Materialer og kjemi 1



Like dokumenter
Erfaring med virvelstrømmålinger (eddy current) på løpehjul.

Feilsøking og skadeanalyse. Øivind Husø

Ønsket innhold. Hva begrenser levetiden?

Skadevurdering av utmattingssprekker i skipsskrog. Lars G. Bjørheim

Kapittel 1 Historie og oversikt

Løsningsforslag eksamen TMT4185 ;

HVA KAN VI OPPNÅ MED FE BEREGNINGER *HVORDAN VAR DET? *HVORDAN ER DET? *HVORDAN BLIR DET?

BRUDDMEKANIKK I UTVIKLING NYE TRENDER. *numerisk *constraint *miljø *probabilistisk *direkte beregninger

Erfaringer fra konstruksjonsutfordringer. Yme MOPU konstruksjon Ptil Konstruksjonsdagen Petter Vabø TA Struktur

UTMATTINGSPÅKJENTE SVEISTE KONSTRUKSJONER

Rapport. Lavtemperaturegenskaper til HDPE. Strekktesting ved lave temperaturer. Forfatter(e) Frode Grytten

NDT Konferansen Praktiske erfaringer med Phased Array

Aluminium brukt under ekstreme forhold

Ball bearing Lifting Point (BLP)

Studie av overføring av kjemisk energi til elektrisk energi og omvendt. Vi snakker om redoks reaksjoner

Tradisjonelle akseptkriterier versus ny teknologi

Anbefaling til ny sikkerhetsfilosofi i forbindelse med utbygging/tiltak i områder med sensitiv leire

EKSAMEN. MATERIALER OG BEARBEIDING Fagkode: ILI 1458

Krav om årlig bruk av uavhengig inspeksjonsorgan

Plast produksjon i små serier. En kombinasjon av framtidens produksjonsmetode DDM og sprøytestøping. Og formeverktøy for små serier.

Informasjon om prefabrikkerte stålkonstruksjoner EN

Ekstraordinær E K S A M E N. MATERIALLÆRE Fagkode: ILI 1269

Alkaliereaksjoner, fenomen, tilstand og lastvirkning.

Rotating Eye Lifting Point (RELP)

Ma intech konferansen 2015

TEKNISK RAPPORT PETROLEUMSTILSYNET HVA SKJER MED KJETTINGER ETTER LOKALE BRUDD RAPPORT NR DET NORSKE VERITAS I ANKERLØKKER? REVISJON NR.

TILSTANDSVURDERING AV 24 KV-ISOLATORER. Av Kristian Thinn Solheim og Steinar Refsnæs, SINTEF Energi AS

SBF 2012 A Åpen. Georadarundersøkelse. Skanning av veggen i Bergen domkirken. Forfatter Anne Lalagüe. SINTEF Byggforsk Infrastruktur

Rapport. Mekaniske egenskaper til HDPE. Strekktesting ved romtemperatur. Forfatter(e) Frode Grytten

Status: Draft. NDT Konferansen Akustisk Emisjon, erfaring GRP tanker Kollsnes. Forfatter Erling Vollen. Presentert av Tor Fauske

Utmattingsberegninger for stålkonstruksjoner

SAUDA SØNNÅ HØY - LØPEHJULSHAVARI

Beregning av konstruksjonskapasitet med ikkelineær FE analyse - Anbefalinger fra DNV-RP-C208

Utfordringer knyttet til statistisk analyse av komposittdata

Oppheng av sprinkler i Lett-Takelementer

Fakultet for teknologi, kunst og design Teknologiske fag

Tilstedeværelse av vann / fuktighet og oksygen er en nødvendig forutsetning for korrosjon av stål

Fakultet for teknologi, kunst og design Teknologiske fag

Figur s Figurer kapittel 9: Elektrokjemi. ytre krets. ioner. oksidasjon. reduksjon. indre krets

Bakgrunn. Sikkerhet mot eksplosjoner. Økt bruk av store glassflater i bygg. Terroristangrep Ulykker. Kilde: Statsbygg.no

Kapittel Case IV: Aluminium kuletank. 7.1 Sfæriske aluminiumstanker på skip for transport av LNG.

