MT-0.6011 Korroosionestotekniikka MATERIAALINVALINTA Jari Aromaa 28.1.2016.

Esitys aiheesta: "MT-0.6011 Korroosionestotekniikka MATERIAALINVALINTA Jari Aromaa 28.1.2016."— Esityksen transkriptio:

1 MT-0.6011 Korroosionestotekniikka MATERIAALINVALINTA Jari Aromaa 28.1.2016

2 MATERIAALIN VALINTA 28.1.2016 MT-0.6011, materiaalinvalinta 2

3 MATERIAALIN VALINTA 28.1.2016 MT-0.6011, materiaalinvalinta 3

4 MATERIAALIN VALINTA Materiaalinvalinta tehdään tavallisesti seuraavista ryhmistä: 1.Hiiliteräkset eli rakenneteräkset 2.Ruostumattomat teräkset 3.Alumiini ja sen seokset 4.Kupari ja sen seokset 5.Nikkeli ja sen seokset 6.Lyijy, sinkki ja tina 7.Titaani, tantaali, niobi ja zirkoni 8.Jalometallit, eli kulta, platina, hopea 28.1.2016 MT-0.6011, materiaalinvalinta 4

5 MATERIAALIN VALINTA Materiaalinvalinta alkaa sillä, että arvioidaan rakenteen käyttöikä, korroosioympäristö ja sen eri tekijöiden vaihteluvälit. Tämän perusteella valitaan materiaaleja, joiden yleisen korroosion kestävyys on riittävä. Materiaalien korroosionkestävyyden arviointiin on olemassa erilaisia taulukoita ja käyrästöjä, ja usein käytetään ympäristön pääasiallista kemikaalia. Seuraava vaihe materiaalien arvioinnissa on selvittää niiden korroosionkestävyyden muuttuminen, kun liuosympäristö muuttuu. 28.1.2016 MT-0.6011, materiaalinvalinta 5

6 MATERIAALIN VALINTA MT-0.6011, materiaalinvalinta Liuoksen muutokset voivat johtaa myös paikalliseen korroosioon, joten tarkastellaan paikallisen korroosion muodot erikseen. Tarkastellaan korroosion esiintyminen suhteessa rakenteeseen ja toimintaan. Tarkastellaan materiaalin yhteensopivuus muiden rakenteen materiaalien kanssa. Jäljelle jääneistä materiaalivaihtoehdoista lasketaan vertailuluvut ja tehdään päätös. Dokumentoidaan päätelmät ja niiden perustelut sekä mahdolliset tiedossa olevat rajoitukset materiaaleille.

7 MATERIAALIN VALINTA Tiedot syövyttävästä ympäristöstä Pääkomponentti ja pitoisuusNaOH, H 2 SO 4, merivesi, p-%, g/l Epäpuhtaudet ja pitoisuudetCl -, liuenneet kaasut, ppm Lämpötila pH Ilmastushapeton, ilmalla kyllästetty Virtausseisova, laminaari, turbulentti Paine Pitoisuusalueet ja -vaihtelut 28.1.2016 MT-0.6011, materiaalinvalinta 7

8 MATERIAALIN VALINTA Sovelluskohde Esineen toimintaKuorman kanto, muodonmuutos Yleisen korroosion vaikutusKuormaa kantava ala pienenee Koon, ulkonäön muutos, korroosiotuotteet Heijastuskyky, koristepinta, puhtaan kemikaalin varasto Paikallisen korroosion vaikutusSCC, pistekorroosio puhkaisee astian JännitystilatSuunnittelu, käyttöjännitykset Onko SCC ongelmamateriaali, ympäristö, jännitys Onko rakenne sopiva materiaalin ominaisuuksille Viruminen, jännitykset, valmistus- menetelmien vaatimukset Suunniteltu käyttöikä20 s – 1.000.000 vuotta 28.1.2016 MT-0.6011, materiaalinvalinta 8

9 MATERIAALIN VALINTA Aikaisemmat käyttökokemukset Onko käytetty samassa kohteessa aikaisemmin Mitä tapahtui? Onko vielä käytössä? Voidaanko tarkastaa? Onko käytetty samanlaisessa kohteessa aikaisemmin Mitä tapahtui? Onko vielä käytössä? Onko kokemuksia pidemmältä aikaväliltä Käyttäytyykö nyt samoin kuin 10 v sitten Onko kenttäkokeita Onko pilot-plant testejäLähes käytäntöä vastaava Onko omia testituloksiaLabrakoe todellisuus Onko kirjallisuuttaSoveltuvuus omaan tapaukseen 28.1.2016 MT-0.6011, materiaalinvalinta 9

10 MATERIAALIN VALINTA 28.1.2016 MT-0.6011, materiaalinvalinta 10

11 MATERIAALIN VALINTA 28.1.2016 MT-0.6011, materiaalinvalinta 11 Materiaalien soveltuvuusalueita rikkihapossa väkevyyden ja lämpötilan funktiona. Keskimääräinen korroosionopeus on alle 0,5 mm/vuosi.

