Hitsaus
Kunnossapito
Mittaus
NDT-ratkaisut kehittyvät jatkuvasti
Kuva: Shutterstock
NDT (non-destructive testing) eli ainetta rikkomaton testaus on nippu tarkastusmenetelmiä, joita käytetään mm. hammaspyörien, valujen ja hitsien tarkastamiseen – valmista lopputuotetta rikkomatta.
Suomalaista alan huippututkimusta tehdään Tampereen yliopiston NDT-laboratoriossa, jossa voidaan suorittaa ainetta rikkomattomia tutkimuksia yliopiston Hervannan kampuksella. Projektipäällikkö, tutkija Suvi Santa-aho kertoo, että yliopiston NDT-tutkijat voivat opastaa yrityksiä menetelmien omatoimisessa käytössä ja tarjota tukea projekteille, joissa NDT-tutkimusta tarvitaan.
Tampereen yliopiston projektipäällikkö ja tutkija Suvi Santa-aho.
KUVA: JONNE RENVALL
”Esimerkiksi kunnossapito on iso sovelluskohde, kun ajatellaan laitteiden elinkaarta ja niiden huoltoa.” Vaikkapa tuulivoimalassa käytettävä hammaspyörä toki testataan tehtaalla, kun se valmistetaan – mutta testaaminen onkin vaikeampaa, jahka osa asennetaan ja tuulivoimala käynnistyy.
”NDT mahdollistaa testaamisen ikäkausien eri vaiheissa”, Santa-aho toteaa.
”NDT mahdollistaa testaamisen ikäkausien eri vaiheissa.
Peliaikaa jäljellä putkistoissa?
Myös voimalaitosten putkistot ovat tärkeä kohde NDT-tarkastuksille, koska korroosio ja muut tekijät saattavat nakertaa optimaalista suorituskykyä vuosien varrella. ”Putkistojen NDT-tutkimuksessa selvitetään, pitääkö joku osa vaihtaa ja milloin näin kannattaa tehdä. Putkistojen ollessa kyseessä paras tapa edetä on läpivalaisuröntgen”, toteaa Santa-aho.
Tampereen yliopiston NDT-laboratorion käytössä on moderni välineistö monipuolisten ainetta rikkomattomien mittausten tekemiseen. Pinnan virheiden tutkiminen onnistuu mm. replikamenetelmän, tunkeumanestetarkastuksen ja magneettipartikkelitarkastuksen avulla.
Pintakerroksen tutkimiseen tarjolla on magneettinen Barkhausen-kohinalaitteisto RollScan350 ja sisäisen rakenteen analysointiin taas vaiheistettu ultraäänimittauslaitteisto, Phasor XS.
”Suomalaisen Stresstech Oy:n valmistama Barkhausen-kohinalaitteisto RollScan350 päivitettiin meillä muutama vuosi sitten. Se edustaa uudempaa kalustoa”, kertoo Santa-aho. Vaajakoskelaisella Stresstechillä on 40 vuoden kokemus Barkhausen-laitteista ja kansainvälistäkin kilpailuetua tuotteissaan.
Pinnan jäännösjännitysmittauksia voi tehdä röntgendiffraktioon perustuvalla jäännösjännitysmittauslaitteistolla XStress 3000, myöskin Stresstechin valmistama. Samalla laitteistolla onnistuu myös jäännösausteniitin pitoisuuden määrittäminen kiteisestä materiaalista. Elektrolyyttisen kiillotuslaitteiston Movipol-5 (Struers) avulla voidaan tehdä myös jäännösjännitys- ja jäännösausteniitin syvyysprofiileja.
”Alan toimijat ovat hyvin kartalla näissä asioissa.
KUVA: JONNE RENVALL
Regulaatio ja raha piiskureina
Santa-ahon mukaan energia-ala on niin tarkasti säännöstelty, että voimaloissa kyllä tiedetään oikea-aikaisten huoltotoimenpiteiden merkitys – ja hallitaan eri tarkastusmetodit.