Usikkerhet til aktivitetsdata og karbonfaktor for brenngass- og fakkelgassmålesystemer Del I

Prøving av materialenes mekaniske egenskaper del 1: Strekkforsøket

Kapittel 12: Struktur og egenskaper til keramer

Konstruksjonsstål for arktiske forhold krav til sveisbarhet og egenskaper. Norsk Korrosjonsteknisk forening Mons Hauge, Statoil

Spesielle inspeksjoner Bernd Schmid og Trond Østerås - Oslo,

Mekanisk belastning av konstruksjonsmaterialer Typer av brudd. av Førstelektor Roar Andreassen Høgskolen i Narvik

HAVBRUKSTJENESTEN A/S

1.9 Dynamiske (utmatting) beregningsmetoder for sveiste konstruksjoner

0$7(5,$// 5( )DJNRGH,/,

Begrenset Fortrolig. Deltakere i revisjonslaget Leif J. Dalsgaard, Arne Kvitrud og Narve Oma

Kapittel 9 Anvendelse på strukturer

Bergspenningsmålinger Hydraulisk splitting, σ3

Prøvetaking - fra valg av utstyr til vurdering av prøvekvalitet. Prøving i laboratoriet spesialforsøk 21 Mai

Innhold. Utmattingsforløpet deles inn i tre faser. Kap. 2-4 Dimensjonering mht utmatting. Kap. 2-4 Utseende av utmattingsbrudd

Dekkeforkantmonterte stolper er 990 mm over brakett. Fra topp brakett til topp håndløper er avstanden 1015 mm. Stolper er 1170 mm høye, se Figur 1.

TEST & MÅLEINSTRUMENTER

OPPGAVESETTET BESTÅR AV 3 OPPGAVER PÅ 3 SIDER + 4 SIDER VEDLEGG

STRØMSTYRING FOR ELEKTRISKE APPLIKASJONER OVER LANGE KABLER

Introduksjon til Ikke destruktiv materialprøving (NDT) PDF laget med uregistrert versjon av FinePrint pdffactory

HMSK-HÅNDBOK Dokumentnavn: Varmforsinking

LØSNINGSFORSLAG i stikkordsform Fakultet for teknologi, kunst og design Teknologiske fag

Hvordan etablere "objektive" standarder ved eksamen?» Rolf Vegar Olsen Institutt for lærerutdanning og skoleforskning

(7) Betong under herding. Egenskapsutvikling, volumstabilitet, mekaniske egenskaper (basert på kap. 3.3 i rev NB29)

Nedre Berglia garasjer Vedlegg 4, armeringskorrosjon i betong s. 1/5

Effekt av progressiv bruddutvikling ved utbygging i områder med kvikkleire Sensitivitetsanalyse. Hans Petter Jostad & Petter Fornes (NGI)

Vedlegg 1.5 SPENNBETONG SPENNBETONG 1

Decenter Lifting Point (DLP)

Materialteknikk offshore

Beregning av bygningskonstruksjoner for jordskjelvlaster

UNIAXIAL BEHAVIOUR. Tensile test Strekk-test AR

Vurderinger omkring skader i våtdekk på katamaranen "Frøy Viking" Bjørn Bratfoss (Statens havarikommisjon for transport - SHT) DATO

DELER ORIGINALE CUMMINS- DET ER EN FORSKJELL. Bedre garanti som holder seg over tid. Alle deler lages ikke alltid like.

TORFINN HAVN: Materialteknologisk utvikling gjennom 40 år offshore Side 12

Workshop for næringslivet 8. januar 2014 Delprosjekt B: 3D Regnemotor Setning og stabilitet

- Fortrolig Forfatter SINTEF Byggforsk

Tema i materiallære TM05: Brudd i materialer. Sprøtt og seigt brudd. HIN Industriteknikk RA

Effektive riggemetoder og montering av taubaner med fast bærekabel.

METODEBESKRIVELSE OPTISK TELEVIEWER (OPTV)

Materialer i kaldt klima

Tilstandskontroll av kabel- og transformatoranlegg. Del 1: Kabel.

