Przewidywanie uszkodzeń w wyniku pełzania w stali

Elektrownie zasilane paliwami kopalnymi produkują elektryczność w bardzo trudnych warunkach. Obiekty te posiadają liczne podzespoły znajdujące się pod ciśnieniem, takie jak rury kotłów i rurociągi pary pracujące w bardzo wysokich temperaturach (około 550 stopni Celsjusza).

Chociaż wiele metalowych podzespołów ciśnieniowych wykorzystuje specjalistyczne materiały, aby chronić je przed uszkodzeniem, dochodzi do coraz większej liczby awarii. Części zawodzą 25-50% wcześniej, niż przewidywano, a jednocześnie oczekuje się, że będą dłużej służyły ze względu na programy wydłużania okresu eksploatacji elektrowni.

Pierwszym krokiem do rozwiązania tego naglącego problemu jest prowadzona przez naukowców analiza teoretyczna wrażliwości ultradźwiękowej na uszkodzenia w wyniku pełzania we wczesnym etapie. W staraniach tych pomocne jest wsparcie finansowe udzielone przez UE dla projektu CREEPTEST.

Pełzanie stanowi uwarunkowaną czasowo, wspomaganą termicznie deformację podzespołu pracującego pod obciążeniem. Szczególnie niepokojące są uszkodzenia w wyniku pełzania typu IV. Obecnie nie jest jasne, czy uszkodzenie rozpoczyna się na powierzchni i postępuje do wewnątrz, czy też jest odwrotnie. Istniejące metody NDT nie zapewniają odpowiedniego monitorowania pod powierzchnią. Jeśli uszkodzenie rozpoczyna się wewnątrz, zanim zostanie ono wykryte na powierzchni pozostały czas eksploatacji podzespołu może się niebezpiecznie zbliżać do końca.

Konstrukcja przetwornika ultradźwięków zapewniająca wrażliwość na uszkodzenia w wyniku pełzania we wczesnym etapie stanowi klucz do sukcesu projektu. Prace trwają równolegle z projektowaniem i produkcją pozostałych składników. Naukowcy stosują próbki o różnym zakresie uszkodzeń w wyniku pełzania, dostarczone przez partnera będącego użytkownikiem końcowym dla zaprojektowania elementów systemu.

Naukowcy opracowali skaner ultradźwiękowy, ale produkcja ruszy dopiero po uzyskaniu ostatecznego projektu przetwornika dla zapewnienia kompatybilności. Nadajnik i odbiornik impulsów wysyła impuls wysokiego napięcia do przetwornika i dopasowuje sygnał analogowy po jego odebraniu (przed digitalizacją). Zarówno to urządzenie, jak i oprogramowanie sterujące, są w trakcie opracowywania.

W ramach projektu CREEPTEST ma powstać prototyp do badań terenowych. Dane zebrane z obu próbek dostarczonych przez partnerów oraz z badań w terenie umożliwią weryfikację możliwości technicznych i wspierają przyszłe próby przemysłowe celem pełnej kwalifikacji.