”Alan toimijat ovat hyvin kartalla näissä asioissa”, toteaa Santa-aho.
Taloudellinen intressi on huomattava sekin. Santa-aho huomauttaa, että kun voimaloissa on paikkansapitävää tietoa siitä, paljonko jollain tietyllä komponentilla on käyttöikää jäljellä, voidaan se vaihtaa suunnitelmallisesti, optimaalisella hetkellä.
”Näin saavutetaan merkittävää rahansäästöä.”
Joskus NDT-toiminta on korostetun tärkeää, koska tuotantoon kohdistuu odottamattomia riskejä. Yksi tällainen oli koronapandemia, jonka takia varaosia ei saatu totutusti teollisuuteen. Tällöin NDT:tä käytettiin, jotta saatiin tietoa siitä, että voidaanko vanhoilla osilla mennä vielä kenties vuosi eteenpäin.
”Koronan aikana NDT-tutkimukset toivat tärkeää tietoa, jonka ansiosta laitokset pystyivät pysymään toiminnassa.”
”Meillä on jo koneoppimisalgoritmeja, jotka auttavat paikantamaan virheet nopeasti.
Tekoäly jäljittää heikot kohdat
Santa-aho on tehnyt NDT-tutkimusta jo 20 vuotta ja nähnyt datan roolin radikaalin kasvun tuona aikana. Eri antureilla voidaan dataa kerätä koneista valtavasti – ja kiitos tekoälyn, tuosta raakadatasta voidaan jalostaa todellisia helmiä.
”Meillä on jo koneoppimisalgoritmeja, jotka auttavat paikantamaan virheet nopeasti.”
Yksi tekoälyä hyödyntävistä ”vianmetsästäjistä” on Aalto-yliopiston spin-off-yritys Trueflaw, joka aloitti toimintansa metallirakenteiden säröjen valmistajana. Tällaisia ”mallisäröjä” käytetään suunnittelun ja tarkastusten tukena ja niiden avulla koulutetaan tarkastajia löytämään kriittiset viat, esimerkiksi ydinvoimaloissa.
Pari vuotta sitten Trueflaw kipusi lehtien otsikoihin, kun sen tekoäly suoritti ydinreaktorin paineastian tarkastuksen käsittämättömän nopeasti: tarkastusaika kutistui tavanomaisesta kolmesta vuorokaudesta reiluun viiteen tuntiin.
”Tekoälyä voidaan käyttää myös esimerkiksi simuloimaan vikoja ja auttamaan laitteiston kalibroinnissa”, pohtii Santa-aho.
Teksti: Sami J. Anteroinen
Kolme kovaa: esittelyssä Tampereen yliopiston NDT-laboratorion ”syömähampaat”
Barkhausen-kohinamittauslaite Rollscan 350 (Stresstech)
Ferromagneettisten kappaleiden ainetta rikkomattomaan tarkastukseen soveltuu tutkimuslaitteisto Rollscan 350, jonka mittaus perustuu kappaleen magneettisiin ominaisuuksiin. Käyttötarkoitus on pintakerroksen ominaisuuksien karakterisointi. Laitteistolla voidaan määrittää muutoksia ferromagneettisen kappaleen pinnan jäännösjännitystilassa sekä arvioida kovuuden/mikrorakenteen muuttumista. Menetelmää käytetään esim. hiottujen kappaleiden hiontavikojen löytämiseen sekä lämpökäsittelystä aiheutuneiden pinnan muutosten havaitsemiseen.
Ultraääni/vaiheistettu ultraäänilaite Phasor XS (Olympus)
Phasor XS on omiaan kappaleen sisäisen rakenteen ainetta rikkomattomaan tarkastukseen. Phasor XS -ultraäänilaitteistoa voidaan käyttää normaalin ultraäänitarkastuksen lisäksi myös vaiheistetussa moodissa tarkoitukseen sopivan vaiheistetun ultraääniluotaimen kanssa. Vaiheistetussa moodissa on käytössä monikiteinen luotain (16 kanavaa), joka mahdollistaa suuremman tarkastustilavuuden verrattuna tavalliseen normaaliluotaimeen.