Materialtekniske utfordringer ved arktiske operasjoner Ny teknologi og standardiserte løsninger

G hegskolen i oslo. Faglig veileder: A. Gje5$if}Q --- I ~k.~amen~ ", Emnekode: Dynamisk Belastede Kqnstr~!< jq!j~r- - LO523M - Dato:! 2~ -gq!

Lekestativ MaxiSwing

Løsningsforslag til eksamen i materialteknologi

Ved bruk av Leca Lettklinker for økt stabilitet, skal følgende parametre vurderes:

E K S A M E N. MATERIALER OG BEARBEIDING Fagkode: ITE 1553

Varg A Brønnhode plattform Ptil Konstruksjonsdagen Petter Vabø TA Struktur

Emnekode. I lo523 M. I Dato: 125 april I Kandidaten må selv kontrollere at oppgavesettet er fullstendig. Ved eventuelle

SAMBA Smartere anleggsforvaltning med Big Data

11 Elastisk materiallov

NFLB Vinterkonferansen 2009 Quality Lab/Lumakon-Resertifisering og Gjenbruk Odd Lunde-Konsulent

Kartlegging av miljøbetingelser i tunneler. Presentasjon av rapporten, av Jon Luke, Norconsult

Kort veiledning om prefabrikkerte stålkonstruksjoner (NS-EN )

Bruk av vannglass som korrosjonsinhibitor

HAVBRUKSTJENESTEN A/S

Følgende kapillartrykksdata ble oppnådd ved å fortrenge vann med luft fra to vannmettede

Sprekker i løpehjul. analyser, forebygging og erfaringer Bjarne Børresen Technology Manager

Skuremaskin Primaster Top Light

Transkript:

Materialer og kjemi 1

Bruddseighet og sensitivitet for overflatefeil i kabeltråd Senior rådgiver Hans Lange SINTEF Materialer og kjemi Foredrag MainTech konferansen 2015-04-08 Materialer og kjemi 2

Oversikt Litt historikk Bruddseighet Sensitivitet for overflatefeil Korrelasjon til NDT Materialer og kjemi 3

Lysefjordbrua Bygd 1997 Materialer og kjemi 4

Lysefjordbrua, ved bru-kar Materialer og kjemi 5

Bærekabler Oppbygging av kabel med korrosjonsbeskyttelse Krav til kabelstyrke: 9900kN Krav til strekkfasthet på tråd: 1570MPa Materialer og kjemi 6

Typiske trådbrudd Materialer og kjemi 7

Avstøp og måling av størrelse på overflatefeil Typisk silikonavstøp: Målt dybde på defekt 0.20mm-0.04mm forsinking=0.16mm dybde inn i stålet. Materialer og kjemi 8

Typiske overflatefeil Avsinket tråd Materialer og kjemi 9

Etset snitt gjennom typisk overflatefeil Original feil-dybde Materialer og kjemi 10

Utvikling av overlap-shear defekter i Z-tråd Utviklingen fra små irregulariteter i overflaten til skarpe overflatefeil er forbundet med formeprosessen Initial surface irregularity Final sharp surface defect Irregularitetene i overflaten er mest sannsynlig forårsaket av irregulariteter på verktøyoverflaten og/eller ufullstendig kontroll over prosessparametere De observerte overflatefeilene er forbundet med Z-trådens hjørner. Dette indikerer størst sannsynlighet for at et tidlig verktøy i formingen av Z-tråd har bidratt til den initielle irregulariteten i overflaten Materialer og kjemi 11

Trådbrudd i ytre lag med Z-tråd Trådbruddutvikling 1400 1200 Antall trådbrudd 1000 800 600 400 Serie1 Serie2 200 0 0 20 40 60 80 100 120 140 Tid fra bruåpning, måneder Hva er årsaken til denne utviklingen av trådbrudd? Materialer og kjemi 12

Skarpe kjerver = Bruddmekanikk Spenningsfeltet foran sprekkspissen beskrives ved K (spenningsintensitetsfaktoren) 0.5 K IC = σ ( π a ) F Bruddseighet Belastn. Defektstr. Geometri Materialegenskap Driftsforhold Design Lokal belastning Fabrikasjon Inspeksjon Konstruksjon Tverrsnitt i Z-tråd Materialer og kjemi 13

