordeeld worden wanneer de installatie integriteit verliest. Het verder groeien van scheuren kan ontstaan door bijvoorbeeld corrosie, vermoeiing of kruip. Scheurgroei in een constructie is materiaal- en omgevingsafhankelijk. Binnen MTOC is er uitgebreide kennis en informatie aanwezig over het materiaalgedrag in zijn omgeving. Door bijvoorbeeld de aanwezigheid van waterstof in het medium kan scheurgroei door vermoeiing sneller plaatsvinden.

Het uiteindelijke resultaat van de analyse is of een constructie op het moment van de analyse integer is en binnen welke periode de veiligheid van de installatie niet meer gegarandeerd kan worden.

Met deze informatie kunt u vaststellen of de reparatie direct uitgevoerd moet worden of uitgesteld kan worden tot een geschikter moment. In dat geval kan de uitvoering ervan effectiever, sneller en dus goedkoper en vindt er geen productiederving plaats. Voor de petro-chemische en offshore industrie is het belangrijk om te weten of een scheur doorgroeit tot een lek, of dat de constructie plotseling bezwijkt onder invloed van de belasting. Dit noemt men een ‘lek voor breuk’ analyse (Leak-Before-Brake analysis). Met name voor apparaten/leidingen met een giftig medium en/of zeer hoge bedrijfsdruk, is het vaak van groot belang om hier een uitspraak over te kunnen doen.

Naast de bepaling van de integriteit kan breukmechanica ook worden toegepast om de waarschijnlijkheid van falen vast te stellen. Op basis van een toegepast NDO-techniek kan een POD (Probability Of Detection) worden bepaald. De vraag die met behulp van breukmechanica beantwoord wordt is: “hoe groot is de kans dat een niet gevonden defect tot schade kan leiden?”. Met behulp van een probablistische analyse kan een risico-evaluatie worden uitgevoerd. Dit dient vervolgens als input voor een Risc Based Inspection aanpak van uw inspectieplanning.

Met behulp van breukmechanicanormen zoals API579, SINTAP/FITNET of BS7910 wordt een defect in een constructie beoordeeld. De combinatie van een bros en taai bezwijkcriterium bepaalt of de constructie voor de specifieke geometrie toelaatbaar is of niet.

Vaak worden dergelijke analyses uitgevoerd na het vinden van een indicatie tijdens een Turn Around. In een aantal situaties kan het echter raadzaam zijn om deze analyse voor de inspectie uit te voeren. Enkele voorbeelden hiervan zijn:

Bros bezwijken van een constructie wordt beoordeeld op basis van lineair elastische breukmechanica. Spanningsintensiteit aan de scheurtip bepaalt of een constructie bros bezwijkt of niet. Deze spanningsintensiteit kan op 2 manieren worden bepaald: