Uitdaging

Er was onderzoek nodig naar de oorzaak van de scheuren in het T-stuk om vervolgens een reparatie- en preventievoorstel te ontwikkelen. Het ontstaan van de scheuren kon meerdere oorzaken hebben of zelfs een combinatie van oorzaken. Om tot een oplossing te komen waarbij de scheuren niet meer optreden, moest eerst inzichtelijk worden gemaakt wat de onderliggende oorzaak was.

Met de onderliggende oorzaak moet er vervolgens gekeken worden naar een passende oplossing. Deze oplossing kan soms voor de hand liggen, zoals het dikker maken van onderdelen. In dit geval was er sprake van het optreden van statische en thermische belastingen. Het was daarom noodzaak om te kijken of het probleem niet verschuift waardoor er een nieuw probleem wordt gecreëerd.

Bijdrage Stemar Engineering

Stemar heeft onderzoek gedaan naar de oorzaak van de scheuren in het T-stuk en een reparatie- en preventievoorstel gemaakt. De klant had FLIR (infrarood beelden) gemaakt van de gasleiding tijdens bedrijf terwijl de waterkoeling actief was. Deze beelden zijn gebruikt als input voor de ‘Eindige Elementen Simulatie’. Door de temperatuurverdeling na te bootsen in de simulatie kregen we inzicht in de thermische spanningen in het T-stuk. Door het simuleren van de huidige situatie is er een model gerealiseerd waarmee we konden kijken naar de oorzaak van deze scheuren met behulp van de materiaalgegevens.

Resultaat

De oorzaak van de scheuren bleek een combinatie van hoge thermische spanningen door het onevenredig koelen. Door de hoge spanningswisselingen werd het materiaal op vermoeiing belast. Deze vermoeiingsspanningen traden op ter plaatse van de las, wat door de geometrie en overgang van materialen gevoeliger is voor het optreden van vermoeiingscheuren. Op basis van de geconstateerde oorzaak zijn er een aantal verbeterpunten voor het ontwerp voorgesteld voor het lokaal bezwijken van het T-stuk (de scheuren bij de lassen).

1. Het verbeteren van de verdeling van het koelwater door een ander spruit stuk
2. Het lokaal vervangen van het samengestelde T-stuk door een gesmeed T-stuk. Dit zal beter bestand zijn tegen de vermoeiing door de welving bij de aftakking en zal door de dikkere wand lagere thermische spanningen bij de aftakking hebben.
3. Aanvullend koelen ter plaatse van het T-stuk om een geleidelijke temperatuurverdeling te realiseren over het T-stuk; zodanig dat de thermische spanningen meer gedistribueerd zullen worden.

De klant heeft gekozen voor een combinatie van optie één en twee, waarbij de koeling aan de bovenzijde is verbeterd en het T-stuk is verzwaard met een gesmeed T-stuk. Met deze gecombineerde oplossing zijn er sindsdien geen scheuren geconstateerd bij het T-stuk.