Bruddseigheten, en materialkonstant? Uttak av prøve Gnisterodert kjerv Påføring av utmattingssprekk Prøving til brudd Standard prøving utføres i bøy (SENB) med dyp sprekk(a/w=0.5). Her er tverrsnittet Bx2B. Er dette representativt for en kabeltråd? Materialer og kjemi 14

Pålasting Brudd Gnisterodert kjerv Utmattingssprekk Sprøbrudd under pålastning Bruddflate Materialer og kjemi 15

Uttak fra Ø5mm rundtråd, BxB tverrsnitt Maskinert skår, 1mm Utmattingssprekk, ca 1.2mm Restbrudd Materialer og kjemi 16

Bruddseigheter oppnådd med SENB Fracture toughness K [MPa m^1/2] 110 100 90 80 70 60 50 40 Publiserte data 1570/SENB/Bx2B/RT-air/QS 1570/SENB/BxB/RT-air/QS 1770/SENB/BxB/RT-air/QS 30 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 Materialer og kjemi 17

Hva om prøvingen utføres i strekk (SENT)? 4.2 Note: All numbers in mm 1.0 mm machined notch + 1.1 mm fatigue crack Ø5 4.2 R = 10 Section A - A M5 x 0.75 A Ø5 A L 1 = 42 L 2 = 10 L 3 = 12 L 4 = 86 Materialer og kjemi 18

Bruddseigheter oppnådd med SENT Fracture toughness K [MPa m^1/2] 110 100 90 80 70 60 50 40 1570/SENB/Bx2B/RT-air/QS 1570/SENB/BxB/RT-air/QS 1770/SENB/BxB/RT-air/QS 1770/SENT/BxB/RT-air/QS 30 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 En klar effekt av constraint, selv på sprø materialer! (hvor constraint er innspenningsgraden av sprekken) Materialer og kjemi 19

Effekten av hastigheten under prøvingen Fracture toughness K [MPa m^1/2] 110 100 90 80 70 60 50 40 1570/SENB/Bx2B/RT-air/QS 1570/SENB/BxB/RT-air/QS 1770/SENB/BxB/RT-air/QS 1770/SENT/BxB/RT-air/QS 1570/SENT/BxB/RT-air/SSRT 1770/SENT/BxB/RT-air/SSRT 30 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 SSRT (slow strain rate testing), ca 1.2μm/min forskyvningshastighet. Dette reduserer bruddseigheten! Materialer og kjemi 20

HISC hydrogenindusert sprekking Det antas to mulige kilder for opphopning av atomært hydrogen i kabeltråden: 1. Fra beiseprosessen av tråden før varm-galvanisering (jfr for kort bake-tid) 2. Katodisk reaksjon på sink-overflaten med påfølgende diffusjon av hydrogen inn til stålet. HVA SKAL TIL FOR Å FÅ KORROSJON? Tilsteværelse av fuktighet/vann + Anodisk reaksjon (oksydasjon) + Katodisk reaksjon (reduksjon) ANODISK REAKSJON: Fe Fe 2+ + 2e - (oppløsning av jern) Zn Zn 2+ + 2e - (oppløsning av sink) KATODISK REAKSJON: O 2 + 2H 2 O + 4e - 4(OH) - 2H + + 2e - H 2 Materialer og kjemi 21

HISC fra korrosjon av sinklaget Materialer og kjemi 22

SENT bruddseighet med katodisk beskyttelse (CP) Forlading av stålet med Hydrogen: 3 % NaCl -1050 mv SCE 80 C Minimum 10 dager Materialer og kjemi 23

HISC bruddseighet Utført med SSRT og med konstant last Konstant last ringer (CL) SSRT Materialer og kjemi 24