Kannettava röntgendiffraktometri XStress 3000 (Stresstech)
Kannettava röntgendiffraktiometri XStress 3000 sopii jäännösjännitysmittausten lisäksi myös jäännösausteniitin pitoisuuden määrittämiseen. Jäännösjännitysmittaus suoritetaan standardin SFS-EN 15305 mukaan käyttäen muokattua Chi-menetelmää. Mittaussyvyys vaihtelee 1- 10 µm riippuen käytettävästä röntgenlähteestä, jotka ovat Cr ja Mn. Käytettävän diffraktiopiikin kulmat kannettavalla laitteistolla voivat olla 100 ja 165° välillä. Laskentaan käytössä XTronic-ohjelma.
Muuttaako NDT metaversumiin?
Virtuaalinen telakkaympäristö saattaa antaa vihiä tulevaisuuden tuulista myös tarkastusbisneksessä.
Vuorovaikutteinen virtuaalimaailma eli metaversumi tuo uusia mahdollisuuksia telakan ja laivanrakennuksen koulutus-, suunnittelu- ja etätoimintoihin. Uusi teknologia lisää etätyömahdollisuuksia ja tekee siten maailmanlaajuisesta toiminnasta ympäristöystävällisempää.
Kaksivuotinen, 5,5 miljoonan euron Necoverse-hanke tähtää uusien koulutus-, suunnittelu- ja toimintaympäristöjen kehittämiseen ja hyödyntämiseen laivanrakennuksessa. Hankkeen pääosassa on metaversumi, joka luo virtuaalitodellisuuden, lisätyn todellisuuden ja videoiden avulla yhteisiä vuorovaikutteisia kolmiulotteisia kokemuksia. Teollisessa metaversumissa toimiva virtuaalinen telakkaympäristö tarjoaa uusia mahdollisuuksia monille sisätilojen suunnittelijoista telakkatyöntekijöiden kouluttajiin.
Necoverse-hanke kuuluu Meyer Turun NEcOLEAP-veturiekosysteemiin, jonka tavoitteena on kehittää ilmastoneutraali risteilyaluskonsepti vuoteen 2025 mennessä. Necoversessä kehitetään Meyerin telakalle uusia yhteistyötyökaluja, jotka parantavat energiatehokkuutta koulutuksessa, käyttöönotossa, suunnittelussa, toiminnassa ja kunnossapidossa.
Necoversessä on mukana myös Kiwa Inspecta, jonka tavoitteena on kehittää metaversumia hyödyntäviä etätarkastus- ja etäarviointitekniikoita energiatehokkuuden lisäämiseksi ja matkustamisen vähentämiseksi tarkastus- ja arviointitehtävissä.
Kiwa Inspectan liiketoimintapäällikkö Juha Vesanen kertoo, että etätoiminnot ovat jo jossakin määrin arkea monilla toimialoilla, mutta termillä viitataan, ainakin toistaiseksi, enemmän etävalvonta ja -ohjaustoimintoihin. Tämä on vasta alkua:
”Teollisten metaversumeiden yleistyessä meille tulee mahdolliseksi tuottaa testaus-, tarkastus- ja arviointipalveluita etäohjatusti virtuaalisissa maailmoissa”, Vesanen uskoo.
”Meidän roolimme tässä hankkeessa on yhdessä tutkimuskumppanien kanssa tutkia, millä edellytyksillä ja toimintatavoilla tällaisia etätoimintoja voidaan toteuttaa. Tutkimustulokset auttavat myös muita kuin tarkastusalaa luomaan uusia palveluita”, Vesanen toteaa.
Teksti: Sami J. Anteroinen
