Vaurioanalyysit auttavat tuotteiden kehittämisessä

08.07.2019 Kirjoittanut: Erkki Kiiski

Teollisuudessa törmäämme usein laitteessa tai koneessa tapahtuvaan vaurioon tai vikaan joka aiheuttaa seisakin tai tuotannon viivästymisen sekä kustannuksia.

Tavoitteena koneen suunnittelussa ja tuotekehityksessä on vaurioiden estäminen tai  ainakin hallittu ennustaminen, milloin tuo vaurio tapahtuu. Tällöin pyritään huollot ja komponenttien vaihdot tekemään riittävän aikaisin ja estämään ikävät seisakit sekä mahdolliset suuret kustannukset.

Laskennallisesti voidaan selvittää materiaalien sekä komponenttien elinikä- ja kustannusarvio ”Life-cycle cost analysis ( LCCA )”, jonka avulla valitaan sopiva materiaali, joka kestää kohtuullisen ja riittävän ajan hajoamatta.

ASM-Finland järjesti 11. huhtikuuta 2019 seminaarin ”Vaurioanalyysimenetelmät ja case-tutkimuksia” Taitotalossa Pitäjänmäellä Helsingissä. Seminaarissa tuotiin esille ajankohtaisia vauriotapauksia, joilla on suurta merkitystä suomalaiselle teollisuudelle sekä yhteiskunnalle. Kansainvälisen panoksensa toi tanskalainen FORCE Technologies, joka on keskittynyt materiaali-ja vaurioanalyysien tekoon globaalisti. Uusia valmistustekniikoita edusti 3D-tulostus ja siihen liittyvä laadunhallinta.

VTT:n Pertti Auerkari toi esityksessään ”Systematiikan kehittyminen eliniän arvioinnissa 1960-2020”  esille vaurioanalyysimenetelmien, materiaalien valinnan, tuotevalmistuksen ja tuotteiden käyttöön liittyvien tarkastusmenetelmien sekä rakentamiseen ja käyttöön liittyvien säädösten kehitystä. Myös tulevaisuudessa kattilalaitosten monipolttoainekäyttö sekä aurinko- ja tuulienergian käyttö lisää syklisen säätövoiman tarvetta. Tämä tuo omat haasteensa kattilalaitosten rakentamiselle, käytölle, turvallisuudelle sekä eliniän ennustamiselle.

Metlab Oy:n Aapo Pohjosen esitys oli ”Vaurioselvityksen eteneminen, käytännön kokemuksia”. Esityksessään hän toi hyvin esille lähtötietojen keräämisen tärkeyden sekä asiakkaan kanssa sovittavan tarkastuksen laajuuden määrittämisen mahdollisimman tarkasti jo toimeksiannon yhteydessä. Esimerkkeinä oli  lämpökäsittelyssä tapahtunut virhe ja toisena esimerkkinä oli putkiston korroosio, jossa oli paikallinen hitsi.

EOS Finland Oy:n Juha Kotila kertoi metallien 3D-tulostukseen liittyvistä laadunvalvontamenetelmistä esityksessään ”Utilization of Digital Twin in Quality Assurance of Metal Additive Manufacturing”. 3D-tulosteissa eivät perinteiset metallituotteille tarkoitetut laadunvalvontamenetelmät välttämättä toimi. Siksi on kehitetty 3D-tulosteiden käyttöön prosessimonitorointimenetelmiä, joilla viat voidaan havaita jo tuotteen valmistusvaiheessa. Esimerkkinä monitoroinnista oli suojakaasun virtauksen vaikutus lasersintrattujen metallituotteiden laatuun.

Truelaw Oy:n Iikka Virkkusen esitys ”Realiset keinoviat tarkastusten luotettavuuden parantamisessa”. Ainetta rikkomattomattoman testauksen tulosten luotettavuuden parantamiseksi on kehitetty menetelmiä, joiden avulla materiaaleihin synnytetään oikeita säröjä ( termisellä väsytyksellä ). Havaitsemistodennäköisyyttä tutkitaan käytössä olevilla NDT-menetelmillä. Havaituista vioista saatua mittausdataa hyödyntäen voidaan synnyttää myös virtuaalisia vikoja. Näiden avulla NDT-toimintaa voidaan automatisoida sekä liittää siihen tekoälyä tai koneoppimista. Näin toteutetun NDT:n avulla voidaan myös havaita pienimpiä vikoja. Analyysiajat lyhenevät ja tulosten toistettavuus paranee.