Hydrogen-bobler på prøveoverflaten Materialer og kjemi 25

Oppnådde resultater 110 Published 100 data Fracture toughness K [MPa m^1/2] 90 80 70 60 50 40 30 SENT QS/air SENT SSRT/air SENB QS/air ~40% reduction! SENT SSRT/CP SENT CL/CP 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 Laveste HISC bruddseighet er rett over 40MPa m 1/2! 1570/SENB/Bx2B/RT-air/QS 1570/SENB/BxB/RT-air/QS 1770/SENB/BxB/RT-air/QS 1770/SENT/BxB/RT-air/QS 1570/SENT/BxB/RT-air/SSRT 1770/SENT/BxB/RT-air/SSRT 1570/SENT/BxB/4C-CP/SSRT 1770/SENT/BxB/4C-CP/SSRT 1570/SENT/BxB/RT-CP/CL 1770/SENT/BxB/RT-CP/CL Materialer og kjemi 26

Sensitivitet for overflatefeil Kan vurderes utifra en bruddmekanisk analyse Benytter den internasjonalt anerkjente standarden BS-7910 Antar ca 40% utnyttelse av kablene under normal drift Antar høyt restspenningsnivå i tråden pga kaldvalsing/-trekking og senere spinning Bruddseighetene gitt av HISC resultatene på SENT Spenning-tøyningskurver (typiske) som under: 2000 1900 1800 1700 Stress [MPa] 1600 1500 1400 1300 1200 1100 1000 1570-tråd 1770-tråd 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 Strain [%] Materialer og kjemi 27

Sensitivitet for overflatefeil 1600 1400 Spenning i tråd [MPa] 1200 1000 800 600 Kritisk størrelse 1770-tråd 1570-tråd 400 200 0 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 Defekt dybde [mm] Materialer og kjemi 28

Sensitivitet for overflatefeil (Skalert skisse) Defektstørrelse = 0,18mm x 0.6mm = Fare for brudd Materialer og kjemi 29

Kritisk defektstørrelse og detekterbar defektstørrelse NDT (None Destructive Testing) ved bruk av virvelstrøm (jfr Eddie Current Testing) benyttes av enkelte kabel-produsenter Det er angitt at utstyret som benyttes kan måle overflatedefekter med dybde større enn 0,2mm Tolkningen av signalene fra måleutstyret er operatøravhengig og målingene kan forstyrres når tråden vibrerer. Det er ikke funnet dokumentasjon som viser hvordan man har kommet frem til en definert nedre detekterbarhetsgrense på 0,2mm, ei heller den statistiske sannsynligheten for deteksjon av defekter i denne størrelsesorden (POD) Resultatene av den bruddmekaniske analysen viser at typiske overflatedefekter med en dybde mindre enn 0,2mm er kritiske mht. fare for trådbrudd Kabel-/trådindustrien bør utfordres mht til krav til overflatebeskaffenhet på tråd og dokumentere dette grundig Korrelasjon mellom kritisk defektstørrelse og detekterbarhet (POD, minimum størrelse og nøyaktighet) er en forutsetning hvis NDT danner hovedgrunnlaget for vurderingen av kvaliteten på produktet/komponenten Materialer og kjemi 30

Example of Electron Probe Micro Analysis (EPMA) in SEM Materialer og kjemi 31

Electron Probe Micro Analysis (EPMA) in SEM Etched macro- and micrograph in light microscope from girth welded clad pipe Materialer og kjemi 32

Electron Probe Micro Analysis in SEM - Map Materialer og kjemi 33

Electron Probe Micro Analysis in SEM Element line scan Materialer og kjemi 34

Microstructure Etched micrograph in light microscope from girth welded clad pipe Materialer og kjemi 35

Example of Digital Image Correlation (DIC) for measurement of 2D and 3D strain distribution Materialer og kjemi 36

Digital Image Correlation (DIC) for 2D and 3D strain distribution Materialer og kjemi 37

Digital Image Correlation (DIC) for 2D and 3D strain distribution Materialer og kjemi 38

Digital Image Correlation (DIC) for 2D and 3D strain distribution Materialer og kjemi 39

Digital Image Correlation (DIC) for 2D and 3D strain distribution Materialer og kjemi 40

Takk for oppmerksomheten. Materialer og kjemi 41