Lujitemuovisäiliöiden ja -putkistojen kunnonvalvonta Terrafamen metallitehtaalla

Abstract

Tämän opinnäytetyön tavoitteena oli kartoittaa ja testata erilaisia ainetta rikkomattomia menetelmiä eli NDT-menetelmiä ja niiden soveltuvuutta lujitemuovisäiliöiden ja putkistojen kunnonvalvontaan Terrafamen metallitehtaalla. Työssä on kuvattu Terrafamen tuotantoprosessit ja näistä tärkeimpänä metallitehtaan tuotantoprosessi. Pääosa työn teoriaosuudesta käsittelee lujitemuovin valmistusta, vikaantumista sekä erilaisia kunnonvalvontamenetelmiä. Työn teoriaosuudessa on esitelty myös erilaisia lainsäädännöllisiä seikkoja, jotka kemikaaliputkistojen kunnonvalvonnassa tulee ottaa huomioon. Toiminnallisessa osassa opinnäytetyötä on testattu eri NDT-menetelmiä vaihtelevissa olosuhteissa sekä käsitelty näistä saatuja tuloksia. Materiaalina lujitemuovi poikkeaa paljon teräksistä ja valettavista muoveista. Lisäksi lujitemuovien ominaisuudet poikkeavat toisistaan kohtalaisen paljon myös sen mukaan, mitä materiaaleja muovimatriisina tai lujitteena on käytetty ja millä valmistusmenetelmällä kappale on luotu. Esimerkiksi kuitukelatuissa rakenteissa lujuusominaisuudet ovat käsin- tai ruiskulaminoituja tuotteita paremmat johtuen suuremmasta lujitepitoisuudesta. Hiilikuitulujitettujen tuotteiden ominaisuuksiin taas kuuluu tyypillisesti keveys ja erinomaiset lujuus- ja jäykkyysominaisuudet. Pääosin työssä käsiteltävänä lujitemuovina on kuitenkin lasikuitulujitettu muovi, jonka matriisina toimii vinyyliesteripohjainen hartsi. Kemikaaliputkistojen kunnonvalvontaan liittyy lainsäädännössä tiettyjä ohjeita ja määrityksiä. Kemikaaliputkistoja koskeva lainsäädäntö määrää toiminnanharjoittajan muun muassa laatimaan kunnonvalvontasuunnitelman ja tarkastavan kemikaaliputkistot kyseisen suunnitelman mukaisesti. Osa metallien talteenoton alueella sijaitsevista lujitemuovisäiliöistä ja putkistoista on räjähdysvaarallisissa eli Ex-luokitelluissa tiloissa ja osa NDT-menetelmistä perustuu säteilyyn, ultraääneen tai aiheuttavat muutoin syttymislähteen, joten opinnäytetyössä käytiin lyhyesti läpi myös ATEX-lainsäädäntöä eli Ex-luokiteltujen tilojen ja laitteiden lainsäädäntöä. Yksi teoriaosuuden keskeisimmistä osista oli kartoittaa eri NDT-menetelmiä ja näiden soveltuvuutta lujitemuoville. Vaikka lujitemuovin kunnonvalvontaan käytettävät NDT-menetelmät ovat perusperiaatteiltaan samoja kuin esimerkiksi teräksille käytettävät menetelmät, täytyy mittalaitteiston, mittausparametrien sekä mittausohjeiden olla tarkoitettu juuri lujitemuoville materiaalin huomattavasti erilaisten ominaisuuksien vuoksi. Toiminnallisessa osassa opinnäytetyötä valittiin neljä erilaista tarkasteltavaa kohdetta. Testikohteista kaksi sijoittuu aitoon prosessiympäristöön ja kaksi on eri menetelmien testausta varten luotuja kappaleita. Testeillä pyrittiin tuomaan esiin, kuinka tarkasti esimerkiksi seinämän vahvuutta tai rakenteen poikkeamia eri NDT-menetelmillä voidaan mitata. Ultraäänellä voidaan päästä seinämänvahvuuden mittauksissa tarkkoihin tuloksiin, mikäli laminaatin sisässä ei ole suuria poikkeamia. Barcol-kovuusmittaukset antavat hyvän kuvan laminaatin pehmenemisestä. Digitaaliradiografialla voidaan havaita laminaatin suuntaiset poikkeamat tarkasti, mikäli röntgenin keila on suunnattu vaurion suuntaisesti. Lämpökuvaus osoittaa isommat poikkeamat, mikäli kuvausolosuhteet saadaan tasattua.