Oulun yliopiston/Lapin ammattikorkeakoulun / Timo Kaupin esitys oli ”Hitsausvirheet Suomen hitsaavassa teollisuudessa ja vaurioesimerkkejä”. Virheetöntä hitsiä ei ole olemassakaan ja siksi vaadittava laatutaso sekä tarkastuksen laajuus määräytyy tuotteen vaativuuden mukaan. Hitsausvirheet on luokiteltu standardeissa. Vuosina 2015-2017 kerättyjen hitsausvirhetietojen perusteella on tehty mm. prosentuaalisia jakaumia eri hitsausvirhetyyppien hylkäämismääristä. Esimerkkejä esitettiin vielä erilaisten hitsausvirheiden aiheuttamista murtumis- ja korroosiovaurioista.

VTT:n Ludovik Fulöp kertoi esityksessään ”Failures in bridges, concrete structures: 93 bridges” teräsbetonirakenteisten siltojen testauksesta ja tarkastuksesta. Esimerkkinä oli Kemijärven tapaus, jossa silta jouduttiin purkamaan betonin riittämättömän lujuuden takia. Betonin rakenteeseen oli jäänyt liikaa ilmaa. Tapauksen johdosta takastettiin 93 teräsbetonirakenteista siltaa. Tarkastuksen tulos oli kuitenkin melko positiivinen. Viisi siltaa määrättiin tarkempiin jatkotutkimuksiin. Tapaus johti myös tutkimushankkeeseen, joka on vielä kesken.

Sandvik Mining and Construction Oy:n Tuomo Saarisen esitysaihe oli ”Vauriocaset koneenrakennuksen ja materiaalien kannalta”. Tuomo oli huolissaan materiaalitekniikan arvostuksesta konepajoissa. Materiaalitekniikan taso on alhainen ja vaatii kohentamista. Esimerkkeinä Tuomo mainitsi lämpökäsittelyn. Lämpökäsittelytulos voi olla harhaanjohtava, jos ei ole täyttä ymmärrystä saavutettavista tuloksista ja niiden yhteyksistä materiaalin ominaisuuksiin. Tuomo mainitsi myös ”Manufacturing Excellence Finland (MEX Finland) – hankkeesta. Sen tavoitteena on maailmanluokan konepaja/valmistusteollisuuden ekosysteemi. Lisätietoa osoitteessa www.mexfinland.org.

FORCE Technology, Denmark / J. Vagn Hansen`n esitys oli “Failure Analysis on-site and in-laboratory, methods and examples”. Hän korosti eriyisesti vauriokohdan lähiympäristön NDT-tutkimusta mahdollisten sekundääristen vaurioiden löytämiseksi. Ensimmäisenä esimerkkinä oli duplex-teräksisen putkikäyrän hitsausliitokseen syntynyt ferriittisen rakenteen selektiivinen korroosiovaurio. Toisena esimerkkinä oli sähkötoimisen höyrytulistimen kuumennuselementin poikkipalamisvaurio, jonka aiheutti vaihtelevan lämpötilan aiheuttama kuparisen ytimen kuroutuminen ja paikallinen ylikuumeneminen. Yhteenvetona hän esitti, että vaurioanalyysi on vain osa ydinsyiden selvittämistä. Yhtä tärkeää on huomioida vaurioon johtaneet käyttöolosuhteet.

 

Lisäinformaatiota on saatavissa osoitteista www.asmfinland.fi ja www.asminternational.org.

22.03.2017 Kirjoittanut: Jukka Isotalo
24.04.2017 Kirjoittanut: Timo Pekkarinen
25.04.2017 Kirjoittanut: Mikael Suominen
11.06.2017 Kirjoittanut: Matti Kuvaja