12 MATERIAALIN VALINTA 28.1.2016 MT-0.6011, materiaalinvalinta 12 AISI 304 ruostumattoman teräksen soveltuvuus NaOH-liuoksiin

13 MATERIAALIN VALINTA 28.1.2016 MT-0.6011, materiaalinvalinta 13

14 MATERIAALIN VALINTA 28.1.2016 MT-0.6011, materiaalinvalinta 14

15 MATERIAALIN VALINTA Kupari0.75 m/s Alumiinimessinki2.5 m/s 90-10 Cu-Ni3.0 m/s 70-30 Cu-Ni3.5 m/s 28.1.2016 MT-0.6011, materiaalinvalinta 15 Materiaalien keskinäinen vertailu: –Ruostumattomien terästen korroosionkestävyyden vertailuun voidaan käyttää PRE-lukua (Pitting Resistance Equivalent), esimerkiksi PRE = Cr + 3.3xMo + (16-30)xN. –Kuparimetalleille voi käyttää suurinta sallittua virtausnopeutta, esimerkiksi:

16 MATERIAALIN VALINTA ASM Handbook, vol. 13 ASM Handbook of Corrosion Data DECHEMA Corrosion Handbook SKY Korroosiokäsikirja Outokumpu Stainless Corrosion Handbook Materiaalivalmistajien esitteet Nickel Development Institute, Copper Development Association, Euro-Inox… Artikkelit, esitelmät WWW 28.1.2016 MT-0.6011, materiaalinvalinta 16

17 MATERIAALIN VALINTA – päätöspuu/lohkokaavio 28.1.2016 MT-0.6011, materiaalinvalinta 17

18 MATERIAALIN VALINTA -relevanssipuu 28.1.2016 MT-0.6011, materiaalinvalinta 18

19 MATERIAALINVALINTA Alkukartoitus, mitkä ovat materiaalin toiminnalliset vaatimukset, valmistustekniset vaatimukset, kustannukset, luotettavuus ja kestävyys käyttöympäristössä. Tiukkojen sääntöjen käyttö rajaamiseen, esimerkiksi metalli ei sovi sähköiseksi eristeeksi. Jos yksi tietty ominaisuus on ratkaiseva voidaan käyttää ominaisuuden arvo / hinta. Ashbyn valintakartat tms. 28.1.2016 MT-0.6011, materiaalinvalinta 19

20 MATERIAALINVALINTA Vaihtoehtojen vertailu, vertaillaan ominaisuusprofiilin lukuarvoja (painotettuina), kyllä/ei-logiikan osumia, ominaisuusprofiilin suoriutumisindeksiä tms. Ominaisuusprofiili: –Ominaisuuksilla on lukuarvo ja mahdollinen painokerroin –Lasketaan yhteen ominaisuuksien ja painokertoimien tulot. –Voi olla hankala käyttää, jos on lukuarvoja, jotka eroavat toisistaan kertaluokkia. 28.1.2016 MT-0.6011, materiaalinvalinta 20

21 MATERIAALINVALINTA Digitaalinen logiikka, kyllä/ei-logiikka: –Työkalu painokertoimien määrittämiseen. –Valitaan vertailuun halutut ominaisuudet. –Verrataan aina kahta ominaisuutta keskenään, näistä tärkeämpi saa arvon 1 ja vähemmän tärkeä 0. –Vertaillaan ensin ominaisuus 1 ominaisuuksien 2, 3, 4 ja 5 kanssa, sitten ominaisuus 2 ominaisuuksien 3, 4 ja 5 kanssa jne. –Lasketaan kunkin ominaisuuden saamien ykkösten suhde ykkösten kokonaismäärään. 28.1.2016 MT-0.6011, materiaalinvalinta 21

22 MATERIAALINVALINTA 28.1.2016 MT-0.6011, materiaalinvalinta 22

23 MATERIAALINVALINTA Suoriutumisindeksi on samanlainen kuin ominaisuusprofiilin laskeminen, mutta käytetään ominaisuuksien suhteutettuja arvoja. Tekijät, joille toivotaan mahdollisimman suurta arvoa suhteutetaan vaihtoehtojen suurimpaan arvoon, esim. lujuus tai kovuus lasketaan arvo / max. arvo Tekijät, joille toivotaan mahdollisimman pientä arvoa suhteutetaan pienimpään arvoon, esimerkiksi korroosionopeus tai tiheys lasketaan min. arvo / arvo Kvalitatiivisille muuttujille esimerkiksi arvot 1, 2, 3, 4, 5 (tyydyttävä – hyvä – kiitettävä). 28.1.2016 MT-0.6011, materiaalinvalinta 23

24 MATERIAALINVALINTA Suoriutumisindeksi on painotettujen suhteellisten arvojen summa. Suoriutumisindeksin arvo jaetaan hinnalla, jossa voi olla mukana: –materiaalikustannus €/kg –valmistuskustannukset –viimeistelykustannukset (maalaus) –asennuskustannukset (erikoiset hitsausjärjestelyt) 28.1.2016 MT-0.6011, materiaalinvalinta 24

25 YHTEENVETO Ongelman analysointi, mitä rakenteen tai kappaleen pitää tehdä. Tekijät, jotka vaikuttavat toimintaan, eli tärkeät materiaaliominaisuudet. –Nyt siis korroosiojärjestelmässä vaikuttavat materiaali, ympäristö ja korroosiomuoto Alustava materiaalivaihtoehtojen haku Vaihtoehtojen vertailu Päätöksen teko ja dokumentointi. 28.1.2016 MT-0.6011, materiaalinvalinta 25