Gas Pipe Fatigue Cracks
In de fabriek van onze klant bevindt zich een gasleiding die gassen met een temperatuur van bijna 500°C afvoert. Om die temperatuur te doen dalen, zit er in een verticaal deel van deze leiding een waterinjectiesysteem. Daarmee worden de gassen afgekoeld tot ruim 200°C.
In voornoemd verticaal deel zorgt een T-stuk voor de aanvoer van gas en de afvoer van koelwater. Het gas via de zijkant, het water via de onderkant. In dit T-stuk werden met regelmaat scheuren geconstateerd.
Telkens als deze scheuren gerepareerd waren, ontstonden ze binnen de kortste keren weer opnieuw. Aan ons de taak om onderzoek te doen naar de oorzaak van de defecten aan het T-stuk en om een reparatie- en preventievoorstel te maken.
Ontwerpgegevens
| Doel: | Onderzoek naar oorzaak scheuren in T-stuk en reparatie- en preventievoorstel |
| Afmeting: | DN300 leiding met een gelast T-stuk |
| Ontwerp codes: | EN 13480 / EN 13445-3 |
Uitdaging
Het ontstaan van de scheuren kon meerdere oorzaken hebben, of zelfs een combinatie van oorzaken. Om tot een oplossing te komen moest dat eerst inzichtelijk worden gemaakt door het doen van uitvoerig onderzoek.
Vervolgens konden we met deze informatie gaan kijken naar een passende oplossing. Soms ligt de remedie voor de hand en volstaat het dikker maken van onderdelen, maar in dit geval was er sprake van statische en thermische belastingen. We moesten daarom nagaan of het probleem niet verschoven zou worden bij het lokaal oplossen van het euvel.
Bijdrage Stemar Engineering
We zijn begonnen met een ‘Eindige Elementen Simulatie’: een rekenmethode waarmee we de gasleiding en het T-stuk onderzochten op sterkte, stijfheid en vermoeiing. Hoe stabiel blijft de constructie onder belasting? Deze simulatie hebben we gedaan aan de hand van infraroodbeelden die onze klant had gemaakt van de gasleiding terwijl deze in bedrijf was.
Door de temperatuurverdeling na te bootsen kregen we inzicht in de thermische spanningen in het T-stuk. De simulatie van de huidige situatie hielp ons om een model te realiseren waarmee we inzicht kregen in de oorzaak van de scheuren.
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).
- Het verbeteren van de verdeling van het koelwater door een ander spruit stuk
- 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.
- 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.
Wij zetten de extra stap
- We ontwikkelen betrouwbare en duurzame oplossingen voor een veilige samenleving.
- Uw idee wordt verwerkt tot een pragmatische oplossing.
- We adviseren u deskundig vanuit onze kennis en ervaring.
- U heeft altijd duidelijkheid over het proces en de ontwikkelingen.
- Er wordt bijgestuurd waar nodig.
- We komen gezamenlijk tot de oplossingen voor uw projecten.
Gerelateerde projecten
Wij staan voor u klaar!
LET’S START NOWBent u op zoek naar maatwerk advies op het gebied van Engineering? Neem geheel vrijblijvend contact met ons op, dan bespreken we uw uitdaging.
